PL215949B1 - Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych - Google Patents
Sposób otrzymywania materiałów epoksydowychInfo
- Publication number
- PL215949B1 PL215949B1 PL395991A PL39599111A PL215949B1 PL 215949 B1 PL215949 B1 PL 215949B1 PL 395991 A PL395991 A PL 395991A PL 39599111 A PL39599111 A PL 39599111A PL 215949 B1 PL215949 B1 PL 215949B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- reaction
- epoxy
- epoxy resin
- oil
- bisphenol
- Prior art date
Links
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 title claims description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 21
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 36
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 36
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 36
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 29
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 14
- VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 4,4'-sulfonyldiphenol Chemical class C1=CC(O)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(O)C=C1 VPWNQTHUCYMVMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 claims description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 10
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 8
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- -1 alkali metal salts Chemical class 0.000 claims description 4
- PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N bisphenol F Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1CC1=CC=C(O)C=C1 PXKLMJQFEQBVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 3
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 claims description 3
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002460 imidazoles Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002780 morpholines Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 claims description 2
- 150000003003 phosphines Chemical group 0.000 claims description 2
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 claims 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims 1
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 claims 1
- 150000003235 pyrrolidines Chemical class 0.000 claims 1
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 claims 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 3
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 3
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 3
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 2
- 239000011243 crosslinked material Substances 0.000 description 2
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 125000005457 triglyceride group Chemical group 0.000 description 2
- RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N triphenylphosphine Chemical compound C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 RIOQSEWOXXDEQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KCTAHLRCZMOTKM-UHFFFAOYSA-N tripropylphosphane Chemical compound CCCP(CCC)CCC KCTAHLRCZMOTKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-1H-imidazole Chemical compound CN1C=CN=C1 MCTWTZJPVLRJOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNLHGQLZWXBQNY-UHFFFAOYSA-N 3-(aminomethyl)-3,5,5-trimethylcyclohexan-1-amine Chemical compound CC1(C)CC(N)CC(C)(CN)C1 RNLHGQLZWXBQNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-3a,4,5,7a-tetrahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CC(C)=CC2C(=O)OC(=O)C12 MWSKJDNQKGCKPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 1
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 229920002732 Polyanhydride Polymers 0.000 description 1
- RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O Pyrrolidinium ion Chemical compound C1CC[NH2+]C1 RWRDLPDLKQPQOW-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000003972 cyclic carboxylic anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011353 cycloaliphatic epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 235000004426 flaxseed Nutrition 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 125000003055 glycidyl group Chemical group C(C1CO1)* 0.000 description 1
- 238000007037 hydroformylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 125000000466 oxiranyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000000000 tetracarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania materiałów epoksydowych w reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych i żywic epoksydowych na bazie bisfenoli.
Oleje roślinne stanowią cenny surowiec, od wielu lat stosowany do modyfikacji polimerów, jako plastyfikator do termoplastów, czy też składnik kompozycji powłokowych.
Ponieważ oleje roślinne są materiałami pochodzącymi z odnawialnych źródeł naturalnych mogą stanowić alternatywę dla surowców petrochemicznych. Stąd też coraz szerzej są wykorzystywane jako surowce do produkcji materiałów polimerowych. W tym celu najczęściej stosuje się modyfikowane oleje, poddane na ogół prostym reakcjom typu utleniania do pochodnych epoksydowych.
Inną ważną grupę surowców roślinnych do produkcji materiałów polimerowych stanowią oleje hydroksylowane, które zawierają w swojej strukturze wolne grupy hydroksylowe, położone zwykle na końcach rozgałęzień łańcuchów głównych triglicerydów.
