СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИИ УРЕТАНОВОЙ СМОЛЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ TEMPOL, С УЛУЧШЕННОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ ПРИ ХРАНЕНИИ
METHOD FOR PRODUCTION OF URETHANE RESIN COMPOSITION CONTAINING TEMPOL WITH IMPROVED STABILITY DURING STORAGE

Настоящее изобретение относится к способу получения композиции уретан(мет)акрилатной смолы. Указанный способ улучшает стабильность при хранении и уменьшает изменение реакционной способности композиции по сравнению с композициями, которые были получены из таких же исходных материалов другим способом. В частности, он сокращает распад TEMPOL в смесях с разветвленными уретановыми смолами.
Использование химических крепежных средств на основе радикально отверждаемых смол известно уже давно. В области технологии закрепления завоевало признание применение смол в качестве органического связующего средства для технологии закрепления, например, в качестве компонента дюбельной массы. В случае таких дюбельных масс речь идет о композитных массах, которые выпускаются в виде многокомпонентных систем, причем один компонент (компонент реактивной смолы) содержит радикально отверждаемую смолу, а другой компонент (компонент отвердителя) содержит инициатор (для образования радикалов). Другие, традиционные, компоненты, такие как например, добавки, наполнители, ускорители, стабилизаторы, растворители и реактивные разбавители, могут содержаться в одном и/или другом компоненте. При помощи смешивания обоих компонентов в результате образования радикалов запускается реакция отверждения, то есть, полимеризации, и смола отверждается с образованием реактопласта.
В качестве радикально отверждаемых смол в общепринятых компонентах реактивных смол обычно используются смолы из сложных виниловых эфиров, и в частности, смолы из сложных виниловых эфиров уретанов, которые могут получаться в результате реакции мономерных, олигомерных или полимерных ароматических диизоцианатов и гидроксизамещенных метакрилатов, таких как гидроксиалкилметакрилат. Например, европейский патент EP 0713015 B1 в качестве радикально отверждаемых смол описывает дюбельные массы с ненасыщенными смолами сложных полиэфиров, смолами сложных виниловых эфиров, включая смолы из сложных виниловых эфиров уретанов. Немецкая заявка на патент DE 102011017626 B4 также описывает смолы из сложных виниловых эфиров уретанов.
Немецкая заявка на патент DE 4111828 А1 описывает обычный способ получения смол из сложных виниловых эфиров уретанов для технологии химического закрепления. При этом способе форполимерный диизоцианат на основе 4,4'-дифенилметилдиизоцианата подвергают взаимодействию с гидроксипропилметакрилатом при 50°C, в присутствии катализатора. После добавления дополнительного количества катализатора реакционную смесь дополнительно перемешивают при 70°C в течение двух часов.
Если как радикально отверждаемые смолы, так и полученные из них компоненты реактивной смолы, подвергают хранению, то следует принимать меры предосторожности, чтобы предотвратить преждевременную полимеризацию радикально отверждаемых смол, которая часто проявляется в образовании геля в смоле или соответственно в содержащих эту смолу композициях. Это особенно важно в случае не подвергнутых выделению смол и содержащих их компонентов реактивной смолы, которые содержат другие компоненты, которые могут иметь влияние на стабильность при хранении.
Помимо стабильности при хранении, изменение реакционной способности композиций смол (таких как например, реактивные смолы, как определено в данном документе, но также и реактивных смол с дополнительными неорганическими наполнителями, такими как например, компоненты реактивной смолы, как определено в данном документе) является известной проблемой, которая возникает при хранении этих композиций. Часто наблюдают, что реакционная способность смолы заметно изменилась после определенного времени хранения в течение более длительного промежутка времени, как например, промежуток времени, составляющий примерно два месяца. Это изменение обозначается как изменение реакционной способности. Как правило, реакционная способность смолы во время хранения уменьшается, что означает, что укорачивается промежуток времени, в течение которого реактивная смола или компонент реактивной смолы после добавления инициатора еще остаются вязкими и, следовательно, могут обрабатываться. Изменение реакционной способности оказывает непосредственное влияние на время обработки реактивной смолы или содержащих эту смолу масс, так что фактическое время обработки больше не соответствует первоначальному времени обработки. Время обработки в случае композиций с изменением реакционной способности, как правило, меньше. Это может объясняться различными причинами, такими как например, чистота исходных веществ для синтеза радикально отверждаемой смолы и/или компонентов композиций, содержащих эти смолы, и приготовленных из них масс, которые могут взаимодействовать между собой или реагировать друг с другом, а также внешними воздействиями при хранении, как например, распад ингибиторов, обычно содержащихся в реактивных смолах, под действием повышенных температур, света или окисления.
Для стабилизации против преждевременной полимеризации, композиции, которые содержат радикально отверждаемые смолы, и должны выдерживать промежуток времени хранения (то есть, например, компоненты реактивной смолы, как определено в данном документе), обычно содержат ингибиторы. Ингибиторы, применяемые для стабилизации против преждевременной полимеризации, в кругах специалистов также обозначаются как стабилизаторы, в то время как ингибиторы для уменьшения изменения реакционной способности в кругах специалистов также обозначаются как ингибиторы. Одно и то же соединение часто выполняет обе функции, то есть, является как стабилизатором для повышения стабильности при хранении, так и ингибитором изменения реакционной способности.
Часто применяемыми ингибиторами являются гидрохинон, замещенные гидрохиноны, фенотиазин, бензохинон и третбутилпирокатехин, как описано, например, в европейских заявках на патент EP 1935860 A1 или EP 0965619 A1. Эти ингибиторы придают компоненту реактивной смолы устойчивость при хранении в течение нескольких месяцев, но в основном только при хранении без доступа воздуха. Под действием кислорода воздуха они окисляются, что может привести к пониженной стабильности при хранении и изменению реакционной способности.
Стабилизации компонентов реактивной смолы на основе радикально полимеризуемых смол также смогли достигнуть с помощью другого типа ингибиторов, а именно, с помощью стабильных нитроксильных радикалов, также называемых N-оксильными радикалами, как например, пиперидинил-N-оксил или тетрагидропиррол-N-оксил, какие описаны, например, в немецкой заявке на патент DE 19531649 A1. Поэтому на данный момент 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-N-оксил (в дальнейшем обозначаемый как TEMPOL) часто используется для стабилизации, когда компонент реактивной смолы хранится без доступа воздуха. Некоторые из нитроксильных радикалов, особенно TEMPOL, также обладают свойством замедлять полимеризацию после добавления инициатора. Это имеет то преимущество, что тем самым реакционная способность смолы также может регулироваться. Будут ли эти нитроксильные радикалы, помимо стабилизации радикально отверждаемой смолы, также приводить к тому, что изменится реакционная способность смолы, зависит от концентрации, в которой эти радикалы используются.
Известно, что применение стабильных нитроксильных радикалов типа пиперидинил-N-оксила, таких как TEMPOL, или типа тетрагидропиррол-N-оксила, может представлять собой проблему в случае композиций на основе разветвленных уретан(мет)акрилатов, полученных из полимерного метилендифенилдиизоцианата (pMDI). Указанный pMDI представляет собой кубовую фракцию от перегонки из очистки перегонкой метилендифенилдиизоцианата (MDI) и, следовательно, содержит многие примеси. В отличие от перегнанного MDI, pMDI, когда он стабилизирован с помощью TEMPOL против преждевременной полимеризации, показывает пониженную стабильность при хранении, что приводит к гелеобразованию, а, в самом худшем случае, к отверждению смолы. К тому же, композиции, которые содержат базовую смолу, полученную из pMDI, и реакционная способность которых была отрегулирована с помощью TEMPOL, очень скоро обнаруживают ухудшение установленной реакционной способности; происходит нежелательное изменение реакционной способности.
Среди прочего, из европейских заявок на патент ЕР 1716204 А1 и ЕР 1716205 А1 известно, что композиции смол из ненасыщенных сложных полиэфиров и смол из сложных виниловых эфиров имеют значительное изменение реакционной способности, особенно после более длительного хранения. Соответственно этому, европейская заявка на патент EP 1716204 A1 предлагает способ, с помощью которого могут быть получены композиции смол из ненасыщенных сложных полиэфиров и смол из сложных виниловых эфиров, которые имеют значительно более низкое изменение реакционной способности по сравнению с композициями, которые были получены по известным ранее способам получения. Согласно европейской заявке на патент ЕР 1716205 А1, помимо ароматического аминосоединения, также может быть добавлен нитроксильный радикал. Из упомянутых документов специалист в данной области узнает, что для получения композиции, содержащей смолу из ненасыщенных сложных полиэфиров или смолу из сложных виниловых эфиров, с низким изменением реакционной способности, к базовой смоле в совершенно определенной последовательности должны быть добавлены применяемые для регулирования реакционной способности смолы определенные фенольные ингибиторы и ароматические аминосоединения. Для успеха считается решающим, чтобы сначала в результате добавления совершенно определенного фенольного ингибитора приготавливалась первичная композиция, содержащая смолу из ненасыщенных сложных полиэфиров или смолу из сложных виниловых эфиров, к которой затем добавляют ароматическое аминосоединение и при необходимости дополнительно нитроксильный радикал. Недостаток описанных композиций состоит в том, что реакционные способности после хранения по-прежнему варьируются в широких пределах, и изменение реакционной способности местами все-таки еще довольно высоко, вопреки данным в этой публикации. Соответственно этому, при помощи описанного способа не смогли удовлетворительно решить проблему стабильности при хранении, в частности, для композиций, которые хранятся в течение промежутка времени в несколько месяцев.
Среди прочего, из немецкой заявки на патент DE 102011017626 A1, международных заявок WO 2013/156358 A1, WO 2013/156356 A1 и WO 2013/156360 A1 известно, что композиции ненасыщенных смол из сложных виниловых эфиров на основе полимерного дифенилметандиизоцианата (pMDI), которые содержат нитроксильный радикал в качестве стабилизатора полимеризации, в частности, для регулирования реакционной способности смолы, отчасти имеют весьма значительное изменение реакционной способности, особенно после более длительного хранения. Соответственно этому, немецкая заявка на патент DE 102011017626 А1 предлагает при получении композиции добавление органического азотного основания или гидроксида щелочного металла, в каждом случае растворенных в растворителе. При этом добавление может осуществляться до или после добавления стабильного нитроксильного радикала. Хотя при этом смогли достигнуть желаемой стабильности при хранении, однако добавление основания приводит к увеличению вязкости строительного раствора, содержащего соответствующую композицию, и к сокращению реакционной способности смолы. Кроме того, наблюдали, что при более длительном хранении возникают серьезные проблемы с отверждением. К тому же, добавление основания оказывает негативное влияние на стоимость получения композиций, получаемых этим способом.
