PL101940B1 - A method of producing epoxide-anhydride compositions - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania termoutwardzalnych kompozycji epoksydowych, których glównymi skladnikami sa zywice epoksydowe i bezwodnik kwasowy, jako srodek sieciujacy z ewentual¬ nym dodatkiem przyspieszaczy utwardzania, napelniaczy, srodków uelastyczniajacych rozpuszczalników i roz¬ cienczalników. Kompozycje te odznaczaja sie korzystnym zespolem wlasnosci utwardzonej kompozycji oraz wlasnosci technologiczno-przetwórczych. Kompozyqe te stosuje sie do zalewania i odlewania, do nasycania i impregnacji, a takze jako kleje i spoiwa do laminatów.

Znane sa kompozycje zywic epoksydowych utwardzane bezwodnikami kwasowymi, takimi jak: bezwodnik ftalowy, maleinowy, chloromaleinowy, dwuchloromaleinowy, czterochloromaleinowy, czterowodoroftalowy, dwumetyloczterowodoroftalowy, butenyloczterowodoroftalowy, chloroczterowodoroftalowy, endometyleno- czterowodoroftalowy, szesciochloroendometylenoczterowodoroftalowy, metylenoendometylenoczterowodoro- ftalowy, szesciowodoroftalowy, dodecenylobursztynowy i piromelitowy.

Kompozycje utwardzane za pomoca wymienionych bezwodników kwasowych maja rózne wady z punktu widzenia wlasnosci technologiczno-przetwórczych przy utwardzaniu oraz wlasnosci uzytkowych utwardzanej kompozycji, jak na przyklad: wysoka temperature topnienia, zla rozpuszczalnosc bezwodnika w zywicy epoksy¬ dowej, zbyt duza lub mala reaktywnosc, sublimacje bezwodnika podczas ogrzewania, toksycznosc bezwodnika, nadmierna kruchosc lub stosunkowo zbyt niska odpornosc termiczna utwardzanej kompozycji. Szczególnie niekorzystne jest wystepowanie w kompozycjach epoksydowych utwardzanych bezwodnikami kwasowymi jest skurcz utwardzania, któiy jest wprawd7.de mniejszy w porównaniu z innymi zywicami lanymi, na przyklad zywi¬ cami poliestrowymi, ale mimo to powoduje powstawanie naprezen wewnetrznych, pekanie odlewów i czesto niepozadane zmiany wymiarów.

Próbowano tym wszystkim niedogodnosciom zaradzic przez stosowanie jako srodka sieciujacego bezwod¬ nika, bedacego produktem reakcji dienowej kwasów zywicznych, kalafonii z bezwodnikiem maleinowym, badz addukt kwasu abietynowego z bezwodnikiem maleinowym. Jednak otrzymywane kompozycje wykazaly znaczna kruchosc i niska temperature odksztalcania cieplnego.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu otrzymywania kompozycji epoksydowo-bezwodnikowej,2 101940 która nie wykazuje powyzszych wad, a jednoczesnie posiada dobre wlasciwosci dielektryczne.

Stwierdzono, ze cel ten osiaga sie, jezeli zywice epoksydowa miesza sie z produktem addycji bezwodnika maleinowego i 2-naftolu, jako srodkiem sieciujacym i ewentualnie z innymi znanymi do tego celu bezwodnikami, przyspieszaczami utwardzania, srodkami uelastyczniajacymi, rozcienczalnikami i n?pelniaczami.

Produkt addycji bezwodnika maleinowego i 2-naftolu stosowany wedlug wynalazku jest przedstawio¬ ny na rysunku.

Produkt ten otrzymuje sie w reakcji addycji bezwodnika maleinowego z 2-naftoLm, stosujac bezwodnik maleinowy w ilosci 1,0-1,3 mola na 1 mol 2-naftolu, przy czym reakcje prowadzi sie ogrzewajac mieszanine w temperaturze 220-240°C (T.Takeda,K.Kutahanoki; J-Pliarm. Soc Japan 73.280, 1953) lub dozujac 2-naftol do stopionego bezwodnika maleinowego w temperaturze 200-220°C. Addukt ten mozna stosowac w postaci nieoczyszczpjQ£J mieszaniny poreakcyjnej lub po krystalizacji.

