DE2838841A1 - Pulverfoermiges beschichtungsmittel aus einem epoxidharz und einer carbonsaeure - Google Patents
Pulverfoermiges beschichtungsmittel aus einem epoxidharz und einer carbonsaeureInfo
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Description
Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assoiqnn - l*r. F. Ko^n'gsberger
Dipl.-Phys. R. Holzbauer - .Oipl.-Ing. F. K!:ngs3isen - Dr. F. Zumstein jun.
PATENTANWÄLTE
.8000 München 2 · Brauhausstrafle 4 · Telefon Semmel-Nr. 225341 · Telegramme Zumpat · Telex 529979
Case 3-11326/ARL 285/1+2/-
CIBA-GEiGY AG, CH-4002 Basel/Schweiz
Pulverförmiges Beschichtungsmittel aus einem Epoxidharz und einer Carbonsäure
909812/0845
Die Erfindung betrifft härtbare, ein Epoxidharz und eine Säure mit vier Carboxylgruppen enthaltende Mischungen, insbesondere
Pulverbeschichtungsmischungen, und ihre Verwendung .
Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einem Kunststoffmaterial in Pulverform sind bekannt. Eine typische
Methode ist die Pulverbeschichtung nach dem Wirbelschichtverfahren,
wobei ein vorerhitzter Gegenstand kurz in ein schmelzbares Kunststoffpulver getaucht wird, das durch
einen aufsteigenden Gasstrom ständig aufgewirbelt ist. Bei Kontakt mit dem heissen Gegenstand bleibt das Pulver an der
Oberfläche haften und, falls es heisshärtbar ist, kann es so ausgehärtet werden. Eine andere weit verbreitete Methode
ist die elektrostatische Pulverbeschichtung. Bei dieser Methode wird der zubeschichtende Gegenstand geerdet und mit
einem elektrostatisch aufgeladenen Pulver behandelt. Nachdem der Gegenstand beschichtet ist, wird er erhitzt, damit die
Beschichtung schmilzt, und falls es sich um ein heisshärtbares Harz handelt, wird es so gehärtet.
Formulierungen von schmelzbaren, heisshärtbaren Pulverbeschichtungsmischungen
erfordern ein Material mit einem ausreichend hohen Erweichungspunkt, damit es zu einem freifliessenden
Pulver gemahlen werden kann. Gleichzeitig ist es sehr wünschenswert, dass das Beschichungsmittel anfänglich
schmilzt und dann bei verhältnismässig tiefen Temperaturen härtet, damit die Gegenstände, die beschichtet werden', nicht
909812/084S
auf zu hohe Temperaturen erhitzt werden müssen. Die Auswahl an Härtungsmitteln, welche diese Kriterien erfüllen, ist
daher nicht sehr gross.
Ein besonders geeignetes Härtungsmittel für Epoxidharze, das die oben genannten Anforderung erfüllt, ist Trimellitsäureanhydrid
(Benzol-l,2,4-tricarbonsäure-l,2-anhydrid). Es ist allerdings unangenehm dieses Anhydrid in Pulverform
zu handhaben, da es die Haut und die Schleimhäute reizt. Ausserdem ist es hygroskopisch, und spezielle Vorsichtsmassnahmen
müssen getroffen werden, um beim Mahlen dieses Anhydrids Wasser auszuschliessen, wenn die teilweisige
Bildung von Trimellitsäure vermieden werden soll.
Es wurde bereits versucht, die oben genannten Schwierigkeiten zu überwinden, indem man die Säure- oder Anhydridgruppe mit
bestimmten Diolen oder Polyolen umsetzt. Solche Versuche waren aber nur zum Teil erfolgreich. In den GB-Patenten
No. 963 557, 1 019 568 und 1 318 926 werden zum Beispiel solche Umsetzungsprodukte beschrieben, doch weisen sie
einige Nachteile des Trimellitsäureanhydrids auf. Einige sind luftfeuchtigkeitsempfindlich, während andere nur ein
klebriges Produkt bilden, das nicht leicht in ein freifliessendes Pulver übergeführt werden kann. Andere weisen
einen hohen Schmelzpunkt auf, sodass glatte Beschichtungen
nur erhalten werden, wenn diese'auf sehr hohe Temperaturen erhitzt werden.
Es liegt daher ein Bedarf an Härtungsmitteln vor, die für
die Pulverbeschichung auf Basis von Epoxidharzen geeignet
sind und welche die gewünschten Schmelzeigenschaften aufweisen, weder hygroskopisch sind noch Haut oder Schleimhäute
reizen und welche das Harz zu einem harten, glänzenden Ueberzug härten.
909812/0845
Es wurde nun gefunden, dass sich die obengenannten Bedingungen erreichen lassen, wenn man als Härtungsmittel in Pulverbeschichungsmischungen
auf Basis von Epoxidharzen eine Carbonsäure der Formel I verwendet
G00H HOOC
HOOC _/^Λ_ CO-OCH-CH2-. OR1O-CH2 CHO-OC _* x>-_ COOH
ι 2 ι V
CH2O(CO)nR^ CH2O(CO)nR2
worin
R einen Phenylen- oder Naphthylenrest oder einen zwei oder drei Phenylene, die Über die direkte Bindung, Sauerstoff,
Schwefel, Sulfonyl, SuIfoxid, Carbonyl oder Alkylen, enthaltend 1 bis 6 C-Atome, miteinander verbunden sind, enthaltenden
Rest bedeutet und, wenn beide η null bedeuten,
2
R ein gesättigtes Alkyl mit 1 bis 16 C-Atomen, ein Aryl mit 6 bis 12 C-Atomen oder ein Aralkyl mit 7 bis 16 C-Atomen
R ein gesättigtes Alkyl mit 1 bis 16 C-Atomen, ein Aryl mit 6 bis 12 C-Atomen oder ein Aralkyl mit 7 bis 16 C-Atomen
2 bedeutet, oder wenn beide η für 1 stehen, R ein gesättigtes
Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen, ein Aryl mit 6 bis 12 C-Atomen oder ein Aralkyl mit 7 bis 16 C-Atomen bedeutet.