Другую возможность можно найти в международных заявках WO 2013/156358 A1, WO 2013/156356 A2 и WO 2013/156360 A1, которые предлагают применние определенных нитроксильных радикалов в качестве стабилизаторов. Согласно международной заявке WO 2013/156358 А1, композиции на основе радикально отверждаемых смол (таких как компоненты реактивной смолы) в результате применения стабильного индольного нитроксидного радикала в качестве стабилизатора и/или ингибитора очень эффективно могут делаться стабильными при хранении, а реакционная способность компонентов реактивной смолы с неорганическим наполнителем может быть целенаправленно отрегулирована. Международная заявка WO 2013/156356 А1 предлагает аналогичный способ, согласно которому композиции на основе радикально отверждаемых смол (таких как компоненты реактивной смолы) в результате применения стабильного фосфорилированного нитроксильного радикала в качестве стабилизатора и/или ингибитора, очень эффективно делаются стабильными при хранении, а реакционная способность компонентов реактивной смолы с неорганическим наполнителем может быть целенаправленно отрегулирована. Для этой цели международная заявка WO 2013/156360 А1 предлагает комбинацию из по меньшей мере одного стабильного нитроксильного радикала и по меньшей мере одного хинометида. Однако описанные возможности имеют тот недостаток, что в результате добавления нетрадиционных ингибиторов затраты на производство этих композиций в некоторых случаях значительно увеличиваются. Кроме того, наблюдалась несовместимость некоторых нитроксильных радикалов с хинометидами, которая проявляется в снижении стабильности при хранении и, таким образом, обладает именно тем эффектом, которого собственно следует избегать при использовании хинометидов.
Как уже описано в немецкой заявке на патент DE 4111828 A1, немецкой заявке на патент DE 102011017626 A1, международные заявки WO 2013/156356 A2, WO 2013/156358 A1 и WO 2013/156360 A1 также описывают, что полимерный метилендифенилдиизоцианат подвергается взаимодействию с гидроксипропилметакрилатом в присутствии катализатора, причем внутренняя температура повышается до 85°C.
По-прежнему существует потребность в реактивных смолах на основе pMDI, в частности, в компонентах реактивной смолы, которые по причине их предполагаемого применения не обрабатываются сразу, а хранятся, таких как например, для технологии химического закрепления, которые имеют улучшенную стабильность при хранении и реакционная способность которых является относительно стабильной, то есть, их изменение реакционной способности или изменение времени образования геля уменьшено и предпочтительно находится в очень узком диапазоне, или у которых не происходит изменения реакционной способности или изменения времени образования геля.
Эта задача решается при помощи способа согласно пункту 1 Формулы изобретения.
Авторы настоящего изобретения смогли показать, что неожиданным образом реакционная способность смолы (то есть, время до отверждения этой смолы после добавления инициатора) продлевается, если при получении реактивной смолы на основе полученной из pMDI уретанметакрилатной смолы в качестве базовой смолы добавление TEMPOL относительно момента времени, к которому завершается реакция образования базовой смолы, сдвигается во времени назад. Следовательно, согласно изобретению TEMPOL добавляется в базовую смолу не прямо после завершения реакции, а только спустя определенный интервал после этого момента времени, например, только спустя по меньшей мере 4 часа. Продление срока реакционной способности смолы, достигаемое с помощью изобретения, имеет то преимущество, что после добавления инициатора реакционная смола дольше остается пригодной для обработки.
Кроме того, авторы изобретения смогли показать, что изменение реакционной способности, а также изменение времени образования геля могут быть уменьшены, если при получении реактивной смолы на основе полученной из pMDI уретанметакрилатной смолы в качестве базовой смолы добавление TEMPOL относительно момента времени, к которому завершается реакция образования базовой смолы, сдвигается во времени назад. Следовательно, согласно изобретению TEMPOL добавляется в базовую смолу не прямо после завершения реакции, а только спустя определенный интервал после этого момента времени, например, только спустя по меньшей мере 4 часа. Уменьшение изменения реакционной способности смолы и изменения времени образования геля имеет то преимущество, что реактивная смола обладает повышенной стабильностью при хранении.
Кроме того, авторы изобретения смогли показать, что неожиданным образом стабильность при хранении увеличивается, а изменение реакционной способности или соответственно изменение времени образования геля могут уменьшаться, если при получении композиции на основе уретан(мет)акрилатной смолы на основе pMDI синтез этой уретан(мет)акрилатной смолы осуществляется при более высокой температуре, чем обычно при синтезе уретан(мет)акрилатных смол. Специалист при синтезе уретан(мет)акрилатной смолы обычно стремился бы поддерживать температуру, при которой изоцианатное соединение взаимодействует с гидроксифункционализированным (мет)акрилатным соединением, как можно более низкой, поскольку известно, что слишком высокая температура отрицательно влияет на стабильность при хранении и увеличивает риск нежелательной полимеризации при синтезе.
Кроме того, авторы изобретения также смогли показать, что более высокая температура на протяжении времени после окончания реакции (после завершения реакции с образованием уретан(мет)акрилатной смолы и до добавления TEMPOL), в течение которого реакционная масса подвергается термической обработке, также оказывает положительное влияние на изменение времени образования геля и стабильность при хранении.
Наконец, изобретение относится к комбинации этих предпочтительных способов проведения процесса, то есть, к способу, в котором уретан(мет)акрилатную смолу на основе pMDI синтезируют при температуре, повышенной по сравнению с традиционными способами, а затем TEMPOL добавляют к уретан(мет)акрилату через более значительный по сравнению с традиционными способами промежуток времени от момента времени завершения реакции и в дополнение предпочтительно при более высокой температуре по сравнению с традиционными способами.
Положительное влияние на стабильность при хранении, предположительно, объясняется тем, что TEMPOL действует как в качестве стабилизатора, так и в качестве ингибитора. Чтобы достичь влияния в качестве ингибитора, требуется большее количество TEMPOL, чем для влияния в качестве стабилизатора. Следовательно, если, как показано здесь, ингибирующее количество TEMPOL распадается медленнее (что проявляется в улучшенном изменении реакционной способности), то это также оказывает положительное влияние на стабилизацию.
Для лучшего понимания изобретения в качестве полезных рассматриваются следующие пояснения к способу получения реактивной смолы и к применяемой в данном документе терминологии.
Способ получения реактивной смолы, как объяснено здесь на примере уретанметакрилата на основе pMDI, обычно протекает следующим образом:
1. Получение базовой смолы/маточной смеси реактивной смолы
Полимерный метилендифенилдиизоцианат (pMDI) и гидроксипропил-метакрилат (HPMA) вводят в реакцию в присутствии катализатора и ингибитора (служит для того, чтобы стабилизировать базовую смолу, образующуюся в результате полимеризации, часто также называется стабилизатором или стабилизатором процесса). При этом получается базовая смола.
Реакционную смесь, полученную после окончания реакции, обозначают как маточную смесь реактивной смолы. Эту смесь далее не обрабатывают, то есть, базовую смолу не выделяют.
2. Получение реактивной смолы
п
К маточной смеси реактивной смолы после завершения реакции с образованием базовой смолы добавляют систему ускоритель-ингибитор, то есть, комбинацию из одного или нескольких дополнительных ингибиторов, например, TEMPOL, и одного или нескольких ускорителей, например, диизопропанол--толуидина и катехина, а также один или несколько реактивных разбавителей.
В результате этого получают реактивную смолу.
Система ускоритель-ингибитор служит для того, чтобы регулировать реакционную способность реактивной смолы, то есть, чтобы устанавливать момент времени, до которого реактивная смола после добавления инициатора еще не полностью отверждена, и следовательно, до какого момента времени дюбельная масса, смешанная с реактивной смолой, после смешивания с инициатором остается способной к обработке.
Ингибитор в системе ускоритель-ингибитор может быть тем же самым, что и ингибитор при получении базовой смолы, если указанный ингибитор также подходит для того, чтобы регулировать реакционную способность, или может быть другим ингибитором, если он не обладает обеими функциями. Например, TEMPOL можно использовать в качестве стабилизатора и в качестве ингибитора для регулирования реакционной способности.
В контексте изобретения применяемые термины обозначают:
Базовая смола
- «» представляет собой обычно твердую или высоковязкую смолу, способную к радикальной полимеризации, которая отверждается в результате полимеризации (например, после добавления инициатора в присутствии ускорителя);
Маточная смесь реактивной смолы
- «» представляет собой продукт реакции из реакции получения базовой смолы, то есть, смесь из базовой смолы, стабилизатора и других компонентов реакционной смеси;
Реактивная смола
смоляная смесь
- «» представляет собой смесь из маточной смеси реактивной смолы, ускорителя и ингибитора (также обозначаемых как система ускоритель-ингибитор), реактивного разбавителя и при необходимости других добавок; реактивная смола обычно является жидкой или вязкой и может быть дополнительно переработана до компонента реактивной смолы; в данном документе реактивная смола также обозначается как «»;
Ингибитор
стабилизатор
ингибитор
- «» представляет собой вещество, которое подавляет нежелательную радикальную полимеризацию во время синтеза или хранения смолы или содержащей смолу композиции (в кругах специалистов эти вещества также обозначают как «») или соответственно замедляет во времени радикальную полимеризацию смолы после добавления инициатора (обычно в соединении с ускорителем) (в кругах специалистов эти вещества также обозначают как «» - соответствующее значение термина раскрывается из контекста);
Инициатор
- «» представляет собой вещество, которое (обычно в сочетании с ускорителем) образует инициирующие реакцию радикалы;
Ускоритель
- «» означает реагент, который вступает в реакцию вместе с инициатором, так что уже при низких температурах под действием инициатора генерируется большие количества радикалов, или который катализирует реакцию распада инициатора;
Дополнительный ускоритель
- «» означает реагент, который вступает в реакцию ускорения или в каталитических или в стехиометрических количествах, например, чтобы регенерировать ускоритель, замедлять образование радикалов за единицу времени, еще больше снизить температуру ускорения или вызывать сочетание этих или других эффектов;
Реактивный разбавитель
- «» означает жидкие или маловязкие мономеры и базовые смолы, которые разбавляют другие базовые смолы или маточную смесь реактивной смолы и тем самым придают вязкость, необходимую для их применения, содержат функциональные группы, способные реагировать с базовой смолой и при полимеризации (отверждении) по большей части становятся компонентом отвержденной массы (например, строительного раствора); реактивные разбавители также называют мономерами, способными к сополимеризации;
Время образования геля
t
→35°C
m
,25
- «», , время (t) фазы отверждения реактивной смолы, как определено в данном документе, или компонента реактивной смолы, как определено в данном документе, за которое температура при измерении времени образования геля повышается от начальной температуры 25°C до 35°C; способ определения времени образования геля описан в примерах;
Изменение времени образования геля
- «» (для определенного выбранного промежутка времени, например, 30 или 60 дней) обозначает феномен того, что, если отверждение проводится к моменту времени, отличающемуся от эталонного стандартного момента времени отверждения (например, от 18 до 24 часов после получения маточной смеси реактивной смолы или реактивной смолы), то наблюдаемое время образования геля отличается от времени образования геля к моменту времени для эталона;
Реакционная способность смолы
t
→80°C
периодом реакционной способности
r
,25
r
- «», , (здесь также обозначаемая «») - время (t) до достижения температуры 80°C на кривой реакционной способности при измерении реакционной способности с начальной температурой смолы (t) 25°C, для смолы, реактивной смолы или компонента реактивной смолы; способ определения реакционной способности смолы описан в примерах;
Изменение реакционной способности
- «» (для определенного выбранного промежутка времени, например, 30 или 60 дней) обозначает феномен того, что, если отверждение проводится к моменту времени, отличающемуся от эталонного стандартного момента времени отверждения (например, от 18 до 24 часов после получения маточной смеси реактивной смолы или реактивной смолы), то наблюдаемая реакционная способность смолы отличается от реакционной способности смолы к моменту времени для эталона;
Завершение реакции
Конец реакции
окончание реакции
- «» или соответственно «» или «» означает время, к которому реакция полностью произошла; как правило, в случае химической реакции, как например, реакция получения базовой смолы, это можно распознать по тому, что заканчивается экзотермический процесс, связанный с реакцией;
Компонент реактивной смолы
- «» - жидкая или вязкая смесь из реактивной смолы и имеющихся при необходимости других компонентов, например, добавок; обычно компонент реактивной смолы представляет собой один из двух компонентов двухкомпонентной системы реактивной смолы для химического закрепления;
Компонент отвердителя
- «» - композиция, которая содержит инициатор для полимеризации базовой смолы; компонент отвердителя может быть твердым или жидким и, помимо инициатора, может содержать растворитель, а также наполнители и/или добавки; обычно компонент отвердителя представляет собой другой из двух компонентов двухкомпонентной системы реактивной смолы для химического закрепления, помимо компонента реактивной смолы;
Двухкомпонентная система
Двухкомпонентная система реактивной смолы
- «» или соответственно «» - система реактивной смолы, которая включает в себя два хранящихся отдельно друг от друга компонента, компонент реактивной смолы (А) и компонент отвердителя (В), так что отверждение содержащейся в компоненте реактивной смолы базовой смолы происходит только после смешивания этих двух компонентов;
Многокомпонентная система
Многокомпонентная система реактивной смолы
- «» или соответственно «» - система реактивной смолы, которая включает в себя несколько хранящихся отдельно друг от друга компонентов, среди прочего, компонент реактивной смолы (А) и компонент отвердителя (В), так что отверждение содержащейся в компоненте реактивной смолы базовой смолы происходит только после смешивания всех компонентов;
(Мет)акрил…/…(мет)акрил…
метакрил…/…метакрил…
акрил…/…акрил…
- «» обозначает, что должны подразумеваться как «»-, так и «»-соединения; предпочтительно, в настоящем изобретении подразумевают «метакрил.../.. метакрил..»-соединения;
- употребление химического соединения из класса в единственном числе, например, слова «уретанметакрилат», означает, что могут подразумеваться одно или несколько соединений, подпадающих под Указанный химический класс соединений, например, различные уретанметакрилаты. В предпочтительном варианте осуществления единственное число обозначает только одно отдельное соединение;
По меньшей мере один
один или несколько
один
- «» количественно означает «». В предпочтительном варианте осуществления указанный термин количественно означает «»;
Содержат
включают в себя
содержат в себе
состоят из
Состоят из
содержат», «включают в себя» и «содержат в себе»
состоят из
- «», «» и «» означает, что помимо упомянутых компонентов, могут присутствовать еще и другие. Эти термины подразумевают включение и, следовательно, включают также «». «» подразумевает исчерпывание и означает, что никакие дополнительные компоненты не могут присутствовать. В предпочтительном варианте осуществления термины « означают термин «»;
примерно
приблизительно
прибл.
