катализатор отверждения эпоксиолигомеров

Классы МПК:B01J31/26 содержащие также неорганические соединения металлов, не отнесенные к рубрикам  31/02
B01J31/02 содержащие органические соединения или гидриды металлов
C08G59/68 отличающиеся выбором катализаторов
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Донецкий государственный университет
Приоритеты:
подача заявки:
1991-03-01
публикация патента:

Сущность изобретения: катализатор отверждения эпоксиолигомеров, представляет комплекс аминосоединения и хлористого цинка. В качестве аминосоединения используют N-ацетилэтаноламин или кубовый остаток. Кубовый остаток содержит, % : N-ацетиламин 65-73, этаноламин 3-5, смолистые вещества 20-25, вода 4-5. Соотношение компонентов - кубовый остаток или N-ацетилэтаноламин: цинк хлористый составляет (1,5-2):1. 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

КАТАЛИЗАТОР ОТВЕРЖДЕНИЯ ЭПОКСИОЛИГОМЕРОВ, представляющий комплекс аминосоединения и хлористого цинка, отличающийся тем, что в качестве аминосоединения используют N-ацетилэтаноламин или кубовый остаток, содержащий 65 - 73%, N-ацетилэтаноламин, 3 - 5% этаноламина, 20 - 25% смолистых веществ, 4 - 5% воды при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

N-ацетилэтаноламин или кубовый остаток 1,5 - 2

Цинк хлористый 1

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к новому катализатору отвеpждения, представляющему собой комплекс N-ацетилэтаноламина с неорганическими солями, (например, ZnCl2) формулы (CH3CONHOH2CH2OH)nкатализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298ZnCl2 и рекомендуемому в качестве катализатора отверждения эпоксиолигомеров, применяющихся в промышленности полимеров в качестве герметизирующих материалов, в том числе электроизоляционного назначения.

В качестве катализатора отверждения обычно используют промышленные катализаторы аминного типа, например, основания Манниха, УП-0627, УП-0628, УП-606/2, УП-0632 и кислотные: комплексы кислот Льюиса с различными азотсодержащими (УП-605/3р, УП-605/р, УП-605/5р); латентные отвердители; ацетилацетонаты и др.

Как кислотные, так и аминные катализаторы используются для ускорения процесса отверждения эпоксидных смол ангидридами кислот и алифатическими аминами.

В литературе, кроме перечисленных выше, описан катализатор, представляющий собой комплекс катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298-капролактама с хлористым цинком - КАП.

Катализаторы такого типа обеспечивают более высокие технологические и эксплуатационные свойства композиций на основе эпоксидиановой смолы и ангидридных отвердителей (например, ИЗО-МТГФА), такие как жизнеспособность, теплостойкость, разрушающее напряжение при изгибе, чем известный промышленный катализатор УП-606/2, но не обеспечивают хороших электроизоляционных свойств.

В качестве прототипа и структурного аналога авторами выбран КАП, (описанный в литературе), поскольку он имеет близкое химическое строение с предложенным катализатором.

КАП представляет собой комплекс катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298-капролактама с хлористым цинком. Компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.ч.:

катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298 -капролактам 1,5

ZnCl2 1

и имеет формулу 1,5(CH2)5CONH) катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298ZnCl2

или 1,5катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298 катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298COкатализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298ZnCl2

Целью изобретения является улучшение электроизоляционных свойств полимерной композиции.

Указанная цель достигается тем, что катализатор отверждения содержит в качестве аминокомпонента кубовый остаток или N-ацетилэтаноламин, содержащий 65-73% N-ацетиламина, 3-5% этаноламина, 20-25% смолистых веществ, 4-5% воды и хлористый цинк при следующих соотношениях, мас.ч.:

Хлористый цинк 1

N-ацетилэта-

ноламин или кубовый

остаток 1,5-2

Соотношения компонентов выбраны по аналогии с комплексом на основе катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298 -капролактама, а также подтверждены экспериментально. В комплексе с N-ацетилэтаноламином оптимальным является соотношение ZnCl2 и N-ацетилэтаноламина 1: 1,5 (в мас.ч.), а в случае с кубовым остатком (содержание N-ацетилэтаноламина 60% ) оптимальное соотношение 1:2. Это объясняется тем, что практически реакция не идет со 100%-ным выходом, а избыточное содержание той или другой компоненты в реакционной массе ведет к загрязнению конечного продукта.

