DE10009298A1 - Phosphorus-modified epoxy resin mixture for electrical laminates contains the reaction product of a poly-epoxide with a phosphorus-containing ester-anhydride as the resin, with a phosphorus-modified novolak as hardener - Google Patents
Phosphorus-modified epoxy resin mixture for electrical laminates contains the reaction product of a poly-epoxide with a phosphorus-containing ester-anhydride as the resin, with a phosphorus-modified novolak as hardenerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft phosphormodifizierte Epoxidharz-Härter-Mischungen. Es ist bekannt, Epoxidverbindungen mit phosphorhaltigen Verbindungen zu modifizieren, um dadurch eine bessere Flammschutzausrüstung zu erhalten.The invention relates to phosphorus-modified epoxy resin hardener mixtures. It is known, Modify epoxy compounds with phosphorus-containing compounds, thereby a to get better flame retardant equipment.
Lagerstabile, phosphormodifizierte Epoxidharze mit guter flammhemmender Wirkung, die im gehärteten Zustand ausgezeichnete physikalische und elektrische Eigenschaften zeigen, werden durch Umsetzung von Polyepoxidverbindungen mit Polyphosphonsäure- und/oder Polyphosphinsäure-Ester-Anhydriden erhalten, wie dies aus EP-A 794 205 bekannt ist.Storage-stable, phosphorus-modified epoxy resins with good flame-retardant effects, which in the hardened state will show excellent physical and electrical properties by reacting polyepoxide compounds with polyphosphonic acid and / or Obtain polyphosphinic acid anhydrides, as is known from EP-A 794 205.
Derartig modifizierte Epoxidharze werden gemäß EP-A 794 236 zusammen mit üblichen Härtern wie Aminen, Polyaminen, Polyphenolen, Phenol-Aldehyd-Harzen, Polycarbonsäuren, Säureanhydriden, Cyanguanidinen oder Friedel-Crafts-Katalysatoren zur Herstellung von halogenfreien, flammhemmenden Überzugsmassen verwendet.Epoxy resins modified in this way are described in EP-A 794 236 together with conventional ones Hardeners such as amines, polyamines, polyphenols, phenol-aldehyde resins, polycarboxylic acids, Acid anhydrides, cyanguanidines or Friedel-Crafts catalysts for the production of halogen-free, flame-retardant coating compounds are used.
Obwohl diese modifizierten Epoxidharze bei ausreichend hohem Phosphorgehalt ohne Zusatz von Halogenverbindungen eine Brennbarkeitseinstufung nach UL-94 V-0 ermöglichen, sind sie für die Herstellung von Laminaten, die als Basismaterial zur Herstellung von gedruckten Schaltungen dienen, nicht geeignet, weil der Harzfluß beim Verpressen der Prepregs zu hoch ist. Dadurch ist die Herstellung von qualitativ hochwertigen Laminaten einer gewünschten Dicke nahezu unmöglich. Außerdem haben diese Harze eine im Vergleich zu halogenhaltigen Epoxidharzen höhere Wasseraufnahme.Although these modified epoxy resins with a sufficiently high phosphorus content without additives halogen compounds allow a flammability rating according to UL-94 V-0, they are for the production of laminates used as the base material for the production of printed Circuits are not suitable because the resin flow when pressing the prepregs is too high is. This makes the production of high quality laminates a desired one Thickness almost impossible. In addition, these resins have one compared to halogen-containing ones Epoxy resins higher water absorption.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Epoxidharz-System bereitzustellen, das die gleichen guten thermischen, mechanischen und flammhemmenden Eigenschaften zeigt, wie die genannten phosphormodifizierten Epoxidharze, das aber sowohl bezüglich der Wasseraufnahme als auch hinsichtlich seines Fließverhaltens beim Verpressen wesentlich verbessert ist.It is therefore an object of the present invention to provide an epoxy resin system which shows the same good thermal, mechanical and flame retardant properties as the phosphorus-modified epoxy resins mentioned, but both in terms of Water absorption as well as with regard to its flow behavior when pressing is improved.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch phosphormodifizierte Epoxidharz-Härter-Mischungen gemäß der Ansprüche 1 bis 6 und ihrer Verwendung zur Herstellung von Elektrolaminaten gemäß Anspruch 7 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von Elektrolaminaten durch Verwendung der erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Mischungen gemäß Anspruch 8.The problem is solved by phosphorus-modified epoxy resin hardener mixtures according to claims 1 to 6 and their use for the production of electrical laminates according to claim 7 and by a method for producing electrolaminates Use of the epoxy resin-hardener mixtures according to the invention as claimed in claim 8.