- «» или «» или «». перед числовым значением означает диапазон, составляющий ± 5 % от этого значения, предпочтительно, ± 2 % от этого значения, более предпочтительно, ± 1 % от этого значения, особенно предпочтительно, ± 0 % от этого значения (то есть, именно это значение);
от 100°C до 120°C
- диапазон, ограниченный числами, например, «» означает, что раскрыты оба крайних значения и каждое индивидуальное значение внутри этого диапазона.
Все стандарты, указанные в данном тексте (например, стандарты DIN), применяли в издании, актуальном на дату подачи настоящей заявки.
Первым объектом изобретения является способ получения реактивной смолы. Вторым объектом изобретения является реактивная смола, полученная в результате этого способа. Третьим объектом является компонент реактивной смолы (А), который содержит реактивную смолу, полученную в результате этого способа. Четвертый объект представляет собой способ получения такого компонента реактивной смолы (А). Пятый объект представляет собой систему реактивной смолы с компонентом реактивной смолы (A) и компонентом отвердителя (B) согласно изобретению, который содержит инициатор (такой как, например, пероксид) для отверждения базовой смолы, содержащейся в реактивной смоле. Компоненты (А) и (В) до применения этой системы реактивной смолы упакованы в отделенные друг от друга объемы, таким образом, реакция происходит только тогда, когда оба компонента приводятся в контакт друг с другом.
Способ получения реактивной смолы согласно изобретению включает следующие стадии:
(а) Получение по меньшей мере одной базовой смолы, которая представляет собой уретан(мет)акрилатную смолу, из по меньшей мере одного изоцианата, который представляет собой pMDI, и по меньшей мере одного гидроксифункционализированного (мет)акрилата в течение промежутка времени t1 при температуре T1; потом, непосредственно после завершения реакции получения базовой смолы
(b) перемешивание маточной смеси реактивной смолы, полученной на стадии (а), содержащей базовую смолу, в течение промежутка времени t2 при температуре T2;
(c) после окончания промежутка времени t2 добавление по меньшей мере одного ингибитора, причем указанный ингибитор по меньшей мере один ингибитор представляет собой пиперидинил-N-оксил или тетрагидропиррол-N-оксил или их смесь, и причем добавление по меньшей мере одного ингибитора осуществляется либо (i) сразу после окончания промежутка времени t2 при температуре T2, либо (ii) после охлаждения смеси, полученной на стадии (b), до температуры T3, после истечения промежутка времени t3, начинающегося по окончании промежутка времени t2; и
(d) добавление по меньшей мере одного ускорителя и при необходимости по меньшей мере одного реактивного разбавителя до начала, одновременно или после добавления ингибитора, чтобы получить реактивную смолу.
Получение базовой смолы осуществляют с помощью способов, известных в данной области, например, вводя в реакцию требуемые исходные соединения по меньшей мере с одним катализатором, при необходимости по меньшей мере с одним стабилизатором процесса и при необходимости по меньшей мере с одним растворителем или по меньшей мере одним реактивным разбавителем. Все стадии получения обычно выполняются при перемешивании, но возможны также и другие типы смешивания. Другие компоненты для получения реактивной смолы добавляются в реакционную смесь (то есть, маточную смесь реактивной смолы) только после окончания реакции получения базовой смолы. В качестве альтернативы, отдельные компоненты реактивной смолы, в частности термически стабильные и нереакционноспособные компоненты, могут быть добавлены к реакционной смеси для получения базовой смолы уже перед началом реакции получения базовой смолы. Однако предпочтительным является добавление этих других компонентов после завершения реакции получения базовой смолы.
Способ согласно изобретению в первую очередь характеризуется моментом времени, в который по меньшей мере один ингибитор, то есть, пиперидинил-N-оксил или тетрагидропиррол-N-оксил или их смесь, добавляют к смеси на стадии (с). Это добавление осуществляется по окончании промежутка времени t2. Указанный промежуток времени, в течение которого реакционную смесь выдерживают при температуре Т2, является характеристичным для изобретения, поскольку в течение этого промежутка времени примеси, которые могли бы привести к разложению ингибитора, добавляемого в соответствии с изобретением на стадии (с), вероятно, разрушаются. По истечении t2 можно также дождаться окончания промежутка времени t3, прежде чем добавлять ингибитор. Это делает возможным гибкое управление способом согласно изобретению и температурой, при которой добавляют ингибитор.
Во-вторых, способ согласно изобретению характеризуется температурой T2, которая поддерживается в течение промежутка времени t2. После окончания реакции на стадии (а), которая в качестве продукта имеет базовую смолу, полученную в результате маточную смесь реактивной смолы дополнительно перемешивают в течение промежутка времени t2. Поддерживаемая при этом температура T2 либо является постоянной (в одном варианте осуществления это та же температура, что и температура реакции T1), либо она изменяется в течение промежутка времени t2. Так например, в предпочтительном варианте осуществления в течение промежутка времени по меньшей мере 2 часа Т2 может составлять 100°C или выше, в частности, от 100°C до 120°C. В предпочтительном варианте осуществления температура Т2 примерно такая же, как и температура Т1, или она ниже температуры Т1. Особенно предпочтительно, Т2 примерно равна Т1 или максимум на 30 % ниже, чем Т1 (в пересчете на данные в С, то есть, например, максимум на 22,5°C ниже, чем Т1, если Т1 составляет 75°C). В другом предпочтительном варианте осуществления Т2 составляет от примерно 60°C до примерно 140°C, более предпочтительно, от примерно 75°C до примерно 130°C, еще предпочтительнее, от примерно 80°C до примерно 125°C, еще предпочтительнее, от примерно 85°C до примерно 120°C и еще более предпочтительно, от примерно 90°C до примерно 120°C. Наиболее предпочтительно, Т2 составляет от примерно 100°C до примерно 120°C. В особенно предпочтительном варианте осуществления T2 составляет от 105°C до 110°C или значение внутри этого диапазона.
T2 может меняться в течение промежутка времени t2. Если T2 изменяется, это может происходить поэтапно или непрерывно. В предпочтительном варианте осуществления T2 сначала поддерживается постоянной на одном уровне (например, температуре T1), а затем изменяется, как правило, снижается.
Промежуток времени t2 составляет от примерно 0,5 ч до примерно 24 ч, предпочтительно, от примерно 0,75 ч до примерно 8 ч, более предпочтительно, от примерно 1 ч до примерно 4 ч, еще предпочтительноее, от примерно 1,5 ч до примерно 3 ч, особенно предпочтительно, от примерно 2 часов до примерно 2,5 часов. В предпочтительном варианте осуществления t2 составляет не менее чем приблизительно 1,5 часа, более предпочтительно, не менее чем приблизительно 2 часа. Таким образом обеспечивается, чтобы T2 поддерживалась достаточно долго, чтобы разложить разрушающие ингибитор примеси.
В качестве общего правила справедливо следующее: чем выше T2, тем короче может быть промежуток времени t2. На основе этого общего правила специалист может определить подходящее соотношение T2 и t2 в конкретном случае. Произведение из t2, умноженного на T2, выраженное в ч, умноженных на C (ч C), предпочтительно составляет от 75 (например, 100 умножить на 0,75) до 480 (например, 80 умножить на 6), более предпочтительно, от 105 (например, 105 умножить на 1). ч C до 360 (например, 100 умножить на 3,6) ч C, еще предпочтительнее, от 200 (например, 100 умножить на 2) до 300 (например, 100 умножить на 3), и особенно предпочтительно, от 210 (например, 105 умножить на 2) ч C до 280 (например, 120 умножить на 2,5) ч C Особенно предпочтительно оно составляет от 240 (например, 120 умножить на 2) до 280. Если температура изменяется в течение t2, то в качестве T2 применяется средняя температура за промежуток времени t2.Благодаря этой температуре в течение промежутка времени t2 достигается цель настоящего изобретения, заключающаяся в том, что распад по меньшей мере одного ингибитора пиперидинил-N-оксильного типа и/или тетрагидропиррол-N-оксильного типа, добавленного на стадии (с), уменьшается или предотвращается. Одним из возможных объяснений этого, без привязки изобретения к этой теории, является то, что примеси, в частности, хлорангидриды кислот, которые все еще присутствуют в реакционной смеси сразу после реакции образования базовой смолы, могут приводить к разложению ингибитора. Эти примеси разрушаются под воздействием температуры T2 в течение промежутка времени t2. Если ингибитор, например, TEMPOL, добавляется только после этого, то он разрушается меньше, чем это было бы в случае добавления непосредственно после окончания реакции образования базовой смолы. Следовательно, отсроченное добавление защищает ингибитор от разложения. Использование других или дополнительных ингибиторов или стабилизаторов для ингибитора (чтобы препятствовать его разложению) либо становится (преимущественно) совершенно не нужным, либо требуется меньшее количество этих дополнительных ингибиторов. Это повышает экономическую рентабельность способа.