Предложенный катализатор имеет формулу

1,5 катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298(CH3CONHCH2CH2OH) катализатор отверждения эпоксиолигомеров, патент № 2024298ZnCl2.

Для синтеза нового ускорителя авторами использован кубовый остаток, образующийся при очистке азотноводородной смеси после регенерации этаноламина в присутствии щелочи. (Северодонецкий химкомбинат). Он представляет собой темно-бурую вязкую жидкость, замерзающую при температуре -25оС, средняя мол.масса 124, хорошо растворим в воде и спирте, нерастворим в бензоле, эфире и четыреххлористом углероде.

При перегонке в вакууме при 5-10 мм рт.ст., кроме небольшого количества воды, выделена фракция с т.кип. 166-180оС, содержание которой в кубовом остатке составляло около 60%, при повторной перегонке получена светло-желтая прозрачная вязкая жидкость с т.кип. 168-172оС. Литературные данные подтверждают соответствие выделенного продукта N-ацетилэтаноламину.

Кроме N-ацетилэтаноламина, кубовый остаток содержит, %:

3-5 этаноламина

4-5 воды

20-25 смолистых веществ

Для получения комплексов использовали технический неперегнанный продукт, но для чистоты эксперимента в качестве модели был получен комплекс хлорида цинка с чистым N-ацетилэтаноламином.

Строение полученных катализаторов доказано с помощью ИК-спектроскопии. Обнаружены валентные колебания NH-группы - 3300 см-1, СО-группы - 1610 см-1 и ОН-группы - 3400 см-1, что характерно для N-ацетилэтаноламина. Образование комплекса N-ацетилэтаноламина с хлористым цинком подтверждается изменением в ИК-спектрах для NH- и СО-связей, - смещение полос поглощения для С=О-группы на 40 см-1, и NH-группы - на 60 см-1.

Попытка провести элементный анализ полученных комплексов не дала результатов, так как при сжигании и потенциометрическом титровании происходит их полное разложение.

П р и м е р 1. В трехгорлую колбу помещают 13,6 г (0,1 моль) хлористого цинка и 16 г (0,15 моль) N-ацетилэтаноламина в 50 мл изопропилового спирта или 50 мл воды. Размешивают полученную смесь при нагревании на водяной бане при температуре 80оС 2-2,5 ч, затем отгоняют изопропиловый спирт в вакууме водоструйного насоса или упаривают воду на водяной бане. В остатке получена вязкая жидкая масса. Высушивают ее в вакууме. Масса полученного продукта равна 30 г. Конечный продукт не подвергают перегонке, так как комплекс при этом разлагается.

П р и м е р 2. Получают катализатор по описанной в примере 1 методике, но вместо 0,15 моль N-ацетилэтаноламина берут 0,2 моль (21 г). Масса конечного продукта равна 40 г.

П р и м е р 3. Катализатор получают по примеру 1, но соотношение компонентов 1:1,75.

П р и м е р 4. Получают катализатор по методике, описанной в примере 1, но вместо N-ацетилэтаноламина берется кубовый остаток (содержащий 60% N-ацетилэтаноламина) 20 г. Масса конечного продукта 30 г.

П р и м е р 5. Получают катализатор с соотношением компонентов ZnCl2 и кубовый остаток 1: 2,5. В данном синтезе (примеры 4 и 5) выпадает осадок, по-видимому, представляющий собой смесь неорганической соли со смолистыми веществами, содержащимися в кубовом остатке - 20%, который отфильтровывают. Фильтрат (вязкую темную жидкость) используют в качестве катализатора.

В примере 6 показано получение композиций на основе эпоксидно-диановой смолы ЭД-20, стехиометрического количества изо-МТГФА и синтезированного катализатора отверждения.