Hydroksylowane oleje roślinne można otrzymać na drodze bezpośredniego utleniania wiązań nienasyconych w oleju do grup hydroksylowych. Jednak najczęściej tego typu modyfikowane oleje otrzymuje się na drodze dwuetapowego procesu. Pierwszym etapem modyfikacji jest utlenianie wiązań nienasyconych. Kolejnym etapem jest otwarcie otrzymanych pierścieni epoksydowych wodą alkoholami lub najkorzystniej glikolami. W wyniku reakcji z wodą powstają drugorzędowe grupy hydroksylowe, natomiast w reakcji z glikolami - również pierwszorzędowe grupy, a obydwa typy grup różnią się reaktywnością. Inną znaną metodą otrzymania hydroksylowanych pochodnych olejów roślinnych jest proces składający się z etapu hydroformylowania oleju, a następnie uwodornienia powstałego aldehydu.
Wiadomo z licznych opisów w literaturze naukowej i fachowej, jak również z opisów patentowych, że hydroksylowane oleje roślinne wykorzystywane są przede wszystkim jako poliole lub składniki mieszanek komponentów poliolowych W produkcji materiałów poliuretanowych, np. pianek i elastomerów.
W tym celu stosuje się zarówno pochodne otrzymane na drodze bezpośredniego utleniania, co na przykład wiadomo z opisów US 6573 354 i US 2007/0173 626; jak i produkty reakcji otwarcia pierścieni epoksydowych w utlenionych uprzednio olejach roślinnych, co ujawniono np. w opisach patentowych PL 205405 i PL 206376, a także pochodne otrzymane na drodze hydroformylowania i uwodornienia, co przykładowo przedstawiono w opisie patentowym US 7786239.
Znany jest również olej roślinny, w którym w sposób naturalny występują grupy hydroksylowe, a który znalazł zastosowanie w technologii polimerów. Jest to olej rycynowy, który jak wiadomo np. z opisu patentowego US 7700661 może być z powodzeniem wykorzystany jako naturalny poliol do syntezy poliuretanów.
Z opisu literaturowego w „Journal of Applied Polymer Science”, rocznik 2000, wolumin 77, strona 8 znany jest też sposób wykorzystania glicydylowej pochodnej oleju rycynowego jako składnika sieciowanych fotochemicznie kompozycji powłokowych z cykloalifatyczną żywicą epoksydową przy czym dodatek modyfikowanego oleju rycynowego zapewnia lepszy połysk i większą elastyczność utwardzonej powłoki.
Jak wiadomo z opisu literaturowego w „Polimery”, rocznik 2008, tom 53, wolumin 3, strona 182 oraz w „Modyfikowane oleje roślinne oraz produkty chemicznej degradacji odpadowego poli(tereftalanu etylenu) jako ekologiczne surowce do żywic epoksydowych”. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, rocznik 2008, monografia nr 366 - istnieje możliwość wykorzystania hydroksylowanych olejów roślinnych jako surowca w reakcji z epichlorohydryną do otrzymywania pochodnych z rozgałęzieniami łańcuchów głównych triglicerydów zakończonymi grupami epoksydowymi. Otrzymane w ten znany sposób epoksydowane oleje roślinne z terminalnymi pierścieniami oksiranowymi mogą być z powodzeniem wykorzystane do modyfikacji żywic epoksydowych na bazie bisfenoli, przyczyniając się do poprawy ich wytrzymałości mechanicznej i stabilności termicznej.