Образуется реактивная смола, которая является стабильной при хранении и может использоваться непосредственно во всех областях применения для реактивных смол, в частности в компонентах реактивной смолы для двух- или многокомпонентных строительных растворов.
Температура T3, до которой смесь доводится после истечения t2, либо равна T2, либо ниже, чем T2. Предпочтительно, Т3 составляет от примерно 20°C до примерно 90°C, более предпочтительно, от примерно 22°C до примерно 75°C, еще предпочтительнее, от примерно 25°C до примерно 60°C и, еще более предпочтительно, от примерно 25°C до примерно 40°C. Наиболее предпочтительно, Т3 составляет от примерно 25°C до примерно 30°C. В типичном варианте осуществления T3 составляет от примерно 25°C до примерно 30°C, и все ингредиенты, кроме ингибитора, добавляют в смесь в течение промежутка времени t3, обычно в начале промежутка времени t3. Поскольку в указанный момент температура все еще равна T2 или охлаждение до T3 только было начато, это время добавления ускоряет смешивание компонентов. Напротив, в тех случаях, когда ингибитор, который представляет собой пиперидинил-N-оксил или тетрагидропиррол-N-оксил или их смесь, добавляется только по истечении t3, то сохраняется максимальный промежуток до конца реакции получения базовой смолы. Это может дополнительно уменьшить распад ингибитора. Если T3 ниже, чем T2, это также оказывает положительное влияние на распад ингибитора.
Промежуток времени t3 составляет от примерно 0,5 ч до примерно 24 ч, предпочтительно, от примерно 0,75 ч до примерно 8 ч, более предпочтительно, от примерно 1 ч до примерно 4 ч, еще предпочтительнее, от примерно 1,5 ч до примерно 3 ч, особенно предпочтительно, от примерно 2 ч до примерно 2,5 ч. В принципе, продолжительность t3 не имеет такого решающего значения для изобретения, как продолжительность t2. Однако чем короче t3, тем более экономически благоприятным является способ.
Реактивная смола согласно изобретению представляет собой реактивную смолу, полученную с помощью способа согласно изобретению для получения реактивной смолы. Она содержит по меньшей мере одну базовую смолу, по меньшей мере один реактивный разбавитель, по меньшей мере один ускоритель и по меньшей мере один ингибитор, который представляет собой пиперидинил-N-оксил или тетрагидропиррол-N-оксил или их смесь. Поскольку базовую смолу после ее получения обычно применяют для получения реактивной смолы без выделения, то, как правило, в реактивной смоле, помимо базовой смолы, также еще присутствуют другие компоненты, содержащиеся в маточной смеси реактивной смолы.
Компонент реактивной смолы (А) согласно изобретению, помимо реактивной смолы согласно изобретению, содержит один или несколько наполнителей. Эти наполнители обычно являются неорганическими.
Ингибитор, который в способе согласно изобретению для получения реактивной смолы добавляют после завершения реакции получения базовой смолы и после прохождения промежутка времени t2 и при необходимости t3, представляет собой пиперидинил-N-оксил или тетрагидропиррол-N-оксил или их смесь. Ингибитор представляет собой стабильный нитроксильный радикал. Такие стабильные нитроксильные радикалы типа пиперидинил-N-оксила или тетрагидропиррол-N-оксила описаны в немецких патентах DE 199 56 509 A1 и DE 195 31 649 A1, содержание которых тем самым включено в эту заявку.
Предпочтительные стабильные нитроксильные радикалы выбирают из группы, состоящей из 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидина, 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ола (также называемого TEMPOL), 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-она (также называемого TEMPON), 1-оксил-2,2,6,6-тетраметил-4-карбоксилпиперидина (также называемого 4-карбокси-TEMPO), 1-оксил-2,2,5,5-тетраметилпирролидина, 1-оксил-2,2,5,5-тетраметил-3-карбоксилпирролидина (также называемого 3-карбокси-PROXYL) и смесей из двух или более из этих соединений, причем 1-оксил-2,2,6,6-тетраметилпиперидин-4-ол (TEMPOL) является особенно предпочтительным. TEMPOL предпочтительно представляет собой TEMPOL, используемый в примерах.
Ингибитор добавляют в обычных количествах, известных в кругу специалистов, предпочтительно, в количестве от примерно 0,0005 до примерно 2 % масс. (в пересчете на полученную в конечном счете с его помощью реактивную смолу), более предпочтительно, от примерно 0,005 до примерно 2 % масс. (в пересчете на реактивную смолу), еще предпочтительнее, от примерно 0,01 до примерно 1 % масс. (в пересчете на реактивную смолу), еще более предпочтительно, от примерно 0,05 до примерно 1 % масс. (в пересчете на реактивную смолу), еще более предпочтительно, от примерно 0,1 до примерно 0,6 % масс. (в пересчете на реактивную смолу), еще более предпочтительно, от примерно 0,2 до примерно 0,4 % масс. (в пересчете на реактивную смолу). Особенно предпочтительным является количество от примерно 0,25 до примерно 0,35 % масс. (в пересчете на реактивную смолу), наиболее предпочтительно, от примерно 0,25 до примерно 0,28 % масс. (в пересчете на реактивную смолу). В особенно предпочтительных вариантах осуществления он присутствует в количествах, описанных в примерах.
Базовая смола, полученная на стадии (а) в способе согласно изобретению и содержащаяся в реактивной смоле согласно изобретению, представляет собой разветвленный уретан(мет)акрилат или смесь из двух или нескольких уретан(мет)акрилатов, из которых по меньшей мере один представляет собой разветвленный уретан(мет)акрилат. Уретан(мет)акрилат предпочтительно представляет собой разветвленный уретанметакрилат или смесь двух или нескольких уретан(мет)акрилатов, из которых по меньшей мере один представляет собой разветвленный уретанметакрилат. Причиной является более высокая устойчивость метакрилатов к щелочам, по сравнению с акрилатами.
Разветвленные уретан(мет)акрилаты, полученные в рамках настоящего изобретения, получают по меньшей мере из одного изоцианата и по меньшей мере одного (мет)акрилата. По меньшей мере один изоцианат представляет собой полимерный метилендифенилдиизоцианата (pMDI), а (мет)акрилат предпочтительно представляет собой гидроксифункцио-нализированное (мет)акрилатное соединение. pMDI используется либо непосредственно, либо в виде форполимера с диолом или полиолом. Непосредственное использование pMDI является предпочтительным.
Если pMDI превращают в форполимер с диолом или полиолом, то изоцианат обычно сначала смешивают с катализатором и по меньшей мере одним ди- или более высокофункциональным гидроксисоединением и при необходимости реактивным разбавителем, чтобы обеспечить реакцию между изоцианатом и гидроксисоединением и чтобы получить форполимер из pMDI. Затем pMDI в виде форполимера используют вместо pMDI в качестве изоцианата на стадии (а).
Уретан(мет)акрилат (базовую смолу) получают из по меньшей мере одного изоцианата и по меньшей мере одного (мет)акрилата путем взаимодействия по меньшей мере одного изоцианата с по меньшей мере одним (мет)акрилатом (особенно подходит гидроксифункцио-нализированный (мет)акрилат) в присутствии катализатора и при необходимости по меньшей мере одного стабилизатора процесса. Полученная реакционная смесь обозначается как маточная смесь реактивной смолы.
Предпочтительно, эта реакция получения базовой смолы проводится при температуре Т1 от примерно 60°C до примерно 140°C, более предпочтительно, при температуре от примерно 80°C до примерно 130°C, еще предпочтительнее, при температуре от примерно 85°C до примерно 120°C. Особенно предпочтительной является температура от приблизительно 90°C до приблизительно 120°C, наиболее предпочтительной примерно от 100°C до 120°C. В предпочтительном варианте осуществления маточную смесь реактивной смолы после окончания реакции дополнительно перемешивают при температуре T2, которая является температурой реакции T1 или составляет на величину от 0 % до примерно 30 % ниже, чем T1 (в пересчете на данные в °С, то есть, например, максимум на 22,5°C ниже, чем Т1, если Т1 составляет 75°C). Предпочтительные диапазоны для T2 уже были приведены выше.
Промежуток времени t1 определяется тем, как долго длится реакция получения базовой смолы. Завершение этой реакции можно распознать по тому, что заканчивается экзотермический процесс. Продолжительность может зависеть от температуры реакции T1 и от того, как быстро завершается полное добавление реагентов друг к другу. Чтобы контролировать реакцию, обычно pMDI добавляют по каплям к (мет)акрилату.
Гидроксифункционализированный (мет)акрилат предпочтительно используют в таком количестве, чтобы на моль изоцианатных групп использовался по меньшей мере один моль гидроксифункцио-нализированного (мет)акрилата. Обычно используется небольшой избыток гидроксифункционализированного (мет)акрилата, чтобы обеспечить практически полную или совершенно полную реакцию, так что после взаимодействия остается только очень небольшая доля или не остается никаких свободных изоцианатных групп. С помощью этого, среди прочего, должно предотвращаться то, что все еще свободные изоцианатные группы при отверждении смолы сополимеризуются с реактивным разбавителем, при необходимости добавленным для получения реактивной смолы из маточной смеси реактивной смолы.
В качестве альтернативы и предпочтительно, гидроксифункциона-лизированный (мет)акрилат может использоваться в значительном избытке, причем часть, не реагирующая с изоцианатным соединением, действует в качестве реактивного разбавителя для реакции, а также для смоляной смеси, которую следует получить после этого с уретан(мет)акрилатной смолой.
Если применяют форполимер из pMDI, который получают путем взаимодействия изоцианата по меньшей мере с одним ди- или более высокофункциональным гидроксисоединением в присутствии катализатора, то в качестве ди- или более высокофункциональных гидроксисоединений подходящими являются ди- или более высокофункциональные спирты, например, продукты превращения этилен- или соответственно пропиленоксида, такие как этандиол, ди- или соответственно триэтиленгликоль, пропандиол, дипропиленгликоль, другие диолы, такие как 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, неопентилгликоль, диэтаноламин, кроме того, бисфенол-А или соответственно -F или их продукты оксиэтилирования и/или гидрирования или соответственно галогенирования, более высокоатомные спирты, такие как, например, глицерин, триметилолпропан, гексантриол и пентаэритрит, простые полиэфиры, содержащие гидроксильные группы, например, олигомеры алифатических или ароматических оксиранов и/или более высокомолекулярных циклических простых эфиров, например, этиленоксида, пропиленоксида, стиролоксида и фурана, простые полиэфиры, которые содержат ароматические структурные звенья в основной цепи, например, из бисфенола A или соответственно F, содержащие гидроксильные группы сложные полиэфиры на основе вышеуказанных спиртов или соответственно простых полиэфиров и дикарбоновых кислот или соответственно их ангидридов, например, адипиновой кислоты, фталевой кислоты, тетра- или гексагидрофталевой кислоты, хлорэндиковой кислоты, малеиновой кислоты, фумаровой кислоты, итаконовой кислоты, себациновой кислоты и тому подобные. Особенно предпочтительными являются гидроксисоединения с ароматическими структурными звеньями для придания жесткости цепи или соответственно повышения термостойкости (WFB) смолы, гидроксисоединения, которые содержат ненасыщенные структурные звенья, такие как фумаровая кислота, для увеличения плотности сшивки, разветвленные или соответствеено звездчатые гидроксисоединения, в частности, трех- или более высокоатомные спирты и/или простые полиэфиры или соответственно сложные полиэфиры, содержащие их структурные звенья, разветвленные или соответственно звездчатые уретан(мет)акрилаты для достижения более низкой вязкости смол или соответственно их растворов в реактивных разбавителях и более высокой реакционной способности и плотности сшивки.
