PL181577B1

PL181577B1 - Sposób wytwarzania stałych żywic epoksydowych

Info

Publication number: PL181577B1
Application number: PL31199295A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Rejdych; Piotr Penczek
Original assignee: Inst Chemii Przemyslowej Im Pr
Priority date: 1995-12-21
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 2001-08-31
Also published as: PL311992A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania stałych żywic epoksydowych przez ogrzewanie żywic epoksydowych ciekłych lub o niskiej temperaturze mięknienia ze związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru, z dodatkiem katalizatora, ewentualnie w roztworze w rozpuszczalniku organicznym, znamienny tym, że ciekłą lub niskotopliwą dianowoepichlorohydrynową żywicę epoksydową ogrzewa się w temperaturze 80 - 180°C z kwasem trójmelitowym i ewentualnie dianem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stałych żywic epoksydowych przez ogrzewanie żywic epoksydowych ciekłych lub żywic epoksydowych o niskiej temperaturze mięknienia ze związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru w cząsteczce.

Znane są sposoby wytwarzania średniocząsteczkowych i wielkocząsteczkowych żywic epoksydowych przez ogrzewanie żywicy epoksydowej o mniejszej masie cząsteczkowej z dianem wobec katalizatora (J. Rejdych, B. Szczepaniak: Polimery 1982, 27, 236). Można też oprócz lub zamiast dianu stosować inne difenole, aminy, kwasy dikarboksylowe i tym podobne związki. Cząsteczki otrzymanych żywic mają budowę liniową. Można otrzymywać żywice o słabo rozgałęzionej strukturze łańcucha, stosując chlorek litu jako katalizator rozgałęziającej addycji (P. Penczek, B. Szczepaniak: Acta Polym. 1991, 42,112), jednak próby zwiększania stopnia rozgałęzienia prowadzą do usieciowania, dając nierozpuszczalne i nietopliwe, utwardzone produkty. Można także otrzymywać żywice epoksydowe o liniowej budowie łańcucha prowadząc reakcję w rozpuszczalnikach. W reakcji używa się mieszanin tych samych rozpuszczalników, które mają być później składnikami spoiwa na bazie żywicy. Takimi rozpuszczalnikami mogą być cykloheksanon, octan etyloglikolu, cykloheksanol lub butyloglikol, stosowane w specyficzny sposób, tak aby wykluczyć możliwość reagowania ich z żywicą (Pat. Pol. 130 809,1981).

Nieoczekiwanie okazało się, że średniocząsteczkowe i wielkocząsteczkowe żywice epoksydowe, zawierające rozgałęzienia w łańcuchu cząsteczki, uzyskuje się przez ogrzewanie małocząsteczkowej, dianowo-epichlorohydrynowej żywicy epoksydowej z kwasem trójmelitowym (kwasem 1,2,4-benzenotrikarboksylowym) i ewentualnie dianem wobec katalizatora. Żywice epoksydowe otrzymane w reakcji z kwasem trójmelitowym posiadają blisko dwukrotnie większą liczbę epoksydową, niż standardowa dianowa żywica epoksydowa o tej samej temperaturze mięknienia. I tak, żywica dianowa o temperaturze mięknienia t_m = 91°C ma

181 577 liczbę epoksydową LE = 0,13 mol/100 g, a żywica o t_m = 99°C ma LE = 0,1 mol/ 100 g, natomiast żywice otrzymane sposobem według wynalazku mają odpowiednio, np.: tm = 91°C i LE = 0,212 mol/100 g albo tm = 99°C i LE = 0,183 mol/100 g.

Jako wyjściową żywicę epoksydowa, stosuje się dianowo-epichlorohydrynową. żywicę epoksydową o liczbie epoksydowej 0,18 - 0,55 mol/100 g. Jeśli używa się żywicy średniocząsteczkowej o liczbie epoksydowej LE = 0,18 - 0,22 mol/100 g, wówczas stosuje się korzystnie na 1 mol grup epoksydowych od 0,001 mola do 0,16 mola kwasu trójmelitowego bez dodatku dianu. Używając żywicy o liczbie epoksydowej LE = 0,22 - 0,42 mol/100 g, stosuje się korzystnie 0,001- 0,125 mola kwasu trójmelitowego i ewentualnie 0,005 - 0,38 mola dianu na 1 mol grup epoksydowych żywicy, a używając żywicy o liczbie epoksydowej LE = 0,42 0,55 mol/100 g, stosuje się korzystnie 0,001- 0,04 mola kwasu trójmelitowego i 0,005 - 0,45 mola dianu na 1 mol grup epoksydowych żywicy. Jako katalizator tej reakcji stosuje się aminę trzeciorzędową na przykład tributyloaminę lub trójetanoloaminę, pochodną imidazolu, na przykład 2-metylo-4-etyloimidazol, czwartorzędową sól amoniową, na przykład chlorek benzylotrietyloamoniowy, trzeciorzędową fosfinę lub czwartorzędową sól fosfoniową. Wymienione katalizatory stosuje się w ilości 0,0001- 0,05 mola na 1 mol grup epoksydowych wyjściowej żywicy epoksydowej.

Wytworzone żywice epoksydowe mogą być stosowane jako składniki farb i lakierów, na przykład farb proszkowych lub lakierów termoutwardzalnych. W zastosowaniu do farb proszkowych warunkiem nieprzekraczalnym dla żywicy jest posiadanie przez nią temperatury mięknienia powyżej 90°C, a najlepiej około 100°C. Z kolei im większa jest liczba epoksydowa żywicy, tym lepsze własności będą miały powłoki z farby proszkowej, w skład której wchodzi ta żywica. Dlatego stosowanie żywic, będących przedmiotem wynalazku, jako składnika farb proszkowych jest szczególnie korzystne.