Ponadto, znane są informacje na temat prowadzenia reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych z dianową żywicą epoksydową w celu uzyskania materiałów epoksydowych, przedstawione w publikacjach; „Modyfikowane oleje roślinne oraz produkty chemicznej degradacji odpadowego poli(tereftalanu etylenu) jako ekologiczne surowce do żywic epoksydowych”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, rocznik 2008, monografia nr 366, strony 123-129 i 167-168 oraz w „Polymers for Advanced Technologies”, rocznik 2009, tom 20, wolumin 3, strony 194-208 i w „Macromolecular Symposia”, rocznik 2009, wolumin 277, strony 162-170. W przedmiotowych publikacjach opisano jednoetapowy proces, obejmujący prowadzenie reakcji hydroksylowanego oleju sojowego lub rzepakowego
PL 215 949 B1 z małocząsteczkową żywicą epoksydową na bazie bisfenolu A w obecności takich katalizatorów, jak: chlorek litu, trietanoloamina, trifenylofosfina i 2-metyloimidazol lub bez użycia katalizatora, w temperaturze 160°C, w atmosferze gazu obojętnego, pod ciśnieniem normalnym, przy nadmiarze molowym żywicy epoksydowej do hydroksylowanego oleju obliczanym z podanego w literaturze wzoru, przy czym katalizator został użyty w ilości 0,002 mola na 1 mol grup hydroksylowych w oleju, natomiast reakcja była prowadzona aż do osiągnięcia założonej liczby epoksydowej produktu wynoszącej 0,100 mol/100 g.
W wyniku przeprowadzenia tego znanego z literatury procesu można uzyskać materiały epoksydowe, jednak proces ten wymaga bardzo uważnej kontroli, gdyż w warunkach prowadzenia reakcji łatwo może dojść do żelowania mieszaniny reakcyjnej.
W trakcie badań, prowadzonych nad wykorzystaniem modyfikowanych olejów roślinnych stwierdzono, że hydroksylowane oleje roślinne można z powodzeniem wykorzystać jako surowce do otrzymania takich materiałów epoksydowych, których właściwości fizykochemiczne po utwardzeniu będą porównywalne z właściwościami komercyjnych żywic epoksydowych na bazie bisfenoli, o ile reakcję hydroksylowanych olejów roślinnych z żywicą epoksydową na bazie bisfenoli poprowadzi się wieloetapowo. Nieoczekiwanie okazało się również, że zaproponowany wieloetapowy sposób prowadzenia reakcji ułatwia kontrolę jej przebiegu i zapobieganie żelowaniu mieszaniny reakcyjnej oraz ułatwia otrzymywanie materiałów epoksydowych o określonej zawartości grup epoksydowych i hydroksylowych.
Istota rozwiązania polega na tym, że materiały epoksydowe otrzymuje się w reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych z żywicą epoksydową na bazie bisfenoli, prowadzonej w czterech etapach, korzystnie wobec katalizatorów, w atmosferze gazu obojętnego, przy czym pierwszy etap obejmuje zmieszanie i ogrzewanie komponentów, a każdy z dwóch następnych etapów (tj. drugi i trzeci) obejmuje mieszanie i ogrzewanie komponentów oraz reakcję hydroksylowanego oleju roślinnego z żywicą epoksydową natomiast czwarty etap obejmuje utwardzenie otrzymanego produktu reakcji.
Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych w reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych z żywicą epoksydową na bazie bisfenoli, charakteryzuje się według wynalazku tym, że w pierwszym etapie reakcji miesza się i ogrzewa hydroksylowany olej roślinny z 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej, w temperaturze 40 - 100°C, w atmosferze gazu obojętnego, w ciągu 10 - 60 minut, pod ciśnieniem normalnym, w drugim etapie podnosi się temperaturę mieszaniny reakcyjnej do 120 - 200°C oraz dodaje ewentualnie 1/2 przewidzianej ilości katalizatora i 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej oraz prowadzi reakcję przez 1 - 4 godzin, w trzecim etapie dodaje się ewentualnie pozostałą 1/2 przewidzianej ilości katalizatora i pozostałą 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej oraz prowadzi reakcję przez następne 1 - 30 godzin, utrzymując temperaturę mieszaniny reakcyjnej w zakresie 120 - 200°C, w czwartym etapie mieszaninę reakcyjną ochładza się, korzystnie do temperatury 40 - 80°C, a następnie prowadzi utwardzanie otrzymanego produktu.