Количество дополнительных ди- или более высокофункциональных гидроксисоединений, которые следует применять при необходимости, может варьироваться очень сильно, до тех пор, пока в форполимерном pMDI остается избыток изоцианатных групп. Молярное соотношение между гидроксильными группами дополнительного ди- или более высокофункционального гидроксисоединения и изоцианатными группами, как правило, больше чем примерно 0,01, более предпочтительно, больше чем примерно 0,05 и еще предпочтительнее, больше чем примерно 0,1. Молярное соотношение между гидроксильными группами дополнительного ди- или более высокофункционального гидроксисоединения и изоцианатными группами, предпочтительно, составляет менее чем примерно 0,95, более предпочтительно, менее чем примерно 0,9 и еще более предпочтительно, менее чем примерно 0,7.
В качестве гидроксифункционализированного (мет)акрилата подходящими являются акриловые кислоты и сложные эфиры акриловых кислот, замещенные в углеводородном остатке одной или несколькими гидроксигруппами. Эти соединения предпочтительно выбирают из группы, состоящей из гидроксиметакриловой кислоты, содержащих гидроксильные группы сложных эфиров (мет)акриловой кислоты с двух- или многоатомными спиртами, пентаэритриттри(мет)акрилата, глицерин-ди(мет)акрилатов, таких как триметилолпропанди(мет)акрилат и неопентилгликольмоно(мет)акрилат. Предпочтительными являются сложные гидроксиалкиловые эфиры (мет)акриловой кислоты, такие как гидроксиэтил(мет)акрилат (HEMA), 2-гидроксипропил(мет)акрилат, 3-гидроксипропил(мет)акрилат, 2-гидроксибутил(мет)акрилат, 3-гидрокси-бутил(мет)акрилат, 2-гидроксициклогексил(мет)акрилат, глицерин-1,3-ди(мет)акрилат (GDMA), глицерин-1,3-диакрилат (GDA), глицеринметакрилат (GMA), глицеринакрилат (GA), полиоксиэтилен-(мет)акрилат и полиоксипропилен(мет)акрилат, смеси их изомеров, а также смеси из двух или более из этих соединений, поскольку такие соединения служат для стерического воспрепятствования реакции омыления. Более предпочтительными являются сложные гидроксиалкиловые эфиры метакриловой кислоты, такие как гидроксиэтилметакрилат, 2-гидроксипропилметакрилат, 3-гидрокси-пропилметакрилат, 2-гидроксибутилметакрилат, 3-гидроксибутилметакрилат, 2-гидроксициклогексилметакрилат, глицерин-1,3-диметакрилат, глицеринметакрилат и смеси из двух или более из этих соединений. Особенно предпочтительным является 2-гидроксипропил-метакрилат или 3-гидроксипропилметакрилат или смесь из 2- и 3-гидроксипропилметакрилата (HPMA). Наиболее предпочтительной является смесь из 2- и 3-гидроксипропилметакрилата (HPMA), в которой 2-гидроксипропилметакрилат представляет собой основной компонент, (аббревиатура HPMA в основном используется для смесей такого типа, так например, Visiomer HPMA 98 по данным производителя содержит 98 % 2-гидроксипропилметакрилата). Такие смеси предлагаются как коммерчески доступный HPMA. Особенно предпочтительными являются гидроксифункционализированные (мет)акрилаты, используемые в примерах.
Помимо pMDI или соответственно форполимера из pMDI, один или несколько других изоцианатов или изоцианатных форполимеров также могут применяться для получения базовой смолы.
Согласно изобретению для реакции pMDI или соответственно форполимера из pMDI с гидроксифункционализированным (мет)акрилатом могут применяться катализаторы, обычно используемые для получения уретан(мет)акрилатных смол.
В публикации «Catalysis of the Isocyanate-Hydroxyl Reaction with Non-Tin Catalysts» авторов W.J. Blank. Z.A. He и E.T. Hessell, 24th International Conference in Organic Coatings, Athens Greece, описаны органические соли металлов и хелаты, которые подходят для получения уретановых соединений, при этом в явном виде упоминаются следующие соединения: дионат хрома (III), октоат хрома (III), тетрабутоксид титана, октоат кальция, карбоксилат висмута, ацетоацетат циркония, тетрадионатный комплекс циркония и комплекс цирконийтетракис(2,4-пентандионата). В международной заявке WO 2012/076686 A1 называют другие аналогичные соединения, которые также подходят для получения уретановых смол, причем как особенно эффективные описывают алкоксиды циркония, такие как тетрабутоксид циркония, и карбоксилаты циркония, такие как тетраацетилацетонат циркония.
Органические соединения олова являются часто используемыми катализаторами, особенно дилаурат дибутилолова или дилаурат диоктилолова. Дилаурат дибутилолова является особенно предпочтительным с точки зрения его реакционной способности и селективности.
В качестве альтернативы, катализатор может быть выбирают из группы соединений, которая состоит из алкоксидов цинка, таких как неодеканоат цинка и октоат цинка, карбоксилатов цинка, таких как ацетилацетонат цинка, оксалат цинка и ацетат цинка, октоата циркония и ацетилацетоната железа. Эти соединения имеют преимущество перед уже упомянутыми соединениями в том, что они обладают лишь пониженной или не обладают никакой токсичностью и при этом обеспечивают селективное и быстрое взаимодействие применяемых изоцианатных соединений как с первичными, так и с вторичными гидроксисоединениями, без того, чтобы отрицательно влиять на отверждение композиций смол, полученных с их помощью. Однако цинковые катализаторы могут катализировать образование аллофанатов, поэтому оловянные катализаторы являются предпочтительными.
Полученный уретан(мет)акрилат предпочтительно имеет молекулярную массу Mn в диапазоне от примерно 500 до примерно 2500 Дальтон, более предпочтительно, от примерно 500 до примерно 1500 Дальтон (согласно стандарту ISO 13885-1).
Уретан(мет)акрилат, полученный по способу согласно изобретению, еще может содержать другие реакционноспособные группы, которые могут полимеризоваться с помощью радикального инициатора, такого как пероксиды, например, реакционноспособные группы, которые являются производными итаконовой кислоты, цитраконовой кислоты или аллильных или винильных групп и тому подобные, такие как производные стирола, производные кротоновой кислоты, аллилового спирта, простого винилового эфира этиленгликоля, аллилоксиэтанола, простого моноаллилового эфира диэтиленгликоля, простого винилового эфира ди(этиленгликоля) и производных винилциклопропана. Эти другие реакционноспособные группы могут быть введены в уретан(мет)акрилат в результате реакции свободных гидроксильных групп, остающихся в уретан(мет)акрилате (например, свободных гидроксильных групп форполимера из pMDI, которые остаются в продукте реакции после взаимодействия с HPMA) с соответствующими реагентами. Такие реакции известны специалисту в данной области.
Процентное содержание (в % масс. реактивной смолы) уретан(мет)акрилата в реактивной смоле, получаемой по способу согласно изобретению, в предпочтительном варианте составляет больше примерно 5 %, предпочтительно, больше примерно 15 % и, особенно предпочтительно, больше примерно 20 %. Процентное содержание (в % масс. реактивной смолы) уретан(мет)акрилата в реактивной смоле в предпочтительном варианте составляет от примерно 5 % до примерно 90 %, предпочтительно, от примерно 8 % до примерно 80 %, более предпочтительно, от примерно 10 % до примерно 60 %, более предпочтительно, от примерно 20 % до примерно 55 %, еще предпочтительнее, от примерно 25 % до примерно 55 %, особенно предпочтительно, от примерно 25 % до примерно 50 % и, наиболее предпочтительно, от примерно 28 % до примерно 45 %.
Помимо нитроксильного радикала пиперидинил-N-оксильного или тетрагидропиррол-N-оксильного типа, могут присутствовать один или несколько других ингибиторов как для дальнейшей стабилизации реактивной смолы или компонента реактивной смолы (А), содержащего эту реактивную смолу, или других, содержащих реактивную смолу композиций, так и для регулирования реакционной способности смолы.
Подходящими для этого являются ингибиторы, обычно используемые для радикально полимеризуемых соединений, такие как известны специалисту. Предпочтительно, эти дополнительные ингибиторы выбирают среди фенольных соединений и нефенольных соединений и/или фенотиазинов.
п
В качестве фенольных ингибиторов подходящими являются фенолы, такие как 2-метоксифенол, 4-метоксифенол, 2,6-дитретбутил-4-метилфенол, 2,4-дитретбутилфенол, 2,6-дитретбутилфенол, 2,4,6-триметилфенол, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол, 4,4'-тиобис(3-метил-6-третбутилфенол), 4,4'-изопропилидендифенол, 6,6'-дитретбутил-4,4'-бис(2,6-дитретбутилфенол), 1,3,5-триметил-2,4,6-трис(3,5-дитретбу-тил-4-гидроксибензил)бензол, 2,2'-метиленди--крезол, катехины, такие как пирокатехин, и производные катехина, такие как бутилпирокатехины, такие как 4-третбутилпирокатехин и 4,6-дитретбутилпирокатехин, гидрохиноны, такие как гидрохинон, 2-метилгидрохинон, 2-третбутилгидрохинон, 2,5-дитретбутилгидрохинон, 2,6-дитретбутил-гидрохинон, 2,6-диметилгидрохинон, 2,3,5-триметилгидрохинон, бензохинон, 2,3,5,6-тетрахлор-1,4-бензохинон, метилбензохинон, 2,6-диметилбензохинон, нафтохинон или смеси двух или более из них. Эти ингибиторы часто являются компонентом имеющихся в продаже радикально отверждаемых компонентов реактивных смол.
В качестве нефенольных ингибиторов предпочтительно рассматривают фенотиазины, такие как фенотиазин, и/или их производные или комбинации, или стабильные органические радикалы, такие как например, гальвиноксильные и N-оксильные радикалы, однако не типа пиперидинил-N-оксила или тетрагидропиррол-N-оксила, такие как алюминий-N-нитрозофенилгидроксиламин, диэтилгидроксиламин, оксимы, такие как ацетальдоксим, ацетоноксим, метилэтилкетоксим, салицилоксим, бензоксим, глиоксим, диметилглиоксим, ацетон-O-(бензилоксикарбонил)оксим и тому подобные.
пара
Кроме того, в качестве ингибиторов могут применяться замещенные в -положении к гидроксильной группе соединения пиримидинола или пиридинола, такие как описываются в публикации немецкой заявки на патент DE 102011077248 B1.
Предпочтительно, дополнительные ингибиторы выбирают из группы катехинов, производных катехинов и фенотиазинов. Особенно предпочтительно, дополнительные ингибиторы выбирают из группы катехинов и фенотиазинов. Наиболее предпочтительными являются дополнительные ингибиторы, используемые в примерах, предпочтительно, например, в количествах, указанных в примерах.
В зависимости от желаемых свойств реактивной смолы дополнительные ингибиторы могут быть использованы или в индивидуальном виде или в виде комбинации двух или нескольких из них. При этом комбинация фенольных и нефенольных ингибиторов обеспечивает синергетический эффект, как демонстрирует также настройка по существу не имеющего изменений установления реакционной способности смолы у реактивной смолы.
