DE2918610C2

DE2918610C2 - Wasserlösliches Epoxidharz, Verfahren zu seiner Hersstellung und seine Verwendung

Info

Publication number: DE2918610C2
Application number: DE19792918610
Authority: DE
Inventors: Hacatur 6237 Liederbach Baylaroglu; Gerhard 6102 Pfungstadt Wölfel
Original assignee: Individual
Current assignee: Woelfel Gerhard 6102 Pfungstadt De Baylaroglu
Priority date: 1979-05-09
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1983-01-13
Also published as: DE2918610A1

Description

R—N—(CH₂),-NH-C —R²

I₁ Il

^R1O

in der R. R¹ und R² gleich cder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkylrest darrteilen und η eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet, sowie gegebenenfalls 2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines aliphatischen Oligoamins mit 2 bis 6 Stickstoffatomen, wobei das Epoxidharz zunächst bei einer Temperatur von 20 bis 125°C in Lösung gebracht und dann die Umsetzung mit dem Carbonsäureamid und gegebenenfalls dem Oligoamin bei einer Temperatur von 15 bis 80⁰C durchgeführt wurde.

2. Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Epoxidharzes nach Anspruch 1 durch Umsetzung eines Epoxidharzes mit einer Aminoverbindung dadurch gekennzeichnet, daß als Epoxidharz ein Glycidyläther mit endständigen Epoxidgnippen, der sich von Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 3 Hydroxyphenylgruppen ableitet und ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 120 bis 4000 aufweist, in Gegenwart « von a) 10 bis 60 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), and b) 40 bis 90 Gew.-% eines Alkanols und/oder Ketone, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), mit 5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines Aminoalkylcarbonsäureamids der Formel

R-N-(CH₁),-NH-C — R^J
R¹ O

50

in der R, R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkylrest darstellen und π eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet, als Aminoverbindung, sowie gegebenenfalls 2 bis 25 Gew-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines aliphatischen Oligoamins mit 2 bis 6 Stickstoffatomen umgesetzt wird, wobei das Epoxidharz zunächst bei einer Temperatur von 20 bis 125°C in Lösung gebracht und dann die Umsetzung mit dem Carbonsäureamid und gegebenenfalls dem Oligoamin bei einer Temperatur von 15 bis 80⁰C durchgeführt wird.

3. Verwendung eines Epoxidharzes gemäß Anspruch I als Beschichtungsmittel für Gegenstände aus natürlichem oder synthetischem Material.

Epoxidharze sind bekanntlich epoxidierte Olefine oder Glycidyläther von aliphatischen oder aromatischen, mehrwertigen Alkoholen. Wohl am stärksten verbreitet sind dabei die Glycidyläther, die sich von 2^- Bis-(4-hydroxyphenyI)-propan (= Bisphenol A, Dian) ableiten und je nach Molverhältnis der eingesetzten Komponenten flüssige, halbfeste oder feste Harze darstellen.

Ferner ist bekannt, daß Polyepoxide mit einem Epoxidäquivalentgewicht von mehr als 0,2 in wäßrigem Medium zur Verbesserung der Haftung von textüem Fasermaterial an Gummi eingesetzt werden (vgl. US-Patentschrift 2902398); dabei werden Mono- und Polyamine als Härter verwendet Diese bekannten Polyepoxide haben den Nachteil, daß sie nur begrenzt in Wasser löslich sind.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Schaffung eines Epoxidharzes, das uneingeschränkt mit Wasser mischbar ist und insbesondere zur Beschichtung von flächigen oder faserförmigen Gebilden geeignet ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein wasserlösliches Epoxidharz, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es hergestellt worden ist durch Umsetzung eines Glycidyläthers mit endständigen Epoxidgnippen, der sich von Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 3 Hydroxyphenylgruppen ableitet und ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 120 bis 4000 aufweist, in Gegenwart von a) 10 bis 60 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), und b) 40 bis 90 Gew.-% eines Alkanols und/oder Ke tons, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), mit 5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines Aminoalkylcarbonsäureamids der Formel