Es wurde gefunden, daß durch Kombination der genannten phosphormodifizierten Epoxidharze mit einem phosphorhaltigen Novolak als Härter der Harzfluß beim Verpressen wesentlich verringert werden kann. Dies ist insofern überraschend, weil dem Fachmann bekannt ist, daß Phenolnovolake als Härter von bromierten Epoxidharzen zu einer wesentlich schlechteren Fließcharakteristik führen als andere gebräuchliche Härter wie z. B. Dicyandiamid.It was found that by combining the phosphorus-modified epoxy resins mentioned with a phosphorus-containing novolak as hardener, the resin flow during pressing is essential can be reduced. This is surprising in that it is known to the person skilled in the art that Phenolic novolaks as a hardener from brominated epoxy resins to a much worse one Flow characteristics lead than other common hardeners such. B. Dicyandiamide.
Es ist ein weiterer überraschender Vorteil, daß diese erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter- Mischungen aus einem Reaktionsprodukt aus einer Epoxidverbindung mit mindestens zwei Epoxidgruppen pro Molekül und einem phosphorhaltigen Ester-Anhydrid, hergestellt durch Umsetzung von Phosphonsäurediester oder Posphinsäureester oder einem Gemisch dieser Ester mit Phosphorpentoxid, sowie einem als Härter dienenden Reaktionsprodukt aus einem Novolak und einem aromatischen Phosphorsäuretriester oder Phosphoroxychlorid eine geringere Wasseraufnahme zeigen als die mit herkömmlichen Härtern gehärteten phosphormodifizierten Epoxidharze, obwohl der Fachmann erwarten würde, daß durch den erhöhten Gehalt an Phosphoroxyverbindungen auch die Wasseraufnahme erhöht werden würde. It is a further surprising advantage that these epoxy resin hardener according to the invention Mixtures of a reaction product of an epoxy compound with at least two Epoxy groups per molecule and a phosphorus-containing ester anhydride made by Implementation of phosphonic diesters or phosphinic acid esters or a mixture of these esters with phosphorus pentoxide and a reaction product from a novolak serving as hardener and an aromatic triester of phosphoric acid or phosphorus oxychloride Show water absorption than those modified with conventional hardeners phosphor modified Epoxy resins, although those skilled in the art would expect that the increased content of Phosphorus oxy compounds would also increase water intake.
Zwei weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Mischungen konnten vom Fachmann durchaus erwartet werden, sollen aber dennoch hier Erwähnung finden: Die thermische Stabilität der Laminate wird weiter verbessert.Two further advantages of the epoxy resin hardener mixtures according to the invention were able to Experts are expected, but should still be mentioned here: The thermal stability of the laminates is further improved.
Durch den zusätzlichen Phosphoreintrag über die Härterkomponente wird die Flammfestigkeit noch verbessert. Dies ermöglicht es, den Phosphorgehalt in der Epoxidharzkomponente entsprechend abzusenken und dennoch eine Flammwidrigkeitseinstufung von UL-94 V-0 zu erzielen.The additional resistance to phosphorus through the hardener component increases the flame resistance still improved. This enables the phosphorus content in the epoxy resin component lower accordingly and still have a flame retardancy rating of UL-94 V-0 achieve.
Die erfindungsgemäß eingesetzten phosphormodifizierten Epoxidharze sind aus EP-A 794 205 bekannt. Entsprechend können auch alle in dieser Schrift genannten phosphormodifizierten Epoxidharze einzeln oder im Gemisch miteinander in erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Gemischen eingesetzt werden. Als Epoxidverbindungen werden bevorzugt eingesetzt Diglycidylether der Bisphenole, insbesondere von Bisphenol A und F sowie daraus hergestellte Advancementharze sowie epoxidierte Novolake. Sie haben in der Regel ein Epoxidäquivalentgewicht von 170 bis 450 g.The phosphorus-modified epoxy resins used according to the invention are made of EP-A 794 205 known. Accordingly, all mentioned in this document phosphorus-modified epoxy resins individually or in a mixture with one another epoxy resin hardener mixtures according to the invention are used. Preferred epoxy compounds used are diglycidyl ethers of bisphenols, in particular of bisphenol A and F and advancement resins made therefrom and epoxidized novolaks. They usually have an epoxy equivalent weight of 170 to 450 g.
Die entsprechenden phosophorhaltigen Komponenten sind Ester-Anhydride. Sie werden
hergestellt durch Umsetzung von 1 bis 3 Mol Phosphonsäurediester oder Posphinsäureester
oder einem Gemisch dieser Ester mit 1 bis 3 Mol Phosphorpentoxid.