W przeciwieństwie do znanej jednoetapowej metody prowadzenia reakcji żywicy epoksydowej z hydroksylowanymi olejami roślinnymi, wieloetapowy sposób syntezy, przyjęty w przedmiotowym rozwiązaniu, pozwala zmieniać kinetykę procesu, wymuszając w kontrolowany sposób przebieg reakcji pomiędzy grupami hydroksylowymi i epoksydowymi obecnymi w użytych substratach. Kontrolowany sposób prowadzenia reakcji jest szczególnie ważny w przypadku reagentów wielofunkcyjnych ze względu na ryzyko zżelowania mieszaniny reakcyjnej.
W wynalazku jako hydroksylowany olej roślinny stosuje się dowolny olej roślinny, w którym wiązania nienasycone zostały przynajmniej częściowo utlenione do grup epoksydowych, następnie przynajmniej częściowo otwarte w reakcji z glikolami lub wodą a zwłaszcza hydroksylowany olej sojowy, rzepakowy, lniany, słonecznikowy, palmowy lub ich mieszaniny.
Reakcję hydroksylowanego oleju roślinnego prowadzi się z żywicą epoksydową na bazie bisfenoli, najlepiej takich jak bisfenol A, bisfenol F, bisfenol S, chlorowany bisfenol A, bromowany bis fenol A, fluorowany bisfenol A lub ich mieszaniny.
Zrozumiałym jest przy tym dla znawcy, że wzajemną ilość hydroksylowanego oleju roślinnego i żywicy epoksydowej poddanych reakcji dobiera się w zależności od zakładanego sposobu utwardzania otrzymanego produktu i jego przeznaczenia.
Jako katalizator stosuje się sole i wodorotlenki metali alkalicznych, a zwłaszcza sole litu, imidazole, trzeciorzędowe fosfiny, halogenki fosfoniowe i ylidy, trzeciorzędowe aminy a zwłaszcza
PL 215 949 B1 β-hydroksyaminy alifatyczne, czwartorzędowe sole amoniowe, a także sole pirolidyniowe i morfoliniowe lub ich mieszaniny, w ilości 0,001 - 1 części na 100 części wagowych hydroksylowanego oleju roślinnego i żywicy epoksydowej razem.
Otrzymane produkty reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych sieciuje się według wynalazku znanymi utwardzaczami stosowanymi do żywic epoksydowych pochodzenia petrochemicznego, zwłaszcza takimi jak poliaminy alifatyczne i ich addukty, aminy cykloalifatyczne i ich addukty, aminy aromatyczne i ich addukty, małocząsteczkowe poliaminoaminy, cykliczne bezwodniki dikarboksylowych kwasów organicznych, dibezwodniki kwasów tetrakarboksylowych, liniowe polibezwodniki dikarboksylowych kwasów alifatycznych.
Jest przy tym zrozumiałym i oczywistym dla znawcy, iż rodzaj i ilość utwardzacza, a także warunki sieciowania dobiera się w zależności od zawartości grup epoksydowych i hydroksylowych w otrzymanym produkcie, a także w zależności od jego przeznaczenia.
Sposób według wynalazku pozwala na zastosowanie do otrzymywania materiałów epoksydowych hydroksylowanych olejów roślinnych, które są materiałami tańszymi od żywic epoksydowych otrzymywanych z surowców petrochemicznych, co przyczynić się może się do obniżenia ceny kompozycji epoksydowych.
Wynalazek objaśniono w podanych poniżej przykładach jego realizacji.
P r z y k ł a d I
Do kolby, zaopatrzonej w mieszadło mechaniczne, chłodnicę i doprowadzenie gazu obojętnego, wprowadza się 110 g oleju sojowego hydroksylowanego przy użyciu glikolu monoetylenowego (o liczbie epoksydowej 0,015 mol/100 g oraz liczbie hydroksylowej 254 mg KOH/g) i 40 g małocząsteczkowej żywicy epoksydowej Ruetapox 0162 (żywica na bazie bisfenolu A, o liczbie epoksydowej 0,584 mol/100 g).