П р и м е р 6. Композицию готовят совмещением 100 мас.ч. эпоксиолигомера ЭД-20, 84,5 мас.ч. отвердителя - изометилтетрагидрофталевого ангидрида и 4 мас.ч. катализатора, приготовленного по примеру 1 при температуре 80оС с последующим доотверждением по режиму при 150оС в течение 10 ч.

П р и м е р 7. Композицию готовят по примеру 4, но катализатор берут приготовленным по примеру 4 (-4 мас.ч.).

Из табл. 3 видно, что новый катализатор обеспечивает высокие электроизоляционные свойства (в 1,5 раза) композиций, по сравнению с прототипом, что позволяет использовать их в качестве герметизирующих материалов для изделий электротехнического назначения.

Применение кубового остатка в качестве исходного сырья для получения катализатора позволяет частично решить экологическую проблему использования отходов производства, с одной стороны, и снизить материальные затраты на производство, с другой стороны.

Класс B01J31/26 содержащие также неорганические соединения металлов, не отнесенные к рубрикам  31/02

способ получения этиленгликольдиметакрилата -  патент 2476420 (27.02.2013)
способ получения алкоксилированных алкиламинов/алкиловых эфиров аминов с узким распределением -  патент 2460720 (10.09.2012)
способ получения неочищенной ароматической дикарбоновой кислоты, предназначенной для гидрогенизационной очистки -  патент 2458038 (10.08.2012)
способ получения оптически активных спиро-гомофуллеренов -  патент 2455273 (10.07.2012)
способ получения циклоалкилиденгомо(c60-ch)[5,6]фуллерена -  патент 2417980 (10.05.2011)
каталитические системы для олигомеризации этилена в линейные альфа-олефины -  патент 2315658 (27.01.2008)
катализатор и способ окисления формальдегида -  патент 2254920 (27.06.2005)

Класс B01J31/02 содержащие органические соединения или гидриды металлов

катализатор и способ дисмутации содержащих водород галогенсиланов -  патент 2492924 (20.09.2013)
самоограничивающаяся композиция катализатора с бидентатным внутренним донором -  патент 2489447 (10.08.2013)
способ получения циклопропена и его производных -  патент 2466120 (10.11.2012)
композиция катализатора и способ получения линейных альфа-олефинов -  патент 2456076 (20.07.2012)
катализатор для получения фенолформальдегидного пенопласта и композиция для получения фенолформальдегидного пенопласта -  патент 2451550 (27.05.2012)
биокатализатор, способ его приготовления и способ получения инвертного сиропа с использованием этого катализатора -  патент 2451546 (27.05.2012)
способ приготовления блочных сотовых кордиеритовых катализаторов очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания -  патент 2442651 (20.02.2012)
способ карбонилирования с добавлением пространственно-затрудненных вторичных аминов -  патент 2440325 (20.01.2012)
синтез многофункционального самонастраивающегося катализатора окислительного крекинга органического сырья и его применение -  патент 2425715 (10.08.2011)
способ получения бицикло[3.2.1.]октена-2 -  патент 2424222 (20.07.2011)

Класс C08G59/68 отличающиеся выбором катализаторов

термоотверждаемые композиции на основе эпоксидных смол, содержащие неароматические мочевины в качестве ускорителей -  патент 2491309 (27.08.2013)
отверждаемая композиция, содержащая термолатентное основание -  патент 2487867 (20.07.2013)
катализатор для отверждения эпоксидов -  патент 2470954 (27.12.2012)
полимерная композиция и полученные из нее формованные изделия -  патент 2462491 (27.09.2012)
эпоксидная композиция -  патент 2404213 (20.11.2010)
эпоксидная композиция -  патент 2359984 (27.06.2009)
эпоксидная композиция -  патент 2252229 (20.05.2005)
композиции для покрытий, не содержащие тяжелых металлов -  патент 2219571 (20.12.2003)
композиция термореактивной смолы (ее варианты), конструкция крепления полупроводникового устройства и способ изготовления полупроводникового устройства с использованием композиции термореактивной смолы -  патент 2195474 (27.12.2002)
способ отверждения составов с помощью катионной фотополимеризации -  патент 2180669 (20.03.2002)
Наверх