Vorzugsweise enthält das Alkyl 1 bis 12 C-Atome, zum Beispiel η-Butyl, stellt das Aryl Phenyl dar, das gegebenenfalls
mit bis zu drei Alkylgruppen oder bis zu drei-Halogenatomen,
vorzugsweise Chloratomen, substituiert sein kann, wie beispielsweise Phenyl, p-Kresyl oder p-Butylphenyl,
und das Aralkyl stellt vorzugsweise ein Phenyl-
2 alkyl dar. Insbesondere bedeutet R , wenn beide η für null stehen, ein Alkyl mit 4 bis 9 C-Atomen, ein unsubstituiertes
Phenyl oder Benzyl, und, wenn beide η für 1 stehen, ein Phenyl oder ein Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen.
R stellt vorzugsweise m-Phenylen, p-Phenylen oder einen
Rest der Formel II dar , - . «
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-J/ \ R3
worin R eine direkte Bindung, ein Sauerstoff- oder Schwefelatom, -SO9-, -CO- oder ein Alkylen mit 1 bis 6 C-Atomen be-
3 '
deutet. Verbindungen, in denen R Isopropyliden ( C(CH„)9)
oder Methylen darstellt, sind besonders bevorzugt. Als bevorzugte Tetracarbonsäuren seien spezifisch genannt:
2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-phenoxypropyloxy)phenyl)propan,
2,2-Bis (p- (2-(2 ,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy) 3-butoxypropyloxy) phenyl) propan, Bis (p- (2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)3-butoxypropyloxy)phenyl)methan,
2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-(methylcarbonyloxy)propyloxy)phenyl)propan,
2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-benzoyloxy)-propyloxy)phenyl)
propan, 2,2-Bis (p- (2-(2 s4-dicarboxyphenylcarbonyloxy) -3-(äthylcarbonyloxy)propyloxy)phenyl)propan,
2,2-Bis(p- (2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-benzyloxypropyl)phenyl)
propan, and 1,3-bis (2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-phenoxypropyloxy)benzol.
Die Carbonsäuren der Formel I sind sehr lagerstabil und mit
Epoxidharzen bei Zimmertemperatur im wesentlichen nichtreaktiv. Eine Pulvermischung aus einer Säure der Formel I und einem
Epoxidharz kann daher bei Raumtemperatur während mehreren Monaten ohne Verderben aufbewahrt werden und härtet sehr
schnell, wenn sie auf 1200C erhitzt wird. Solche Mischungen
sind ideal für Pulverbeschichtung geeignet.
Die Erfindung betrifft somit feste, härtbare Mischungen in Pulverform, enthaltend ein Epoxidharz und eine Carbonsäure
der Formel I. Die Menge der Säure der Formel I beträgt in diesen Mischungen vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsteile auf
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100 Gewichtsteilen des Epoxidharzes. Diese Mischungen
können ferner noch enthalten, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, bis zu 2 Gewichtsprozent eines Fliessmittels,
wie z.B. ein Poly(butylacrylat), bis zu 50 Gew.-% eines Pigmentes, wie z.B. Titandioxid, bis zu 50 Gew.-% eines
inerten Füllstoffes, wie z.B. Talk oder Baryte, bis zu 0,25 Gew.-% eines Härtungsbeschleunigers, wie z.B. ein
Imidazol (2-Methylimidazol) oder Bleinaphthenat, bis zu
10 Gew.-% eines Plastifizierungsmittels, wie z.B. ein
Poly(caprolacton), Dimethylterephthalat oder Dibutylphthalat
und, bezogen auf das Gewicht des Epoxidharzes, bis zu 20% eines zweiten Härtungsmittels, das eine Säure oder ein
Säureanhydrid, wie z.B. Pyromellitsäureanhydrid, ein saurer Polyester oder ein Glycerintrimellitsäureester, wie z.B.
l,3-Bis(2,4-dicarboxybenzoyloxy)propan-2-ol, sein kann.
Die Gesamtmenge des Härtungsmittels wird vorzugsweise so
bemessen, dass 0,9 bis 1,2 Carboxyläquivalente (inclusive Anhydridgruppen) pro 1 Epoxidäquivalent in der Mischung
vorhanden sind.
Die Verbindungen der Formel I können durch Umsetzung von 1 Mol eines Diols der Formel III
HOCH - CH, - 0-^-0 - CH0-CH-OH III
I I
CH2O(CO)nR2 ' CH2O(CO)nR2
1 2
worin R , R und η die gleiche Bedeutung wie in Formel I haben, mit wenigstens 2 Mol Trimellitsäureanhydrid erhalten werden. Diese Umsetzung ist allgemein ohne Lösungsmittel und bei 120° bis 1800C, gegebenenfalls in Gegenwart einer katalytischen Menge eines tertiären Amins, durchführbar. Das Reaktionsgemisch wird solange erhitzt, bis sie den gewünschten Säurewert aufweist. - > ..
worin R , R und η die gleiche Bedeutung wie in Formel I haben, mit wenigstens 2 Mol Trimellitsäureanhydrid erhalten werden. Diese Umsetzung ist allgemein ohne Lösungsmittel und bei 120° bis 1800C, gegebenenfalls in Gegenwart einer katalytischen Menge eines tertiären Amins, durchführbar. Das Reaktionsgemisch wird solange erhitzt, bis sie den gewünschten Säurewert aufweist. - > ..
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Die Diole der Formel III sind in bekannter Weise durch Umsetzung
von 1 Mol eines zweiwertigen Phenols der Formel IV
HO-R1--OH IV
mit 2 Mol eines Monoglycidyläthers oder -esters der Formel V
R (CO)n-O-CH2CH · ^ CH
1 2
worin R , R und η die gleiche Bedeutung wie in Formel I haben, erhältlich. Die Umsetzung wird im allgemeinen ohne Lösungsmittel bei 100 bis 1600C in Gegenwart eines basischen Katalysators durchgeführt. Man erhitzt solange, bis das
Reaktionsprodukt einen Epoxidgehalt von nahezu null aufweist. Als geeignete basische Katalysatoren können organische oder anorganische, wie Alkalihydroxide oder -alkoxide,
tertiäre Amine oder quaternäre Ammoniumsalze, verwendet
werden.
worin R , R und η die gleiche Bedeutung wie in Formel I haben, erhältlich. Die Umsetzung wird im allgemeinen ohne Lösungsmittel bei 100 bis 1600C in Gegenwart eines basischen Katalysators durchgeführt. Man erhitzt solange, bis das
Reaktionsprodukt einen Epoxidgehalt von nahezu null aufweist. Als geeignete basische Katalysatoren können organische oder anorganische, wie Alkalihydroxide oder -alkoxide,
tertiäre Amine oder quaternäre Ammoniumsalze, verwendet
werden.
Die Diole der Formel III, worin η gleich 1, und solche ,
2
worin η null und R einen aromatischen oder araliphatischen Rest darstellen, können ferner hergestellt werden, indem man einen Diglycidyläther eines zweiwertigen Phenols der Formel VI
worin η null und R einen aromatischen oder araliphatischen Rest darstellen, können ferner hergestellt werden, indem man einen Diglycidyläther eines zweiwertigen Phenols der Formel VI
CH ^ ^ CH - CH2 - 0 - R1 - OCH2- CH.
CH2 VI
mit etwa 2 Moläquivalenten eines einwertigen Phenols,
eines araliphatischen Alkohols oder einer Monocarbonsäure der Formel VII
eines araliphatischen Alkohols oder einer Monocarbonsäure der Formel VII
R2 (CO)nOH VI1
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1 2
worin R und R die gleich? Bedeutung wie in Formel I
worin R und R die gleich? Bedeutung wie in Formel I
2 haben, umsetzt, mit der Massgabe, dass, wenn η null bedeutet, R
einen aromatischen oder araliphatischen Rest darstellt.
Die Umsetzung kann in bekannter Weise durchgeführt werden, Z^B., ohne Lösungsmittel zwischen 120 bis 2000C und normalerweise
in Gegenwart eines basischen, oben bereits angeführten Katalysators. Das Erhitzen wird solange fortgesetzt,
bis die Glycidylgruppen im wesentlichen aufgebraucht sind.
Als Epoxidharze, d.h. Verbindungen mit durchschnittlich mehr als einer Epoxidgruppe pro Molekül, können in den
neuen Mischungen auch die üblichen, für PulverbeSchichtungen
eingesetzten Epoxidharze verwendet werden. Diese Harze haben gewöhnlich ein durchschnittliches Molekulargewicht
von 1000 bis 4000, insbesondere von 1200 bis 2000.
Als Beispiele solcher Harze seien die Polyglycidyl- und Poly-(ß-methylglycidyl)-ester genannt, die durch Umsetzung
einer, zwei oder mehrere Carboxylgruppen enthaltenden
Verbindung mit Epichlorhydrin, Glycerindichlorhydrin oder ß-Methylepichlorhydrin in Gegenwart von Alkali
erhalten werden. Solche Polyglycidylester können sich von cycloaliphatischen Polycarbonsäuren, wie Tetrahydrophthalsäure,
4-Methyltetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure
und 4-Methylhexahydrophthalsäure, oder von aromatischen
Polycarbonsäuren, wie Phthalsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure, ableiten.
Weitere Beispiele sind Polyglycidyl- und Poly(ß-methylglycidyl)
-äther, die durch Umsetzung einer Verbindung mit wenigstens zwei freien alkoholischen Hydroxyl- und/oder
phenolischen Hydroxylgruppen im Molekül mit Epichlorhydrin unter alkalischen Bedingungen oder in Gegenwart eines sauren
Katalysators und anschliessender Behandlung mit Alkali erhalten werden. Solche Aether können sich von cycloaliphatischen
Alkoholen, wie Resorcit. Chinit^ £is.-(4-hydroxycyclohexyl)-
methan; 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)-propan und 1,1-Bis-(hydroxymethyl)-cyclohexen-3,
ableiten oder von Alkoholen mit einem aromatischen Kern, wie N,N-Bis(2-hydroxyä"thyl) —
anilin und Bis-(p-(2 hydroxyäthylamino)-phenyl)-methan.
Sie können ferner aus einkernigen Phenolen, wie Resorcin oder Hydrochinon, oder mehrkernigen Phenolen, wie Bis(4-hydroxyphenyl)methan,
4,4'-Dihydroxydiphenyl, Bis(4-hydroxyphenyl)
-sulfon, 1,1,2,2-Tetrakis(4-hydroxyphenyl)äthan,
2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis(3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl)propan,
and Novolaks, hergestellt aus Aldehyden, wie Formaldehyd, Acetaldehyd, Chloral oder
Furfurylaldehyd mit Phenolen, wie Phenol selbst oder durch
Chlor oder Alkylgruppen substituiertes Phenol, wie 4-Chlorphenol, 2-Methylphenol oder 4-tert.-Butylphenol.
Als Poly(N-glycidyl)-Verbindungen sind auch solche gemeint,
die z.B. durch Dehydrochlorierung des Reaktionsproduktes aus Epichlorhydrin mit Aminen, enthaltend wenigstens 2
Aminwasserstoffatome, wie Bis-(4-aminophenyl)methan oder
Bis-(4-methylaminophenyl)methan erhalten werden, ferner Triglycidylisocyanurat, und N,N1-Diglycidylderivate von
cyclischen Alkylenharnstoffen, wie Aethylenharnstoff oder
1,3-Propylenharnstoff, oder von Hydantoinen, wie 5,5-Dimethylhydantoin.
Beispiele für Poly-(S-glycidyl)-Verbindungen sind Di-S-glycidylderivate
von Dithiolen, wie z.B. Bis(4-mercaptomethylpheny1)-äther.
Epoxidharze, in denen die 1,2-Epoxidgruppen an verschiedenen
Heteroatomen gebunden sind, können ebenfalls verwendet werden, wie z.B. das N,N,O-TriglycidyIderivat von 4-Aminophenol, der
Glycidyläther-Glycidylester von Salicylsäure, N-Glycidyl-N'-(2-glycidyloxypropyl)-5,5-dimethylhydantoin,
und 2-Glycidyloxy-1,3-bis(5,5-dimethyl-l-glycidylhydantoin-3-yl)
propan.
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Die verwendeten Harze sind bei Zimmertemperatur vorzugsweise fest und können, falls erforderlich,durch Umsetzung
mit z.B. eines zweiwertigen Phenols vorverlängert werden.
Feste Epoxidharze, hergestellt durch Umsetzung eines Vorverlängerungsmittels,
wie Bisphenol A, mit einem Epoxidharz, das durch Epoxidation tines cyclischen oder acyclischen
Polyolefins erhalten wurde, können ebenfalls eingesetzt werden. Typische, solcher epoxidierten Polyolefine sind
Vinylcyclohexendioxid, Limonenoxid, Dicyclopentadiendioxid, S^-Epoxydihydrodicyclopentadienylglycidyläther, Bis-(3,4-epoxydihydrodicyclopentadienyl)äther
des Aethylenglykols, 3 ^-Epoxycyclohexylmethyl-S',4'-epoxycyclohexancarboxylat
und sein 6,6-Dimethylderivat, Bis(3,4-epoxycyclohexancarboxylat) des Aethylenglykols, das Acetal, hergestellt aus 3,4-Epoxycyclohexancarboxyaldehyd
und l,l-Bis-(hydroxymethyl)-3,4-epoxycyclohexan,
und epoxidierte Butadiene oder Copolymere aus Butadien mit äthylenisch ungesättigten Verbindungen,
wie Styrol oder Vinylacetat.
Falls wünschenswert kann auch eine Mischung von Epoxidharzen
verwendet werden.
Besonders bevorzugte Epoxidharze sind solche mit einem Erweichungspunkt,
gemessen auf der Koflerbank, von 50 bis 1400C, insbesondere solche mit einem Erweichungspunkt von 65°-80°C
und einem Epoxidgehalt von wenigstens 0,5 Aequivalenten/&g.
Spezifisch bevorzugte Harze sind vorverlängerte Polyglycidyläther von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan oder von Bis (4-hydroxyphenyl)
methan.
Die neuen Mischungen können durch einfaches Mischen der Bestandteile, z.B. in einer Kugelmühle, hergestellt werden.
Eine andere Möglichkeit der Herstellung besteht darin, dass man die Bestandteile zusammen schmilzt, vorzugsweise
in einer Spritzmaschine, wie z.B. in einem Buss-Kokneter,
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und dann die abgekühlte Masse zerkleinert. Die Mischungen weisen vorzugsweise eine Partikelgrb'sse im Bereich von 0,015
bis 500 ^um, und insbesondere von 10-75 /Jm, auf.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen, wobei die erfindungsgemässe Mischung
auf den zu beschichtenden Gegenstand gebracht wird und wenigstens auf 1200C, vorzugsweise zwischen 150 bis
2200C erhitzt wird, um das Harz auszuhärten.
Die in den Beispielen verwendeten Ausgangsstoffe wurden wie folgt hergestellt:
a) 2,2-Bis(p-(2-hydroxy-3-phenoxypropyloxy)phenyl)propan
Methode A
Phenylglycidyläther (156,6 g), 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)propan
(114 g) und Benzyltrimethylammoniumchlorid (2,7 g) wurden miteinander gemischt und vorsichtig
auf 1100C erhitzt, bei welcher Temperatur eine
exotherme Reaktion auftrat. Die Mischung wurde durch Kühlen auf unter 1300C gehalten. Nach Abklingen der
exothermen Reaktion wurde die Mischung während 2 Stunden auf 1300C und 3 Stunden auf 1500C erhitzt. Das erhaltene
Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von nur 0,145 Aequivalenten/kg, was zeigt, dass die Umsetzung praktisch
vollständig beendet wurde.