Diese Ester-Anhydride entsprechen der allgemeinen Formel
The corresponding phosphorus-containing components are ester anhydrides. They are prepared by reacting 1 to 3 moles of phosphonic diester or phosphinic acid ester or a mixture of these esters with 1 to 3 moles of phosphorus pentoxide. These ester anhydrides correspond to the general formula
RO-[P(O)(R)-O]n-[P(O)(OR)-O]mR, worin
RO- [P (O) (R) -O] n - [P (O) (OR) -O] m R, wherein
R einen Alkylrest mit 1 bis 8 C-Atomen, eine substituierten oder unsubstituierten Phenylrest
oder einen substituierten oder unsubstituierten Benzylrest darstellen und
m und n gleich oder verschieden sein können und ganze oder Bruchzahlen im Bereich von 0 bis
3 sind.R represents an alkyl radical having 1 to 8 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenyl radical or a substituted or unsubstituted benzyl radical and
m and n can be the same or different and are integers or fractions in the range from 0 to 3.
Die Epoxidharze werden mit 5 bis 30, insbesondere mit 10 bis 20, bevorzugt mit 12 bis 18 Gew.-% phosphorhaltigem Ester-Anhydrid vermischt und bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 120°C während 0,5 bis 5 h miteinander umgesetzt. Dabei bilden sich die erfindungsgemäß verwendeten phosphormodifizierten Epoxidharze. Diese haben Epoxidäquivalentgewichte im Bereich von 230 bis 850 g.The epoxy resins are 5 to 30, in particular 10 to 20, preferably 12 to 18 wt .-% phosphorus-containing ester anhydride mixed and at temperatures in the range of 20 up to 120 ° C for 0.5 to 5 hours. This forms the invention used phosphorus-modified epoxy resins. These have epoxy equivalent weights in the Range from 230 to 850 g.
Auch die erfindungsgemäß eingesetzten phosphormodifizierten Härter sind an sich bekannte Produkte. Sie werden z. B. gemäß EP-A 0 463 495 als Flammschutzmittel für thermoplastische Polycarbonatformmassen eingesetzt. Sie werden erhalten durch Umsetzung von Phenol-, Kresol-, Alkylphenol- oder Bisphenol A-Novolaken mit 5 bis 70 Gew.-% aromatischen Phosphorsäuretriestern oder Phosphoroxychlorid bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 220°C. Bevorzugte Novolake sind Phenol- und Kresol-Novolake.The phosphorus-modified hardeners used according to the invention are also known per se Products. You will e.g. B. according to EP-A 0 463 495 as a flame retardant for thermoplastic Polycarbonate molding compounds used. They are obtained by reacting phenol, Cresol, alkylphenol or bisphenol A novolaks with 5 to 70% by weight aromatic Phosphoric acid triesters or phosphorus oxychloride at temperatures in the range of 20 to 220 ° C. Preferred novolaks are phenol and cresol novolaks.
Phosphormodifizierte Epoxidharze und phosphormodifizierte Novolake werden im annähernd stöchiometrischen Verhältnis der Epoxidgruppen zu den freien Hydroxylgruppen der Novolake miteinander vermischt. Die erhaltenen Epoxidharz-Härter-Mischungen sind bei Raumtemperatur mehrere Wochen lang lagerstabil. Sie härten bei Temperaturen oberhalb 150°C innerhalb kurzer Zeit aus.Phosphorus-modified epoxy resins and phosphorus-modified novolaks are approximately stoichiometric ratio of the epoxy groups to the free hydroxyl groups of the novolaks mixed together. The epoxy resin hardener mixtures obtained are included Room temperature stable for several weeks. They harden at temperatures above 150 ° C within a short time.
Zur Steuerung, insbesondere zur Beschleunigung der Härtungsreaktion, können die erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Mischungen zusätzliche Härter enthalten. Dabei können alle Verbindungen verwendet werden, die an sich als Härter für Epoxidverbindungen bekannt sind, wie z. B. Amine, Polyamine, Epoxid-Amin-Addukte, Polyaminoamide, Säureanhydride, Cyanguanidine oder Friedel-Crafts Katalysatoren.To control, in particular to accelerate the curing reaction, the epoxy resin-hardener mixtures according to the invention contain additional hardeners. You can all compounds are used which are known per se as hardeners for epoxy compounds are, such as B. amines, polyamines, epoxy-amine adducts, polyaminoamides, acid anhydrides, Cyanguanidines or Friedel-Crafts catalysts.
