PL217788B1 - Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) jako środka utwardzającego - Google Patents
Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) jako środka utwardzającegoInfo
- Publication number
- PL217788B1 PL217788B1 PL398899A PL39889912A PL217788B1 PL 217788 B1 PL217788 B1 PL 217788B1 PL 398899 A PL398899 A PL 398899A PL 39889912 A PL39889912 A PL 39889912A PL 217788 B1 PL217788 B1 PL 217788B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- bis
- heptaphenylaluminosilsesquioxane
- epoxy resin
- composition
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 title claims description 18
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 title claims description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 title claims description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 36
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 18
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 8
- 238000001938 differential scanning calorimetry curve Methods 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical group [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 6
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 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 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 2
- -1 aliphatic amines Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004850 liquid epoxy resins (LERs) Substances 0.000 description 2
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 2
- 238000011417 postcuring Methods 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229940083124 ganglion-blocking antiadrenergic secondary and tertiary amines Drugs 0.000 description 1
- JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N lactide Chemical compound CC1OC(=O)C(C)OC1=O JJTUDXZGHPGLLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002899 organoaluminium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012667 polymer degradation Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- GGFLSHMOEIQQMA-UHFFFAOYSA-N tricyclohexyl-[dicyclohexyl-[dicyclohexyl(hydroxy)silyl]silyl]silane Chemical compound C1(CCCCC1)[Si]([Si]([Si](O)(C1CCCCC1)C1CCCCC1)(C1CCCCC1)C1CCCCC1)(C1CCCCC1)C1CCCCC1 GGFLSHMOEIQQMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu), jako środka utwardzającego. Utwardzona żywica ma zastosowanie w przemyśle budowlanym, do produkcji części maszyn i odlewów.
Powszechnie stosowany sposób utwardzania i modyfikowania żywic epoksydowych według polskiego opisu patentowego PL-53276, określa asortyment związków chemicznych do utwardzania żywic epoksydowych. Są to przede wszystkim bezwodniki kwasów organicznych utwardzające żywice epoksydowe przeważnie w temperaturach wyższych od 100°C. Kolejny rodzaj utwardzaczy stanowią aminy pierwszo-, drugo- i trzeciorzędowe, aromatyczne, alicykliczne i alifatyczne. Aminy alicykliczne i aromatyczne utwardzają żywicę epoksydową w temperaturze powyżej 100°C. Wieloaminy alifatyczne, utwardzają żywice epoksydowe w temperaturze pokojowej.
Wielościenne oligomeryczne silseskwioksany (POSS) w ostatnich latach znalazły zastosowanie, jako nanonapełniacze kompozycji epoksydowych. Związki te mogą posiadać w swojej budowie różne atomy i grupy funkcyjne nadające im określone właściwości. Bis(heptafenyloglinosilseskwioksan) zalicza się do grupy związków POSS metalofunkcjonalizowanych (MetalPOSS). Firma Hybrid Plastics w ofercie handlowej zamieszczonej na stronie http://www.hybridplastics.com oferuje wielościenny oligometryczny metalosilseskwioksan z atomem glinu i grupami izobutylowymi tzw. Aluminum POMS. Związek ten działa, jako katalizator procesu sieciowania żywicy epoksydowej, obniża temperaturę sieciowania oraz zwiększa gęstość usieciowania materiału. W artykule opublikowanym w Polymer Degradation and Stability 2006, 91, 2275-2281, A. Fina i inni opisują związek (MetalPOSS) zawierający w swojej budowie atom glinu i grupy izobutylowe oraz jego wpływ na właściwości polipropylenu Y.Qian i inni w artykule publikowanym online w Wiley Online Library, Fire Mater. (2011) DOI: 10.1002/fam.1126 prezentują wielościenne oligometryczne metalosilseskwioksany, jako środki obniżające palność polimerów. Natomiast Matthew D. Jones i inni w artykule opublikowanym w Dalton Trans., 2008,28, 3655-3657 opisują kompleks silsekwiosksanu z atomem glinu i jego aktywność katalityczną w procesie polimeryzacji laktydu.
Sposób syntezy glinosilseskwioksanów polega na reakcji kondensacji niecałkowicie skondensowanych hepta(organo)trisilanoli ze związkami glinoorganicznymi. Pierwszy związek tego typu został otrzymany przez Franka J. Feher'a oraz jego współpracowników w 1989 roku (J. Am. Chem. Soc. 1989, 11, 7288-7289). Przeprowadzono wówczas reakcję heptacykloheksylotrisilanolu z trimetyloglinem (Al(Me)3) w celu uzyskania bis(heptacykloheksyloglinosilseskwioksanu). Zastosowany w niniejszym wynalazku bis(heptafenyloglinosilseskwioksan) został zsyntezowany analogiczną metodą, w której zastąpiono AI(Me)3, charakteryzujący się właściwościami piroforycznymi, znacznie łagodniejszym truizobutylo/glinem (Al(i-Bu)3). W literaturze naukowej brak jakichkolwiek informacji zarówno na temat syntezy, jak i zastosowania glinosilseskwioksanu z podstawnikami fenylowymi.
Istotą wynalazku jest sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu), jako środka utwardzającego polegający na tym, że do żywicy epoksydowej dodaje się bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu), w ilości co najmniej 5% wagowych i miesza w temperaturze pokojowej do uzyskania homogenicznego kompozytu.
Korzystnym jest, gdy bis(heptafenyloglinosilseskwioksan) rozpuszcza się w acetonie i dysperguje homogenizatorem ultradźwiękowym do uzyskania homogenicznej mieszaniny.
Także korzystnym jest, gdy kompozyt poddaje się dotwardzeniu w temperaturze powyżej 75°C.
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
- długi czas życia umożliwiający swobodne wykonywanie odlewów z kompozycji epoksydowej,
- możliwość regulowania czasu życia kompozycji poprzez zwiększenie dodatku bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu),
- możliwość przyspieszenia utwardzania kompozycji poprzez ogrzewanie.
Kompozycja uzyskana w procesie mieszania w temperaturze pokojowej utwardza się znacznie dłużej niż w temperaturze podwyższonej. W temperaturze podwyższonej przy stałej szybkości grzania 10°C/minutę czas sieciowania kompozycji zawierającej 10% bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) wynosi 5,5 minuty. Natomiast czas sieciowania kompozycji zawierającej 5% wag. bis(heptafenyloaluminosilseskwioksanu) w tych samych warunkach wynosi 17,6 minuty.
Wynalazek został uwidoczniony na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia termogram DSC uzyskany w pierwszym cyklu ogrzewania ilustrujący wpływ dodatku 10% wag. bis(heptafenyloglino-silsePL 217 788 B1 skwioksanu) na proces sieciowania żywicy epoksydowej, fig. 2 przedstawia termogram DSC uzyskany w drugim cyklu ogrzewania ilustrujący wpływ dodatku 10% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) na proces sieciowania żywicy epoksydowej, fig. 3 przedstawia termogram DSC uzyskany w pierwszym cyklu ogrzewania ilustrujący wpływ dodatku 5% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) na proces sieciowania żywicy epoksydowej, fig. 4 przedstawia termogram DSC uzyskany w drugim cyklu ogrzewania ilustrujący wpływ dodatku, fig. 5 przedstawia termogram sieciowania kompozycji epoksydowej z 10% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) w temperaturze pokojowej 5% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) na proces sieciowania żywicy epoksydowej.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:
P r z y k ł a d I
2,5 g bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) miesza się mieszadłem mechanicznym w temperaturze pokojowej z 47,5 g ciekłej żywicy epoksydowej Epidian 6, aż do uzyskania homogenicznej mieszaniny i monitoruje proces utwardzania. Z otrzymanej w ten sposób kompozycji epoksydowej wykonuje się odlewy, które należy później dotwardzić w temperaturze 196°C.
P r z y k ł a d Il g bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) rozpuszcza się w 5 g acetonu i dysperguje z użyciem homogenizatora ultradźwiękowego, aż do uzyskania homogenicznej mieszaniny. Następnie miesza się mieszadłem mechanicznym w temperaturze pokojowej z 45 g ciekłej żywicy epoksydowej Epidian 6 z otrzymaną wcześniej mieszaniną bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu). Kompozycję pozostawia się, aż do odparowania acetonu i monitoruje proces utwardzania. Z otrzymanej w ten sposób kompozycji epoksydowej można wykonuje się odlewy, które należy później dotwardzić w temperaturze 75°C, a fig. 6 przedstawia termogram sieciowania kompozycji epoksydowej z 5% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) w temperaturze pokojowej.