Zawartość kolby korzystnie miesza się przez 30 minut w temperaturze 60°C, w atmosferze gazu obojętnego, pod ciśnieniem normalnym.
Następnie podnosi się temperaturę mieszaniny reakcyjnej korzystnie do 150°C, po czym dodaje 0,6 g tri-n-propylofosfiny i kolejne 40 g żywicy epoksydowej Ruetapox 0162 i prowadzi reakcję przez następne 3 godziny, mieszając zawartość.
Po upływie tego czasu, do mieszaniny reakcyjnej dodaje się 0,6 g tri-n-propylofosfiny i 40 g żywicy epoksydowej Ruetapox 0162, i dalej prowadzi reakcję przez następne 12 godzin, mieszając zawartość i utrzymując korzystnie temperaturę 155°C.
Po zakończeniu reakcji ochładza się mieszaninę reakcyjną do temperatury 45°C. Otrzymany w ten sposób produkt jest homogeniczną cieczą o dużej lepkości, liczbie epoksydowej 0,238 mol/100 g oraz liczbie hydroksylowej 47 mg KOH/g.
Do otrzymanego jak wyżej produktu dodaje się 2,3 g środka odpieniającego BYK A530, 90,9 g utwardzacza Epikure Curing Agent 866 (bezwodnik metylotetrahydroftalowy) i 2,7 g katalizatora Epikure Catalyst 201 (1-metyloimidazol). Całość miesza się dokładnie przez 15 minut w temperaturze 45°C, a następnie ogrzewa przez 50 minut w temperaturze 60°C pod zmniejszonym ciśnieniem.
Tak przygotowaną kompozycję utwardza się przez 1 godzinę w temperaturze 130°C, a następnie przez kolejne 3 godziny w temperaturze 190°C.
Po utwardzeniu materiału epoksydowego metodą opisaną powyżej uzyskano usieciowane tworzywo o wytrzymałości na rozciąganie 27,3 MPa i wydłużeniu względnym przy zerwaniu 4,4%; wytrzymałości na zginanie 33,7 MPa i strzałce ugięcia 5,9% oraz twardości 61,2 MPa.
Dla porównania, tym samym utwardzaczem oraz w tych samych warunkach usieciowano niemodyfikowaną żywicę Ruetapox 0162 i uzyskano materiał, którego wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie względne przy zerwaniu wynoszą: 11,1 MPa i 1,1%; wytrzymałość na zginanie i strzałka ugięcia wynoszą: 28,0 MPa i 1,3%, a twardość 168,1 MPa.
P r z y k ł a d II
Do kolby, zaopatrzonej w mieszadło mechaniczne, chłodnicę i doprowadzenie gazu obojętnego, wprowadza się 150 g oleju sojowego hydroksylowanego przy użyciu glikolu dietylenowego (o liczbie epoksydowej 0,034 mol/100 g oraz liczbie hydroksylowej 228 mg KOH/g) i 50 g małocząsteczkowej żywicy epoksydowej Ruetapox 0162 (żywica na bazie bisfenolu A, o liczbie epoksydowej 0,584 mol/100 g).
Zawartość kolby korzystnie miesza się przez 45 minut w temperaturze 45°C, w atmosferze gazu obojętnego, pod ciśnieniem normalnym.
PL 215 949 B1
Następnie podnosi się temperaturę mieszaniny reakcyjnej korzystnie do 160°C, po czym dodaje 1,0 g chlorku potasu i kolejne 50 g żywicy epoksydowej Ruetapox 0162, i prowadzi reakcję przez następne 2 godziny mieszając zawartość.
Po upływie tego czasu do mieszaniny reakcyjnej dodaje się dodaje się 1,0 g chlorku potasu i 50 g żywicy epoksydowej Ruetapox 0162, i prowadzi reakcję przez następne 15 godzin, mieszając zawartość i utrzymując korzystnie temperaturę 165°C.
