EP2125925A2 - Hydroxyester-vorverlängerte epoxidgruppen terminierte zähigkeitsverbesserer und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Hydroxyester-vorverlängerte epoxidgruppen terminierte zähigkeitsverbesserer und verfahren zu deren herstellung

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EP2125925A2
EP2125925A2 EP07858045A EP07858045A EP2125925A2 EP 2125925 A2 EP2125925 A2 EP 2125925A2 EP 07858045 A EP07858045 A EP 07858045A EP 07858045 A EP07858045 A EP 07858045A EP 2125925 A2 EP2125925 A2 EP 2125925A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
formula
terminated
carboxyl
group
diglycidyl ether
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07858045A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Kramer
Jan Olaf Schulenburg
Jürgen Finter
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Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Sika Technology AG filed Critical Sika Technology AG
Priority to EP07858045A priority Critical patent/EP2125925A2/de
Publication of EP2125925A2 publication Critical patent/EP2125925A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • C08G59/02—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule
    • C08G59/12—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule of polycarboxylic acids with epihalohydrins or precursors thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08C—TREATMENT OR CHEMICAL MODIFICATION OF RUBBERS
    • C08C19/00—Chemical modification of rubber
    • C08C19/30—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule
    • C08C19/34—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with oxygen or oxygen-containing groups
    • C08C19/36—Addition of a reagent which reacts with a hetero atom or a group containing hetero atoms of the macromolecule reacting with oxygen or oxygen-containing groups with carboxy radicals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C08G59/20—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 epoxy compounds used
    • C08G59/22—Di-epoxy compounds

Definitions

  • the invention relates to the field of tougheners.
  • Polymers have long been used as materials. However, certain polymers have the problem that in the case of sudden impact stress, the polymer matrix breaks, i. that their impact resistance is low. In particular, polymer matrices based on epoxy resins are very strong but are often not very impact resistant. Therefore, it has been tried for some time to improve the impact resistance. This was done, for example, with the use of special
  • Copolymers which are referred to as so-called liquid rubbers, has long been tried.
  • chemically reactive groups such as hydroxyl, carboxyl, vinyl or amino groups
  • liquid rubbers are chemically incorporated into the matrix.
  • reactive liquid rubbers butadiene / acrylonitrile copolymers which are terminated with hydroxyl, carboxyl, vinyl or amino groups which are available from B.F. Goodrich, or Noveon, under the trade name Hycar®.
  • the polymers according to claims 1, 11, 13 and 14 provide such polymers. They can all be prepared from a carboxyl group-terminated polymer according to claim 11, which in turn can be obtained from an easily accessible carboxyl-terminated butadiene / acrylonitrile copolymer.
  • the opportunities offered by the different pre-extension and termination molecules allow a wide range of different tougheners to be tailored to meet their needs.
  • the polymers terminated with functional groups have the great advantage that they have a narrow molecular weight distribution and a very high proportion of molecules suitable as toughening agents.
  • the polymers according to claims 1, 11, 13 and 14 can be widely used as agents for increasing the impact resistance of a polymer matrix according to claim 18. Particularly preferred is their use in epoxy resin matrix.
  • thermosetting epoxy resin adhesives are particularly preferred. They have exceptionally good impact toughness.
  • the present invention relates, in a first aspect, to epoxy group-terminated polymer of the formula (I).
  • R 1 is a divalent radical of a carboxyl-terminated butadiene / acrylonitrile copolymer CTBN after removal of the terminal carboxyl groups.
  • R 2 is a polyepoxide PEP after removal of n epoxide groups and R 2 is H or a radical connected to R 2.
  • Y 1 and Y 2 are each independently H or methyl.
  • R 3 is a diglycidyl ether DGE after removal of the two glycidyl ether groups.
  • n stands for a value of 2 to 4, in particular of 2
  • R 1 is a radical as obtained by formal removal of the carboxyl groups of a carboxyl group-terminated butadiene / acrylonitrile copolymer CTBN commercially available under the name Hycar® CTBN from Noveon. It preferably has a structure of the formula (IV).
  • R represents a linear or branched alkylene radical having 1 to 6 C-atoms, in particular 4 C-atoms, which is optionally substituted by unsaturated groups.
  • the substituent R represents a substituent of the formula (VII), wherein the dashed lines represent the attachment sites here as well
  • the subscript q stands for a value between 40 and 100, in particular between 50 and 90.
  • the designations b and c represent the structural elements which originate from butadiene and a the structural element which originates from acrylonitrile.
  • the indices x, m , and p in turn represent values describing the relationship of the structural elements a, b and c to one another.
  • the index x stands for values of 0.05 - 0.3, the index m for values of 0.5 - 0.8, the index p for values of 0.1 - 0.2 with the assumption that the sum of x, m and p is equal to 1.
  • formula (IV) is not necessarily a triblock copolymer.
  • the radical R 2 is a polyepoxide PEP after removal of n
  • Epoxy groups are a structural element of an Epoxiran-
  • Glycidyl ether groups are in addition to the
  • Polyepoxides can be prepared in a known manner, for example from the
  • the polyepoxide PEP is a diepoxide, triepoxide or
  • Tetraepoxide in particular a diglycidyl ether, triglycidyl ether or
  • Tetraglycidyl Such polyepoxides, or polyglycidyl ethers, are the
  • the polyepoxide PEP is an aliphatic or cycloaliphatic polyglycidyl ether, preferably an aliphatic or cycloaliphatic diglycidyl ether, such as
  • Glycidyl ethers of difunctional saturated or unsaturated, branched or unbranched, cyclic or open-chain C 2 -C 30 alcohols for example ethylene glycol, butanediol, hexanediol, octanediol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, neopentylglycol diglycidyl ether, etc.
  • Glycidyl ethers of trifunctional or tetrafunctional, saturated or unsaturated, branched or unbranched, cyclic or open-chain alcohols such as epoxidized castor oil, epoxidized trimethylolpropane, epoxidized pentaerythrol or polyglycidyl ethers of aliphatic polyols such as glycerol, trimethylolpropane, etc.
  • Epoxidized dicarboxylic acids such as phthalic acid, tetra- and hexahydrophthalic acid diglycidyl esters, diglycidyl esters of dimeric fatty acids, etc.
  • the aliphatic or cycloaliphatic diglycidyl ether is a diglycidyl ether of the formula (V ") or (V").
  • q ' is a value from 0 to 10 and t' is a value from 0 to 10, with the proviso that the sum of q 'and t'> is 1.
  • d ' represents the structural element derived from ethylene oxide and e' represents the
  • formula (V ") is (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, (poly) propylene glycol diglycidyl ether and (poly) ethylene glycol / propylene glycol diglycidyl ether, wherein the building blocks d 'and e' may be arranged blockwise, alternately or randomly.
  • Particularly suitable aliphatic or cycloaliphatic diglycidyl ethers are ethylene glycol diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether or hexanediol diglycidyl ether.
  • the polyepoxide PEP is a polyepoxide prepared from an oxidation of olefins.
  • PEP polyepoxides
  • PEP are those which have at least one epoxide group which are prepared via oxidation of a cyclohexenyl or cyclohexenylene group.
  • Preferred such polyepoxides are PEP
  • v stands for a value of 2 to 8 and R 6 and R 6 independently of one another are H or a C 1 -C 6 -alkyl radical.
  • the subscripts u and u ' represent values from 0 to 5, in particular from 1 to 5, with the proviso that u + u'> 1, in particular u + u '> 2.
  • Particularly suitable are 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, bis (3,4-epoxycyclohexylmethyl) adipate, 1,2,7,8-diepoxyoctane, 1,2,3,4-diepoxybutane and 1, 2,5,6-diepoxycyclooctane.
  • the polyepoxide PEP is an aromatic diglycidyl ether. These are on the one hand so-called epoxidized
  • Novolaks and on the other hand aromatic diglycidyl ethers which, after removal of two glycidyl ether groups, have a radical R 2 of the formula (V).
  • R '"independently of one another is H, methyl or ethyl and z' is 0 or 1. These are thus o-phenylene, m-phenylene, p-phenylene, as well as their derived with methyl or ethyl groups-derived structures.
  • the polyepoxide PEP is an epoxy resin.
  • the epoxy resin may be a so-called epoxy liquid resin or a solid epoxy resin.
  • solid epoxy resin is well known to the person skilled in the art and is used in contrast to "liquid epoxy resins".
  • the glass transition temperature of solid resins is above room temperature, ie they can be comminuted at room temperature to give pourable powders.
  • Preferred solid epoxy resins have the formula (VIII)
  • the substituents R 4 , R 5 and Y 2 independently of one another are either H or CH 3 .
  • the index S1 stands for a value of> 1.5, in particular from 2 to 12.
  • Such solid epoxy resins are commercially available, for example, from Dow or Huntsman or Hexion.
  • Preferred liquid epoxy resins have the formula (IX)
  • the substituents R 4 , R 5 and Y 2 independently of one another are either H or CH 3 .
  • the index S1 stands for a value from 0 to 1.
  • S1 stands for a value of less than 0.2.
  • DGEBA diglycidyl ethers of bisphenol A
  • bisphenol F bisphenol F
  • bisphenol A / F diglycidyl ethers of bisphenol A (DGEBA), bisphenol F and bisphenol A / F
  • DGEBA diglycidyl ethers of bisphenol A
  • a / F refers to a mixture of acetone with formaldehyde, which as
  • radical R 2 in a particularly suitable form represents the formula (V) or (V).
  • R ', R "and R'" independently of one another are H, methyl or ethyl, z 'is 0 or 1 and s' is 0 or a value of 0.1-12.
  • a particularly preferred polyepoxide PEP is bisphenol A diglycidyl ether.