R-N-(CH₂)^-NH-C-R²

I₁ Il

R¹ O

in der R, R¹ und R¹ gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkylrest darstellen und η eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet, sowie gegebenenfalls 2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines aliphatischen Oligoamins mit 2 bis 6 Stickstoffatomen, wobei das Epoxidharz zunächst bei einer Temperatur von 20 bis 125°C in Lösung gebracht und dann die Umsetzung mit dem Carbonsäureamid und gegebenenfalls dem Oligoamin bei einer Temperatur von 15 bis 80°C durchgeführt wurde.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines wasserlöslichen Epoxidharzes durch Umsetzung eines Epoxidharzes mi* einer Aminoverbindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Epoxidharz ein Glycidyläther mit endständigen Epoxidgnippen, der sich von Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 3 Hydroxyphenylgruppen ableitet und ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 120 bis 4000 aufweist, in Gegenwart von a) 10 bis 60 Gew.·'/« Wasser, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), und b) 40 bis 90 Gew-% eines Alkanols und/oder Ketons, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), mit 5 bis 75 Gew-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines Aminoalkylcarbonsäureamids der Formel

R — N— (CH₂),,- NH- C — R²

in der R, R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkvl-

rest darstellen und η eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet, als Aminoverbindung sowie gegebenenfalls 2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines aliphatischen Oligoamins mit 2 bis 6 Stickstoffatomen umgesetzt wird, wobei das Epoxidharz zunächst bei einer Temperatur von 20 bis 125⁰C in Lösung gebracht und dann die Umsetzung mit dem Carbonsäureamid und gegebenenfalls dem Oligoamin bei einer Temperatur von 15 bis 80⁰C durchgerührt wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Epoxidharzes als Beschichtungsmittel für Gegenstände aus natürlichem oder synthetischem Material.

Das erfindungsgemäBe Epoxidharz ist ein Addukt eines Aminoalkylcarbonsäureamids und gegebenenfalls eines Oligoamins an ein übliches Epoxidharz. Das Adduln weist ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 250 bis 500, vorzugsweise von 300 bis 450, auf. (Diese Kennzahl gibt an, in wieviel Gramm Harz 1 Mol Epoxidgruppen enthalten ist.) Das Vorhandensein von Epoxidgruppen wurde durcfc IR-Spektrogramme nachgewiesen. Das Addukt ist von dünnflüssiger bis zähflüssiger Konsistenz; seine Viskosität liegt im Bereich von 500 bis 15000 mPa ■ s, vorzugsweise von 1000 bis 13000 mPa ■ s (gemessen nach Epprecht). Seine Dichte beträgt 0,90 bis 1,05 g/cm³, vorzugsweise 0,95 bis 1,03 g/cm³ (gemessen bei einer Temperatur von 25°C). Das Addukt zeigt alkalische Reaktion; sein pH-Wert liegt über 7,5 und beträgt vorzugsweise 9 bis 12. Seine Topfzeit beträgt mindestens 3 Monate. Es ist in jedem Verhältnis klar mit Wasser mischbar und bei Raumtemperatur mindestens 6 Mona'e lang unverändert lagerfähig.

Als Ausgangsmaterial zur Herstellung des erfmdungsgemäßen Epoxidharzes dienen ülycidyläther mit endständigen Epoxidgruppen, die jich von Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 3 Hydroxyphenylgi jppen ableiten, z.B. von Bis(4-hydroxyphenyl)-methan, l,l-Bis(4-hydroxyphenylHthan,2,2-Bis(4-hydroxypheny!)-propan, l,l-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan oder 2,6-Bis(2-hydroxyphenylmethyl)-phenol, und ein Epoxid-Äquivalent- w gewicht von 120 bis 4000, im besonderen 185 bis 2000, aufweisen.

Als Aminoalkylcarbonsäureamid wird ein solches der Formel (I) verwendet.

R-N-(CH₂),- NH- C-R²

A- 4

(I)

so

in der R, R¹ und R² gleich oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder einen niederen Alkyl· rest, der vorzugsweise 1 bis 4 KohlenstofTatome aufweist, und η eine ganze Zahl von 1 bis 6, vorzugsweise 1, 2 oder 3, bedeuten. Beispielsweise werden genannt N-(Aminomethyl)-formamid, N-{Aminomethyl)-acetamid, !»'-(Aminomethyl^propionsäureamid, N-(Methylaminomethyl ^formamid, N-(Dimethylaminomethy I)-formamid, N-(DiethyIaminomethyl)-formamid, N-[2-(Aminomethyl)-ethyl)-formamid, N-[2-(Methylaminomethyl)-ethylj-formamid, N-(-2-(Dimethylaminomethyl)-ethyl]-formamid, N-[3-(Aminomethyl)-propyll-formamid, N-[3-(Methylaminomethyl)-propyl]-formamid und N-[3-(Dimethylaminomethyl)-propyl]-formamid sowie die entsprechenden Derivate homologer Carbonsäureamide.