Po zakończeniu reakcji ochładza się mieszaninę reakcyjną do temperatury 50°C. Otrzymany w ten sposób produkt jest homogeniczną cieczą o dużej lepkości, liczbie epoksydowej 0,250 mol/100 g oraz liczbie hydroksylowej 67 mg KOH/g.
Do otrzymanej jak wyżej produktu dodaje się 3,0 g odpieniacza BYK A530 i 71,3 g utwardzacza Aradur 46 (o równoważniku aktywnych protonów 95) na bazie izoforonodiaminy. Całość miesza się przez 5 minut w temperaturze 50°C, a następnie ogrzewa przez 5 minut w temperaturze 60°C pod zmniejszonym ciśnieniem.
Tak przygotowaną kompozycję pozostawia się na 24 godziny w temperaturze pokojowej. Po utwardzeniu kompozycję korzystnie wygrzewa się przez kolejne 24 godziny w temperaturze 60°C w celu zapewnienia pełnego dosieciowania.
Po utwardzeniu materiału epoksydowego metodą opisaną powyżej uzyskano usieciowane tworzywo o wytrzymałości na rozciąganie 12,1 MPa i wydłużeniu względnym przy zerwaniu 14,7%; wy2 trzymałości na zginanie 10,1 MPa i strzałce ugięcia 6,3% oraz udarności 13,9 kJ/m2.
Utwardzana w ten sam sposób niemodyfikowana żywica Ruetapox 0162 charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie i wydłużeniem względnym przy zerwaniu wynoszącymi odpowiednio
48,7 MPa i 3,5%; wytrzymałość na zginanie i strzałka ugięcia wynoszą: 74,9 MPa i 5,4%, a także 2 udarnością 9,6 kJ/m2.
P r z y k ł a d III
Do kolby, zaopatrzonej w mieszadło mechaniczne, chłodnicę i doprowadzenie gazu obojętnego, wprowadza się 80 g oleju rzepakowego hydroksylowanego przy użyciu glikolu monoetylenowego (o liczbie epoksydowej 0,030 mol/100 g oraz liczbie hydroksylowej 235 mg KOH/g) i 30 g małocząsteczkowej żywicy epoksydowej Ruetapox 0162 (żywica na bazie bisfenolu A, o liczbie epoksydowej 0,584 mol/100 g).
Zawartość kolby korzystnie miesza się korzystnie przez 20 minut w temperaturze 75°C, w atmosferze gazu obojętnego, pod ciśnieniem normalnym.
Następnie podnosi się temperaturę mieszaniny reakcyjnej korzystnie do 170°C, po czym dodaje kolejne 30 g żywicy epoksydowej Ruetapox 0162, i prowadzi reakcję korzystnie przez następne 4 godziny mieszając zawartość.
Po upływie tego czasu do mieszaniny reakcyjnej dodaje się dodaje się 30 g żywicy epoksydowej Ruetapox 0162, i prowadzi reakcję korzystnie przez następne 24 godzin, mieszając zawartość i utrzymując korzystnie temperaturę 180°C.
Po zakończeniu reakcji ochładza się mieszaninę reakcyjną do temperatury 40°C. Otrzymany w ten sposób produkt jest homogeniczną cieczą o dużej lepkości, liczbie epoksydowej 0,231 mol/100 g oraz liczbie hydroksylowej 105 mg KOH/g.
Do otrzymanego jak wyżej produktu dodaje się 1,5 g środka odpieniającego BYK A530 i 5,5 g 2-metyloimidazolu. Całość miesza się dokładnie przez 30 minut w temperaturze 40°C, a następnie ogrzewa przez 60 minut w temperaturze 60°C pod zmniejszonym ciśnieniem.
Tak przygotowaną kompozycję utwardza się przez 2 godziny w temperaturze 120°C, a następnie przez kolejne przez 3 godziny w temperaturze 160°C.