Methode B
Phenylglycidyläther (2243,6 g),2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)
propan (1596 g) und 2-Phenylimidazol (0,5 g) wurden miteinander
verrührt und sorfältig auf 1300C erhitzt, wobei eine leichte exotherme Reaktion begann, welche die
Reaktionstemperatur während 40 Minuten auf 13O-132°C
hielt. Das Reaktionsgemisch wurde dann für 1 Stunde auf 1400C und für 6 Stunden auf 1800C erhitzt. Das erhaltene
Produkt hatte einen Epoxidgehalt von nur 0,15 Aequi-
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valtenten/kg.
Methode C
Methode B wurde wiederholt, wobei anstelle von 2-Phenylimidazol
eine 30%ige Lösung von Na-methylat
in Methanol (0,51 g) verwendet wurde. Das Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von 0,23 Aequivalenten/kg.
Methode D
Methode B wurde wiederholt, wobei anstelle von
2-Phenylimidazol das N-Benzyldimethylamin (0,5 g) in Isopropanol (1 ml) eingesetzt wurde.
Das Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von 0,24 Aequivalenten/kg.
2-Phenylimidazol das N-Benzyldimethylamin (0,5 g) in Isopropanol (1 ml) eingesetzt wurde.
Das Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von 0,24 Aequivalenten/kg.
b) 2,2-Bis-(ρ-(2-hydroxy-3-butoxypropyloxy)phenyl) propan
Butylglycidyläther (232.5g), 2,2-Bis-(p-hydroxyphenyl)propan
(171 g) und Benzyltrimethylammoniumchlorid
(4 g) wurden zusammen gerührt und langsam auf 1000C erhitzt. Das Reaktionsgemisch wurde
wahrend 1 Stunde auf 1000C gehalten und danach noch für 2 Stunden auf 1100C, 1 Stunde auf 1200C und
1,5 Stunden auf 1500C. Das Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von 0,2 Aequivalenten/kg.
wahrend 1 Stunde auf 1000C gehalten und danach noch für 2 Stunden auf 1100C, 1 Stunde auf 1200C und
1,5 Stunden auf 1500C. Das Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von 0,2 Aequivalenten/kg.
c) Bis-(p-(2-hydroxy-3-butoxypropyloxy)phenyl)methan
Bis-(p-hydroxyphenyl)methan (153 g; 67% rein, enthaltend
polynucleare Homologe), Butylglycidyläther (232,5 g) und Benzyltrimethylammoniumchlorid (3,85 g)
wurden zusammen gerührt und langsam auf 1000C erhitzt, wobei eine milde exotherme Reaktion begann
und die Temperatur auf 1100C stieg. Das Reaktionsgemisch wurde dann für 4,5 Stunden auf 1100C, für
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1 Stunde auf 1200C und 1,5 Stunden auf 1500C
gehalten. Das Reaktionsprodukt hatte einen Epoxidgehalt von 0,19 Aequivalenten/kg.
d) 2,2-Bis(p-(2-hydroxy-3-methylcarbonyloxypropyloxy)-phenyl)propan
2,2-Bis-(4-glycidyloxyphenyl)propan (188,7 g;Epoxidgehalt
5,2 Aequivalente/kg), Eisessig (60 g) und 2-Phenyliraidazol
(0,5 g) wurden zusammen gerührt und auf 1200C erhitzt. Die Mischung wurde während
Stunden bei dieser Temperatur gehalten und anschliessend noch 2 Stunden bei 1500C. Das Reaktionsprodukt hatte einen restlichen Epoxidgehalt von
0,146 Aequivalenten/kg.
e) 2,2-Bis-(p-(2-hydroxy-3-benzoyloxypropyloxy)pheny1)-propan
2,2-Bis-(4-glycidyloxyphenyl)propan (377,4 g; Epoxidgehalt 5,2 Aequivalente/kg), Benzoesäure (244 g)
und 2-Phenylimidazol (0,5 g) wurden zusammen unter Stickstoff gerührt und auf 1000C erhitzt. Das Erhitzen
wurde eingestellt und die Temperatur stieg auf 1120C und blieb während 30 Minuten bei dieser
Temperatur. Als die Temperatur zu fallen begann, wurde mit dem Erhitzen fortgefahren und die
Mischung während 3 Stunden auf 1500C gehalten. Das erhaltene Reaktionsprodukt hatte einen geringfügigen
Epoxidgehalt (kleiner als 0,05 Aequi— valente/kg).
f) 2,2-Bis-(p-(2-hydroxy-3-(äthylcarbonyloxy)propyloxy)-phenyl)propan
2,2-Bis-(4-glycidyloxyphenyl)propan (247,2 g; Epoxidgehalt 5,5 Aequivalente/kg), Propionsäure
(111 g) und 2-Phenylimidazo1 (0,35 g ) wurden
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zusammen unter Stickstoff gerührt und auf 1300C
erhitzt. Die Mischung wurde für 2 Stunden bei dieser Temperatur belassen und dann während 3 Stunden auf
150°C erhitzt. Das Reaktionsprodukt hatte einen geringen Epoxidgehalt (kleiner als 0,03 Aequivalente/kg).