Przykład I. 100 części wagowych dianowo-epichlorohydrynowej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,217 mol/100g ogrzewa się do temperatury 120°C i mieszając wprowadza się powoli 3,5 części wagowych kwasu trójmelitowego. Następnie ogrzewa się mieszaninę reakcyjną, przez 15 minut w temperaturze 140°C do całkowitego rozpuszczenia kwasu trójmelitowego i dodaje się 0,42 części wagowej trójetanoloaminy. Temperaturę podnosi się do 160°C i mieszaninę reakcyjną utrzymuje w tej temperaturze przez 4 godziny. Mieszaninę wylewa się na tacę i pozostawia do zakrzepnięcia i ostygnięcia. Uzyskuje się 100 części wagowych żywicy o liczbie epoksydowej 0,175 mol/100g i temperaturze mięknienia 98°C.

Przykład II. 100 części wagowych dianowo-epichlorohydrynowej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,517 mol/lOOg ogrzewa się do temperatury 120°C, dodaje się

3.6 części wagowych kwasu trójmelitowego i 0,05 części wagowych trifenylofosfiny. Ogrzewa się mieszaninę reakcyjną przez 30 minut w temperaturze 140°C do całkowitego rozpuszczenia kwasu trójmelitowego. Następnie mieszaninę reakcyjną chłodzi się do temperatury 95°C, dodaje 23,9 części wagowych dianu i mieszając podnosi się temperaturę do 170°C, ogrzewa w tej temperaturze przez 6 godzin i wylewa na tacę. Po zakrzepnięciu i ostygnięciu uzyskuje się 125 części wagowych stałej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,212 mol/100 g i temperaturze mięknienia 91°C.

Przykład III. 100 części wagowych dianowo-epichlorohydrynowej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,475 mol/100 g ogrzewa się do temperatury 120°C, dodaje się 3,6 części wagowych kwasu trójmelitowego i 0,42 części wagowych trójetanoloaminy. Ogrzewa się mieszaninę reakcyjną przez 30 minut w temperaturze 140°C do całkowitego rozpuszczenia kwasu trójmelitowego. Następnie mieszaninę reakcyjną chłodzi się do temperatury 95°C, dodaje 33,0 części wagowych dianu i mieszając podnosi się temperaturę do 170°C, ogrzewa w tej temperaturze przez 6 godzin i wylewa na tacę. Po zakrzepnięciu i ostygnięciu uzyskuje się 132 części wagowych stałej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,168 mol/100 g i temperaturze mięknienia 101°C.

Przykład IV. 100 części wagowych dianowo-epichlorohydrynowej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,263 mol/100 g ogrzewa się do temperatury 120°C, dodaje się

3.6 części wagowych kwasu trójmelitowego i 0,42 części wagowych trójetćanoloaminy. Ogrzewa się mieszaninę reakcyjną przez 30 minut w temperaturze 140°C do całkowitego

181 577 rozpuszczenia kwasu trójmelitowego. Następnie mieszaninę reakcyjną podnosi się temperaturę do 170°C, ogrzewa w tej temperaturze przez 6 godzin i wylewa na tacę. Po zakrzepnięciu i ostygnięciu uzyskuje się 112 części wagowych stałej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,120 mol/100 g i temperaturze mięknienia 106°C.

Przykład V. 36,8 części wagowych dianu i 3,2 części wagowych kwasu trójmelitowego miesza się i rozciera w młynku tarczowym i dodaje do 100 części wagowych dianowoepichlorohydrynowej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,517 mol/100 g, ogrzanej uprzednio do temperatury 120°C, mieszając przez cały czas, aż mieszanina reakcyjna stanie się klarowna. Wówczas dodaje się 0,08 części wagowych 2-metyloimidazolu i ogrzewa przez 6 godzin w temperaturze 170°C. Następnie produkt reakcji wylewa się na tacę i pozostawia do zakrzepnięcia i ostygnięcia. Uzyskuje się 138 części wagowych stałej żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,098 mol/100 g i temperaturze mięknienia 116°C.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania stałych żywic epoksydowych przez ogrzewanie żywic epoksydowych ciekłych lub o niskiej temperaturze mięknienia ze związkami zawierającymi aktywne atomy wodoru, z dodatkiem katalizatora, ewentualnie w roztworze w rozpuszczalniku organicznym, znamienny tym, że ciekłą lub niskotopłiwą dianowo-epichlorohydrynową żywicę epoksydową ogrzewa się w temperaturze 80 - 180°C z kwasem trójmelitowym i ewentualnie dianem.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dianowo-epichlorohydrynową żywicę epoksydową o liczbie epoksydowej 0,18 - 0,22 mol/100 g ogrzewa się z kwasem trójmelitowym, stosując 0,001 - 0,160 mola kwasu trójmelitowego na 1 mol grup epoksydowych w wyjściowej żywicy epoksydowej.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dianowo-epichlorohydrynową żywicę epoksydową o liczbie epoksydowej 0,22 - 0,42 mol/100 g ogrzewa się z kwasem trójmelitowym i ewentualnie dianem, stosując 0,001- 0,125 mola kwasu trójmelitowego i 0,005 - 0,38 mola dianu na 1 mol grup epoksydowych w wyjściowej żywicy epoksydowej.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dianowo-epichlorohydrynową żywicę epoksydową o liczbie epoksydowej 0,42 - 0,55 mol/100 g ogrzewa się z kwasem trójmelitowym i dianem stosując 0,001- 0,040 mola kwasu trójmelitowego i 0,005 - 0,45 mola dianu na 1 mol grup epoksydowych w wyjściowej żywicy epoksydowej.