DE1570607A1 - Process for the production of foamed epoxy resins - Google Patents

Process for the production of foamed epoxy resins

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DE1570607A1
DE1570607A1 DE19651570607 DE1570607A DE1570607A1 DE 1570607 A1 DE1570607 A1 DE 1570607A1 DE 19651570607 DE19651570607 DE 19651570607 DE 1570607 A DE1570607 A DE 1570607A DE 1570607 A1 DE1570607 A1 DE 1570607A1
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Dr Dipl-Chem Albrecht Moschel
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Description

Verfahren zur Herstellung von verschäumten Epoxidharzen Es ist bekannt, Di- oder Polyepoxidverbindung in harte, unschmelzbare und unlösliche Harze durch Einwirkung von Si:bs tanken zu überführen, welche unter Vernetzung mit den reaktiven Epoxidgruppen zu reagieren vermögen. Diese Substanzen oder härter umfassen u a. Pol;ycarbonsäuren oder ihre funktionellen Derivate, aliphatische und aromatische Amine, anorganische Säuren sowie Friedel-Crafts-Katalysatoren. Während jedoch eine ausreichende Härtung mit basischen Verbindungen nur bei den besondors reaktionsfreudigen Poly-Äthern und Estern des Glyoids zustandekommt, gelingt es mit sauren Härtern, insbesondere mit Polycarbonsäureanhydriden, auch die weniger reaktionsfähigen epoxidierten aliphatischell und cycloaliphatischen Di- und Polyolefine zu härten. Es zeigte sich, daß man unter Verwendung starrer oder sperriger Anhydride zu poxidharzen erhöhter Wärmeformbesüändigkeit gelangte, die in ständig zunehmendem Maße im Maschinen-, Flugzeug- und Raketenbau, vorwiegend jedoch in der Elektrotechnik, an Bedeutung gewannen. So werden Hexahydrophthalsäureanhydrid (I) und Methylnadiesäureanhydrid (II) eingeführt, welche Harze erhöhter Wärmeformbeständigkei lt ergaben. Process for the production of foamed epoxy resins It is known that di- or polyepoxy compounds can be converted into hard, infusible and insoluble resins by the action of Si: bs tanks, which are capable of reacting with the reactive epoxy groups by crosslinking. These substances or harders include, among others. Polycarboxylic acids or their functional derivatives, aliphatic and aromatic amines, inorganic acids and Friedel-Crafts catalysts. However, while sufficient hardening with basic compounds is only achieved with the particularly reactive polyethers and esters of glyoid, it is possible to harden the less reactive epoxidized aliphatic and cycloaliphatic di- and polyolefins with acidic hardeners, especially with polycarboxylic anhydrides. It was found that the use of rigid or bulky anhydrides led to poxy resins with increased heat resistance, which became increasingly important in machine, aircraft and rocket construction, but mainly in electrical engineering. Thus, hexahydrophthalic anhydride (I) and methylnadiesic anhydride (II) are introduced, which gave resins with increased heat resistance.

Der Anwendung des noch wirksameren Hetsäureanhydrids (III) und Pyromellithsäureanhydrids (IV) stehen jedoch die aufgrund der hohen Schmelzpunkte sich ergebenden großen praktischen Schwieregkeiten entgegen. The use of the even more effective acid anhydride (III) and pyromellitic anhydride (IV) are, however, opposed by the great practical difficulties resulting from the high melting points.

Zum Auflöseii der letztgenarsnten Härtungsmittel (II) und (IV) im Epoxidharz sind so hohe Temperaturen erforderlich, daß eine befriedigende Gebrauchsdauer der Gie@harzmischungen nicht gegeben ist.To dissolve the last-mentioned hardeners (II) and (IV) in the Epoxy resin requires so high temperatures that a satisfactory service life the Gie @ resin mixtures are not given.

Zur dierstellung starter Schaumstoffe auf der basis von sauer gehärteten Epoxidharze ist bisher noch kein Verfahren von @raktischer Bedeutung bekannt geworden. Einerseits verbieten die hohen @ärtungstemperaturen und die langsam eHärtung den Einsatz der gebräuchlichen halogenhaltigen leicht flüchtigen Treibmittel, andererseits gelangt man durch die Verwendung leicht zersetzlicher Polycarbonsäuren. wie Acbnitsäure. nur zu verschäumten Harzen, die eine Dichte von 150 - 200 g/l aufweisen.To create starter foams on the basis of acid hardened Epoxy resins have not yet become known to a process of practical importance. On the one hand, the high curing temperatures and slow curing prohibit the Use of the common halogen-containing, volatile propellants, on the other hand is obtained through the use of easily decomposable polycarboxylic acids. like acbnitic acid. only to foamed resins with a density of 150-200 g / l.