Дополнительные ингибиторы присутствуют в количестве от примерно 0,005 % масс. до примерно 3 % масс., предпочтительно, от примерно 0,01 до примерно 1 % масс., более предпочтительно, от примерно 0,02 до примерно 0,4 % масс., еще предпочтительнее, от примерно 0,05 до примерно 0,2 % масс., в пересчете на смоляную смесь.
На стадии (с), помимо по меньшей мере одного ингибитора типа пиперидинил-N-оксила или тетрагидропиррол-N-оксила и присутствующего при необходимости дополнительного ингибитора, обычно также добавляют по меньшей мере один ускоритель. В результате этого получают быстроотверждаемые реактивные смолы и компоненты реактивной смолы, которые отверждаются при комнатной температуре (холодное отверждение). Подходящие ускорители известны специалисту. Целесообразно, они представляют собой амины, предпочтительно толуидины и/или соли металлов.
н
н
н
н
н
н
п
Амины, подходящие в качестве ускорителей, выбирают среди следующих соединений, которые описаны, например, в патентной заявке США US 2011071234 A1: диметиламин, триметиламин, этиламин, диэтиламин, триэтиламин, -пропиламин, ди--пропиламин, три--пропиламин, изопропиламин, диизопропиламин, триизопропиламин, -бутиламин, изобутиламин, третбутиламин, ди--бутиламин, диизобутиламин, триизобутиламин, -пентиламин, изопентиламин, диизопентиламин, гексиламин, октиламин, додециламин, лауриламин, стеариламин, аминоэтанол, диэтаноламин, триэтаноламин, аминогексанол, этоксиаминоэтан, диметил(2-хлорэтил)амин, 2-этилгексиламин, бис(2-хлорэтил)амин, 2-этилгексиламин, бис(2-этилгексил)амин, N-метилстеариламин, диалкиламины, этилендиамин, N,N'-диметилэтилендиамин, тетраметилэтилендиамин, диэтилентриамин, перметилдиэтилентриамин, триэтилентетрамин, тетраэтиленпентамин, 1,2-диаминопропан, дипропилентриамин, трипропилентетрамин, 1,4-диаминобутан, 1,6-диаминогексан, 4-амино-1-диэтиламинопентан, 2,5-диамино-2,5-диметилгексан, триметилгексаметилендиамин, N,N-диметиламиноэтанол, 2-(2-диэтиламиноэтокси)этанол, бис(2-гидроксиэтил)олеиламин, трис[2-(2-гидроксиэтокси)этил]амин, 3-амино-1-пропанол, простой метил(3-аминопропиловый) эфир, простой этил(3-аминопропиловый) эфир, простой 1,4-бутандиолбис(3-аминопропиловый) эфир, 3-диметиламино-1-пропанол, 1-амино-2-пропанол, 1-диэтиламино-2-пропанол, диизопропаноламин, метилбис(2-гидроксипропил)амин, трис(2-гидроксипропил)амин, 4-амино-2-бутанол, 2-амино-2-метилпропанол, 2-амино-2-метилпропандиол, 2-амино-2-гидроксиметилпропандиол, 5-диэтиламино-2-пентанон, нитрил 3-метиламинопропионовой кислоты, 6-аминогексановая кислота, 11-аминоундекановая кислота, сложный этиловый эфир 6-аминогексановой кислоты, сложный изопропиловый эфир 11-аминогексановой кислоты, циклогексиламин, N-метилциклогексиламин, N,N-диметилциклогексиламин, дициклогексил-амин, N-этилциклогексиламин, N-(2-гидроксиэтил)циклогексиламин, N,N-бис(2-гидроксиэтил)циклогексиламин, N-(3-аминопропил)циклогексиламин, аминометилциклогексан, гексагидротолуидин, гексагидробензиламин, анилин, N-метиланилин, N,N-диметиланилин, N,N-диэтиланилин, N,N-дипропиланилин, изобутиланилин, толуидин, дифениламин, гидроксиэтиланилин, бис(гидроксиэтил)анилин, хлоранилин, аинофенолы, аминобензойные кислоты и их сложные эфиры, бензиламин, дибензиламин, трибензиламин, метилдибензиламин, β-фенилэтиламин, ксилидин, диизопропиланилин, додециланилин, аминонафталин, N-метиламинонафталин, N,N-диметиламинонафталин, N,N-дибензил-нафталин, диаминоциклогексан, 4,4'-диаминодициклогексилметан, диаминодиметилдициклогексилметан, фенилендиамин, ксилилендиамин, диаминобифенил, нафталиндиамины, толуидины, бензидины, 2,2-бис(аминофенил)пропан, аминоанизолы, аминотиофенолы, простой аминодифениловый эфир, аминокрезолы, морфолин, N-метилморфолин, N-фенилморфолин, гидроксиэтилморфолин, N-метилпирролидин, пирролидин, пиперидин, гидроксиэтилпиперидин, пирролы, пиридины, хинолины, индолы, индоленины, карбазолы, пиразолы, имидазолы, тиазолы, пиримидины, хиноксалины, аминоморфолин, диморфолиноэтан, [2,2,2]-диазабициклооктан и N,N-диметил--толуидин.
Полимерные амины, такие как те, что получаются в результате поликонденсации N,N-бис(гидроксиалкил)анилина с дикарбоновыми кислотами или в результате полиприсоединения этиленоксида или других эпоксидов к этим аминам, так же являются подходящими в качестве ускорителей.
Соли металлов, подходящие в качестве ускорителей, представляют собой, например, октоат кобальта или нафтеноат кобальта, а также карбоксилаты ванадия, калия, кальция, меди, железа, марганца или циркония. Другими подходящими солями металлов являются оловянные катализаторы, описанные выше.
п
п
п
п
Предпочтительными в качестве ускорителей являются производные анилина и толуидина и N,N-бисалкилариламины, такие как N,N-диметиланилин, N,N-диэтиланилин, N,N-диметил--толуидин, N,N-бис(гидроксиалкил)ариламины, N,N-бис(2-гидроксиэтил)анилин, N,N-бис(2-гидроксиэтил)толуидин, N,N-бис(2-гидроксипропил)анилин, N,N-бис(2-гидроксипропил)толуидин, N,N-бис(3-метакрилоил-2-гидроксипропил)--толуидин, N,N-дибутоксигидроксипропил--толуидин и 4,4'-бис(диметиламино)дифенилметан. Особенно предпочтительным является диизопропанол--толуидин.
Ускоритель используют в количестве от примерно 0,01 до примерно 10 мас. %, предпочтительно, от примерно 0,2 до примерно 5 мас. %, более предпочтительно, от примерно 0,5 до примерно 3 мас. %, еще более предпочтительно, от примерно 1 до 2,5 мас. %, еще более предпочтительно, от примерно 1,4 до примерно 2,2 мас. %, в пересчете на реактивную смолу.
Предпочтительными ускорителями являются ускорители, используемые в примерах, предпочтительно, приблизительно в количествах, приведенных в примерах.
К маточной смеси реактивной смолы, кроме того, может быть добавлен дополнительный ускоритель, особенно, если в качестве ускорителя используется соединение переходного металла. В зависимости от выбранного соединения переходного металла специалист в состоянии выбрать подходящий дополнительный ускоритель, чтобы достичь желаемых свойств отверждения. Если в качестве ускорителя используется соединение кобальта, то дополнительным ускорителем предпочтительно является амин и/или 1,3-диоксосоединение. Если в качестве ускорителя используется соединение меди, то дополнительным ускорителем предпочтительно является амин, ацетоацетамид, соль калия, имидазол и/или галлат или их смеси. Если в качестве ускорителя используется соединение марганца, то дополнительный ускоритель предпочтительно представляет собой 1,3-диоксосоединение, тиол и/или калиевую или литиевую соль или их смеси. Если в качестве ускорителя используется соединение железа, то дополнительный ускоритель предпочтительно представляет собой 1,3-диоксосоединение и/или тиол, предпочтительно, в сочетании с солью щелочного металла. Подходящими 1,3-диоксосоединениями являются ацетилацетон, ацетоацетат и ацетоацетамид.
Количество присутствующего при необходимости дополнительного ускорителя в реактивной смоле может сильно варьироваться и предпочтительно находится в диапазоне от примерно 0,01 % масс. до примерно 10 % масс., предпочтительно, от примерно 0,1 % масс. до примерно 5 % масс., в пересчете на общую массу реактивной смолы.
Ускоритель и при необходимости дополнительный ускоритель может/могут добавляться к маточной смеси реактивной смолы вместе с имеющимся при необходимости дополнительным реактивным разбавителем либо по отдельности, либо в виде смеси. В качестве альтернативы, ускоритель, при необходимости вместе с дополнительным ускорителем, может добавляться к маточной смеси реактивной смолы, уже смешанной с реактивным разбавителем.
Маточная смесь реактивной смолы при необходимости может уже содержать по меньшей мере один реактивный разбавитель. При этом, как уже упоминалось, избыток гидроксифункционализированного (мет)акрилата может выполнять функцию реактивного разбавителя. Кроме того, если гидроксифункционализированный (мет)акрилат используется в приблизительно эквимолярных количествах с изоцианатными группами, или дополнительно, если применяется избыток гидроксифункционализированного (мет)акрилата, то к реакционной смеси могут добавляться другие реактивные разбавители, которые структурно отличаются от гидроксифункционализированного (мет)акрилата.
Подходящими реактивными разбавителями являются низковязкие, способные к радикальной сополимеризации соединения, предпочтительно не имеющие специальной маркировки соединения, которые добавляются, чтобы, среди прочего, если это необходимо, регулировать вязкости уретан(мет)акрилата или соответственно предшественников во время его получения.