Unter Oiigoamin wird im Rahmen der Erfindung ein aliphatisches Oligoamin mit 2 bis 6, vorzugsweise 2,3 oder 5 Stickstoffatomen verstanden. Ein lineares Diamin mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, das an mindestens einer Aminogruppe mit einem Aminoalkylrest mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen substituiert sein kann, ist besonders bevorzugt Als Beispiele werden genannt Ethylendiamin, Trüaethylendiamin, Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, Dfethylentriamin, Triethylentetramin, Dipropylentriamin, N-(2-Aminoethyl)-trimethylendiamin, N-{2-Aminoethyl)-tetramethylendiamin, N-(2-Aminoethyl)-hexamethylendiamin, N,N-Bis(2-aminoethyl)-ethylendiamin, N,N'-Bis(3-aininoprnpyl)-ethylendiamin, N,N'-Bis(2-aminoethyl)-trimethy! indiamin, N,N'-Bis(3-aminopropyl)-trimethylendiamin, Hexamethylentetramin und Piperazin.

Das Aminoalkylcarbonsäureamid wird in einer Menge von 5 bis 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise 7 Üs 30 Gewichtsprozent eingesetzt (bezogen auf das als Ausgangsmaterial verwendete Epoxidharz). Der Einsatz des Oligoamins erfolgt gegebenenfalls in einer Menge von 2 bis 25 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3 bis 20 Gewichtsprozent (bezogen auf das als Ausgangsmaterial verwendete Epoxidharz).

Die Umsetzung zwischen dem üblichen Epoxidharz und dem Aminoalkylcarbonsäureamid sowie gegebenenfalls dem Oligoamin *ird in Gegenwart von (a) Wasser und (b) einem Alkanol und/oder Keton durchgeführt. Dabei wird als Alkanol insbesondere ein einwertiges lineares Alkanol mit 1 bis 6, vorzugsweise 1, 2, 3 oder 4 Kohlenstoffatomen verwendet, z.B. Methanol, Ethanol, Propanol-(1) oder Propanol-(2). Als Keton eignet sich vor allem ein symmetrisches oder asymmetrisches aliphatisches Keton mit 3 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen, z.B. Aceton, Methylethylketon, Diethylketon, Methylisopropylketon oder Methylisobutylketon. Im Fall eines Gemisches aus einem Alkanol und einem Keton beträgt das Gewichtsverhältnis von Alkanol zu Keton im allgemeinen 1:4 bis 4:1, vorzugsweise 1.2 bis 2:1. Die eingesetzte Wassermenge liegt im Bereich von 10 bis 60 Gewichtsprozent, vorzugsweise 12 bis 50 Gewichtsprozent (bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), und die Menge des Lösemittels (b) beträgt 40 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50 bis 88 Gewichtsprozent (bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b)).

Das erfindungsgemäBe Verfahren besteht darin, daß das als Ausgangsmaterial dienende Epoxidharz zunächst in Lösung gebracht wird, und zwar bei einei Temperatur von 20 bis 125°C, und die erhaltene Lösung dann mit dem Aminoalkylcarbonsäureamid sowie gegebenenfalls dem Oligoamin versetzt wird, wobei die Umsetzung bei einer Temperatur von 15 bis 8O⁰C erfolgt.

Das erfindungsgemäBe Epoxidharz eignet sich als Mittel zur Beschichtung von Gegenständen aus natürlichem oder synthetischem Material, insbesondere Fasern und Fäden sowie daraus hergestellten Artikeln, z. B. Geweben. Durch diese Beschichtung wird die Steifheit und Gummihaftung der Gegenstände erhöht, und gleichzeitig werden die Gegenstände schmutzabweisend ausgerüstet. Das Epoxidharz ist ferner als Klebstoff (Einkomponentenkleber) anwendbar sowie zur Herstellung von Lacken.

Claims

Patentansprüche:

1. Wasserlösliches Epoxidharz, dadurch gekennzeichnet, daS es hergestellt worden ist s durch Umsetzung eines Glycidyläthers mit endständigen Epoxidgnippen, der sich von Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 3 Hydroxyphenylgruppen ableitet und ein Epoxid-Äquivalentgewicht von 120 bis 4000 aufweist, in Gegenwart von a) 10 bis 60 Gew.-% Wasser, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) -I- (b), und b) 40 bis 90 Gew.-% eines Alkanols und/oder Ke tons, bezogen auf die Gesamtmenge aus (a) + (b), mit 5 bis 75 Gew.-%, bezogen auf das Epoxidharz, eines Aminoalkylcarbonsäureamids der Formel is