g) 2,2-Bis-(p-(2-hydroxy-3-benzyloxypropyloxy)phenyl)—
propan
2,2-Bis-(4-glycidyloxyphenyl)propan (566,1 g; Epoxidgehalt 5,2 Aequivalente/kg), Benzylalkohol
(324 g) und Tetramethylammoniumchlorid (1,5 g) wurden unter Stickstoff während 7 Stunden bei
1800C gerührt. Eine weitere Menge an Tetramethylammoniumchlorid
(0,5 g) wurde zugegeben, und die Mischung wurde für weitere 13 Stunden bei 1800C
gerührt. Das Reaktionsprodukt hatte einen geringen Epoxidgehalt (nur 0,5 Aequivalente/kg).
h) 1,3-Bis-(2-hydroxy-3-phenoxypropyloxy)benzol)
Resorzin (110 g), Phenylglycidyläther (329,5 g) und 2-Phenylimidazol (0,4 g) wurden zusammen gerührt
und für 2 Stunden auf 1300C und anschliessend für 3,5 Stunden auf 1500C erhitzt. Das Reaktionsprodukt hatte einen geringen Epoxidgehalt (nur
0,2 Aequivalente/kg).
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- 14"-Beispiel 1
2,2-Bi s-(ρ-(2-hydroxy-3-phenoxypropyloxy)phenyl)propan
(270 g; hergestellt nach Methode A) wurde auf 1400C erhitzt
und gerührt während Trimellitsäureanhydrid (192g) zugegeben wurde. Die Mischung wurde für 4,5 Stunden auf 1750C erhitzt,
Das Produkt hatte eine Säurezahl von 250 mg KOH/g (theoretischer Wert für vollständige Veresterung: 253 mg KOH/g)
und bestand somit im wesentlichen aus 2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-phenoxypropyloxy)phenyl)-propan
. Die he1IgeIbgraue, feste Substanz hatte.einen
Erweichungspunkt nach Kofier von 75°C.
Die folgenden Substanzen wurden gemischt:
"Epoxidharz I" 303 g
Poly(butylacrylat) 3 g
Titandioxid 242 g
2,2-Bis (p-(2,4-dicarboxyphenyl—
carbonyloxy)-3-phenoxypropyloxy)-phenyl)propan
- 100 g
"Epoxidharz I" besteht aus einem vorverlängertem Polyglycidyläther
von Bisphenol A und weist ein Epoxidäquivalentgewicht von 800, d.h., ein durchschnittliches Molekulargewicht
von 1600 auf.
Die Mischung wurde durch ein Buss Ko-Kneter bei einer Trommeltemperatur von 850C extrudiert. Die geschmolzene
Spritzmasse wurde gekühlt, zerkleinert und zu einem Pulver mit einer maximalen Partikelgrö'sse von 75 um gemahlen.
Dieses Pulver wurde mittels elektrostatischen Spritzverfahren auf entfettete Aluminiumbleche gespritzt und für
15 Minuten bei 2000C erhitzt, wobei ein gehärteter weisser
Film von 50^um Dicke erhalten wurde. Der Glanz wurde nach
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r 49 -
der in Britisch Standard No. 3900, Teil D2 (1967) beschriebenen Methode gemessen unter Anwendung eines Einfallswinkels
von 60° und die rückseitige Schlagprobe wurde gemäss der in "Britisch Standard No. 3900, Teil D2
(1967)" beschriebenen Methode gemessen.
Der Versuch wurde unter Verwendung der nach Methode B, C
und D hergestellten Ausgangsmaterialien wiederholt. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle angeführt.
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| Test | Ausgangsmaterial, hergestellt nach Methode | B | C | D | |
| Glanz | A | 110 % | 110 % | 90 % | |
| Gelierzeit bei 180°C (Kofier) | 110 % | 7 1/4 Minuten |
7 Minuten | 7 Minuten | |
| Zeit zur vollständigen Härtung | 7 1/4 Minuten |
||||
| (O | bei 1800C | 15 Minuten | - | 15 Minuten | |
| to | Rückseitige Schlagprobe | - | Über 4,5 mm | über 4,5 mm | über 4,5 mm |
| CO | - | ||||
| to CD |
|||||
| OO | |||||
CO CXD
Die Beschichungen, hergestellt unter Verwendung der nach Methode A und C erhaltenen Ausgangsmaterialien, wurden
ebenfalls auf ihre chemische Beständigkeit hin geprüft. Nach Lagerung während 2 Wochen bei Zimmertemperatur in
Benzin, Xylol, Aethanol, 2n Essigsäure, Wasser, 2n Natronlauge, 50%-ige Schwefelsäure und verschiedenen Verdünnungsmitteln
konnte keine ungünstige Einwirkung festgestellt werden.
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2,2-Bis(ρ-(2-hydroxy-3-butoxypropyloxy)phenyl)propan,
(403 g) wurde auf 1400C erhitzt, Trimellitsäureanhydrid
(288 g) und Triäthanolamin (0,3 g) wurden hinzugegeben, und die Mischung wurde während 4 Stunden auf 1750C erhitzt.
Das Produkt hatte einen Säurewert von 224 mg KOH/g (theoretischer Wert bei vollständiger Veresterung beträgt 243
mg KOH/g) und besteht somit hauptsächlich aus 2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-butoxypropyloxy)—
phenyl)propan. Das Produkt war eine gold-braune Substanz
mit einem Erweichungspunkt von 650C (nach Kofier).
Die folgenden Substanzen wurden gemischt:
"Epoxidharz I" 303 g
Poly(butylacrylat) 3 g
Titandioxid 242 g
2,2-Bis(p- (2- (2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-butoxypropyloxy)-phenyl)propan
* 108 g
Die Mischung wurde in ein Pulver übergeführt, welches wie
in Beispiel 1 zur Beschichtung von Blechen verwendet wurde. Die Beschichtung war nach Erhitzen für 15 Minuten auf
2000C völlig ausgehärtet, sie war glatt und hart und hatte
einen Glanz von 75%.
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Bis(p-(2-hydroxy-3-butoxypropyloxy)phenyl)methan (257 g) wurde auf 1400C erhitzt, Trimellitsäureanhydrid (192 g)
und Triäthanolamin (0,2 g) wurden zugegeben und die Mischung wurde während 4 Stunden auf 175°C erhitzt. Das
Produkt hatte einen Säurewert von 240 mg KOH/g und bestand
somit vorwiegend aus Bis (p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy) -3-butoxypropyloxy)phenyl)methan. Es war eine braune, feste
Substanz mit einem Erweichungspunkt von 610C.
Die folgenden Substanzen wurden gemischt, in ein Pulver übergeführt und wie in Beispiel 1 beschrieben zum Beschichten
von Blechen verwendet:
"Epoxidharz I" 303 g 303 g
Poly(butylacrylat) 3 g 3 g
Titandioxid 242 g 242 g Bis (p- (2- (2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-butoxy-
propyloxy)phenyl)methan 104 g
Die Beschichtung war nach 15 minutigem Erhitzen auf 2000C
völlig ausgehärtet und war glatt und hart und hatte einen Glanz von 75%.
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2,2-Bis (ρ- (2-hydroxy-3-methylcarbonyloxypropyloxy)phenyl)-propan
(198 g) wurde auf 1500C erhitzt und unter Rühren wurde Trimellitsäureanhydrid (152,5 g) zugegeben. Die Mischung
wurde während 2 Stunden auf 1700C erhitzt. Das erhaltene
Produkt hatte einen Säurewert von 238 mg KOH/g (theoretischer Wert bei vollständiger Veresterung beträgt 254 mg KOH/g)
und bestand somit haupsächlich aus 2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-methylcarbonyloxypropyloxy)phenyl)-propan.
Das Produkt war eine klare, feste, schwach strohfarbene Substanz mit einem Erweichungspunkt von 97°C (nach
Kofier).
Die folgenden Substanzen wurden gemischt:
"Epoxidharz I" 303 g
Poly(butylacrylat) 3 g
Titandioxid 242 g 2,2-Bis (p-(2-(2,4-dicarbpxyphenylcarbonyloxy)-3-methylcarbonyloxy-
propyloxy)phenyl)propan 93 g
Die Mischung wurde in ein Pulver übergeführt und wie in
Beispiel 1 beschrieben zum Beschichten von Blechen verwendet. Die Beschichtung war nach Erhitzen für 15 Minuten
auf 2000C vollständig ausgehärtet; sie war glatt und hart
und war gegenüber dem Reiben eines mit Aethylenmethylketon getränkten Lappens resistent. Der Glanz betrug 100% und
die Beschichtung bestand den 3 mm Test der rückseitigen Schlagprobe.
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Beispiele 5-8
Beispiel 4 wurde wiederholt, indem 2,2-Bis(p-hydroxy-3-methylcarbonyloxypropyloxy)phenyl)propan
durch eine äquimolare Menge der folgenden Verbindungen ersetzt wurde:
Beispiel 5: 2,2-Bis(p-(2~hydroxy-3-benzoyloxypropyloxy)-phenyl)propan
Beispiel 6: 2,2-Bis (p- (2-hydroxy-3-(ethylcarbonyloxy)-propyloxy)phenyl)-propan
Beispiel 7: 2,2-Bis(p-(2-hydroxy-3-benzyloxypropyloxy)~
pheny1)propan
Beispiel 8: l,3-Bis(2-hydroxy-3-phenoxypropyloxy)benzol.
Die Säuren wurden wie in Beispiel 4 beschrieben vermischt und getestet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle
angegeben:
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| Beispiel | Erweichungs punkt (0C) |
Saure | (mg KOH/g) | verwendete Menge (g) |
Pulver-Beschichtung | Aussehen | Glanz (%) · |
| 5 | 95 | Säurewert | theoretisch | 100 | Rückseitige Schlagprobe (mm) |
glatt, hart |
95 |
| 6 | 85 | gefunden | 236 | 95 | >5 | If | 90 |
| 7 | 90 | 257 | 250 | 98 | >5 | ti | 100 |
| 8 | 91 | 261 | 242 | 87 | > 5 | Il | 110 |
| 249 | 272 | >5 | |||||
| 279 |
Claims (10)
1. Feste, härtbare Mischungen in Pulverform, enthaltend
100 Gewichtsteile eines Epoxidharzes und 10 bis 30 Gewichtsteile einer Carbonsäure der Formel
,COOH HOOC
/~C 1 V-V
HOOC-/ NV-C0-0-CH-CH2-0-R1-0-CH2-CH-0-0C-^' V-COOH
CH2O(CO)nR2 CH2O(CO)nR2
worin
R einen Phenylen- oder Naphthylenrest oder einen zwei oder
drei Phenylene, die miteinander über die direkte Bindung, Sauerstoff, Schwefel, Sulfonyl, Sulfoxid, Carbonyl oder
Alkylen mit 1 bis 6 C-Atomen verbunden sind, enthaltenden
Rest bedeutet und,
2
wenn beide η null bedeuten, R für ein gesättigtes Alkyl mit 1 bis 16 C-Atomen, ein Aryl.mit 6 bis 12 C-Atomen
wenn beide η null bedeuten, R für ein gesättigtes Alkyl mit 1 bis 16 C-Atomen, ein Aryl.mit 6 bis 12 C-Atomen
oder ein Aralkyl mit 7 bis 16 C-Atomen steht oder,
2
wenn beide η für 1 stehen, R für ein gesättigtes Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen, ein Aryl mit 6 bis 12 C-Atomen oder ein Aralkyl mit 7 bis 16 C-Atomen steht.
wenn beide η für 1 stehen, R für ein gesättigtes Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen, ein Aryl mit 6 bis 12 C-Atomen oder ein Aralkyl mit 7 bis 16 C-Atomen steht.
2. Mischungen gemäss Anspruch 1, worin R in der
Formel m-Phenylen, p-Phenylen oder einen Rest der Formel
darstellt, worin
3
R eine direkte Bindung, Sauerstoff- oder Schwefelatom, -SO«-, -CO- oder ein Alkylen mit 1 bis 6 C-Atomen bedeutet,
R eine direkte Bindung, Sauerstoff- oder Schwefelatom, -SO«-, -CO- oder ein Alkylen mit 1 bis 6 C-Atomen bedeutet,
909812/0845
3. Mischungen gemäss Anspruch 1, worin in der Formel
2
beide η null bedeuten und R ein Alkyl mit 1 bis 12 C-Atome, Phenyl, ein bis zu drei Alkylgruppen oder drei Chloratome substituiertes Phenyl oder ein Phenylalkyl bedeutet.
beide η null bedeuten und R ein Alkyl mit 1 bis 12 C-Atome, Phenyl, ein bis zu drei Alkylgruppen oder drei Chloratome substituiertes Phenyl oder ein Phenylalkyl bedeutet.
4. Mischungen gemäss Anspruch 1, worin in der Formel
beide η für 1 stehen ι
oder Phenyl bedeutet.
oder Phenyl bedeutet.
ο
beide η für 1 stehen und R ein Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen
beide η für 1 stehen und R ein Alkyl mit 1 bis 3 C-Atomen
5. Mischungen gemäss Anspruch 1, worin die Carbonsäure
der Formel aus 2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-phenoxypropyloxy)phenyl)-propan,
2,2-Bis (p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-butoxypropyloxy)-phenyl)propan,
Bis(ρ-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-butoxypropyloxy)-phenyl)methan,
2,2-Bis (ρ-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy) -3-methylcarbonyloxypropyloxy)·
phenyl)propan, 2,2-Bis(ρ-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)
-3-benzoyloxy)propyloxy)phenyl)propan, 2,2-Bis(ρ- (2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-äthylcarbonyloxypropyloxy)phenyl)propan,
2,2-Bis(p-(2-(2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-benzyloxypropyloxy)-phenyl)-propan
oder 1,3-b is (2- (2,4-dicarboxyphenylcarbonyloxy)-3-phenoxypropyloxy)-benzol
besteht.
6. Mischungen gemäss Anspruch 1, enthaltend ein Epoxidharz mit einem Erweichungspunkt von 50° bis 1400C.
7. Mischungen gemäss Anspruch 1, enthaltend ein Epoxidharz mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von
1000 bis 4000 und einem Epoxidgehalt von wenigstens 0,5 Aequivalenten/kg.
909812/0848
8. Mischungen gemäss Anspruch 1, enthaltend als Epoxidharz einen vorverlängerten Polyglycidyläther von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan
oder Bis(4-hydroxyphenyl)methan.
9. Mischung gemäss Anspruch 1, worin die Partikelgrösse
der Komponenten zwischen 0,015 bis 500 um liegt.
10. Verwendung der Pulvermischung gemäss Anspruch 1 zum Beschichten von Gegenständen durch Aushärten der
Pulvermischung bei wenigstens 1200C.
909812/0845
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB37685/77A GB1588047A (en) | 1977-09-09 | 1977-09-09 | Acid esters of trimellitic acid and their use as hardeners for epoxide resins |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2838841A1 true DE2838841A1 (de) | 1979-03-22 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (8)
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| JP (1) | JPS5452051A (de) |
| CA (1) | CA1134542A (de) |
| CH (1) | CH639679A5 (de) |
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| ES (1) | ES473187A1 (de) |
| FR (1) | FR2402643A1 (de) |
| GB (1) | GB1588047A (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0022073A1 (de) * | 1979-06-15 | 1981-01-07 | Ciba-Geigy Ag | Diglycidyläther von di-sekundären Alkoholen, ihre Herstellung und Verwendung |
| EP0317367A3 (de) * | 1987-11-19 | 1990-01-31 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Epoxidharz und dieses als Binder enthaltender elektrostatischer Toner |
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- 1978-09-08 FR FR7825829A patent/FR2402643A1/fr active Granted
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| EP0579284A3 (de) * | 1987-11-19 | 1994-10-19 | Mitsui Petrochemical Ind | Epoxidharze und diese als Binder enthaltender elektrostatischer Toner. |
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Representative=s name: ZUMSTEIN SEN., F., DR. ASSMANN, E., DIPL.-CHEM. DR |
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