2.6
2.6
Подходящие реактивные разбавители описываются в публикациях европейской заявке на патент EP 1935860 A1 и немецкой заявке на патент DE 19531649 A1. Предпочтительно смоляная смесь в качестве реактивного разбавителя содержит сложный эфир (мет)акриловой кислоты, причем особенно предпочтительно выбирают алифатические или ароматические (мет)акрилаты с 5 - 15 атомами углерода. Подходящие примеры включают 2-, 3-гидроксипропил(мет)акрилат, 1,2-этандиолди-(мет)акрилат, 1,3-пропандиол(мет)акрилат, 1,3-бутандиолди(мет)акрилат, 1,4-бутандиол(мет)акрилат, триметилолпропантри(мет)акрилат, фенетил-(мет)акрилат, тетрагидрофурфурил(мет)акрилат, этилтригликоль(мет)-акрилат, N,N-диметиламиноэтил(мет)акрилат, N,N-диметилами-нометил(мет)акрилат, ацетоацетоксиэтил(мет)акрилат, изоборнил(мет)-акрилат, 2-этилгексил(мет)акрилат, диэтиленгликольди(мет)акрилат, метоксиполиэтиленгликольмоно(мет)акрилат, триметилциклогексил-(мет)акрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, дициклопентенилоксиэтил-(мет)акрилат и/или трициклопентадиенилди(мет)акрилат, бисфенол-А-(мет)акрилат, новолакепоксиди(мет)акрилат, ди[(мет)акрилоилмалеоил]-трицикло-5.2.1.0.-декан, дициклопентенилоксиэтилкротонат, 3-(мет)акрилоилоксиметилтрицило-5.2.1.0.-декан, 3-(мет)циклопентади-енил(мет)акрилат и декалил-2-(мет)акрилат; ПЭГ-ди(мет)акрилаты, такие как ПЭГ200-ди(мет)акрилат, тетраэтиленгликольди(мет)акрилат, солкеталь(мет)акрилат, циклогексил(мет)акрилат, феноксиэтилди(мет)-акрилат, метоксиэтил(мет)акрилат, третбутил(мет)акрилат и норборнил(мет)акрилат. Метакрилаты предпочтительнее в сравнении с акрилатами. Особенно предпочтительными являются 2- и 3-гидроксипропилметакрилат, 1,2-этандиолдиметакрилат, 1,4-бутандиол-диметакрилат (BDDMA), 1,3-бутандиолдиметакрилат, триметилолпро-пантриметакрилат, ацетоацетоксиэтилметакрилат, изоборнилметакрилат, бисфенол-А-метакрилат, триметилциклогексилметакрилат, 2-гидроксиэтилметакрилат, ПЭГ200-диметакрилат и норборнилметакрилат. Наиболее предпочтительными являются 1,4-бутандиолдиметакрилат и смесь из 2- и 3-гидроксипропилметакрилатов, или смесь из этих трех метакрилатов. Наиболее предпочтительной является смесь 2- и 3-гидроксипропилметакрилатов. В принципе, в качестве реактивных разбавителей также могут использоваться и другие традиционные соединения, способные к радикальной полимеризации, по отдельности или в смеси со сложными эфирами (мет)акриловой кислоты, например, стирол, α-метилстирол, алкилированные стиролы, такие как третбутилстирол, дивинилбензол, и винильные, а также аллильные соединения, причем предпочтительными являются их представители, не подлежащие обязательной маркировке. Примерами винильных или аллильных соединений такого типа являются простой гидроксибутилвиниловый эфир, простой этиленгликольдивиниловый эфир, простой 1,4-бутандиолдивиниловый эфир, простой триметилол-пропандивиниловый эфир, простой триметилолпропантривиниловый эфир, простые моно-, ди-, три-, тетра- и полиалкиленгликольвиниловые эфиры, простые моно-, ди-, три-, тетра - и полиалкиленгликолаллиловые эфиры, сложный дивиниловый эфир адипиновой кислоты, простой триметилолпропандиаллиловый эфир и простой триметилолпропан-триаллиловый эфир.
Предпочтительными реактивными разбавителями являются реактивные разбавители, используемые в примерах, предпочтительно приблизительно в количествах, указанных в примерах.
Реактивный разбавитель или соответственно разбавители предпочтительно добавляют в количестве от 0 до примерно 80 % масс., особенно предпочтительно, от примерно 10 до примерно 60 % масс, еще предпочтительнее, от примерно 20 до примерно 50 % масс, в пересчете на реактивную смолу.
Целесообразно, отверждение реактивной смолы инициируют с помощью пероксида в качестве инициатора. Могут применяться все пероксиды, известные специалисту, которые используются для отверждения уретан(мет)акрилатных смол. Пероксиды такого типа включают в себя органические и неорганические пероксиды, или жидкие или твердые, причем также может применяться пероксид водорода. Примерами подходящих пероксидов являются пероксикарбонаты (формулы -OC(O)OO-), сложные пероксиэфиры (формулы -C(O)OO-), диацилпероксиды (формулы -C(O)OOC(O)-), диалкилпероксиды (формулы -OO-), гидропероксиды (формулы -ООН) и тому подобные. Эти пероксиды могут присутствовать в виде олигомеров или полимеров. Широкий ряд примеров для подходящих пероксидов описывается, например, в патентной заявке США US 2002/0091214 A1, абзаце [0018].
Предпочтительно, пероксиды выбирают из группы органических пероксидов. Подходящими органическими пероксидами являются: третичные алкилгидропероксиды, такие как третбутилгидропероксид, и другие гидропероксиды, такие как гидропероксид кумола, сложные пероксиэфиры или перкислоты, такие как сложный третбутилперэфир (например, третбутилпероксибензоат), перекись бензоила, перацетаты и пербензоаты, лаурилпероксид, включая сложные (ди)пероксиэфиры, простые перэфиры, такие как простой пероксидиэтиловый эфир, пероксикетоны, такие как метилэтилкетонпероксид. Применяемые в качестве отвердителя органические пероксиды часто представляют собой третичные сложные перэфиры или третичные гидропероксиды, то есть, соединения пероксида, имеющие третичные атомы углерода, которые непосредственно присоединены к -O-O-ацильной или -OOH-группе. Однако согласно изобретению также могут использоваться смеси этих пероксидов с другими пероксидами. Эти пероксиды также могут представлять собой смешанные пероксиды, то есть, пероксиды, которые содержат в молекуле две различные несущие пероксид структурные единицы. В предпочтительном варианте осуществления для отверждения используют бензоилпероксид (BPO) или третбутилпероксибензоат. В особенно предпочтительном варианте осуществления для отверждения используют один из пероксидов, описанных в примерах.
Объектом настоящего изобретения является описанный в данном документе способ получения реактивной смолы. Кроме того, объектом является реактивная смола, полученная с помощью этого способа.
Доля маточной смеси реактивной смолы согласно изобретению в реактивной смоле согласно изобретению предпочтительно выбирается таким образом, чтобы количество уретан(мет)акрилата (то есть, базовой смолы), используемого согласно изобретению, составляло от примерно 15 % масс. до примерно 95 % масс., предпочтительно, от примерно 20 % масс. до примерно 60 % масс., еще предпочтительнее, от примерно 30 % масс. до примерно 50 % масс., в пересчете на реактивную смолу.
Объектом настоящего изобретения является также система реактивной смолы, состоящая из компонента реактивной смолы (А) и компонента отвердителя (В). Сам компонент реактивной смолы (А) также является объектом настоящего изобретения. Указанный компонент реактивной смолы (А) содержит реактивную смолу согласно изобретению.
Компонент (А), помимо реактивной смолы согласно изобретению, может содержать наполнители и/или добавки. Следует отметить, что некоторые вещества могут применяться как в качестве наполнителя, так и при необходимости, в модифицированной форме, в качестве добавки. Например, пирогенная кремниевая кислота в своей полярной, не обработанной дополнительно форме, служит скорее наполнителем, а в своей неполярной, дополнительно обработанной форме, скорее в качестве добавки. В тех случаях, когда в качестве наполнителя или добавки может применяться именно одно и то же вещество, его общее количество не должно превышать установленный здесь верхний предел для наполнителей.
Для получения компонента реактивной смолы для строительного применения, в частности, для химического закрепления, к реактивной смоле согласно изобретению могут добавляться обычные наполнители. Эти наполнители обычно представляют собой неорганические наполнители, такие как например, описано ниже.
Доля реактивной смолы в компоненте реактивной смолы предпочтительно составляет от примерно 10 до примерно 70 % масс., более предпочтительно, от примерно 30 до примерно 50 % масс., в пересчете на компонент реактивной смолы. Соответственно этому, доля наполнителей предпочтительно составляет от примерно 90 до примерно 30 % масс., более , от примерно 70 до примерно 50 % масс., в пересчете на компонент реактивной смолы.
В качестве наполнителей применение находят обычные наполнители, предпочтительно, минеральные или аналогичные минеральным наполнители, такие как кварц, стекло, песок, кварцевый песок, кварцевая мука, фарфор, корунд, керамика, тальк, кремниевая кислота (например, пирогенная кремниевая кислота, в частности, полярная, не обработанная дополнительно пирогенная кремниевая кислота), силикаты, оксиды алюминия (например, глинозем), глина, диоксид титана, мел, тяжелый шпат, полевой шпат, базальт, гидроксид алюминия, гранит или песчаник, полимерные наполнители, такие как термореактивные пластмассы, гидравлически отверждаемые наполнители, такие как гипс, известь или цемент (например, алюминатный цемент (часто также называемый глинозёмистым цементом) или портландцемент), металлы, такие как алюминий, сажа, кроме того, древесина, минеральные или органические волокна или тому подобные, или смеси двух или более из них. Наполнители могут присутствовать в любых формах, например, в виде порошка или муки, или в виде формованных изделий, например, в форме цилиндров, колец, шариков, пластинок, столбиков, седловидных изделий или в форме кристаллов, или, кроме того, в форме волокон (волокнистые наполнители), и соответствующие частицы основы предпочтительно имеют максимальный диаметр приблизительно 10 мм и минимальный диаметр приблизительно 1 нм. Это значит, диаметр составляет примерно 10 мм или любое значение, меньшее, чем примерно 10 мм, однако большее, чем примерно 1 нм. Предпочтительно, максимальный диаметр составляет примерно 5 мм, более предпочтительно, примерно 3 мм, еще предпочтительнее, примерно 0,7 мм. Наиболее предпочтительно, максимальный диаметр составляет примерно 0,5 мм. Более предпочтительный минимальный диаметр составляет приблизительно 10 нм, еще предпочтительнее, приблизительно 50 нм, наиболее предпочтительно, приблизительно 100 нм. Диапазоны диаметров, которые полкучаются в результате комбинации этих максимальных диаметров и минимальных диаметров, являются особенно предпочтительными. Однако предпочтительный и более четкий усиливающий эффект создают глобулярные, инертные вещества (сферической формы). Также в качестве наполнителей могут применяться частицы типа ядро-оболочка, предпочтительно, в сферической форме.
Предпочтительные наполнители выбирают из группы, состоящей из цемента, кремниевой кислоты, кварца, кварцевого песка, кварцевой муки и смесей двух или более из них. Наполнители, выбираемые из группы, состоящей из цемента, пирогенной кремниевой кислоты, в частности, необработанной, полярной пирогенной кремниевой кислоты, кварцевого песка, кварцевой муки и смесей двух или более из них, являются особенно предпочтительными для компонента реактивной смолы (А). Наиболее предпочтительной для компонента реактивной смолы (А) является смесь из цемента (в частности, алюминатного цемента (часто также называемого глиноземистым цементом) или портландцемента), пирогенной кремниевой кислоты и кварцевого песка. Для компонента отвердителя (В) пирогенная кремниевая кислота является предпочтительной в качестве единственного наполнителя или в качестве одного из нескольких наполнителей; помимо пирогенной кремниевой кислоты, особенно предпочтительно присутствуют еще один или несколько других наполнителей.
В качестве добавок применение находят обычные добавки, то есть, тиксотропные средства, такие как при необходимости дополнительно органически или неорганически обработанная пирогенная кремниевая кислота (в случае, если она уже не используется в качестве наполнителя), в частности, аполярная дополнительно обработанная пирогенная кренмиевая кислота, бентонит, алкил- и метилцеллюлозы, производные касторового масла или тому подобные, пластификаторы, такие как сложные эфиры фталевой кислоты или себациновой кислоты, другие стабилизаторы, помимо стабилизаторов и ингибиторов, применяемых согласно изобретению, антистатические средства, загустители, средства, повышающие эластичность, вспомогательные вещества для улучшения реологических свойств, смачивающие средства, окрашивающие добавки, такие как красители или особенно пигменты, например, для различного окрашивания компонентов для лучшего контроля их смешивания, или тому подобные, или смеси из двух или более из них. Также могут содержаться нереакционноспособные разбавители (растворители), предпочтительно в количестве до 30 % масс., в пересчете на общее количество компонента реактивной смолы, такие как низшие алкилкетоны, например, ацетон, диалкилалканоиламиды из низших алкилов и низших алканоилов, такие как диметилацетамид, алкилбензолы из низших алкилов, такие как ксилолы или толуол, сложные эфиры фталевой кислоты или парафины, вода или гликоли. Кроме того, в компоненте реактивной смолы могут содержаться улавливающие металлы реагенты в форме поверхностно-модифицированных пирогенных кремниевых кислот. Предпочтительно, в качестве добавки присутствует по меньшей мере одно тиксотропное средство, особенно предпочтительно, дополнительно органически или неорганически обработанная пирогенная кремниевая кислота, наиболее предпочтительно, аполярная дополнительно обработанная пирогенная кремниевая кислота.