Desweiteren können die erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Mischungen zusätzliche Beschleuniger enthalten. Auch als Beschleuniger können alle Produkte eingesetzt werden, die als Beschleuniger für die Härtung von Epoxidverbindungen bekannt sind, wie z. B. Metallkomplexverbindungen, tertiäre Amine oder Imidazole.Furthermore, the epoxy resin-hardener mixtures according to the invention can be additional Accelerator included. All products can also be used as accelerators are known as accelerators for the curing of epoxy compounds, such as. B. Metal complex compounds, tertiary amines or imidazoles.
Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung von Metallkomplexverbindungen der allgemeinen
Formeln MLXBY oder M[SR]XBZ, wobei
Particularly preferred is the use of metal complex compounds of the general formulas ML X B Y or M [SR] X B Z , where
- - M ein Metallion der II. und III. Hauptgruppe sowie der Nebengruppen des Periodensystems- M is a metal ion of II. And III. Main group as well as the sub-groups of the periodic table
- - L ein chelatbildender Ligand- L is a chelating ligand
- - SR ein Säurerest einer anorganischen oder organischen Säure - SR an acid residue of an inorganic or organic acid
- - B eine Lewis-Base- B a Lewis base
- - x 1 oder 2- x 1 or 2
- - y eine natürliche Zahl im Bereich von 1 bis 5 und- y is a natural number in the range from 1 to 5 and
- - z eine natürliche Zahl im Bereich von 7 bis 8 sind.- z is a natural number in the range 7 to 8.
Derartige Komplexverbindungen und ihre Verwendung zur Härtung von Epoxidverbindungen sind aus EP-B 518 908 bekannt.Such complex compounds and their use for curing epoxy compounds are known from EP-B 518 908.
Weiterhin bevorzugt ist die Verwendung von, aus DE-A 198 48 329 bekannten,
Metallkomplexverbindungen der allgemeinen Formeln M(P)n oder M(P)n(N)o, worin
Also preferred is the use of metal complex compounds of the general formulas M (P) n or M (P) n (N) o known from DE-A 198 48 329, in which
- - M ein zwei- oder dreiwertiges Kation eines komplexbildenden Metalls- M is a divalent or trivalent cation of a complex-forming metal
- - P ein Anion eines Pseudohalogens- P an anion of a pseudohalogen
- - N eine Stickstoffbase- N a nitrogen base
- - n den Wert 2 oder 3 und- n the value 2 or 3 and
- - o den Wert 1 oder 2 bedeuten.- o are 1 or 2.
Alle diese Komplexverbindungen, die dem erfindungsgemäßen Harz-Härter-System in Mengen von 0,2-5 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Epoxidverbindungen, zugegeben werden können, dienen sowohl als Härter als auch als Beschleuniger, ermöglichen die Herstellung von latent härtenden, lagerstabilen Einkomponentensystemen mit niedriger Anspringtemperatur und kurzen Härtungszeiten und führen zu einer Erhöhung der Tg-Werte. Dadurch, daß diese Komplexverbindungen sowohl Härter- als auch Beschleunigerfunktion haben, ermöglichen sie eine gewisse Toleranz beim Einsatz der eingesetzten und insbesondere der erfindungsgemäßen Härter: Auch bei unterstöchiometrischen Härtermengen erfolgt eine vollständige Aushärtung der erfindungsgemäß eingestzten Epoxidverbindungen.All these complex compounds, the resin-hardener system according to the invention in quantities of 0.2-5% by weight, based on the amount of epoxy compounds, are added can serve both as a hardener and as an accelerator, enable the production of latent curing, storage stable one component systems with low light off temperature and short curing times and lead to an increase in Tg values. Because this Complex compounds have both hardening and accelerating functions, they make it possible a certain tolerance when using the ones used and in particular those according to the invention Hardener: Even with substoichiometric amounts of hardener, complete hardening takes place the epoxy compounds used according to the invention.
Weiterhin können die erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Mischungen Additive und Zusatzstoffe enthalten, insbesondere solche mit flammhemmenden Eigenschaften wie z. B. Aluminiumhydroxid, Bor-, Ammonium- oder Melaminverbindungen oder Polyphosphate.The epoxy resin-hardener mixtures according to the invention can also contain additives and Contain additives, especially those with flame retardant properties such as. B. Aluminum hydroxide, boron, ammonium or melamine compounds or polyphosphates.
Aufgrund ihres guten Eigenschaftsprofils und insbesondere auf Grund des guten Fließverhaltens beim Verpressen eignen sich die erfindungsgemäßen Epoxidharz-Härter-Mischungen insbesondere zur Herstellung von Laminaten und zwar sowohl von Epoxidharz/Papier- als auch von Epoxidharz/Glasgewebe-Laminaten.Because of their good property profile and especially because of the good flow behavior the epoxy resin-hardener mixtures according to the invention are suitable for pressing especially for the production of laminates, both epoxy / paper and of epoxy resin / glass fabric laminates.