Der Einsatz fester Treibmittel wie Azo-bis-isobutyronitril bedingt eine schwierige katalytische Steuerung der Anhydridhärtung beim Zersetzungspunkt der Azoverbindung sowie eine Durchmischung unterhalb von 100°C und führt ebenfalls zu verschäumten Harzen geringer thermischer Beständigkeit. derer Dichten 200 g/l nicht unterschreiten.The use of solid blowing agents such as azo-bis-isobutyronitrile is necessary difficult catalytic control of anhydride hardening at the point of decomposition the azo compound and a thorough mixing below 100 ° C and also leads to foamed resins with low thermal resistance. their densities 200 g / l not fall below.

Gegenstand der Erfindung ist ein verfahren zur Herstellung verschäumter Epo. xidharze, dadurch gekennzeichnet daß man Polyepoxidverbindungen unter Zusatz von Maleinsäureanhydrid und #-Pyronen der allgemeinen Formel (V) wobei R1, R2, R3 und R4 Wasserstoff, niederes Alkyl, Aryl, carboxyl, Carballcoxyl, flalogen oder Alkoxyl bedeutet, allein oder in Kombination mit anderen carbocyclischen Anhydriden, bei Gegenwart oder Abwesenheit die Härtung katalysierender Substanzen auf Temperaturen zwischen 80 und 250°C, vorzugsweise 105 - 200°C erhitzt.The invention relates to a method for producing foamed Epo. oxide resins, characterized in that polyepoxide compounds with the addition of maleic anhydride and # -pyrones of the general formula (V) where R1, R2, R3 and R4 denote hydrogen, lower alkyl, aryl, carboxyl, carballcoxyl, halogen or alkoxyl, alone or in combination with other carbocyclic anhydrides, in the presence or absence of the curing of catalysing substances to temperatures between 80 and 250 ° C, preferably 105-200 ° C heated.

Im allgemeinen. ist es zweckmäßig, pro Mol Epoxidgruppe 0,5 -1,3, vorzugsweise 0,5 - 1,0 Mol Malcinsäureanhydrid und 0,25 -1,3, vorzugsweise 0,6 - 1,0, Mol an α-Pyron oder α-Pyronderivat zu verwenden, in geeigneten Fällen ist es jedoch durchaus möglich, andere Härtermengen einzusetzen.In general. it is advisable to add 0.5-1.3 per mole of epoxy group preferably 0.5-1.0 mol of malcic anhydride and 0.25-1.3, preferably 0.6- 1.0 moles of α-pyrone or α-pyrone derivative to be used in suitable In some cases, however, it is entirely possible to use other amounts of hardener.

Überraschenderweise läuft die an sich bekannte Diels-Alder-Reaktion zwischen Maleinshureanhydrid und α-Pyronen der obigen allgemeinen Formel gemäß der Gleichung selbst in der Schmelze der Polyepoxidverbindung im gewählten Temperaturbereich in so hoher Geschwindigkeit ab. daß sie mit der Anhydridhärtung dst Polyepoxidverbindung konkurrieren kann.Surprisingly, the known Diels-Alder reaction between maleic anhydride and α-pyrones of the above general formula runs according to the equation even in the melt of the polyepoxide compound in the selected temperature range at such a high rate. that it can compete with the anhydride curing of the polyepoxide compound.

Je nach der Wahl der Reaktionstemperatur, des Pyronderivates und der Anwesenheit oder Abwesenheit von Katalyestoren, welche die Anhydridhärtung oder diese und die Diels-Alder-Reaktion katalysieren, entweicht das Kohlendioxyd aus der dünnflüesigen Schmelze oder treibt diese zu einem Schaumstoff auf. flas Verfahren ist auf diese Weise außerordentlich variationsfähig und erlaubt durch die Verwendung des tief schmelzenden Maleinsäureanhydrids ohne technische Schwierigkeiten die Herstellung von verschäumten Epoxidharzen erhöhter Wärmeformbeständigkeit.Depending on the choice of reaction temperature, the pyrone derivative and the Presence or absence of Katalyestoren, which the anhydride hardening or catalyze this and the Diels-Alder reaction, the carbon dioxide escapes the thin-fluid melt or drives it up to form a foam. flas procedure is in this way extraordinarily versatile and allowed by its use of the low-melting maleic anhydride without any technical difficulties from foamed epoxy resins increased heat resistance.

Das Verfahren, den sperrigen und hochschmelzenden Anhydridhärter während der Härtung selbst aufzubauen, bringt ebenfalls groF se technische Vorteile nitt sich, da einerseits der umstandliebe Löseprozeß des Anhydrids bei hohen Temperaturen wegfällt und andererseits das technisch leicht zugängliche, niedrig schmelzende Islaleinsäureanhydrid eingesetzt wird. Das Treibmittel wird dabei von dem Vernetzer selbst geliefert, das Verschäumen geschieht also ohne Zusatz von Lösungsmitteln, welche die Wärmestandfestiglceit herabsetzen, oder Feststoffen, welche sich schlecht in der Epoxid-Anhydrid-Schmelze verteilen lassen.The process, the bulky and high-melting anhydride hardener during to build up the hardening itself also brings great technical advantages because on the one hand the love of circumstances Dissolution process of the anhydride high temperatures and, on the other hand, the technically easily accessible, low melting islaleic anhydride is used. The propellant is thereby of supplied to the crosslinker itself, so foaming takes place without the addition of solvents, which reduce the heat resistance, or solids which are poor Allow to spread in the epoxy-anhydride melt.