Po utwardzeniu materiału epoksydowego metodą opisaną powyżej uzyskano usieciowane elastyczne tworzywo o wytrzymałości na rozciąganie 3,5 MPa i wydłużeniu względnym przy zerwaniu 19,1% oraz wytrzymałości na zginanie 4,1 MPa i strzałce ugięcia 5,1%.
Utwardzana w ten sam sposób niemodyfikowana żywica Ruetapox 0162 charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie i wydłużeniem względnym przy zerwaniu wynoszącymi odpowiednio 3,1 MPa i 1,0% oraz wytrzymałością na zginanie 9,5 MPa i strzałką ugięcia 2,5%.
Z przedstawionych w przykładach I - III wyników badań właściwości wytrzymałościowych otrzymanych według wynalazku materiałów epoksydowych wynika, że w prowadzonej sposobem według wynalazku reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych z żywicami epoksydowymi na bazie bisfenoli można otrzymać materiały epoksydowe o właściwościach po utwardzeniu porównywalnych
PL 215 949 B1 z właściwościami komercyjnych żywic na bazie bisfenoli, a nawet przewyższających je w zakresie wydłużenia względnego przy zerwaniu, strzałki ugięcia i udarności.
Claims (6)
1. Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych w reakcji hydroksylowanych olejów roślinnych z żywicą epoksydową na bazie bisfenoli, prowadzonej w podwyższonej temperaturze, w atmosferze gazu obojętnego, pod ciśnieniem normalnym, korzystnie wobec katalizatora, oraz sieciowania uzyskanych produktów reakcji, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w czterech etapach, z których pierwszy obejmuje zmieszanie i ogrzewanie komponentów, zaś każdy z dwóch następnych etapów obejmuje mieszanie i ogrzewanie komponentów oraz reakcję hydroksylowanego oleju roślinnego z żywicą epoksydową natomiast czwarty etap obejmuje utwardzenie otrzymanego produktu reakcji, przy czym w pierwszym etapie miesza się i ogrzewa hydroksylowany olej roślinny z 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej, w temperaturze 40 - 100°C, w ciągu 10 - 60 minut, w drugim etapie podnosi się temperaturę mieszaniny reakcyjnej do 120 - 200°C, a następnie dodaje 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej i prowadzi reakcję przez 1 - 4 godzin, w trzecim etapie dodaje się pozostałą 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej i prowadzi reakcję przez następne 1 - 30 godzin, utrzymując temperaturę mieszaniny reakcyjnej w zakresie 120 - 200°C, a w czwartym etapie mieszaninę reakcyjną ochładza się, korzystnie do temperatury 40 - 80°C i utwardza otrzymany produkt.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapach drugim i trzecim przed dodaniem do mieszaniny po 1/3 przewidzianej ilości żywicy epoksydowej dodaje się po 1/2 przewidzianej ilości katalizatora.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako hydroksylowany olej roślinny stosuje się olej roślinny, w którym wiązania nienasycone zostały przynajmniej częściowo utlenione do grup epoksydowych, następnie przynajmniej częściowo otwarte w reakcji glikolami lub wodą a zwłaszcza hydroksylowany olej sojowy, rzepakowy, lniany, słonecznikowy, palmowy lub ich mieszaniny.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w reakcji z hydroksylowanym olejem roślinnym stosuje się żywicę epoksydową na bazie bisfenoli, takich jak bisfenol A, bisfenol F, bisfenol S, chlorowany bisfenol A, bromowany bisfenol A, fluorowany bisfenol A lub ich mieszaniny.