» A ! W celu óbfiizfenfa temperatury mieknienia utwardzacza i zmniejszenia lepkosci, korzystne jest stopic uprze¬ dnio bezwodnik kwsjsowy z jednym ze znanych bezwodników kwasowych, stosowanych do utwardzania zywic dpokayd£yvych, a zwlaszcza bezwodników cieklych lub o niskiej temperaturze topnienia. W kompozycjach otrzy¬ mywanych wedlug^wynalazku, mozna stosowac nastepujace znane bezwodniki kwasowe jako dodatki: bezwod¬ nik szesaov^3oroffalowy, czterowodoroftalowy, endometylenoczterowodoroftalowy, metyloendometylenoczte- rowodoroftalowy, dwumetyloczterowodoroftalowy, dodecenylobursztynowy i inne. Bezwodniki te stosuje sie w ilosci od 5 do 200, a najkorzystniej w ilosci od 20 do 50 czesci wagowych na 100 wagowych adduktu 2-naftolu i bezwodnika maleinowego. Ilosci bezwodników ustala sie podobnie jak dla znanych kompozycji z zywic epoksy¬ dowych utwardzanych bezwodnikami kwasowymi.

W celu uelastycznienia kompozycji otrzymywanej wedlug wynalazku wprowadza sie do nich znane srodki uelastyczniajace, jak polibezwodnik azalainowy, sebacynowy lub brasylowy, mieszanine bezwodników i oligobez- wodników kwasowych, otrzymanych przez ogrzewanie z bezwodnikiem octowym produktów polimeryzacji lub kopolimeryzacji nienasyconych kwasów tluszczowych, polisiarczki o czasteczkach zakonczonych grupami bez- wodnikowymi, liniowe lub rozgalezione poliestry o czasteczkach zakonczonych grupami karboksylowymi lub bezwodnikami i poliglikole.

W celu obnizenia lepkosci kompozycji otrzymywanej wedlug wynalazku dodaje sie ewentualnie rozcien¬ czalniki stosowane w znanych kompozycjach epoksydowych, jak: eter fenyioglicydowy i dwutlenek winylocyk- loheksenu.

W sklad kompozycji wedlug wynalazku moga ponadto wchodzic znane przyspieszacze utwardzania zywic epoksydowych za pomoca bezwodników kwasowych. W tym celu stosuje sie glównie aminy trzeciorzedowe, jak: dwumetyloanilina, benzylodwumetyloamina i trój/dwumetyloaminometylo/fenol, a takze organiczne zwiazki sia¬ rki, na przyklad merkaptobenzotiazol lub organiczne zwiazki cyny, przy czym te ostatnie stosuje sie przede wszystkim w kompozycjach z cykloalifatycznymi zywicami epoksydowymi.

Do kompozycji wedlug wynalazku wprowadza sie ewentualnie napelniacze, jak: maczka kwarcowa, maczka porcelanowa i tlenek glinu lub wypelniacze wlókniste, przede wszystkim wlókno szklane pod róznymi postaciami.

Bezwodnik stanowiacy skladnik kompozycji wedlug wynalazku mozna stonowac do utwardzania wszyst¬ kich znanych rodzajów zywic epoksydowych, to znaczy zywic i indywidualnych zwiazków chemicznych, zawie¬ rajacych w czasteczce srednio wiecej niz jedna grupe epoksydowa zwiazana bezposrednio z pierscieniem cyk- loheksanowym, bicyklo/2,2,l/heptanowym lub cyklopentanowy, wystepujaca w postaci eteru glicydowego, w postaci grupy epoksydowej polaczonej z lancuchem lub pierscieniem weglowodorowym albo w postaci grupy epoksyetylenowej w lancuchu weglowodorowym.

Kompozycje otrzymywane wedlug wynalazku utwardza sie w temperaturach typowych dla kompozycji epoksydowo-bezwodnikowych, to znaczy 60-210°C, a najkorzystniej 120-180°C. Dotwardzanie w temperatu¬ rze okolo 180°C wplywa korzystnie na odpornosc termiczna kompozycji i ich wlasnosci mechaniczne i dielek¬ tryczne.

P r z y k l a d. Srednioczasteczkowa dianowa zywice epoksydowa Epidian 2 w ilosci 100 g stapia sie z 45,7 g adduktu bezwodnika maleinowego i 2-naftolu. Kompozycja ma wtemperaturze 140°C czas zelowania 100 minut. Kompozycje utwardzano w temperaturze 140°C przez 2 godziny, a w temperaturze 180°C wciagu 22 godzin posiada nastepujace wlasnosci: wytrzymalosc cieplna wg Martensa 118°C temperatura mieknienia wgVicata 136°C wytrzymalosc nazginanie 1550 kG/cm2 udarnosc(Dynstat) 11 kGcm/cm2 wspólczynnik stratnosci tg o przy 50 Hz 0,0039 (20°C).101940 3

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania kompozycji epoksydowo—bezwodnikowych, znamienny tym, ze zywice epok¬ sydowa miesza sie z produktem addycji bezwodnika maleinowego i 2-naftolu jako srodkiem sieciujacym i ewen¬ tualnie z innymi znanymi bezwodnikami, przyspieszaczami utwardzania, srodkami uelastyczniajacymi, rozcien¬ czalnikami i napelniaczami, a nastepnie utwardza sie przez ogrzewanie w temperaturze 60-210°C. — C — C