Geeignete α-Pyrone der Formel (V) sind beispielsweise: 5-Methyl- -pyron, das 5-Äthyl-α-pyronm; 4, 6-Dichlorcumalinsäure, 4,6-Dichlorcumalinsäureäthylester, α-Pyron-6-carbonsäure, 6-Methyl- α-pyron-3,5-dicarbonsäureäthylester, 4,6-Diphenyl-α-pyron; 4,5, 6-Triphenyl C-pyron, 3-Methyl-6-hydroxy-α-pyron, 5-Äthoxy-α-pyron-6-carbonsäure, 3-Methoxy- i-pyron-6-carbonsiure, 3-Hydroxy-6-methyl-α-pyron. Diese Aufzählung entbehrt der Vollständigkeit und dient nur der Veranschaulichung der Vielfalt der möglichen Derivate des -Pyrons.Suitable α-pyrones of the formula (V) are, for example: 5-methyl- -pyron, the 5-ethyl-α-pyrone; 4,6-dichlorocumalic acid, 4,6-dichlorocumalic acid ethyl ester, α-pyrone-6-carboxylic acid, 6-methyl-α-pyrone-3,5-dicarboxylic acid ethyl ester, 4,6-diphenyl-α-pyrone; 4,5,6-triphenyl C-pyrone, 3-methyl-6-hydroxy-α-pyrone, 5-ethoxy-α-pyrone-6-carboxylic acid, 3-methoxy-i-pyrone-6-carboxylic acid, 3-hydroxy-6-methyl-α-pyrone. This list is incomplete and serves only for illustration the variety of possible derivatives of pyron.

Bevorzugt werden -Pyrone eingesetzt, welche der allgemeinen Formel (IX) genügen: wobei R1 = B oder CH3; R2 = HXCOOH, COO-@@kyl; R3 = H oder CH3, R4 = H, Cl oder Br. Genannt seien beispielsweise α-Pyron, 4, ,6-Dimethyl-α-pyron, , Cumalin@äurs, Cumalinsäureäthylester, Cumalinsäuremethylester, 3-Chloroumalinsäure, 3-Chlor-cumalinsäuremethylester, 1 er, odehydracetsäure, Isodahydracetsäureäthyl ester, IsodehydracetsäurenChylester, 3-Chlor-isodehyaracetsäureäthylester, 3-Brom-isodehydracetsäuremethylester. -Pyron bzw.Preference is given to using pyrons which satisfy the general formula (IX): where R1 = B or CH3; R2 = HXCOOH, COO - @@ kyl; R3 = H or CH3, R4 = H, Cl or Br. Examples include α-pyrone, 4,6-dimethyl-α-pyrone,, cumalin @ aurs, ethyl cumalate, methyl cumalate, 3-chloroumalic acid, methyl 3-chloro-cumalate . -Pyron resp.

-Pyronderivatc können einzeln oder in Form von Mischungen miteinander verwendet werden. -Pyronderivatc can be used individually or in the form of mixtures with one another be used.

Die als Ausgangsstoffe dienenden Polyepoxide sind solche, weiche mit Anhydriden härtbar sind. Infrage kommen bevorzugt Polyglycidyläther, die aus mehrwertigen Phenolen wie Resorcin, Brenzcatechin, Hydrochin oder mehrkernigen Phenolen wie Bis-(4-Hydroxyphenyl)-1,1-äthan, Bis-(4-hydroxyphenyl)-1,1-isobutan, 1,5-Dihydroxy-naphthalin und Novolaken vom Molgewicht 270 -1000 durch Umsetzung mit Epichlorhydrin hergestellt werden, 1 insbesondere jedoch Polyglycidyläther des Bis-(4-hydroxyphenyl)-2,2-propans, vor allem Verbindungen der allgemeinen Formel (X) mit n = 0 - 20.The polyepoxides used as starting materials are those which can be hardened with anhydrides. Preferred polyglycidyl ethers are those made from polyhydric phenols such as resorcinol, pyrocatechol, hydroquin or polynuclear phenols such as bis- (4-hydroxyphenyl) -1,1-ethane, bis- (4-hydroxyphenyl) -1,1-isobutane, 1,5 -Dihydroxy-naphthalene and novolaks with a molecular weight of 270-1000 are produced by reaction with epichlorohydrin, 1 but in particular polyglycidyl ethers of bis (4-hydroxyphenyl) -2,2-propane, especially compounds of the general formula (X) with n = 0 - 20.