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako katalizator stosuje się sole i wodorotlenki metali alkalicznych a zwłaszcza sole litu, imidazole, trzeciorzędowe fosfiny, halogenki fosfoniowe i ylidy, trzeciorzędowe aminy, a zwłaszcza β-hydroksyaminy alifatyczne, czwartorzędowe sole amoniowe, a także sole pirolidyniowe i morfoliniowe lub ich mieszaniny, które stosuje się w ilości 0,001 - 1 części na 100 części wagowych hydroksylowanego oleju roślinnego i żywicy epoksydowej razem.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że produkty reakcji sieciuje się przy użyciu poliamin alifatycznych i ich adduktów, amin cykloalifatycznych i ich adduktów, amin aromatycznych i ich adduktów, małocząsteczkowych poliaminoamin lub cyklicznych bezwodników dikarboksylowych kwasów organicznych, dibezwodników kwasów tetrakarboksylowych i liniowych polibezwodników dikarboksylowych kwasów alifatycznych.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL395991A PL215949B1 (pl) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL395991A PL215949B1 (pl) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL395991A1 PL395991A1 (pl) | 2013-02-18 |
| PL215949B1 true PL215949B1 (pl) | 2014-02-28 |
Family
ID=47682254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL395991A PL215949B1 (pl) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL215949B1 (pl) |
-
2011
- 2011-08-17 PL PL395991A patent/PL215949B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL395991A1 (pl) | 2013-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pham et al. | Epoxy resins | |
| TWI618727B (zh) | 可硬化樹脂組成物 | |
| KR970011633B1 (ko) | 에폭시 수지 조성물 | |
| KR101342776B1 (ko) | 이소시아누레이트 고리를 함유하는 열경화성 조성물 | |
| DE4410785A1 (de) | Amin-modifizierte Epoxidharz-Zusammensetzung | |
| US7915344B2 (en) | Ester pre-extended epoxy-terminated viscosifiers and method for producing the same | |
| EP3083749B1 (en) | Process for forming an organic polymer in a reaction of a polyene, an epoxy resin and a mixture of thiol and amine curing agents | |
| KR20120135287A (ko) | 수분산성 에폭시 수지, 수성 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물 | |
| Esmaeili et al. | Kinetics of curing and thermo-degradation, antioxidizing activity, and cell viability of a tannic acid based epoxy resin: from natural waste to value-added biomaterial | |
| JP2007138136A (ja) | エポキシ樹脂/ポリウレタン混合物および硬化性樹脂組成物 | |
| JP2007284467A (ja) | エポキシ樹脂組成物 | |
| WO2014100238A2 (en) | Phase-segmented non-isocyanate elastomers | |
| CN104768990B (zh) | 由封闭的异氰酸酯封端的预聚物与二醇捕获剂组成的反应性液体橡胶 | |
| US7951879B2 (en) | Hydroxy ester pre-extended epoxy-terminated viscosifiers and method for producing the same | |
| WO2009142317A1 (ja) | 新規エポキシ樹脂及びその製造方法、該エポキシ樹脂を必須成分とするエポキシ樹脂組成物及び該エポキシ樹脂を必須成分とする硬化物 | |
| PL215949B1 (pl) | Sposób otrzymywania materiałów epoksydowych | |
| JP6409487B2 (ja) | エポキシ樹脂及びその製造方法、エポキシ樹脂含有組成物並びに硬化物 | |
| CN102037047A (zh) | 衍生自链烷醇酰胺的环氧树脂加合物以及制备其的方法 | |
| Sienkiewicz et al. | Palm oil as a renewable raw material in the synthesis of new polymeric materials through the epoxy fusion process. | |
| US4927902A (en) | Polythiols and use as epoxy resin curing agents | |
| CN118834372A (zh) | 一种具有双连续微结构的可降解热固性复合材料及其制备的可降解井下封堵工具 | |
| Czub et al. | Cure reactions of polymer coatings | |
| PL218869B1 (pl) | Sposób modyfikacji żywic epoksydowych | |
| TW202546067A (zh) | 硬化性樹脂組成物及使用其的成形體 | |
| JP2007091797A (ja) | ウレタン変性エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |