DE2743015C2 - Verfahren zum Härten von Epoxydharzen - Google Patents
Verfahren zum Härten von EpoxydharzenInfo
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Description
Die Härtung von Epoxydharzen kann, wie in der DE-PS 9 47 632 beschrieben ist, mit einer Vielzahl von
Verbindungen erfolgen. Als Beispiele hierfür werden dort neben den Anhydriden mehrbasischer Carbonsäuren, wie Phthalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid,
neben anorganischen oder organischen Basen, wie Ätznatron, Calciumoxyd, Natriumamid, Guanidin, Piperidin, Äthylendiamin und vielen anderen auch Cyanamid
sowie Dicyandiamid und Melamin genannt. Nach dieser Patentschrift wird eine trockene Mischung von Harz
und Härter in Pulverform auf vorerwärmte Werkstoffe aufgetragen, diese werden mit Zwingen zusammengehalten und bei einer Temperatur von meist 200° C bis zu
2 Stunden gehärtet
In der DE-AS 2122 955 (AT-PS 3 19 606) ist die
Härtung von Epoxydharzen mit wasserfreiem, monomerem Cyanamid beschrieben, wobei das wasserfreie
Cyanamid, das im Epoxydharz gelöst wird, entweder vorher aufgeschmolzen oder langsam in das Epoxydharz eingerührt werden muß, was wegen der geringen
Lösungstension des Cyanamids im Epoxydharz sehr zeitaufwendig ist.
Überraschenderweise konnte nun gefunden werden, daß nicht nur wasserfreies Cyanamid, das bekanntlich
durch Eindampfen einer wäßrigen Cyanamidlösung hergestellt werden muß, zum Härten von Epoxydharzen
verwendet werden kann, sondern auch wäßriges Cyanamid selbst, das sich unerwarteterweise in
Epoxyden sehr schnell homogen verteilen läßt und nicht entweder als Pulver langsam in das Epoxyd eingerührt
oder zum Zweck der Mischung aufgeschmolzen werden muß.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zum Härten von Epoxydharzen mit Cyanamid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine wäßrige
Lösung von Cyanamid oder ein Gemisch von Cyanamid mit bis zu 75Gew.-% Harnstoff im Harz homogen
verteilt und dieses homogene Gemisch, gegebenenfalls in Gegenwart von Beschleunigern, ausgehartet wird.
Besonders vorteilhaft ist es, von flüssigen Epoxydharzen auszugehen, die mit der wäörigen Cyanamidlösung
sehr rasch eine Wasser in öl Emulsion bilden.
Die dabei erzielte Homogenität des Gemisches ist deshalb besonders groß, da sich bei der Mischung der
beiden Phasen ein großer Teil, beispielsweise etwa 60—80% des Cyanamids, im Epoxyd löst und nur der
Rest in der wäßrigen Phase verbleibt, die durch die gebildete Emulsion ebenfalls gleichmäßig verteilt ist
Wird eine wäßrige Lösung eines Gemisches von Cyanamid und Harnstoff als Härterlösung eingesetzt,
verteilt sich in Gegenwart des Cyanamids auch der Harnstoff homogen im Epoxyd und wirkt dort ebenfalls
härtend, obwohl Harnstoff allein keine härtende
ίο Wirkung besitzt
Zweckmäßigerweise wird man zur Härtung die Mischung von Epoxydharzen und wäßriger Härterlösung in einer ersten Verfahrensstufe bei 80—1300C
unter Verdampfung der Hauptmenge an Wasser in
einen festen oder leicht klebenden, schmelzbaren B-Zustand überführen und in einer zweiten Stufe bei
Temperaturen von 100- 1800C aushärten. Während der
Verdampfung des Wassere löst sich dai restliche Cyanamid unter dem Einfluß der höheren Temperatur
im Harz auf und entfaltet dabei seine härtende Wirkung. Die Konzentration der wäßrigen Cyanamid- bzw.
Cyanamid-Harnstofflösung ist für die Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens an sich ohne wesentlichen Einfluß. Aus wirtschaftlichen Gründen wird man
jedoch trachten, die einzubringende Wassermenge nicht
zu hoch zu wählen. In der Regel ist die handelsübliche
1,0MoI Cyanamid in Form einer wäßrigen Lösung
eingesetzt Enthält die Härterlösung auch Harnstoff, so wird der Cyanamidgehalt entsprechend verringert.
Unter Epoxydharzen sind Verbindungen mit mehr als einer Epoxydgruppe pro Molekül zu verstehen,
insbesondere bei Raumtemperatur flüssige Di- oder
Polyglycidyläther, weiche sich einerseits von mehrwertigen Phenolen oder Alkoholen, insbesondere von
Bisphenol A, andererseits von Epichlorhydrin oder ähnlichen Verbindungen ableiten. Es können Mischungen verschiedener Epoxydharze, Gemische mit reakti-
vem und nicht reaktivem Verdünner, Flexibilisatoren
oder Lösungen von Epoxydharzen verwendet werden.
peraturen und -zeiten auf ein wirtschaftliches Maß gesenkt werden. Als Beschleuniger sind Amine oder
gleichartig wirkende Verbindungen, wie sie auf dem Epoxydharzsektor in Verbindung mit anderen Härtern
üblich sind, geeignet Insbesondere tertiäre Amine, wie
Triäthylamin, Diäthylmethylamin, Tributylamin, Dimethyläthanolamin, Dimethylbenzylamin und ähnliche
Verbindungen haben eine gute beschleunigende Wirkung.
Diese Mischung des Epoxydharzes mit Cyanamid und
gegebenenfalls anderen Komponenten kann in der
Praxis insbesondere dazu verwendet werden, um in Kombination mit Textilglaserzeugnissen oder anderen
Verstärkungsfasern Formteile aus faserverstärkten Epoxydharzen herzustellen. Hierbei wird z. B. Glasge
webe mit der Harzmischung imprägniert, bei vorzugs
weite iÖO bis 1308C in einen noch löslichen und
schmelzbaren Zustand (Ti-Zustand) übergeführt und bei
vorzugsweise 130- 1800C unter Druck ausgehärtet Die
Aushärtung kann aber auch sofort und ohne Druck
durchgeführt werden. Ebenso können durch Vermischen mit geeigneten Füllstoffen und Überfuhren in den
B-Zustand entsprechende Epoxydharz-Preßmassen hergestellt werden.
Herstellung und Anwendung
Beispiel 1
Beispiel 1
100 g eines Epoxydharzes vom Typ des Diglycidyläthers
des Bisphenol A mit einem Epoxydäquivalentgewicht von 190 wurden mit 0,5 g Dimethylbenzylamin
versetzt, kurz gerührt und anschließend mit 19 g einer 5ö%igen wäßrigen Cyanamidlösung zu einer Emulsion
verrührt. Mit dieser Mischung wurde ein ca. 500 g schweres Glasseidengewebe imprägniert, so daß ein
Harzgehalt von 35 bis 40% resultierte. Das imprägnierte Glasgewebe wurde in einem Trockenschrank bei ca.
1300C fünf Minuten lang erwärmt, wobei sich das
Wasser fast vollständig entfernte und das Harz in den Ä-Zustand überführt wurde. Das so hergestellte,
vorimprägnierte Glasgewebe (Prepreg) wurde bei 150°C, 8 kp/cm2 und 30 Minuten Preßzeit zu einem
Laminat ausgeharrt Derartige Laminate können als elektrischer Isolierschichtstoff oder bei unindirektionalern
Aufbau des Glasgewebes insbesondere zur Schiverstärkung verwendet werden.
100 g eines Epoxydharzes vom Typ des Diglycidyläthers des 4,4'-Dihydroxydiphenylmethans mit einem
Epoxydäquivalentgewicht von 175 wurden mit 0,5 g Dimethylbenzylamin versetzt, kurz gerührt und anschließend
mit 15 g einer 50%igen wäßrigen Cyanamidlösung zu einer Emr.'sion verrührt. Mit dieser Mischung
wurde ein ca. 500 g schweres Glasseidengewebe imprägniert, so daß ein Harzgehak von 35 bis 40%
resultierte. Das imprägnierte Glasgewebe wurde in einem Umlufttrockenschrank bei u. 120°C vier
Minuten lang erwärmt, wobei sich das Wasser entfernte und das Harz in den ß-Zustand überführt wurde. Das so
hergestellte Prepreg wurde bei 150" C, 8 kp/cm2 und
30 Minuten Preßzeit zum Laminat gehärtet.
100 g eines Epoxydharzes vom Typ des Diglycidyläthers des Bisphenol A mit einem Epoxydäquivalentgewicht
von 190 wurden mit 1 g 2-Äthyl-4-methyl-imidazol versetzt, kurz gerührt und anschließend mit 8 g
einer 60%igen Cyanamidlösung, in der 5 g Harnstoff gelöst waren, zu einer Emulsion verrührt. Mit dieser
Mischung wurde ein ca. 500 g schweres Glasseidengewebe imprägniert, so daß ein Harzgehalt von 35 bis 40%
resultierte. Das imprägnierte Glasgewebe wurde in einem Trockenschrank bei ca. 1000C acht Minuten lang
erwärmt, wobei sich das Wasser fast vollständig entfernte und das Harz in den B-Zustand überführt
wurde. Das so hergestellte vorimprägnierte Glasgewebe (Prepreg) wurde bei 1500C, 8 kp/cm2 und 30 Minuten
Preßzeit zu einem Laminat ausgehärtet
Ein ca. 500 g schweres Glasseidengewebe wurde mit einem wie in Beispiel 3 hergestellten Harz imprägniert,
so daß ein Harzgehalt von 35 bis 40% resultierte, eiaceitig ein 150 g/m2 schweres oc-Zellulosepapier beigelegt
und wie in Beispiel 1 weiterverarbeitet. Dabei wurde während der Verpressung das Papier vom
aufschmelzenden Harz vollständig durchdrungen nnd es entstand ein Schichtstoff mit einer dekorativen Oberfläche.
Ein ca. 300 g schweres Kohlenstoffasergewebe wurde mit einem wie in Beispiel 1 hergestellten Harz
imprägniert und wie in Beispiel 1 weiterverarbeitet.
Mit einem wie in Beispiel 1 hergestellten Harz wurde ein ca. 500 g schweres Glasseidengewebe imprägniert,
so daß ein Harzgehalt von 25 bis 30% resultierte. Das imprägnierte Glasgewebe wurde bei 140 bis 1800C
drucklos ausgehärtet
100 g eines Epoxydharzes vom Typ des Diglycidyläthers des Bisphenol A mit einem Epoxydäquivalentgewicht
von 190 wurden mit 15 g einer 60%igen Cyanamidlösung und 0,5 g Dimethylbenzylamin zu einer
Emulsion verrührt Dieser wurden anschließend 200 g coatierter Kreide beigegeben und die teigartige Masse
auf einer Aluminiumfolie in ca. 2 rr./n Schiciitstärke
aufgetragen. In einem Umlufttrockenschrank wurde bei 115°C in 3 Minuten die Masse getrocknet und in einen
vorpolymerisierten Zustand überführt. Nach Abkühlung konnte das Material zu einer pulverförmigen, rieselfähigen
Preßmasse gemahlen werden, weiche bei 150° C und 2 kp/cm2 in 20 Minuten zu einem plattenförmigen
Preßteil verarbeitet wurde.
Claims (3)
1. Verfahren zum Härten von Epoxydharzen mit Cyanamid, dadurch gekennzeichnet, daß
eine wäßrige Lösung von Cyanamid oder ein Gemisch von Cyanamid mit bis zu 75Gew.-%
Harnstoff im Harz homogen verteilt und dieses homogene Gemisch, gegebenenfalls in Gegenwart
von Beschleunigern, ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Raumtemperatur flüssige Epoxydharze als Ausgangsmaterial verwendet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Cyanamid- bzw.Cyanamid-Harnstofflösung eine Konzentration von 40 bis 70 Gew.-% hat.
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