Ferner können verwendet werden Polyglycidyläther mehrwertiger aliphatischer oder cycloaliphatischer Alkohole, z.B. des Trimethylolpropans, des Glycerins1 der Hexite, des 1,i-Bishydroxymethyl-ti3-cyclohexens oder Propylenoxydanlagerungsprodukte an Trimethylblpropan oder Pentaerythrit. Zu erwähnen sind ferner Telomerisate des Allylglycidyläthers mit mindestens eine olefinische Doppelbindune enthaltenden Verbindungen wie Butadien, Styrol oder Vinylacetat.Polyglycidyl ethers of polyvalent aliphatic can also be used or cycloaliphatic alcohols, e.g. trimethylolpropane, glycerol1 or Hexites, 1, i-bishydroxymethyl-ti3-cyclohexene or propylene oxide addition products on trimethylblpropane or pentaerythritol. Also to be mentioned are telomerizates of Allyl glycidyl ethers with compounds containing at least one olefinic double bond such as butadiene, styrene or vinyl acetate.

Weiter können erfindungsgemäß verschäumt werden aliphatische Epoxide, welche sich durch Epoxidation ungesättiger Kohlenwasserstoffe, Äther, Acetale, Ester, Acylamine, Urethane, Amide oder Harnstoffe mit den üblichen Epoxidationsmitteln, wie z.B.Furthermore, according to the invention, aliphatic epoxides can be foamed, which result from epoxidation of unsaturated hydrocarbons, ethers, acetals, esters, Acylamines, urethanes, amides or ureas with the usual epoxidizing agents, such as.

Peressigsäure, herstellen lassen. Erwähnt seien z,B. Butadienepoxidtelomerisate, telomeres Polybutadienepoxid, epoxidierte Fettsäureester mehrwertiger Alkohle, cycloaliphatische Diepoxide wie Vinylcyclohexen-3-diepoxid, Cyclooctadien-1,5-diepoxid, Cyclododekatrien-diepoxid, Dicyclopentadiendiepoxid, sowie solche Die oder Polyepoxide der Cycloaliphaten in denen Epoxide des substituierten oder unsubstituierten Endomethylencyclohexenylrestes der Formel (XI) R = H-oder C113 sowie des 5,211,O-Tricyclodecenylrestes der Formel (XII) und vor allem des substituierten oder unsubstituierten Cyclo-$ hexenylrestes der Formel (XIII) R = H oder CH3 miteinander über Kohlenwasserstoffbrücken, welche ein- oder mehrfach durch Äther-, Acetal-, Ester-, Acylamin-, Urethan-, Amid- oder Harnstoffgruppen unterbrochen sein können oder iiber diese direkt verbunden sind. Genannt seien hier z.B. Polyepoxide de der niederen Homopolymeren des Vinylcyclohexens; 3:4-Ep.oxyhexaliydrobenzyl-3 : 4-epoxyhexahydrobenzoat N : N-bis- (3:4-epoxy-hexahydrobenzyl)-formamid, N:N'-diacetyl-N:N'-bis-(3:4-epoxy-hexahydrobenzyl)-äthylendiamin; 3 :4-Epoxyhexahydrobenzyl-3 4 -epoxy-cycloiiexyl carbamat 3: 4-Epoxy-cyclohexyl- 1, 1-bisoxymethyl-3:4-epoxy-hexahydrobenzylacetal; Bis-(3:4-epoxy-2, 5-endomethylen-cyclohexyl)-phthalat; 3: 4-Epoxy-2, 5-endomethylen-cyclohexyl-3 : 4-epoxy-hexahydl-obenzoa t 0, 0 -bis- (2:3-epoxy-tricyclo-5:2:1:0-decyl)-äthandiol-1,2; 0, 0'-bis-(2:3-epoxy-tricyclo-5 : 2 : 1 :0)-2,2'-dihydroxy-äthyläther.Peracetic acid. Mention may be made, for example, Butadiene epoxide telomerizates, telomeric polybutadiene epoxide, epoxidized fatty acid esters of polyhydric alcohols, cycloaliphatic diepoxides such as vinylcyclohexene-3-diepoxide, cyclooctadiene-1,5-diepoxide, cyclododecatriene diepoxide, dicycyclopentadiene hexoxides of the unsubstituted or unsubstituted cycloaliphatic epoxides of the formula in which the cycloaliphatic epoxides of the formula are unsubstituted or substituted cycloaliphatic epoxides or the cycloaliphatic epoxides of the formula desubstituted or polycyclic epoxides of cycloaliphatic diepoxides such as vinyl cyclohexene-3-diepoxides (XI) R = H- or C113 and the 5,211, O-tricyclodecenyl radical of the formula (XII) and especially the substituted or unsubstituted cyclo- $ hexenyl radical of the formula (XIII) R = H or CH3 with one another via hydrocarbon bridges which can be interrupted one or more times by ether, acetal, ester, acylamine, urethane, amide or urea groups or are directly connected via these. Examples include polyepoxides of the lower homopolymers of vinylcyclohexene; 3: 4-Ep.oxyhexaliydrobenzyl-3: 4-epoxyhexahydrobenzoate N: N-bis- (3: 4-epoxy-hexahydrobenzyl) -formamide, N: N'-diacetyl-N: N'-bis- (3: 4- epoxy-hexahydrobenzyl) ethylenediamine; 3: 4-Epoxyhexahydrobenzyl-3 4-epoxy-cyclohexyl carbamate 3: 4-Epoxy-cyclohexyl-1,1-bisoxymethyl-3: 4-epoxy-hexahydrobenzyl acetal; Bis (3: 4-epoxy-2, 5-endomethylene-cyclohexyl) phthalate; 3: 4-epoxy-2, 5-endomethylene-cyclohexyl-3: 4-epoxy-hexahydl-obenzoa t 0, 0 -bis- (2: 3-epoxy-tricyclo-5: 2: 1: 0-decyl) - ethandiol-1,2; 0, 0'-bis (2: 3-epoxy-tricyclo-5: 2: 1: 0) -2,2'-dihydroxy-ethyl ether.