Wyniki badań:
1. Różnicowa kalorymetrii skaningowa
Monitorowanie procesu sieciowania przeprowadzono przy użyciu metody różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC - Differential scanning calorimetry). Z uzyskanej kompozycji pobiera się 5 mg kroplę i umieszcza w zamkniętym tyglu aluminiowym, a następnie w komorze aparatu DSC i ogrzewa się z prędkością 10 C°/ min do 250°C, następnie schładza do 20°C i ponownie ogrzewa do 250°C.
Dla kompozycji zawierającej 10% bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) na termogramach DSC procesu sieciowania zaobserwowano egzotermiczny pik z temperaturą szczytu egzotermicznego w punkcie 74,5°C. Czas utwardzania kompozycji odczytany z termogramu wynosił 5,5 minuty. Pojawienie się piku egzotermicznego na krzywej DSC (fig. 1) świadczy o przebiegającym procesie utwardzania kompozycji. Brak wyraźnego piku egzotermicznego na termogramie wykonanym w drugim cyklu ogrzewania świadczy o całkowitym utwardzeniu materiału (fig. 2).
Dla kompozycji zawierającej 5% bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) na termogramach DSC procesu sieciowania obserwuje się egzotermiczny pik z temperaturą szczytu egzotermicznego w punkcie 196,2°C. Czas utwardzania kompozycji odczytany z termogramu wynosił 17,6 minuty. Pojawienie się piku egzotermicznego na krzywej DSC (fig. 3) świadczy o przebiegającym procesie utwardzania kompozycji. Brak wyraźnego piku egzotermicznego na termogramie wykonanym w drugim cyklu ogrzewania świadczy o całkowitym utwardzeniu materiału (fig. 4).
PL 217 788 B1
PL 217 788 B1
2. Szczyt temperaturowy procesu sieciowania wyznaczony według normy PN-88/C-89085/21.
Szczyt temperaturowy procesu sieciowania (utwardzania) kompozycji epoksydowej wyznaczono według normy PN-88/C-89085/21. Metoda ta polega na wyznaczeniu krzywej wzrostu temperatury badanej kompozycji w funkcji czasu. Z wykresu funkcji wyznacza się szczyt temperatury. Kompozycje żywicy epoksydowej ze związkiem POSS o masie 100 g umieszczano w naczyniu o pojemności 200 ml, w którym zanurzano termoparę typu K i monitorowano proces sieciowania. Pomiar prowadzono do momentu, w którym temperatura kompozycji po osiągnięciu maksimum wyraźnie się obniża. Żywicę utwardzano w temperaturze pokojowej 22°C i przy wilgotności względnej ok. 30%. Z zarejestrowanych wykresów zależności temperatury od czasu wyznaczono maksymalną temperaturę procesu sieciowania badanych kompozycji (fig. 5 i 6).
PL 217 788 B1
Dla kompozycji zawierającej 10% bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) szczyt temperaturowy wyznaczony w temperaturze otoczenia wynosił 63,3°C. Temperatura ta jest niższa od temperatury wyznaczonej metodą DSC, co świadczy o potrzebie dotwardzania kompozycji.
Dla kompozycji zawierającej 5% bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) szczyt temperaturowy wyznaczony w temperaturze otoczenia wynosił 29,7. Temperatura ta jest niższa od temperatury wyznaczonej metodą DSC, co świadczy o potrzebie dotwardzania kompozycji.
PL 217 788 B1
3. Wyznaczenie czasu życia kompozycji
Czas życia kompozycji jest to czas, po którym kompozycja żywicy z utwardzaczem nadaje się jeszcze do przerobu. Pomiar polega na ustaleniu lepkości, powyżej której kompozycja nie może być przetwarzana. Czas życia badanych kompozycji wyznaczano według normy PN-88/C-89085.20.