61,2 Teile eines epoxidierten Novolaks (75%ige Lösung in Methylethylketon [MEK]) mit einem Epoxidäquivalent von 178 wird unter Zusatz von katalytischen Mengen MgCl2 bei 90°C mit 15,8 Teilen eines phosphorhaltigen Ester-Anhydrids (75%ige Lösung in MEK) entsprechend der allgemeinen Formel RO-[P(O)(R)-O]n-[P(O)(OR)-O]m-R, in der R einen Methylrest, n einen Wert von 2 und m einen Wert von 2 hat, umgesetzt.61.2 parts of an epoxidized novolak (75% solution in methyl ethyl ketone [MEK]) with an epoxide equivalent of 178 is added with catalytic amounts of MgCl 2 at 90 ° C with 15.8 parts of a phosphorus-containing ester anhydride (75% solution in MEK) according to the general formula RO- [P (O) (R) -O] n - [P (O) (OR) -O] m -R, in which R is a methyl radical, n is a value of 2 and m has a value of 2.
Erhalten wird ein phosphormodifiziertes Epoxidharz mit einem Epoxidäquivalent von 315 und einer Viskosität von 480 mPas bei 25°C (75%ige Lösung in MEK).A phosphorus-modified epoxy resin with an epoxy equivalent of 315 and a viscosity of 480 mPas at 25 ° C (75% solution in MEK).
58,8 Teile eines p-Kresol-Novolaks mit einer durchschnittlichen Anzahl von drei phenolischen Gruppen pro Molekül werden bei 205°C mit 41,2 Teilen Diphenylkresylphosphat umgesetzt. Das durch die Reaktion gebildete freie Phenol und Kresol wird abdestilliert. Der erhaltene phosphormodifizierte Novolak hat bei 175°C eine Viskosität von 600 mPas und eine mittlere Zahl von 2 phenolischen Gruppen pro Molekül.58.8 parts of a p-cresol novolak with an average number of three phenolic Groups per molecule are reacted at 205 ° C with 41.2 parts of diphenyl cresyl phosphate. The free phenol and cresol formed by the reaction are distilled off. The received one Phosphorus modified novolak has a viscosity of 600 mPas and a medium one at 175 ° C Number of 2 phenolic groups per molecule.
133 Teile einer 75%igen Lösung des phosphormodifizierten Epoxidharzes aus Beispiel 1 werden mit 28,9 Teilen einer 10%igen Lösung von Dicyandiamid in Methylglykol und steigenden Anteilen (0 bis 40 Teile, jeweils bezogen auf 100 Teile des phosphormodifizierten Epoxidharzes) des phosphormodifizierten Novolaks aus Beispiel 2 versetzt. Mit der Harz-Härter-Mischung wird Glasgewebe (Typ 7628) imprägniert und bei 120°C getrocknet.133 parts of a 75% solution of the phosphorus-modified epoxy resin from Example 1 are with 28.9 parts of a 10% solution of dicyandiamide in methyl glycol and increasing proportions (0 to 40 parts, each based on 100 parts of the phosphorus-modified Epoxy resin) of the phosphorus-modified novolak from Example 2. Glass fabric (type 7628) is impregnated with the resin-hardener mixture and at 120 ° C dried.
Zur Beurteilung des Fließverhaltens in der Presse wird die Minimum-Schmelz-Viskosität bei 120°C herangezogen, die an Prepregs mit konstanter Restgelierzeit von 60 ± 2 s ermittelt wurde.The minimum melt viscosity is used to assess the flow behavior in the press 120 ° C, which is determined on prepregs with a constant residual gel time of 60 ± 2 s has been.
Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle I:The results can be found in Table I below:
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CN109021500A (en) * | 2018-06-21 | 2018-12-18 | 安徽佳龙车业有限公司 | A kind of four-wheel electric motor car shell epoxy glass laminate |
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Cited By (2)
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CN109021500A (en) * | 2018-06-21 | 2018-12-18 | 安徽佳龙车业有限公司 | A kind of four-wheel electric motor car shell epoxy glass laminate |
CN109021500B (en) * | 2018-06-21 | 2021-04-09 | 安徽佳龙车业有限公司 | Epoxy resin glass fiber reinforced plastic for four-wheel electric vehicle shell |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: HEXION SPECIALTY CHEMICALS GMBH, 58642 ISERLOHN, D |
|
8141 | Disposal/no request for examination |