Geeignet sind auch Ester des Glycids mit epoxydierten ungesättigten Fettsäuren, sowie 3 :4-Epoxy-lexahydrobenzoesäure .Esters of glycide with epoxidized unsaturated ones are also suitable Fatty acids, as well as 3: 4-epoxy-lexahydrobenzoic acid.

Erwähnt seien auch Polyglycidylester von Die und Polycarbonsäuren.Polyglycidyl esters of die and polycarboxylic acids may also be mentioned.

Schwach basische Epoxide, wie sie z.B. durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit Anilin oder N,N'-Dimethyl-4,4 '-diaminodiphenylmethan zugänglich sind, können für die Verschäumung ebenfalls eingesetzt werden; insbesondere als katalytisch wirksame, reaktive Verdünnter.Weakly basic epoxides, such as those produced by the reaction of epichlorohydrin are accessible with aniline or N, N'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, can can also be used for foaming; especially as catalytically effective, reactive diluents.

Die Ausführung der Reaktion ist stark abhängig von der Art des Polyepoxids und der Substituenten am α-Pyron. Sämtliche Komponenten werden zusammengegeben und im Temperaturbereich zwischen 70 und 105°C aufgeschmolzen und homogen miteinander vermischt. Die dünnflüssige Schmelze kann in Abwesenheit von freien Carboxylgruppen oder basischen Agentien, wie Aminen, beliebig lang bei 100°C gehalten werden. Dabei tritt die erste Stufe der Diels-Alder-Reaktion, die Bildung des Monoaddukts, bereits ein, ohne daß sich die Viskosität wesentlich verändert. In Anwesenheit von bekannten, die Anhydridhärtung von Epoxiden katalysierenden Verbinjdungen, die Hydroxyl-, Carboxyl-, Mercaptyl-, Amino-, vorteilbefterweise jedoch tertiäre Amingruppell besitzen, ist die Tropfzeit begrcni t aber noch ausreichend für eine Verarbeitung. Bei Anheben der Temperatur in dem Bereich von 120 bis 140°C, in welchem die Decarboxylierung des Diels-Alder-Monoaddukts unter Bildung des realctiven Cyclohexadiensus tems unter nachfolgender exotilermer Addition von Male i nsäureanhydrid eintritt, schrci tet die Anhydridhärtung so rasch fort, daß das Kohlendioxid unter Schaumbildung die sich verh-irtende Mischung auftreibt. Durch Zusatz von Porenreglern, z.B. lassen sich auf diese Weise Schaumstoffe mit gleichmäßiger Porenstruktur erhalten. Fehlen diese, die Anhydridhärtung katalysierenden Verbindungen, so können durch Zusatz katalytischer Mengen Amin, Mnin-Perfluorid-Komplex, Mercaptoverbindung oder Polyol kurz vor der Verschäumung unter Temperaturerhöhung Härtung und Auftreiben des Schaums aufeinander abgestimmt werden. Unterbleibt dieser Zusatz, so läßt sich aus der diinnflüssigen Reaktionsmischung durch Erhitzen auf 135 bis 140°C die Hauptmenge des Kohlendioxids zunächst austreiben, nach Zusatz des Katalysators dann vergießen und zu einem Schaum hoher Dichte auftreiben.The execution of the reaction is highly dependent on the type of polyepoxide and the substituents on the α-pyrone. All components are put together and melted in the temperature range between 70 and 105 ° C and homogeneously with one another mixed. The low viscosity melt can in the absence of free carboxyl groups or basic agents, such as amines, can be kept at 100 ° C. for any length of time. Included the first stage of the Diels-Alder reaction, the formation of the monoadduct, has already occurred without affecting the viscosity significantly changes. In attendance of known, the anhydride curing of epoxides catalyzing Verbinjdungen, the Hydroxyl, carboxyl, mercaptyl, amino, but advantageously tertiary amine groups the dropping time is limited but still sufficient for processing. When raising the temperature in the range from 120 to 140 ° C, in which the decarboxylation of the Diels-Alder monoadduct with the formation of the reactive cyclohexadiene system subsequent exotic addition of maleic anhydride occurs, steps the anhydride hardening continues so quickly that the carbon dioxide foams the throws up a hardening mixture. By adding pore regulators, e.g. let In this way, foams with a uniform pore structure are obtained. Miss these compounds, which catalyze the anhydride hardening, can be added catalytic amounts of amine, minin-perfluoride complex, mercapto compound or polyol shortly before foaming, with a rise in temperature, hardening and expansion of the foam be coordinated. If this addition is omitted, the liquid can be removed from the liquid Reaction mixture by heating to 135 to 140 ° C most of the carbon dioxide First drive out, after adding the catalyst then pour and form a foam find high density.