Otrzymane kompozycje natychmiast po zmieszaniu z bis(heptafenyloglinosilseskwioksanem) umiesz3 czano w zlewkach o pojemności 25 cm3 i monitorowano zmianę lepkości żywicy w czasie, aż do momentu gdy kompozycje nie nadawały się już do przetwarzania. Za punkt końcowy pomiaru przyjęto moment, w którym żywicy nie da się mieszać. Czas życia kompozycji z 10% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) w temperaturze pokojowej wynosił 70 minut. Czas życia w temperaturze pokojowej z 5% wag. bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) wynosił 150 minut.
Claims (3)
1. Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu), jako środka utwardzającego, znamienny tym, że do żywicy epoksydowej dodaje się bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu), w ilości co najmniej 5% wagowych i miesza w temperaturze pokojowej do uzyskania homogenicznego kompozytu.
2. Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) według zastrz. 1, znamienny tym, że bis(heptafenyloglinosilseskwioksan) rozpuszcza się w acetonie i dysperguje homogenizatorem ultradźwiękowym do uzyskania homogenicznej mieszaniny.
3. Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) według zastrz. 1, znamienny tym, że kompozyt poddaje się dotwardzeniu w temperaturze powyżej 75°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL398899A PL217788B1 (pl) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) jako środka utwardzającego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL398899A PL217788B1 (pl) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) jako środka utwardzającego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL398899A1 PL398899A1 (pl) | 2013-10-28 |
| PL217788B1 true PL217788B1 (pl) | 2014-08-29 |
Family
ID=49449275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL398899A PL217788B1 (pl) | 2012-04-20 | 2012-04-20 | Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) jako środka utwardzającego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL217788B1 (pl) |
-
2012
- 2012-04-20 PL PL398899A patent/PL217788B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL398899A1 (pl) | 2013-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6602394B2 (ja) | フタロニトリル化合物 | |
| JP6612440B2 (ja) | フタロニトリル化合物 | |
| JPWO2016039486A1 (ja) | 熱硬化性樹脂組成物 | |
| TWI794314B (zh) | 硬化樹脂用組合物、該組合物之硬化物、該組合物及該硬化物之製造方法、與半導體裝置 | |
| JPS6322821A (ja) | トリス（シアナトフェニル）アルカンとビス（シアナトフェニル）アルカンとのブレンド | |
| TW201842028A (zh) | 硬化樹脂用組合物、該組合物之硬化物、該組合物及該硬化物之製造方法、與半導體裝置 | |
| JP6680523B2 (ja) | 粉体塗料 | |
| JPS62181335A (ja) | 熱硬化性組成物 | |
| JP7020704B2 (ja) | ポリイミド系共重合体およびこれを含むポリイミド系フィルム | |
| CN103694191A (zh) | 一种多官能团腈基树脂单体和聚合物及其制备方法 | |
| TW200846390A (en) | Thermosetting composition | |
| CN102020846B (zh) | 糠胺型苯并噁嗪树脂/马来酰亚胺化合物组合物 | |
| JP2018518584A (ja) | フタロニトリル樹脂 | |
| Baig et al. | Influence of amine‐terminated additives on thermal and mechanical properties of diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) cured epoxy | |
| CN106046786A (zh) | 纳米陶瓷粉改性双马来酰亚胺树脂制备复合材料方法 | |
| TW200410997A (en) | Curing agents for epoxy resins, use thereof and epoxy resin cured therewith | |
| JP2019522714A (ja) | 重合性組成物 | |
| TW201037013A (en) | Phosphoric acid resistant polymaleimide prepolymer compositions | |
| JP2014227542A (ja) | ビスマレイミド樹脂組成物 | |
| JP2017002208A (ja) | 粉体塗料 | |
| JPS60142973A (ja) | アミノフエノールのトリグリシジル化合物 | |
| PL217788B1 (pl) | Sposób utwardzania żywicy epoksydowej z wykorzystaniem bis(heptafenyloglinosilseskwioksanu) jako środka utwardzającego | |
| CN100478378C (zh) | 可固化的氰酸酯组合物 | |
| JP7080537B2 (ja) | 化合物 | |
| Wang et al. | Preparation of poly (phenylsilsesquioxane)(PPSQ) particles with ladder structure and the thermal stability of PP/PPSQ composites |