  • the radical R 3 is a diglycidyl ether DGE after removal of the two glycidyl ether groups.
  • the possibilities for the diglycidyl ether DGE basically correspond to those of the polyepoxides PEP already listed as diglycidyl ethers.
  • the diglycidyl ether DGE is an aliphatic or cycloaliphatic diglycidyl ether, in particular a diglycidyl ether of the formula (VI) or (VI).
  • formula (VI '' ') is (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, (poly) propylene glycol diglycidyl ether and (poly) ethylene glycol / propylene glycol diglycidyl ether, where building blocks d and e may be block-like, alternating or random.
  • Particularly suitable aliphatic or cycloaliphatic diglycidyl ethers are ethylene glycol diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether or hexanediol diglycidyl ether.
  • the diglycidyl ether DGE is a diglycidyl ether which, after removal of the two glycidyl ether groups corresponding to the radical R 3 , has the formula (VI) or (VI ').
  • R ', R "and R'" independently of one another are H, methyl or ethyl, z is 0 or 1 and s is 0 or a value of 0.1-12.
  • a particularly preferred diglycidyl ether DGE is bisphenol F diglycidyl ether.
  • the epoxide group-terminated polymer of the formula (I) can be prepared as follows:
  • a first step becomes from a
  • polyepoxide PEP and HOOC-R 1 -COOH are used in an amount such that the stoichiometric ratio of the
  • Butadiene / acrylonitrile copolymer CTBN HOOC-R 1 -COOH is present, this is reacted in the second step to an epoxy group-terminated polymer of the known from the prior art formula (X).
  • a further aspect of the present invention is a process for the preparation of a carboxyl-terminated polymer of the formula (II) by reacting a polyepoxide PEP with a carboxyl-terminated butadiene / acrylonitrile copolymer CTBN of the formula HOOC-R 1 -COOH, characterized that for this reaction, the polyepoxide PEP and HOOC-R 1 -COOH are used in an amount to each other, which corresponds to a stoichiometric ratio of the COOH groups to epoxide groups [COOH] / [lb] of> 2.
  • This procedure has already been described in detail earlier in this document.
  • a further aspect of the present invention is a process for preparing an epoxide group-terminated polymer of the formula (I) by reacting a carboxyl-terminated polymer of the formula (II) with a diglycidyl ether DGE of the formula (III), characterized in that Implementation of the polymer of formula (II) and the diglycidyl ether of the formula (III) are used in an amount to each other, the stoichiometric ratio of the glycidyl ether groups to COOH groups
  • Bisphenol A may be very helpful to get even higher molecular weight
  • R 9 is H or an alkyl or alkenyl radical, in particular an allyl radical.
  • reaction products of the carboxyl group-terminated polymer of the formula (II) with diamines or (meth) acrylate-functional alcohols or glycidyl ether-functional (meth) acrylates which in particular in particular to amine-terminated polymers of the formula (XI) (XI ') and (XI "), or to (meth) acrylate-terminated polymers of the formula (XII) and (XM') according to the following exemplary reaction scheme.
  • R 7 is H or methyl and R 8 is a divalent radical, in particular an alkylene, cycloalkylene or (poly) oxyalkylene radical.
  • the diamines 1- (2-aminoethyl) piperazine (DA 1), or 2 -Methylpenta- methylenediamine (DA2), or 1, 2-diaminocyclohexane (DA3), and the glycidyl (meth) acrylate (GMA) and the hydroxy-functional (meth) acrylate (HMA) are each used in a stoichiometric excess, ie k , k ', k ", k'" and k "" are each greater than n.
  • reaction conditions for the formation of amides and esters are known from the literature and can be applied to the synthesis of these reaction products. in particular the polymers of the formula (XI), (XI '), (XI "), (XII) and (XII').
  • Another aspect of the present invention provides a process for preparing an end-capped polymer of formula (XV),
  • Butadiene / acrylonitrile copolymer CTBN of the formula HOOC-R 1 - COOH as previously described, are to be selected;
  • Termination i. Reacting a carboxyl-terminated polymer of the formula (II) with a diglycidyl ether or with a
  • Amount corresponding to one molecule of diglycidyl ether or diamine or (meth) acrylate-functional alcohol or glycidyl ether-functional (meth) acrylate per COOH group of one molecule of carboxyl Group-terminated polymer of the formula (II) are used to each other.
  • R 10 is a divalent radical and Q 1 is an end group which is selected from the group consisting of the formula (XVI), (XVI '), (XVI ") and -NH 2 .
  • Particularly suitable end-capped polymers of the formula (XV) are the previously described epoxy-terminated polymers of the formula (I), carboxyl-terminated polymers of the formula (II), amine-terminated polymers of the formula (XI), (XI ') or (XI ") and (meth) acrylate-terminated polymers of the formula (XII) or (XM ').
  • the carboxyl-terminated polymers of the formula (II) and end-capped polymers of the formula (XV) described in this way in particular the epoxy-terminated polymers of the formula (I), amine-terminated polymers of the formula (XI), (XI ') or (XI ") and (meth) acrylate group-terminated polymers of the formula (XII) or (XM ') can be used as agents for increasing the impact resistance of a polymer matrix and can be used as so-called impact modifiers.
  • the carboxyl-terminated polymers of the formula (II) and end-capped polymers of the formula (XV), in particular epoxide-group-terminated polymers of the formula (I), are preferably amine-terminated polymers of the formula (XI), (XI ') or ( Xl ") and (meth) acrylate-terminated polymers of the formula (XII) or (XM '), liquid at room temperature or viscous to highly viscous., They are preferably processable with the usual means at least at a temperature of 60 ° C. Most are preferred castable at least at 60 ° C. or at least of honey-like consistency If they are highly viscous or solid, they may optionally be dissolved, emulsified or dispersed in solvents or resins such as epoxy liquid resins.
  • polymers of formula (I), (II), (XI), (XI '), (XI "), (XII) and (XII') are preferably used in crosslinking compositions, especially in systems in which these polymers react
  • the question in which compositions these polymers are used depends in particular on the polymer matrix:
  • (meth) acrylate-group-terminated polymers of the formula (XII) or (XM ') are in particular (meth) acrylates or unsaturated polyester resins, which crosslink via a radical or UV light initiated polymerization reaction to form a polymer matrix, preferably used.
  • Epoxide group-terminated polymers of the formula (I) and carboxyl-terminated polymers of the formula (II) and amine-terminated polymers of the formula (XI), (XI ') or (XI ") are preferably used in epoxy resin compositions.
  • the epoxy group-terminated polymers of the formula (I) are preferably used in the component in which an epoxy resin A is present.
  • the epoxy resin A may be an epoxy liquid resin of the formula (IX) or an epoxy solid resin of the formula (VIII).
  • the composition comprises, in addition to an epoxy resin A, a curing agent B for epoxy resins which is activated by elevated temperature.
  • a curing agent B for epoxy resins which is activated by elevated temperature.
  • Such compositions are used in particular as thermosetting Epoxidharzklebstoffe and harden on heating a temperature which is above the heat activation of the thermally activatable hardener B, so that a cured composition is formed.
  • carboxyl group-terminated polymers of the formula (II) they may also be used in the component in which an epoxy resin A is present.
  • compositions can be widely used.
  • adhesives, sealants, coatings, foams, structural foams, paints, injection resins or coatings can be used, for example, in civil engineering, in the manufacture or repair of industrial goods or consumer goods.
  • they are preferably used as adhesives, in particular for the body construction and the manufacture of windows, household machines or means of transport, such as vehicles by water or by land, preferably automobiles, buses, trucks, trains or ships; or used as a sealant for sealing joints, seams or cavities in industrial manufacturing or repair.
  • Particular preference is given to using such compositions as crash-resistant adhesives, in particular for the production of transport equipment, preferably in the OEM sector of transport construction.
  • compositions are used as high-structural adhesives for civil engineering or heavy-duty industrial coatings.
  • Butadiene copolymer (Hycar® CTBN 1300X13) and 7.9 g of D.E.R. 331 (42.8 meq epoxy) were weighed into a flatbed flask with stirrer, nitrogen inlet, and vacuum port. The mixture was stirred under slight vacuum for 3 h at 180 ° C. Thus, a viscous mass with an acid number of about 23.4 mg / g KOH (about 416 meq / kg) could be obtained. The product thus obtained was designated CTBN1.
  • CTBN-HDDGE-CTBN Preliminary with HDDGE
  • 300.0 g (171 meq COOH) carboxyl-terminated acrylonitrile / butadiene copolymer (Hycar® CTBN 1300X13) and 4.42 g Eurepox RV-H (28.5 meq epoxy) were placed in a flat bottomed flask Stirrer, nitrogen inlet and vacuum connection weighed. The mixture was stirred under light vacuum for 4 h at 180 ° C. Thus, a viscous mass with an acid number of about 26.3 mg / g KOH (about 468 meq / kg) could be obtained. The product thus obtained was designated CTBN2.
  • BFDGE-CTBN-BADGE-CTBN-BFDGE 100.0 g (approximately 41.6 meq COOH) CTBN1 and 150.0 g (882 meq epoxy)
  • Epilox F 17-00 were weighed into a flatbed flask equipped with stirrer, nitrogen inlet and vacuum port. The mixture was stirred for 3 hours at 180 ° C under a slight vacuum until a viscous epoxy resin having an epoxide content of about 3.36 eq / kg was obtained. The thus obtained
  • ETBN1 prolonged with bisphenol A (“BFDGE-CTBN-BADGE-CTBN-BFDGE-BPA-BFDGE-CTBN-BADGE-CTBN-BFDGE") 150.0 g (about 504 meq epoxy) ETBN1 and 7.5 g (about 65 meq OH )
  • ETBN 3 showed a marked increase in impact strength compared to the reference polymer Ref.ETBN.
  • Comparative composition ZRefi according to Table 1 prepared as follows:
  • Cardanol (Cardolite NC-700, Cardolite) were added as blocking agent. It was further stirred at 105 ° C under vacuum until the NCO content had dropped below 0.1% after 3.5 h. The product was used as PUPrep.
  • Tensile strength (ZF) (DIN EN ISO 527) A sample of the composition was pressed between two Teflon papers to a layer thickness of 2 mm. Subsequently, the composition was cured for 30 minutes at 180 ° C. The Teflon papers were removed and the test specimens to DIN standard were punched out in the hot state. The specimens were measured after 1 day storage under standard conditions at a pulling speed of 2 mm / min.
  • the tensile strength (“ZF”) was determined according to DIN EN ISO 527.
  • test specimens were produced from the compositions described and with electrolytically galvanized DCO 4 steel (eloZn) with the dimensions 90 ⁇ 20 ⁇ 0.8 mm, the bond area being 20 ⁇ 30 mm with a layer thickness of 0.3mm. Hardened for 30 min. At 180 ° C.
  • the measurement of the SchlagJlarbeit was carried out in each case at room temperature and at -30 ° C.
  • the impact velocity was 2 m / s.
  • the fracture energy (BE) in joules is the area under the measurement curve (from 25% to 90%, according to ISO 11343).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Zähigkeitsverbesserer. Es werden funktionelle Endgruppen aufweisende terminierte Polymere vorgestellt, welche durch Polyepoxide vorverlängert werden und durch eine weitere Reaktion zu Polymeren mit anderen funktionellen Gruppen terminiert werden. Die Zähigkeitsverbesserer zeichnen sich durch einen geringen Gehalt an die Eigenschaften von Zusammensetzungen verschlechterten Edukten oder Edukt-Folgeprodukte aus und dadurch, dass die Bildung von höhermolekularen Additionsprodukte stark verringert bis ausgeschlossen wird, so dass sehr geringe Viskositäten bei guter Lagerstabilität entstehen. Als besonders bevorzugt gilt das Epoxidgruppen-terminierte Polymer der Formel (I).

Description

HYDROXYESTER-VORVERLÄNGERTE EPOXIDGRUPPEN TERMINIERTE ZÄHIGKEITSVERBESSERER UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Zähigkeitsverbesserer.
Stand der Technik
Polymere werden seit langem als Werkstoffe eingesetzt. Gewisse Polymere weisen jedoch das Problem auf, dass bei schlagartiger Schlagbeanspruchung die Polymermatrix bricht, d.h. dass ihre Schlagzähigkeit gering ist. Insbesondere Polymermatrices basierend auf Epoxidharzen sind zwar sehr fest sind aber vielfach nicht sehr schlagzäh. Deshalb wurde schon länger versucht, die Schlagzähigkeit zu verbessern. Dies wurde beispielsweise mit der Verwendung von speziellen
Copolymeren, welche als sogenannte Flüssigkautschuke bezeichnet werden, schon seit längerem versucht. Durch die Verwendung von chemisch reaktiven Gruppen, wie Hydroxyl-, Carboxyl-, Vinyl- oder Amino-Gruppen sind derartige Flüssigkautschuke chemisch in die Matrix einbaubar. So existieren beispielsweise seit langem reaktive Flüssigkautschuke Butadien/Acrylonitil- Copolymere, welche mit Hydroxyl-, Carboxyl-, Vinyl- oder Amino-Gruppen terminiert sind, welche von der Firma B. F. Goodrich, beziehungsweise Noveon, unter dem Handelsnamen Hycar® angeboten. Als Ausgangsbasis wird hierfür stets das Carboxylgruppen-terminierte Butadien/Acrylonitil-Copolymer verwendet, zu welchem üblicherweise ein starker Überschuss an einem Diamin, Diepoxid oder ein Glycidyl(meth)acrylat zugesetzt wird. Dies führt jedoch dazu, dass sich einerseits eine hohe Viskosität bildet oder andererseits dass ein sehr hoher Gehalt an unumgesetztem Diamin, Diepoxid oder Glycidyl(meth)acrylat, welches entweder aufwändig entfernt werden muss oder aber die mechanischen Eigenschaften stark negativ beeinflusst.
Es besteht jedoch vielfach der Wunsch noch weiter erhöhte Schlagzähigkeit zu erhalten und eine breitere Vielfalt an Zähigkeitsver- besserern zu haben. Eine derartige Möglichkeit in diese Richtung besteht in der Kettenverlängerung von Epoxidgruppen-terminierten Polymeren durch Bisphenole oder durch die Verwendung höher molekularer Epoxidharzen bei der Herstellung. Auch hier entstehen je nach Reaktionsführung grosse Mengen an unumgesetzten Bisphenolen oder an verlängerten Epoxidharzen, die beide schnell die Eigenschaften von Zusammensetzungen negativ beeinflussen können. Weiterhin sind derartige Addukte schnell nicht mehr flüssig, wodurch derartige Zähigkeitsverbesserer enthaltende Zusammensetzungen konsequenterweise vielfach nicht mehr prozesssicher appliziert werden können. Zudem führt die Verwendung von Bisphenolen zu verringerter Lagerstabilität.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Zähigkeitsverbesserer mit funktionellen Endgruppen zur Verfügung zustellen, welche in der Lage sind, die Probleme des Standes der Technik zu beheben. Die Polymere gemäss der Ansprüche 1 , 11 , 13 und 14 stellen derartige Polymere zur Verfügung. Sie lassen sich alle aus einem Carboxylgruppen-terminierten Polymer gemäss Anspruch 11 herstellen, welches seinerseits aus einem leicht zugänglichen Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymer erhalten werden kann. Durch die Möglichkeiten, die sich aus den unterschiedlichen Molekülen zur Vorverlängerung und Terminierung ergeben, ist eine breite Palette von unterschiedlichen Zähigkeitsverbesserer möglich, und lässt sich auf die Bedürfnisse hin massschneidern. Die mit funktionellen Gruppen terminierten Polymere haben den grossen Vorteil, dass sie eine enge Molekulargewichtsverteilung sowie einen sehr hohen Anteil an als Zähigkeits- verbesserer geeigneten Molekülen aufweisen.
Dieser Vorteil entsteht insbesondere durch das Verfahren der Herstellung des Carboxylgruppen-terminierten Polymers gemäss Anspruch 11 , welches als Ausgangspunkt für die Herstellung der Polymere gemäss Anspruch 1 , 13 und 14 dienen und insbesondere durch das zwei Schritte umfassende Verfahren zur Herstellung eines Endgruppen-terminierten Polymers gemäss Anspruch 17. Bei diesem Verfahren gemäss Anspruch 15 ist gewährleistet, dass als allenfalls unumgesetzte Edukte lediglich bereits als Zähigkeitsverbesserer wirkende Substanzen vorhanden sind, welche bei einem allenfalls weiter zu Polymer gemäss Anspruch 1 , 13 oder 14 führenden Reaktionsschritt ebenfalls zu reaktiven Zähigkeitsverbesserern reagieren. Somit werden keine oder nur unwesentliche Mengen an die Mechanik negativ beeinflussenden Verbindungen gebildet, so dass äusserst potente Zähigkeitsverbesserer zur Verfügung gestellt werden können. Trotz der vielen Möglichkeiten, die sich aus Vorverlängerung und Epoxidterminierung ergeben, sind die Polymere erstaunlich niederviskos.
Die Polymere gemäss Anspruch 1 , 11 , 13 und 14 lassen sich breit als Mittel zur Erhöhung der Schlagzähigkeit einer Polymermatrix gemäss Anspruch 18 verwenden. Besonders bevorzugt ist deren Einsatz in Epoxidharzmatrix.
Weitere Aspekte der Erfindung betreffen Polymere gemäss Anspruch 1 , 11 , 13 oder 14 enthaltende Zusammensetzungen sowie ausgehärtete Zusammensetzungen gemäss Anspruch 24 und 25.
Besonders bevorzugt werden derartige Polymere in Klebstoffen, insbesondere hitzehärtende Epoxidharzklebstoffen, eingesetzt. Sie weisen ausserordentlich gute Schlagzähigkeiten auf.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft in einem ersten Aspekt Epoxidgruppen-terminiertes Polymer der Formel (I).
Hierbei steht R1 für einen divalenten Rest eines Carboxylgruppen- terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN nach Entfernung der terminalen Carboxylgruppen. Weiterhin steht R2 für ein Polyepoxid PEP nach Entfernung von n Epoxid-Gruppen und R2 für H oder für einen mit R2 verbundenen Rest. Weiterhin stehen Y1 und Y2 unabhängig voneinander für H oder Methyl. R3 steht für einen Diglycidylether DGE nach Entfernung der zwei Glycidylether-Gruppen. Schliesslich steht n für einen Wert von 2 bis 4, insbesondere von 2
Insbesondere steht R1 für einen Rest, wie er durch formelle Entfernung der Carboxyl-Gruppen eines unter dem Namen Hycar® CTBN von Noveon kommerziell vertriebenen Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril- Copolymers CTBN, erhalten wird. Bevorzugt weist er eine Struktur der Formel (IV) auf.
Hierbei stellen die gestrichelten Linien die Anbindungsstellen der zwei
Carboxylgruppen dar. R steht für einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere mit 4 C-Atomen, welcher gegebenenfalls mit ungesättigten Gruppen substituiert ist. In einer besonders zu erwähnende Ausführungsform stellt der Substituent R einen Substituenten der Formel (VII) dar, wobei auch hier die gestrichelten Linien die Anbindungsstellen darstellen
Weiterhin steht der Index q für einen Wert zwischen 40 und 100, insbesondere zwischen 50 und 90. Weiterhin stellen die Bezeichnungen b und c die Strukturelemente, welche von Butadien stammen und a das Strukturelement, welches von Acrylonitril stammt, dar. Die Indices x, m, und p stellen ihrerseits Werte dar, die das Verhältnis der Strukturelement a, b und c zueinander beschreiben. Der Index x steht für Werte von 0.05 - 0.3, der Index m für Werten von 0.5 - 0.8, der Index p für Werte von 0.1 - 0.2 mit der Voraussetzung, dass die Summe von x, m und p gleich 1 ist.
Dem Fachmann ist klar, dass die in Formel (IV), wie auch die im Weiteren in Formeln (Vl'") und (V") gezeigten Strukturen als vereinfachte Darstellungen zu verstehen sind. Somit können die Bausteine a, b und c, bzw. d und e oder d' und e', jeweils zufällig, abwechselnd oder blockweise zueinander angeordnet sein. Insbesondere stellt somit Formel (IV) nicht zwangsläufig ein Triblock-Copolymer dar.
Der Rest R2 steht für ein Polyepoxid PEP nach Entfernung von n
Epoxid-Gruppen. Als Epoxid-Gruppe wird ein Strukturelement eines Epoxiran-
Ringes ( /^ ) verstanden. Besonders bevorzugte Epoxid-Gruppen sind
Glycidylether-Gruppen ). Als „Glycidylether-Gruppe" wird neben dem
Fall, in dem Y1 in der letzten Formel für H steht, der Einfachheit halber im vorliegenden Dokument auch diejenige Gruppe der letzten Formel bezeichnet, in welcher Y1 für Methyl steht.
Polyepoxide können auf bekannte Art und Weise zum Beispiel aus der
Oxidation von den entsprechenden Olefinen oder aus der Reaktion von
Epichlorhydrin mit den entsprechenden Polyolen hergestellt werden. Es handelt sich beim Polyepoxid PEP um ein Diepoxid, Triepoxid oder
Tetraepoxid, insbesondere um ein Diglycidylether, Triglycidylether oder
Tetraglycidylether. Derartige Polyepoxide, bzw. Polyglycidylether, sind dem
Fachmann bekannt einerseits als Epoxid-Reaktivverdünner als auch als
Epoxidharze. In einer Ausführungsform ist das Polyepoxid PEP ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Polyglycidylether, bevorzugt ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Diglycidylether, wie
- Glycidylether von difunktionellen gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten, zyklischen oder offenkettigen C2 - C30 Alkoholen, z.B. Ethylenglykol-, Butandiol-, Hexandiol-, Oktandioldigylci- dylether, Cyclohexandimethanoldigylcidylether, Neopentylglycoldiglyci- dylether etc.
- Glycidylether von tri- oder tetrafunktionellen, gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten, zyklischen oder offenkettigen Alkoholen wie epoxidiertes Rhizinusöl, epoxidiertes Trimethylolpropan, epoxidiertes Pentaerythrol oder Polyglycidylether von aliphatischen Polyolen wie Glycerin, Trimethylolpropan etc.
- Epoxidierte Dicarbonsäuren wie Phthalsäure-, Tetra- und Hexahydro- phthalsäurediglycidylester, Diglycidylester von dimeren Fettsäuren etc.
Insbesondere handelt es sich beim aliphatischen oder cycloalipha- tischen Diglycidylether um einen Diglycidylether der Formel (V") oder (V").
Hierbei steht r' für einen Wert von 1 bis 9, insbesondere für 3 oder 5.
Zudem steht q' für einen Wert von 0 bis 10 und t' für einen Wert von 0 bis 10, mit der Massgabe, dass die Summe von q' und t' > 1 ist. Schliesslich stellt d' das Strukturelement dar, welches von Ethylenoxid stammt, und e' stellt das
Strukturelement dar, welches von Propylenoxid stammt. Es handelt sich somit bei Formel (V") um (Poly)ethylenglycoldiglycidylether, (Poly)propylenglycoldi- glycidylether und (Polyjethylenglycol/propylenglycol-diglycidylether, wobei die Bausteine d' und e' blockartig, abwechselnd oder zufällig angeordnet sein können.
Besonders geeignete aliphatische oder cycloaliphatische Diglycidylether sind Ethylenglykoldiglycidylether, Butandioldiglycidylether oder Hexan- dioldiglycidylether.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Polyepoxid PEP ein Polyepoxid, welches aus einer Oxidation von Olefinen hergestellt wurde.
Bevorzugte Beispiele für derartige Polyepoxide PEP sind solche, welche mindestens eine Epoxidgruppe aufweisen, welche über Oxidation einer Cyclohexenyl- oder Cyclohexenylen-Gruppe hergestellt werden. Bevorzugte derartige Polyepoxide PEP sind
, sowie Polyester von Polycarbonsäuren und 3,4-Epoxy- cyclohexylmethylalkohol, insbesondere Bis(3,4-Epoxycyclohexylmethyl)adipat. Hierbei steht v für einen Wert von 2 bis 8 und R6 und R6 unabhängig voneinander für H oder einen Ci-C6-Alkylrest. Die Indices u und u' stehen für Werte von 0 bis 5, insbesondere von 1 bis 5, mit der Massgabe, dass u +u' > 1 , insbesondere u +u' > 2, ist. Als besonders geeignet gelten sind 3,4-Epoxy- cyclohexylmethyl-3,4-Epoxycyclohexancarboxylat, Bis(3,4-Epoxycyclohexyl- methyl)adipat, 1 ,2,7,8-Diepoxyoktan, 1 ,2,3,4-Diepoxybutan sowie 1 ,2,5,6- Diepoxycyclooktan.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Polyepoxid PEP ein aromatischer Diglycidylether. Diese sind einerseits sogenannte epoxidierte
Novolake und andererseits aromatische Diglycidylether, welche nach Entfernung von zwei Glycidylether-Gruppen einen Resten R2 der Formel (V) aufweisen.
Hierbei steht R'" unabhängig von einander für H, Methyl oder Ethyl und z' für 0 oder 1. Es handelt sich somit um o-Phenylen, m-Phenylen, p-Phenylen, sowie deren mit Methyl- oder Ethylgruppen ringsubstituierten abgeleiteten Strukturen.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Polyepoxid PEP ein Epoxidharz. Das Epoxidharz kann ein sogenanntes Epoxid-Flüssigharz oder ein Epoxid-Festharz sein. Der Begriff „Epoxid-Festharz" ist dem Epoxid-Fachmann bestens bekannt und wird im Gegensatz zu „Epoxid-Flüssigharzen" verwendet. Die Glasübergangstemperatur von Festharzen liegt über Raumtemperatur, d.h. sie lassen sich bei Raumtemperatur zu schüttfähigen Pulvern zerkleinern. Bevorzugte Epoxid-Festharze weisen die Formel (VIII) auf
Hierbei stehen die Substituenten R4, R5 und Y2 unabhängig voneinander entweder für H oder CH3. Weiterhin steht der Index S1 für einen Wert von > 1.5, insbesondere von 2 bis 12.
In diesem Dokument ist die Verwendung des Terms „unabhängig voneinander" in Zusammenhang mit Substituenten, Resten oder Gruppen dahingehend auszulegen, dass im selben Molekül die gleich bezeichneten Substituenten, Reste oder Gruppen gleichzeitig mit unterschiedlicher Bedeutung auftreten können.
Derartige Epoxid-Festharze sind kommerziell erhältlich beispielsweise von Dow oder Huntsman oder Hexion.
Verbindungen der Formel (VIII) mit einem Index S1 zwischen 1 und 1.5 werden vom Fachmann als Semisolid-Epoxidharze bezeichnet. Für die hier vorliegende Erfindung werden sie ebenfalls als Festharze betrachtet. Bevorzugt Epoxid-Festharze sind jedoch Epoxid-Festharze im engeren Sinn, d.h. der Index S1 weist einen Wert von > 1.5 auf.
Bevorzugte Epoxid-Flüssigharze weisen die Formel (IX) auf
Hierbei stehen die Substituenten R4, R5 und Y2 unabhängig voneinander entweder für H oder CH3. Weiterhin steht der Index S1 für einen Wert von 0 bis 1. Bevorzugt steht S1 für einen Wert von kleiner als 0.2.
Es handelt sich somit vorzugsweise um Diglycidylether von Bisphenol- A (DGEBA), von Bisphenol-F sowie von Bisphenol-A/F (Die Bezeichnung „A/F" verweist hierbei auf eine Mischung von Aceton mit Formaldehyd, welche als
Edukt bei dessen Herstellung verwendet wird). Solche Flüssigharze sind beispielsweise als Araldite® GY 250, Araldite® PY 304, Araldite® GY 282
(Huntsman) oder D.E.R.™ 331 oder D.E.R.™ 330 (Dow) oder Epikote 828 (Hexion) erhältlich.
Somit stellt der Rest R2 in einer besonders geeigneten Form die Formel (V) oder (V) dar.
Hierbei stehen R', R" und R'" unabhängig voneinander für H, Methyl oder Ethyl, z' für 0 oder 1 und s' für 0 oder für einen Wert von 0.1 - 12.
Ein besonders bevorzugtes Polyepoxid PEP ist Bisphenol-A-Diglycidyl- ether.
Der Rest R3 steht für einen Diglycidylether DGE nach Entfernung der zwei Glycidylether-Gruppen. Die Möglichkeiten für den Diglycidylether DGE entsprechen grundsätzlich denjenigen der bereits als Diglycidylether aufgeführten Polyepoxide PEP. Insbesondere ist der Diglycidylether DGE ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Diglycidylether, insbesondere ein Diglycidylether der Formel (Vl") oder (Vl'").
Hierbei steht r für einen Wert von 1 bis 9, insbesondere für 3 oder 5. Zudem steht q für einen Wert von 0 bis 10 und t für einen Wert von 0 bis 10, mit der Massgabe, dass die Summe von q und t > 1 ist. Schliesslich stellt d das Strukturelement dar, welches von Ethylenoxid stammt, und e stellt das Strukturelement dar, welches von Propylenoxid stammt. Es handelt sich somit bei Formel (Vl'") um (Poly)ethylenglycoldiglycidylether, (Poly)propylenglycoldiglyci- dylether und (Polyjethylenglycol/propylenglycol-diglycidylether, wobei die Bausteine d und e blockartig, abwechselnd oder zufällig angeordnet sein können.
Besonders geeignete aliphatische oder cycloaliphatische Diglycidylether sind Ethylenglykoldiglycidylether, Butandioldiglycidylether oder Hexan- dioldiglycidylether.
In einer weiteren besonders geeigneten Ausführungsform ist der Diglycidylether DGE ein Diglycidylether, welcher nach Entfernung der zwei Glycidyl- ether-Gruppen, entsprechend dem Rest R3, die Formel (VI) oder (Vl') aufweist.
Hierbei stehen R', R" und R'" unabhängig voneinander für H, Methyl oder Ethyl, z für 0 oder 1 und s für O oder für einen Wert von 0.1 - 12.
Ein besonders bevorzugter Diglycidylether DGE ist Bisphenol-F- Diglycidylether.
Das Epoxidgruppen-terminiertes Polymer der Formel (I) lässt sich wie folgt herstellen:
In einem ersten Schritt („Vorverlängerung") wird aus einem
Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymer CTBN der
Formel HOOC-R1-COOH und einem Polyepoxid PEP in einem stöchiometri- schen Überschuss (n' > n) des HOOC-R1-COOH ein Carboxylgruppen- terminiertes Polymer der Formel (II) hergestellt:
PEP CTBN (II)
Für diese Umsetzung werden Polyepoxid PEP und HOOC-R1-COOH so in einer Menge eingesetzt, dass das stöchiometrischen Verhältnis der
COOH-Gruppen zu Epoxid-Gruppen [COOH] / [ £\ ] ≥ 2 ist. Ist dieses Verhältnis = 2, entsprechend n' = n, ist der Anteil von höher molekularen Spezies tendenziell erhöht, was zu stark erhöhten Viskositäten im Carboxylgruppen-terminierten Polymer der Formel (II), bzw. im Epoxidgruppen- terminierten Polymer der Formel (I), führen kann, was unter Umständen Anlass zu Problemen geben kann. Bei einem Verhältnis von < 2 (entsprechend n'<n), insbesondere von «2, wird dieses Problem sehr stark vergrössert. Deshalb ist bei diesem Verhältnis ein Wert von >2 bevorzugt. Typischerweise ist ein Verhältnis von > 4, vor allem » 2, entsprechend n' » n, sehr bevorzugt. In diesen Fällen weist die Reaktionsmischung einen relativ grossen Gehalt an unumgesetzten HOOC-R1-COOH auf. Dies ist jedoch nicht weiter störend, wie nachfolgend diskutiert wird.
Es ist dem Fachmann klar, dass auch Mischungen von Polyepoxiden PEP und/oder Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolyme- ren CTBN der Formel HOOC-R1-COOH eingesetzt werden können.
In einem zweiten Schritt („Terminierung") wird aus dem
Carboxylgruppen-terminierten Polymer der Formel (II) und einem Diglycidylether DGE der Formel (III) in einem stöchiometrischen Überschuss (n" > n) des Diglycidylether DGE ein Epoxidgruppen-terminiertes Polymer der Formel (I) hergestellt:
(II) DGE (III) (I) Für diese Umsetzung werden das Polymer der Formel (II) und der
Diglycidylether der Formel (III) in einer solchen Menge zueinander eingesetzt, dass das stöchiometrischen Verhältnis der Glycidylether-Gruppen zu COOH-
Gruppen ] / [COOH] > 2 ist.
Ist dieses Verhältnis = 2, entsprechend n" = n, ist der Anteil von höher molekularen Spezies erhöht, was zu stark erhöhten Viskositäten im Epoxid- gruppen-terminierten Polymer der Formel (I), führen kann, was unter Umständen Anlass zu Problemen geben kann. Bei einem Verhältnis von < 2 (entsprechend n'<n), insbesondere von «2, wird dieses Problem sehr stark ver- grössert. Deshalb ist bei diesem Verhältnis ein Wert von >2 bevorzugt. Typischerweise ist ein Verhältnis von > 4, vor allem » 2, entsprechend n" » n, sehr bevorzugt. Falls in der Edukt-Mischung am Anfang dieses zweiten Schrittes noch aus dem ersten Schritt unumgesetztes Carboxylgruppen-terminiertes
Butadien/Acrylonitril-Copolymer CTBN HOOC-R1-COOH vorhanden ist, wird dieses im zweiten Schritt zu einem Epoxid-Gruppen terminierten Polymer der aus dem Stand der Technik bekannten Formel (X) reagiert.
Auf diese Art und Weise kann gewährleistet werden, dass möglichst viele Epoxidgruppen-terminierte Polymere, welche als Schlagzähigkeits- modifikatoren verwendet werden können, in der Schlussmischung vorhanden sind. Insbesondere wird entgegen dem Verfahren aus dem Stand der Technik verhindert, dass eine grosse Molekulargewichtsverteilung vorhanden ist, was zu einer Verschlechterung der Applikationseigenschafen, insbesondere einer hohen Viskosität, führt.
Es ist dem Fachmann klar, dass auch Mischungen von Carboxylgruppen-terminierten Polymeren der Formel (II) und/oder Diglycidyl- ethern DGE der Formel (III) eingesetzt werden können. In einer derartigen Herstellungsweise entstehen in situ Mischungen von Epoxidgruppen- terminierte Polymeren der Formel (I).
In beiden Schritten erfolgt eine Esterbildung. Derartige Umsetzungen von Epoxiden, bzw. Glycidylethern mit Carbonsäuren sind dem Fachmann bekannt sowie die Reaktionsbedingungen hierfür. Insbesondere werden höhere Temperaturen, typischerweise bei Temperaturen von 100°C, bevorzugt um 140°C, und gegebenenfalls Katalysatoren eingesetzt und vorzugsweise unter Schutzgas. Beispiele für derartige Katalysatoren sind Triphenylphosphin, tertiäre Amine, quaternäre Phosphoniumsalze oder quaternäre Ammoniumsalze. Somit bilden Carboxylgruppen-terminierte Polymere der Formel (II) einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die Definition, Möglichkeiten und bevorzugten Ausführungsformen der in dieser Formel (II) aufgeführten Reste und Indizes entsprechen denjenigen, wie sie in diesem Dokument bereits vorgängig für Epoxidgruppen-terminiertes Polymer der Formel (I) detailliert beschrieben wurden.
Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung eines Carboxylgruppen-terminierten Polymers der Formel (II) durch eine Umsetzung eines Polyepoxides PEP mit einem Carboxylgruppen- terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymer CTBN der Formel HOOC-R1-COOH, dadurch gekennzeichnet, dass für diese Umsetzung das Polyepoxid PEP und HOOC-R1-COOH in einer Menge zueinander eingesetzt werden, das einem stöchiometrischen Verhältnis der COOH-Gruppen zu Epoxid-Gruppen [COOH] / [ £\ ] von > 2 entspricht. Dieses Verfahren wurde im Detail bereits vorgängig in diesem Dokument beschrieben.
Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung eines Epoxidgruppen-terminiertes Polymers der Formel (I) durch die Umsetzung eines Carboxylgruppen-terminierten Polymers der Formel (II) mit einem Diglycidylether DGE der Formel (III), dadurch gekennzeichnet, dass für diese Umsetzung das Polymer der Formel (II) und der Diglycidylether der Formel (III) in einer Menge zueinander eingesetzt werden, das einem stöchiometrischen Verhältnis der Glycidylethergruppen zu COOH-Gruppen
] / [COOH] von > 2 entspricht.
Dieses Verfahren wurde im Detail bereits vorgängig in diesem Dokument beschrieben.
Es ist dem Fachmann klar, dass die Epoxidgruppen-terminierten Polymere der Formel (I) weiter reagiert werden können. So ist insbesondere die Verlängerung mittels Polyphenolen, insbesondere mittel Bisphenolen, wie
Bisphenol-A, unter Umständen sehr hilfreich, um noch höher molekularere
Epoxidgruppen-terminierte Polymere oder Phenol-terminierte Polymere zu erhalten, wie sie beispielsweise in den folgenden Formel (XIII) und (XIV) wiedergegeben sind:
(XIII) (XIV)
Hierbei steht der Index f für O oder 1. R9 steht hierbei für H oder einen Alkyl- oder Alkenylresten, insbesondere für einen Allylrest.
Weitere Aspekte sind Umsetzungsprodukte aus dem Carboxylgruppen- terminierte Polymer der Formel (II) mit Diaminen oder (Meth)acrylat-funktionel- len Alkoholen oder Glycidylether-funktionellen (Meth)acrylaten, welche insbe- sondere zu Amingruppen-terminierten Polymeren der Formel (Xl) (Xl') und (Xl"), bzw. zu (Meth)acrylatgruppen-terminierten Polymeren der Formel (XII) und (XM') gemäss dem folgenden beispielhaften Reaktionsschema, führen.
(H) (DA1 ) (Xl)
(H) (DA2) (Xl')
(H) (DA3) (Xl")
(N) (GMA) (XII)
(N) (HMA) (XII')
Hierbei steht R7 für H oder Methyl und R8 steht für einen divalenten Rest, insbesondere für einen Alkylen-, Cycloalkylen- oder (Poly)oxyalkylen- Rest. Die Diamine 1 -(2-Aminoethyl)piperazin (DA1 ), bzw. 2-Methylpenta- methylendiamin (DA2), bzw. 1 ,2-Diaminocyclohexan (DA3), sowie das Glycidyl(meth)acrylat (GMA) und das Hydroxy-funktionelle (Meth)acrylat (HMA) werden jeweils im stöchiometrischen Überschuss verwendet, d.h. k, k', k", k'" und k"" sind jeweils grösser als n.
Die Reaktionsbedingungen zur Bildung von Amiden und Estern sind aus der Literatur bekannt und können auf die Synthese dieser Umsetzungspro- dukte, insbesondere der Polymere der Formel (Xl), (Xl'), (Xl"), (XII) und (XII'), übertragen werden.
Somit bildet ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfah- ren zur Herstellung eines Endgruppen-terminierten Polymers der Formel (XV),
welches die folgenden zwei Schritte umfasst: a) Vorverlängerung, d.h. Umsetzung eines Polyepoxides PEP mit einem stöchiometrischen Überschuss eines Carboxylgruppen- terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN der Formel HOOC-R1-COOH zu einem Carboxylgruppen terminierten Polymer der Formel (II), wie vorgängig bereits beschrieben, derart, dass das Polyepoxid PEP und HOOC-R1-COOH in einer Menge zueinander eingesetzt werden, dass das Verhältnis der COOH-Gruppen zu
Epoxid-Gruppen [COOH] / [ ^ ] > 2 ist; wobei das Polyepoxid PEP und das Carboxylgruppen-terminierten
Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN der Formel HOOC-R1- COOH wie vorgängig bereits beschrieben wurde, zu wählen sind;
b) Terminierung, d.h. Umsetzung eines Carboxylgruppen-terminierten Polymers der Formel (II) mit einem Diglycidylether oder mit einem
Diamin oder mit einem (Meth)acrylat-funktionellen Alkohol oder mit einem Glycidylether-funktionellen (Meth)acrylat derart, dass der Diglycidylether oder das Diamin oder der (Meth)acrylat-funktionelle Alkohol oder das Glycidylether-funktionelle (Meth)acrylat und das Carboxylgruppen-terminierte Polymers der Formel (II) in einer
Menge entsprechend einem Molekül Diglycidylether oder Diamin oder (Meth)acrylat-funktioneller Alkohol oder Glycidylether-funktio- nelles (Meth)acrylat pro COOH-Gruppe eines Moleküls Carboxyl- gruppen-terminierten Polymers der Formel (II) zueinander eingesetzt werden.
Hierbei stehen in Formel (XV) R10 für einen divalenten Rest steht und Q1 eine Endgruppe ist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus der Formel (XVI), (XVI'), (XVI") und -NH2.
(XVI) (XVI') (XVI") (XVII)
Es gilt die Massgabe, dass Q für -NH- steht für den Fall, in dem Q1 für -NH2 oder die Formel (XVI") steht, und Q für -O- oder die Formel (XVII) steht für den Fall, in dem Q1 für die Formel (XVI') steht, und Q für die Formel (XVII) steht für den Fall, in dem Q1 für die Formel (XVI) steht.
Als Endgruppen-terminierten Polymere der Formel (XV) gelten insbesondere die vorgängig beschriebenen Epoxidgruppen-terminierten Polymere der Formel (I), Carboxylgruppen-terminierten Polymere der Formel (II), Amingruppen-terminierten Polymere der Formel (Xl), (Xl') oder (Xl") und (Meth)acrylatgruppen-terminierten Polymere der Formel (XII) oder (XM').
Die so hergestellten Carboxylgruppen-terminierten Polymere der Formel (II) und beschriebenen Endgruppen-terminierten Polymere der Formel (XV), insbesondere die Epoxidgruppen-terminierten Polymere der Formel (I), Amingruppen-terminierten Polymere der Formel (Xl), (Xl') oder (Xl") und (Meth)acrylatgruppen-terminierten Polymere der Formel (XII) oder (XM'), können als Mittel zur Erhöhung der Schlagzähigkeit einer Polymermatrix verwendet werden und sind als sogenannte Schlagzähigkeitsmodifikatoren einsetzbar. Vorzugsweise sind die Carboxylgruppen-terminierten Polymere der Formel (II) und Endgruppen-terminierten Polymere der Formel (XV), insbesondere Epoxidgruppen-terminierten Polymere der Formel (I), Amingruppen-terminierten Polymere der Formel (Xl), (Xl') oder (Xl") und (Meth)acrylatgruppen-terminierten Polymere der Formel (XII) oder (XM'), bei Raumtemperatur flüssig oder viskos bis hochviskos. Bevorzugt sind sie zumindest bei einer Temperatur von 60°C mit den üblichen Mitteln verarbeitbar. Meist bevorzugt sind sie zumindest bei 60°C giessbar oder zumindest von honigartiger Konsistenz. Falls sie hochviskos oder fest sind können sie gegebenenfalls in Lösungsmittel oder Harzen, wie Epoxid- Flüssigharzen gelöst, emulgiert oder dispergiert werden.
Diese Polymeren der Formel (I), (II), (Xl), (Xl'), (Xl"), (XII) und (XII') werden vorzugsweise in vernetzenden Zusammensetzungen verwendet, insbesondere in Systemen, in welche diese Polymere einreagieren können. Somit ist die Frage, in welchen Zusammensetzungen diese Polymere eingesetzt werden, insbesondere abhängig von der Polymermatrix. So werden (Meth)acrylatgruppen-terminierten Polymere der Formel (XII) oder (XM') insbesondere in (Meth)acrylaten oder ungesättigten Polyesterharzen, welche über eine Radikal oder UV-Licht initiierte Polymerisationsreaktion zu einer Polymermatrix vernetzen, bevorzugt eingesetzt.
Epoxidgruppen-terminierte Polymere der Formel (I) sowie Carboxylgruppen-terminierte Polymere der Formel (II) und Amingruppen- terminierte Polymere der Formel (Xl), (Xl') oder (Xl") werden bevorzugt in Epoxidharzzusammensetzungen eingesetzt.
Im Falle der Epoxidgruppen-terminierten Polymere der Formel (I) werden sie vorzugsweise in der Komponente eingesetzt, in welcher ein Epoxidharz A vorhanden ist. Das Epoxidharz A kann ein Epoxid-Flüssigharz der Formel (IX) oder ein Epoxid-Festharz der Formel (VIII) sein. In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung neben einem Epoxidharz A einen Härter B für Epoxidharze, welcher durch erhöhte Temperatur aktiviert wird, auf. Derartige Zusammensetzungen werden insbesondere als hitzehärtende Epoxidharzklebstoffe eingesetzt und härten beim Erhitzen auf eine Temperatur, welche über der Hitzeaktivierung des thermisch aktivierbaren Härters B liegt, aus, so dass eine ausgehärtete Zusammensetzung entsteht.
Im Falle der Carboxylgruppen-terminierten Polymere der Formel (II), können sie ebenfalls in der Komponente eingesetzt werden, in welcher ein Epoxidharz A vorhanden ist.
Im Falle der Carboxylgruppen-terminierten Polymere der Formel (II) oder der Amingruppen-terminierten Polymere der Formel (Xl), (Xl') oder (Xl") können sie jedoch auch in einer Härterkomponente eingesetzt werden. Eine derartige Härterkomponente enthält einen Härter für Epoxidharze, wie beispielsweise Polyamine oder Polymercaptane. Durch die Vermischung der zwei Komponenten reagieren diese, insbesondere auch bei Raumtemperatur, miteinander und es entsteht eine ausgehärtete Zusammensetzung.
Derartige Zusammensetzungen lassen sich breit anwenden. Beispiele hierfür sind Klebstoffe, Dichtstoffe, Beschichtungen, Schäume, Strukturschäume, Lacke, Injektionsharze oder Beläge. Sie können beispielsweise im Hoch- oder Tiefbau, in der Fertigung oder Reparatur von industriellen Gütern oder Konsumgütern verwendet werden. Insbesondere bevorzugt werden sie als Klebstoffe verwendet, insbesondere für den Karosseriebau und der Fertigung von Fenstern, Haushaltmaschinen oder Transportmitteln, wie Fahrzeugen zu Wasser oder zu Lande, bevorzugt Automobile, Busse, Lastkraftwagen, Züge oder Schiffe; oder als Dichtstoff zum Abdichten von Fugen, Nähten oder Hohlräumen in der industriellen Fertigung oder Reparatur verwendet. Insbesondere bevorzugt werden derartige Zusammensetzungen als crashfeste Klebstoffe insbesondere für den Transportmittelbau, bevorzugt im OEM-Bereich von Transportmittelbau, eingesetzt.
Weiterhin bevorzugt werden derartige Zusammensetzungen als hochstrukturelle Klebstoffe für den Hoch- und Tiefbau oder als hochbelastbare Industriebeschichtungen, eingesetzt. Beispiele
Verwendete Rohstoffe
Hycar® CTBN 1300X13: Säurezahl = 32 mg/g KOH = 570 meq/kg
Mw = ca. 3150 g/mol D. E. R. 331 (Bisphenol-A-Diglycidylether="BADGE"): 5.40 eq/kg
Mw = ca. 185 g/eq
Epilox F-17-00 (Bisphenol-F-Diglycidylether="BFDGE"): 5.88 eq/kg
Mw = ca. 170 g/eq
Eurepox RV-H (1 ,6-Hexandiol-diglycidylether="HDDGE"): 6.94 eq/kg Bisphenol-A: Mw = 228.3 g/mol
Herstellung von Carboxylgruppen-terminierten Polymeren Mit BADGE vorverlänqert ("CTBN-BADGE-CTBN") 300.0 g (171 meq COOH) Carboxylgruppen-terminiertes Acrylnitril-/
Butadien Copolymer (Hycar® CTBN 1300X13) und 7.9 g D. E. R. 331 (42.8 meq Epoxy) wurden in einen Planschliffkolben mit Rührer, Stickstoffeinleitung und Vakuumanschluss eingewogen. Das Gemisch wurde unter leichtem Vakuum während 3h bei 180°C gerührt. Somit konnte eine viskose Masse mit einer Säurezahl von etwa 23.4 mg/g KOH (ca. 416 meq/kg) erhalten werden. Das so erhaltene Produkt wurde als CTBN1 bezeichnet.
Mit HDDGE vorverlänqert ("CTBN-HDDGE-CTBN") 300.0 g (171 meq COOH) Carboxylgruppen-terminiertes Acrylnitril-/ Butadien Copolymer (Hycar® CTBN 1300X13) und 4.42 g Eurepox RV-H (28.5 meq Epoxy) wurden in einen Planschliffkolben mit Rührer, Stickstoffeinleitung und Vakuumanschluss eingewogen. Das Gemisch wurde unter leichtem Vakuum während 4h bei 180°C gerührt. Somit konnte eine viskose Masse mit einer Säurezahl von etwa 26.3 mg/g KOH (ca. 468 meq/kg) erhalten werden. Das so erhaltene Produkt wurde als CTBN2 bezeichnet. Herstellung von Epoxidgruppen-terminierten Polymere
Mit BFDGE terminiert ("BFDGE-CTBN-BADGE-CTBN-BFDGE'") 100.0 g (ca. 41.6 meq COOH) CTBN1 und 150.0 g (882 meq Epoxy)
Epilox F 17-00 wurden in einen Planschliffkolben mit Rührer, Stickstoffein- leitung und Vakuumanschluss eingewogen. Das Gemisch wurde während 3h bei 180°C unter leichtem Vakuum gerührt, bis ein viskoses Epoxidharz mit einem Epoxidgehalt von ca. 3.36 eq/kg erhalten wurde. Das so erhaltene
Produkt wurde als ETBN1 bezeichnet.
Mit BADGE terminiert ("BADGE-CTBN-HDDGE-CTBN-BADGE")
100.0 g (ca. 46.8 meq COOH) CTBN2 und 150.0 g (810 meq Epoxy) D. E. R. 331 wurden in einen Planschliffkolben mit Rührer, Stickstoffeinleitung und Vakuumanschluss eingewogen. Das Gemisch wurde während 3h bei 180°C unter leichtem Vakuum gerührt, bis ein viskoses Epoxidharz mit einem Epoxidgehalt von ca. 3.05 eq/kg erhalten wurde. Das so erhaltene Produkt wurde als ETBN2 bezeichnet.
Mit Bisphenol-A nachverlängertes ETBN1 ("BFDGE-CTBN-BADGE-CTBN-BFDGE-BPA-BFDGE-CTBN-BADGE-CTBN-BFDGE") 150.0 g (ca. 504 meq Epoxy) ETBN1 und 7.5g (ca. 65 meq OH)
Bisphenol-A wurden in einen Planschliffkolben mit Rührer, Stickstoffeinleitung und Vakuumanschluss eingewogen. Das Gemisch wurde während 3h bei 180°C unter leichtem Vakuum gerührt, bis ein viskoses Epoxidharz mit einem Epoxidgehalt von ca. 2.78 eq/kg erhalten wurde. Das so erhaltene Produkt wurde als ETBN3 bezeichnet
Mit BADGE terminiertes CTBN (Vergleich) („BADGE-CTBN-BADGE")
100.0 g (ca. 57 meq COOH) carboxylterminiertes Acrylnitril/Butadien
Copolymer (Hycar® CTBN 1300X13) und 150.0 g (810 meq EP) D.E. R. 331 wurden in einen Planschliffkolben mit Rührer, Stickstoffeinleitung und
Vakuumanschluss eingewogen. Das Gemisch wurde während 3h bei 180°C unter leichtem Vakuum gerührt, bis ein viskoses Epoxidharz mit einem Epoxidgehalt von ca. 2.99 eq/kg erhalten wurde. Das so erhaltene Produkt wurde als Ref.ETBN bezeichnet.
Wirkung als Schlagzähigkeitsmodifikatoren Die Epoxidgruppen-terminiertes Polymere ETBN1 und ETBN2 und
ETBN 3 zeigten in hitzehärtenden Epoxidharzklebstoffen eine markante Erhöhung der Schlagzähigkeit gegenüber dem Vergleichspolymer Ref.ETBN.
Beispielhafte Zusammensetzungen Es wurden die Klebstoffzusammensetzungen Z1, Z2, Z3 und die
Vergleichszusammensetzung ZRefi gemäss Tabelle 1 wie folgt hergestellt:
In einem Planetenmischer werden alle Komponenten ausser
Dicyandiamid vorgelegt und bei 90 - 100°C im Vakuum eine Stunde gerührt, dann wird Dicyandiamid zugeben und nach weiteren 10 Minuten Rühren in Kartuschen abgefüllt.
Herstellung eines PU-Prepolymer PUPrep
150 g PoIy-THF 2000 (BASF, OH-Zahl 57 mg/g KOH) und 150 Liquiflex H (Krahn, Hydroxylterminertes Polybutadien, OH-Zahl 46 mg/g KOH) wurden 30 Minuten unter Vakuum bei 105°C getrocknet. Nachdem die Temperatur auf 90°C reduziert worden war, wurden 61.5 g Isophorondiisocyanat und 0.14 g Dibutylzinndilaurat zugegeben. Die Reaktion wurde unter Vakuum bei 90°C bis zur Konstanz des NCO-Gehaltes bei 3.10% nach 2.0 h geführt (berechneter NCO-Gehalt: 3.15%). Anschliessend wurden 96.1 g Cardanol (Cardolite NC-700, Cardolite) als Blockierungsmittel zugegeben. Es wurde bei 105°C unter Vakuum weitergerührt, bis der NCO- Gehalt nach 3.5h unter 0.1 % gesunken war. Das Produkt wurde so als PUPrep verwendet.
Tabelle 1. Zusammensetzungen enthaltend Schlagzähigkeitsmodifikatoren sowie Messresultate. * GT=Gewichtsteile.
Prüfmethoden:
Zugfestigkeit (ZF) (DIN EN ISO 527) Eine Probe der Zusammensetzung wurde zwischen zwei Teflonpapieren auf eine Schichtdicke von 2 mm verpresst. Anschliessend wurde die Zusammensetzung während 30 Minuten bei 180°C gehärtet. Die Teflonpapiere wurden entfernt und die Probekörper nach DIN-Norm wurden im heissen Zustand ausgestanzt. Die Prüfkörper wurden nach 1 Tag Lagerung unter Normklima mit einer Zuggeschwindigkeit von 2 mm/min gemessen.
Die Zugfestigkeit („ZF") wurde gemäss DIN EN ISO 527 bestimmt.
Schlagschälarbeit (ISO 11343)
Die Probekörper wurden aus den beschriebenen Zusammensetzungen und mit elektrolytisch verzinktem DC04 Stahl (eloZn) mit dem Mass 90 x 20 x 0.8 mm hergestellt, dabei betrug die Klebfläche 20 x 30 mm bei einer Schichtdicke von 0.3mm. Gehärtet wurde 30 Min. bei 180°C. Die Messung der Schlagschälarbeit erfolgte jeweils bei Raumtemperatur und bei minus 30°C. Die Schlaggeschwindigkeit betrug 2 m/s. Als Bruchenergie (BE) in Joule wird die Fläche unter der Messkurve (von 25% bis 90%, gemäss ISO 11343) angegeben.

Claims

Patentansprüche
1. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer der Formel (I)
wobei R1 für einen divalenten Rest eines Carboxylgruppen-terminierten
Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN nach Entfernung der terminalen
Carboxylgruppen steht; und
R2 für ein Polyepoxid PEP nach Entfernung von n Epoxid-Gruppen steht;
R2 für H oder für einen mit R2 verbundenen Rest steht;
R3 für einen Diglycidylether DGE nach Entfernung der zwei Glycidylether-
Gruppen steht;
Y1 und Y2 unabhängig voneinander für H oder Methyl stehen; n für einen Wert von 2 bis 4, insbesondere von 2, steht.
2. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass R1 die Formel (IV) aufweist
wobei die gestrichelten Linien die Anbindungsstellen der zwei
Carboxylgruppen darstellen; b und c die Strukturelemente, welche von Butadien stammen, und a das
Strukturelement, welches von Acrylonitril stammt, darstellen;
R für einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere mit 4 C-Atomen, welcher gegebenenfalls mit ungesättigten
Gruppen substituiert ist, steht; q ein Wert von 40 bis 100, insbesondere von 50 bis 90, darstellt; x = 0.05 - 0.3, m = 0.5 - 0.8, p = 0.1 - 0.2; unter der Voraussetzung, dass x + m + p = 1 ist.
3. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass R2 die Formel (V) oder (V) aufweist
wobei R', R" und R'" unabhängig voneinander für H, Methyl oder Ethyl stehen, z' für 0 oder 1 steht und s' für 0 oder für einen Wert von 0.1 - 12 steht.
4. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyepoxid PEP Bisphenol-A-Diglycidylether ist.
Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyepoxid PEP ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Polyglycidylether, bevorzugt ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Diglycidylether, insbesondere ein Diglycidylether der Formel (V") oder (V"), ist
wobei r' für einen Wert von 1 bis 9 steht und d' das Strukturelement, welches von Ethylenoxid stammt, und e' das
Strukturelement, welches von Propylenoxid stammt, darstellen; q' für einen Wert von 0 bis 10 und t' für einen Wert von 0 bis 10 steht, mit der Massgabe, dass die Summe von q' und t' > 1 ist.
6. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyepoxid PEP Ethylenglykoldiglycidylether, Butandioldiglycidylether oder Hexandioldiglycidylether ist.
7. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass R3 die Formel (VI) oder (Vl') aufweist
[ja
Z+V. (Vl')
wobei R', R" und R'" unabhängig voneinander für H, Methyl oder Ethyl stehen, z für 0 oder 1 steht und s für 0 oder für einen Wert von 0.1 - 12 steht.
8. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Diglycidylether DGE Bisphenol-F- Diglycidylether ist.
9. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Diglycidylether DGE ein aliphatischer oder cycloaliphatischer Diglycidylether ist, insbesondere ein Diglycidylether der Formel (Vl") oder (Vl'") ist
wobei r für einen Wert von 1 bis 9 steht und d das Strukturelement, welches von Ethylenoxid stammt, und e das Strukturelement, welches von Propylenoxid stammt, darstellen; q für einen Wert von 0 bis 10 und t für einen Wert von 0 bis 10 steht, mit der Massgabe, dass die Summe von q und t > 1 ist.
10. Epoxidgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Diglycidylether DGE Ethylenglykoldiglycidyl- ether, Butandioldiglycidylether oder Hexandioldiglycidylether ist.
11. Carboxylgruppen-terminiertes Polymer der Formel (II)
wobei R1 für einen divalenten Rest eines Carboxylgruppen-terminierten
Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN nach Entfernung der terminalen
Carboxylgruppen steht;
R2 für ein Polyepoxid PEP nach Entfernung von n Epoxid-Gruppen steht;
R2 für H oder für einen mit R2 verbundenen Rest steht;
Y2 für H oder Methyl steht und n für einen Wert von 2 bis 4, bevorzugt 2 steht.
12. Carboxylgruppen-terminiertes Polymer gemäss Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass R1 die Formel (IV) aufweist
wobei die gestrichelten Linien die Anbindungsstellen der zwei
Carboxylgruppen darstellen; b und c die Strukturelemente, welche von Butadien stammen, und a das
Strukturelement, welches von Acrylonitril stammt, darstellen; R für einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere mit 4 C-Atomen, welcher gegebenenfalls mit ungesättigten
Gruppen substituiert ist, steht; q ein Wert von 40 bis 100, insbesondere von 50 bis 90, darstellt; x = 0.05 - 0.3, m = 0.5 - 0.8, p = 0.1 - 0.2; unter der Voraussetzung, dass x + m + p = 1 ist.
13. Amingruppen-terminiertes Polymer der Formel (Xl) oder (Xl') oder (Xl")
wobei R1 für einen divalenten Rest eines Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN nach Entfernung der terminalen
Carboxylgruppen steht;
R2 für ein Polyepoxid PEP nach Entfernung von n Epoxid-Gruppen steht;
R2 für H oder für einen mit R2 verbundenen Rest steht;
Y2 für H oder Methyl steht und n für einen Wert von 2 bis 4, bevorzugt 2 steht.
14. (Meth)acrylatgruppen-terminiertes Polymer der Formel (XII) oder (XM')
wobei R1 für einen divalenten Rest eines Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN nach Entfernung der terminalen Carboxylgruppen steht; R2 für ein Polyepoxid PEP nach Entfernung von n Epoxid-Gruppen steht;
R2 für H oder für einen mit R2 verbundenen Rest steht; Y2 für H oder Methyl steht; R7 für H oder Methyl steht; R8 für einen divalenten Resten, insbesondere für einen Alkylen-, Cycloalkylen- oder (Poly)oxyalkylen-Resten, steht und n für einen Wert von 2 bis 4, bevorzugt 2 steht.
15. Verfahren zur Herstellung eines Carboxylgruppen-terminierten Polymers gemäss Anspruch 11 oder 12 durch eine Umsetzung eines Polyepoxides PEP mit einem Carboxylgruppen-terminierten Butadien/Acrylonitril-Co- polymers CTBN der Formel HOOC-R1-COOH, dadurch gekennzeichnet, dass für diese Umsetzung das Polyepoxid PEP und HOOC-R1-COOH in einer Menge zueinander eingesetzt werden entsprechend einem stöchiometrischen Verhältnis der COOH-Gruppen zu Epoxid-Gruppen
[COOH] / [ ^x ] von > 2.
16. Verfahren zur Herstellung eines Epoxidgruppen-terminierten Polymers gemäss einem der Ansprüche 1 bis 10 durch eine Umsetzung eines Carboxylgruppen-terminierten Polymers der Formel (II) gemäss Anspruch 11 oder 12 mit einem Diglycidylether DGE der Formel (III), dadurch gekennzeichnet, dass für diese Umsetzung das Polymer der Formel (II) und der Diglycidylether der Formel (III) in einer Menge zueinander eingesetzt werden entsprechend einem stöchiometrischen Verhältnis der
Glycidylether-Gruppen zu COOH-Gruppen ] / [COOH] von > 2.
17. Verfahren zur Herstellung eines Endgruppen-terminierten Polymers der Formel (XV)
umfassend die folgenden zwei Schritte a) Vorverlängerung, d.h. Umsetzung eines Polyepoxides PEP mit einem stöchiometrischen Überschuss eines Carboxylgruppen- terminierten Butadien/Acrylonitril-Copolymers CTBN der Formel HOOC-R1-COOH zu einem Carboxylgruppen terminierten Polymer der Formel (II) gemäss Anspruch 11 oder 12, derart, dass das Polyepoxid PEP und HOOC-R1-COOH in einer Menge zueinander eingesetzt werden, dass das Verhältnis der COOH-Gruppen zu
Epoxid-Gruppen [COOH] / [ £χ ] > 2 ist; wobei das Polyepoxid PEP und das Carboxylgruppen-terminierte Butadien/Acrylonitril-Copolymer CTBN der Formel HOOC-R1-COOH wie in den Ansprüchen 1 bis 10 beschrieben, zu wählen sind;
b) Terminierung, d.h. Umsetzung eines Carboxylgruppen-terminierten
Polymers der Formel (II) mit einem Diglycidylether oder mit einem Diamin oder mit einem (Meth)acrylat-funktionellen Alkohol oder mit einem Glycidylether-funktionellen (Meth)acrylat derart, dass der Diglycidylether oder das Diamin oder der (Meth)acrylat-funktionelle Alkohol oder das Glycidylether-funktionelle (Meth)acrylat und das
Carboxylgruppen-terminierte Polymers der Formel (II) in einer Menge entsprechend einem Molekül Diglycidylether oder Diamin oder (Meth)acrylat-funktioneller Alkohol oder Glycidylether- funktionelles (Meth)acrylat pro COOH-Gruppe eines Moleküls Carboxylgruppen-terminierten Polymers der Formel (II) zueinander eingesetzt werden; wobei in Formel (XV) R10 für einen divalenten Rest steht und Q1 eine Endgruppe ist, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus der Formel (XVI), (XVI'), (XVI") und -NH2
(XVI) (XVI') (XVI") (XVII) mit der Massgabe, dass
Q für -NH- steht für den Fall, in dem Q1 für -NH2 oder die Formel (XVI") steht, und Q für -O- oder die Formel (XVII) steht für den Fall, in dem Q1 für die Formel (XVI') steht, und Q für die Formel (XVII) steht für den Fall, in dem Q1 für die Formel (XVI) steht.
18. Verwendung eines Carboxylgruppen-terminierten Polymers der Formel (II) gemäss Anspruch 11 oder 12, eines Endgruppen-terminierten Polymers der Formel (XV), hergestellt nach einem Verfahren gemäss Anspruch 17, insbesondere eines Epoxidgruppen-terminiertes Polymers der Formel (I) gemäss einem der Ansprüche 1 - 10 oder eines
Amingruppen-terminierten Polymers der Formel (Xl) oder (Xl') oder (Xl") gemäss Anspruch 13 oder eines (Meth)acrylatgruppen-terminierten Polymers der Formel (XII) oder (XM') gemäss Anspruch 14, als Mittel zur Erhöhung der Schlagzähigkeit einer Polymermatrix.
19. Verwendung gemäss Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die
Polymermatrix eine Epoxidharzmatrix ist.
20. Zusammensetzung enthaltend ein Amingruppen-terminiertes Polymer der Formel (Xl) oder (Xl') oder (Xl") gemäss Anspruch 13 oder ein
(Meth)acrylatgruppen-terminiertes Polymer der Formel (XII) oder (XM') gemäss Anspruch 14.
21. Zusammensetzung enthaltend ein Epoxidgruppen-terminiertes Polymer der Formel (I) gemäss einem der Ansprüche 1 - 10 oder ein Carboxylgrup- pen-terminiertes Polymers der Formel (II) gemäss Anspruch 11 oder 12.
22. Zusammensetzung gemäss Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weiterhin mindestens ein Epoxidharz A enthält.
23. Zusammensetzung gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung weiterhin einen Härter B für Epoxidharze, welcher durch erhöhte Temperatur aktiviert wird, enthält.
24. Ausgehärtete Zusammensetzung erhalten aus einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 22 und einer Beimischung eines Härters für Epoxidharze.
25. Ausgehärtete Zusammensetzung erhalten aus Erhitzung einer Zusammensetzung gemäss Anspruch 23 auf eine Temperatur, welche über der Hitzeaktivierung des thermisch aktivierbaren Härters B liegt.
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