Die Nachhärtung der Schäume erfolgt in dem für die Anhdridhärtung im allgemeinen üblichen Bereich zwischen 150 und 2000 C.Post-curing of the foams takes place in that for anhydride curing in the general usual range between 150 and 2000 C.

Die Verschäumung kann ebenfalls in Gegenwart von indifferenten Stoffen wie Füllstoffen, durchgeführt werden. Als solche kommen z.B. Kieseigur, Glasfasern etc. infrage.The foaming can also take place in the presence of inert substances such as fillers. These include, for example, gravel, fiberglass etc. in question.

Die so erhaltenen Schäume zeichnen sich durch eine bisher nicht erreichte Wärmeformbeständigkeit aus und können als Isolierstoffe vielfältige Verwandung, z.B. im Flugzeugbau und in der Elektrotechnik, finden.The foams obtained in this way are distinguished by a level not previously achieved Heat resistance and can be used as insulating materials in a variety of ways, e.g. in aircraft construction and in electrical engineering.

In den folgenden Beispielen bedeuten Teile Gewichtsteile, Prozente Gewicht¢-prozente.In the following examples, parts are parts by weight and percentages Weight ¢ percent.

Beispiel 1: de 28,5 Teile eines Diglycidyläthers auf der Besis von Bisphenol-A vom Epoxidäquivalent 190 und 75,0 Teile vom Epoxidäquivalent 500 werden mit 27,45 Teilen Maleinsäureanhydrid, 21,45 Teilen Is dehydracetsäure und 0,90 Teilen eines Porenreglers auf Siloxanbasis in eine klare Sciirnelze verwandelt und anschließend 10 Minuten bei 105°C gehalten, danach in eine vorgeheizte Form umgegossen und bei 160°C verschäumt. Der so erhaltene halbharte Schaum wird 14 Stunden bei 1600C nachgehärtet. Man erheilt einen festen, feinporigen Schaumstoff der Dichte 67 g/l, welcher nach 8-stündiger Behandlung bei 2000C keine äußeren Anzeichen der Veränderung aufweist, Beispiel 2: 57,0 Teile eines Diglycidyläthers auf der Basis von Bisphenol A vom Epoxidäquivalent 190 werden zusammen mit 27,45 Teilen Maleinsäureanhydrid, 21,45 Teilen Isodehydracetsäure und 0,60 Teilen eines Porenreglers verschmolzen und 10 Minuten bei 105 -110°C gehalten, anschließend werden unter Rühren 0,50 Teile einer 10%igen Lösung des Cyclohexylamin-Bortrifluorid-Komplexes in Butandiol-1,4-zugegeben, sofort in die Form umgegossen und bei 140°C verscliäumt. Anschließend 12 Stunden bei 1800C gehärttet. Man erhält einen spröden, festen und feinporigen Schaumstoff. der eine Dichte von 59 g/l und zu 51 % geschlossene Poren aufweist. Nach 8-stiindigem Erhitzen bei 2000C zeigen sich keine Anzeichen sichtbarer Veränderung.Example 1: de 28.5 parts of a diglycidyl ether on the Besis of Bisphenol-A becomes epoxy equivalent 190 and 75.0 parts epoxy equivalent 500 with 27.45 parts of maleic anhydride, 21.45 parts of isodehydracetic acid and 0.90 parts a pore regulator based on siloxane is transformed into a clear melt and then Held at 105 ° C for 10 minutes, then poured into a preheated mold and at 160 ° C foamed. The semi-rigid foam obtained in this way is post-cured at 160.degree. C. for 14 hours. A solid, fine-pored foam with a density of 67 g / l is obtained 8 hours of treatment at 2000C shows no external signs of change, Example 2: 57.0 parts of a diglycidyl ether based on bisphenol A from Epoxy equivalent is 190 along with 27.45 parts of maleic anhydride, 21.45 Parts of isodehydracetic acid and 0.60 parts of a pore regulator fused and 10 Maintained minutes at 105-110 ° C, then 0.50 parts of a with stirring 10% solution of the cyclohexylamine-boron trifluoride complex in 1,4-butanediol added, Immediately poured into the mold and sealed at 140 ° C. Then 12 hours hardened at 1800C. A brittle, firm and fine-pored foam is obtained. which has a density of 59 g / l and 51% closed pores. After 8 hours Heating at 2000C shows no signs of visible change.

Beispiel 3: 104 Teile eines Diglycidyläthers auf der Basis von Disphenol-A mit einem Epoxidäquivalent 190 werden mit 47,1 1 Teilen Maleinsäure anhydrid, 44,1 Teilen Isodehydracetsäureäthylester und 1,5 Teilen eines Porenreglers verschmolzen und 10 Minuten auf 105°C gehalten. Anschließend werden 1,0 Teile einer 10%igen Lösung von Benzyldimethylamin in Butandiol-1,4 eingerührt und auf 128°C erwärme. Nach dem Umgießen in eine vorgeheizte Form wird bei 1500C verschäumt, 4 Stunden bei dieser Temperatur belassen und anschließend weitere 12 Stunden bei 170 C gehärtet. Man erhält einen feinporigen, festen Schaumstoff der Dichte g/l, der 23 % geschlossene Poren aufweist und nach 8-stündigem Erhitzen auf 200°C keine Anzeichen der Veränderung zeigt.Example 3: 104 parts of a diglycidyl ether based on disphenol-A with an epoxide equivalent of 190 are anhydride with 47.1 1 parts of maleic acid, 44.1 Parts isodehydracetsäureäthylester and 1.5 Share a pore regulator fused and held at 105 ° C for 10 minutes. Then 1.0 parts of a 10% solution of benzyldimethylamine in 1,4-butanediol and heated to 128 ° C heat. After pouring into a preheated mold, it is foamed at 1500C, 4 Leave at this temperature for hours and then at 170 for a further 12 hours C hardened. A fine-pored, solid foam with a density of g / l, the Has 23% closed pores and no signs after 8 hours of heating at 200 ° C the change shows.

Beispiel 4: 29 Teile des 3:4-Epoxyhexahydrobenzyl-3:4-epoxyhexahydrobenzoats vom Epoxidäquivalent 145 werden mit 17,6 Teilen Maleinsäureanhydrid, 13,5 Teilen Cumalinsäureäthylester und @, 25 Teilen eines Porenreglers verschmolzen und bei 70°C 0,30 Teile einer 10%igen Lösung von Benzylaminbortrifluorid in Butandiol-1,4 zugegeben und auf 11000 erwärmt, Bei dieser Temperatur tritt Verschäumung ein. Nach12-stündiger Nachhärtung bei 7500C erhält man einen Schaumstoff der Dichte 62 gll, der über 50 % geschlossene Poren aufweist und bei Erwärmen auf 180°C keine sichtbare Veränderung zeigt.Example 4: 29 parts of 3: 4-epoxyhexahydrobenzyl-3: 4-epoxyhexahydrobenzoate of the epoxide equivalent of 145 are 17.6 parts of maleic anhydride, 13.5 parts Cumalic acid ethyl ester and @, 25 parts of a pore regulator fused and at 70 ° C. 0.30 parts of a 10% solution of benzylamine boron trifluoride in 1,4-butanediol added and heated to 11,000. At this temperature, foaming occurs. After 12 hours Post-curing at 7500C gives a foam with a density of 62 gll, which is over 50 % closed pores and no visible change when heated to 180 ° C shows.

Beispiel 5: 52,0 Teile eines Diglycidyläthers auf der Basis von Bisphenol-A mit einem Epoxidäquivalent 190 werden mit 23,6 Teilen Maleinsäureanhydrid, 45,5 Teilen 3-Chlor-cumalinsäureäthylester und 0,75 Teilen eines Porenreglers verschmolzen und 10 Minuten auf 105°C gehalten. Anschließend werden 0,50 Teile einer 10%igen Lösung von Benzyldimethylamin in Butandiol-1,4 eingerührt und auf 130°C erwärmt. Nach dem Umgießen in eine Form wird bei 15000 verschäumt, 4 Stunden bei dieser Temperatur gehalten und weitere 12 Stunden bei 1700C gehärtet. Man erhält einen feinporigen Schaumstoff der Dichte 53 g/l, der beim Erhitzen auf 2000C keine Anzeichen von Veränderung aufweist.Example 5: 52.0 parts of a diglycidyl ether based on bisphenol-A with an epoxide equivalent of 190, with 23.6 parts of maleic anhydride, 45.5 Parts of ethyl 3-chloro-cumalate and 0.75 parts of a pore regulator fused and held at 105 ° C for 10 minutes. Then 0.50 parts of a 10% strength Stirred solution of benzyldimethylamine in 1,4-butanediol and heated to 130.degree. After pouring into a mold, it is foamed at 15,000, 4 hours at this temperature held and cured for a further 12 hours at 1700C. A fine-pored one is obtained Foam with a density of 53 g / l, showing no signs of change when heated to 2000C having.

Beispiel 6: 39 Teile eines Diglycidyläthers auf der Basis von Bisphenol-A mit einem Epoxidäquivalent 190 und 13 Teile eines Diglycidyläthers des N,N'-Dimethyl-diaminophenylmethans vom Epoxidäquivalent 195 werden mit 23,6 Teilen Maleinsäureanhydrid, 22 Teilen Isodehydracetsäureäthylester und 0,75 Teilen eines Porenreglers bei 70°C verschmolzen, und durch Erwärmen auf 120°C aufgeschäumt, 4 Stunden bei 150°C, 12 Stunden bei 180°C gehärtet. Es entsteht ein feinporiger Schaumstoff der Dichte 63 g/l.Example 6: 39 parts of a diglycidyl ether based on bisphenol-A with an epoxide equivalent of 190 and 13 parts of a diglycidyl ether of N, N'-dimethyl-diaminophenylmethane the epoxide equivalent of 195 is combined with 23.6 parts of maleic anhydride and 22 parts of ethyl isodehydracetate and 0.75 parts of a pore regulator fused at 70 ° C, and heated up Foamed at 120 ° C, cured for 4 hours at 150 ° C, 12 hours at 180 ° C. It arises a fine-pored foam with a density of 63 g / l.

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ii c h e : 1) Verfahren zur Herstellung voii verschäumten Epoxidharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyepoxidverbindungen unter Zusatz von Maleinsäureanhydrid und α-Pyronen der allgemeinen Formel (V). worin R1, R2, 113 und R4 Wasserstoff, niederes Alkyl von C1-C10, Aryl, Carboxyl, CarbaLkoxyl, Halogen, Hydroxyl oder Alkoxyl sein kann, allein oder in Kombination mit anderen carbocyclischen Anhydriden bei Gegenwart oder Abwesenheit katalytischer Mengen die Härtung beschleunigenden Substanzen auf Temperaturen zwischen 80 und 2500C, vorzugsweise 100 - 2000 C, erhitzt.Patent claims: 1) Process for the production of foamed epoxy resins, characterized in that polyepoxy compounds with the addition of maleic anhydride and α-pyrones of the general formula (V) are used. wherein R1, R2, 113 and R4 can be hydrogen, lower alkyl of C1-C10, aryl, carboxyl, carbolkoxyl, halogen, hydroxyl or alkoxyl, alone or in combination with other carbocyclic anhydrides in the presence or absence of catalytic amounts of substances accelerating the curing Temperatures between 80 and 2500C, preferably 100-2000C, heated. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man @ Polyepoxidverbindungen unter Zusatz von Male insturearihydrid und t-Pyronen der allgemeinen Formel (VIII) wobei R1 Wasserstoff, Methyl; R2 Wasserstoff, Carboxyl oder Carbalkoxyl; R3 Wasserstoff oder Methyl; R4 Wasserstoff, Chlor oder Brom sein kann, allein oder in Kombination mit anderen carbocyclischen Anhydriden bei Gegenwart oder Abwesenheit katalytischer Mengen die Härtung beschleunlgenden Substanzen auf Temperat@ en zwischen 80 und 250°C, vorzugsweise 100 - 200°C erhitzt.2) Process according to claim 1, characterized in that @ polyepoxide compounds with the addition of male insturearihydride and t-pyrones of the general formula (VIII) where R1 is hydrogen, methyl; R2 is hydrogen, carboxyl or carbalkoxyl; R3 is hydrogen or methyl; R4 can be hydrogen, chlorine or bromine, heated alone or in combination with other carbocyclic anhydrides in the presence or absence of catalytic amounts of substances which accelerate the curing to temperatures between 80 and 250 ° C, preferably 100-200 ° C. 3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man katalytische Mengen von Aminen, vorzugsweise tertiäre Amiiie, gusetzt.3) Process according to claim 1 and 2, characterized in that one catalytic amounts of amines, preferably tertiary amines, gusetzt. 4) Verfahren nncli Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man katalytische Mengen des Bortrifluorid-Amin-Komplexes zusetzt.4) method nncli claim 1 and 2, characterized in that one adds catalytic amounts of the boron trifluoride-amine complex. 5) Verfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyepox idverbindungen Glycidyläther der allgemeinen Formel (x) 3 0} crIg CH -CII- CII 0 OCII -CII-CH2-O- 0C11 -CiJ-CiJ 2 2 2 2 0 1! n113 L 3 (x)
mit n = 0 - 20 verwendet.
5) Method according to claim 1 - 4, characterized in that the polyepox id compounds glycidyl ethers of the general Formula (x) 3 0} crIg CH -CII- CII 0 OCII -CII-CH2-O- 0C11 -CiJ-CiJ 2 2 2 2 0 1! n113 L 3 (x)
used with n = 0 - 20.
6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 1l, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyepoxidverbindungen cycloaliphatische Epoxide einsetzt.6) Process according to claim 1 to 1l, characterized in that one uses cycloaliphatic epoxides as polyepoxide compounds.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8003730B1 (en) * 2008-12-16 2011-08-23 Sandia Corporation Process for epoxy foam production

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US8003730B1 (en) * 2008-12-16 2011-08-23 Sandia Corporation Process for epoxy foam production

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