В этой связи делается ссылка на заявки международные заявки WO 02/079341 и WO 02/079293, а также WO 2011/128061 A1, соответствующее содержание которых тем самым включено в настоящую заявку.
Доля добавок в компоненте реактивной смолы может составлять примерно до 5 % масс., в пересчете на компонент реактивной смолы.
В одном варианте осуществления компонент реактивной смолы может дополнительно содержать усилитель сцепления. В результате использования усилителя сцепления улучшается соединение стенок высверленного отверстия с дюбельной массой, так что адгезия в отвержденном состоянии повышается. Это имеет значение для применения двухкомпонентных дюбельных масс, например, в высверленных отверстиях алмазного сверления, и повышает величину допустимой нагрузки. Подходящие усилители сцепления выбираются из группы силанов, которые функционализированы с помощью других реакционноспособных органических групп и могут включаться в полимерную сшитую структуру. Эта группа включает, например, 3-(мет)акрилоилоксипропилтриметоксисилан, 3-(мет)акрилоилоксипропил-триэтоксисилан, 3-(мет)акрилоилоксиметилтриметоксисилан, 3-(мет)акрилоилоксиметилтриэтоксисилан, винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, функционализированный тетраэтоксисилан, функционализированный тетраметоксисилан, функционализированный тетрапропоксисилан, функционализированный этил- или пропил-полисиликат и смеси из двух или более из них. В этой связи делается ссылка на немецкую заявку на патент DE 10 2009 059210, соответствующее содержание которого тем самым включено в настоящую заявку.
Целесообразно, если усилитель сцепления содержится в компоненте реактивной смолы (А) в количестве от примерно 1 до примерно 10 % масс., в пересчете на общую массу компонента реактивной смолы.
В случае особенно предпочтительного варианта осуществления системы реактивной смолы согласно изобретению эта система реактивной смолы представляет собой двухкомпонентную систему, а компонент реактивной смолы (А), помимо базовой смолы, дополнительно еще содержит гидравлически затвердевающее или способное к поликонденсации неорганическое соединение, в частности, цемент, а компонент отвердителя (В), помимо инициатора полимеризации базовой смолы, еще содержит воду. Такие гибридные системы строительных растворов подробно описаны в немецкой заявкем на патент DE 4231161 А1. При этом компонент (А) в качестве гидравлически затвердевающего или способного к поликонденсации неорганического соединения предпочтительно содержит цемент, например, портландцемент или глиноземистый цемент, причем особенно предпочтительными являются цементы, которые не содержат оксидов переходных металлов или содержат мало переходных металлов. В качестве гидравлически затвердевающего неорганического соединения также может использоваться гипс, как таковой или в виде смеси с цементом. В качестве способного к поликонденсации неорганического соединения компонент (А) может также включать силикатные, способные к поликонденсации соединения, в частности растворимые, растворенные и/или аморфные вещества, содержащие диоксид кремния, такие как например, полярная, не обработанная дополнительно пирогенная кремниевая кислота.
Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы компонент (А) также содержал тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту, причем также должны включаться смеси из различных пирогенных кремниевых кислот.
Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления компонент реактивной смолы (А) содержит:
- по меньшей мере один уретан(мет)акрилат, как определено выше;
- по меньшей мере один ингибитор пиперидинил-N-оксильного или тетрагидропиррол-N-оксильного типа, как определено выше, предпочтительно, TEMPOL;
п
- по меньшей мере один ускоритель, как определено выше, предпочтительно, производное толуидина, особенно предпочтительно, диизопропанол--толуидин;
- по меньшей мере одно гидравлически затвердевающее или способное к поликонденсации неорганическое соединение, предпочтительно, цемент; и
- по меньшей мере одно тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту,
и компонент отвердителя (B) содержит:
- по меньшей мере один инициатор для инициирования полимеризации уретан(мет)акрилата, предпочтительно, бензоилпероксид (BPO) или третбутилпероксибензоат; и
- воду.
В более предпочтительном варианте осуществления компонент реактивной смолы (А) содержит:
- по меньшей мере один уретан(мет)акрилат, как определено выше;
- по меньшей мере один ингибитор пиперидинил-N-оксильного или тетрагидропиррол-N-оксильного типа, как определено выше, предпочтительно, TEMPOL;
п
- по меньшей мере один ускоритель, предпочтительно, производное толуидина, особенно предпочтительно, диизопропанол--толуидин;
- по меньшей мере одно гидравлически затвердевающее или способное к поликонденсации неорганическое соединение, предпочтительно цемент; и
- по меньшей мере одно тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту,
и компонент отвердителя (B) содержит:
- по меньшей мере один инициатор для инициирования полимеризации уретан(мет)акрилата, предпочтительно, бензоилпероксид (BPO) или третбутилпероксибензоат;
- по меньшей мере один наполнитель, предпочтительно, кварцевый песок или кварцевую муку; и
- воду.
В еще более предпочтительном варианте осуществления компонент реактивной смолы (А) содержит:
- по меньшей мере один уретан(мет)акрилат, как определено выше;
- по меньшей мере один ингибитор пиперидинил-N-оксильного или тетрагидропиррол-N-оксильного типа, как определено выше, предпочтительно, TEMPOL;
п
- по меньшей мере один ускоритель, предпочтительно, производное толуидина, особенно предпочтительно, диизопропанол--толуидин;
- по меньшей мере один дополнительный ингибитор, который выбирают из группы, состоящей из катехинов и фенотиазинов;
- по меньшей мере одно гидравлически затвердевающее или способное к поликонденсации неорганическое соединение, предпочтительно цемент; и
- по меньшей мере одно тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту,
и компонент отвердителя (B) содержит:
- по меньшей мере один инициатор для инициирования полимеризации уретан(мет)акрилата, предпочтительно, бензоилпероксид (BPO) или третбутилпероксибензоат;
- по меньшей мере один наполнитель, предпочтительно, кварцевый песок или кварцевую муку;
- по меньшей мере одно тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту и
- воду.
В еще более предпочтительном варианте осуществления компонент реактивной смолы (А) содержит:
- по меньшей мере один уретан(мет)акрилат, как определено выше;
- по меньшей мере один ингибитор пиперидинил-N-оксильного или тетрагидропиррол-N-оксильного типа, как определено выше, предпочтительно, TEMPOL;
п
- по меньшей мере один ускоритель, предпочтительно, производное толуидина, особенно предпочтительно, диизопропанол--толуидин;
- по меньшей мере один дополнительный ингибитор, который выбирают из группы, состоящей из катехинов и фенотиазинов;
- по меньшей мере одно гидравлически затвердевающее или способное к поликонденсации неорганическое соединение, предпочтительно цемент; и
- по меньшей мере одно тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту, и
- по меньшей мере один дополнительный наполнитель, предпочтительно, кварцевый песок,
и компонент отвердителя (B) содержит:
- бензоилпероксид (BPO) или третбутилпероксибензоат в качестве инициатора для инициирования полимеризации уретан(мет)акрилата;
- по меньшей мере один наполнитель, предпочтительно, кварцевый песок или кварцевую муку;
- по меньшей мере одно тиксотропное средство, предпочтительно, пирогенную кремниевую кислоту и
- воду.
В еще более предпочтительном варианте осуществления компонент реактивной смолы (А) содержит:
- по меньшей мере один уретан(мет)акрилат, как определено выше;
- TEMPOL;
п
- диизопропанол--толуидин;
- по меньшей мере один дополнительный ингибитор, который выбирают из группы, состоящей из катехинов и фенотиазинов;
- цемент;
- пирогенную кремниевую кислоту, и
- кварцевый песок,
и компонент отвердителя (B) содержит:
- по меньшей мере один инициатор для инициирования полимеризации уретан(мет)акрилата;
- пирогенную кремниевую кислоту,
- кварцевый песок или кварцевую муку и
- воду.
В каждом из этих вариантов осуществления в предпочтительном варианте осуществления компонент реактивной смолы (А) дополнительно содержит еще по меньшей мере один реактивный разбавитель. Указанный реактивный разбавитель предпочтительно представляет собой мономер или смесь нескольких мономеров базовой смолы.
Компоненты реактивной смолы (А) и компоненты отвердителя (В) в каждом из этих вариантов осуществления могут комбинироваться друг с другом произвольным образом.
В особенно предпочтительном варианте осуществления компоненты реактивной смолы согласно изобретению или соответственно компонента реактивной смолы согласно изобретению представляют собой один или несколько компонентов, которые указаны в примерах согласно изобретению. Наиболее предпочтительными являются реактивные смолы или соответственно компоненты реактивной смолы, которые содержат те же компоненты или состоят из тех же компонентов, которые указаны в отдельных примерах согласно изобретению, а именно, предпочтительно в указанных там пропорциях.
Реактивная смола согласно изобретению, полученная по способу согласно изобретению, а также компонент реактивной смолы (А) согласно изобретению, который содержит эту реактивную смолу, и система реактивной смолы согласно изобретению, которая включает указанный компонент реактивной смолы в качестве составной части, отличаются особенно низким изменением реакционной способности, особенно низким изменением времени образования геля и хорошей стабильностью при хранении.
Изменение реакционной способности и изменение времени образования геля, или один из этих двух показателей, в случае композиций согласно изобретению ниже, чем в случае композиций с такими же компонентами, при получении которых TEMPOL добавляли к базовой смоле непосредственно сразу после окончания реакции.
Реактивные смолы, полученные согласно изобретению, могут использоваться во многих областях, в которых, кроме того, обычно находят применение ненасыщенные смолы из сложных полиэфиров, смолы из сложных виниловых эфиров или смолы из сложных виниловых эфиров с уретанами. Они могут применяться, в частности, для производства строительных растворов из реактивной смолы для строительного применения, такого как химическое закрепление.
Реактивная смола согласно изобретению обычно находит применение в качестве компонента смолы в компоненте реактивной смолы многокомпонентной системы, обычно двухкомпонентной системы из компонента реактивной смолы (А) и компонента отвердителя (В). Эта многокомпонентная система может быть в форме системы с патронами, системы картриджей или системы пакетов из пленки. При использовании системы по назначению, компоненты либо под воздействием механического нажимного усилия или под воздействием давления газа выдавливаются из патронов, картриджей или пакетов из пленки, смешиваются друг с другом, предпочтительно, с помощью статического смесителя, через который эти компоненты пропускаются, и вводятся в высверленное отверстие, после чего в это высверленное отверстие, заполненное отверждающейся реактивной смолой, вводят и соответствующим образом устанавливают устройства, подлежащие закреплению, такие как анкерные резьбовые стержни и тому подобные.
Такая система реактивной смолы прежде всего находит применение в строительном секторе, например, для восстановления бетона, в качестве полимерного бетона, в качестве массы для нанесения покрытий на основе синтетической смолы или в качестве дорожной разметки холодного отверждения. Она особенно подходит для химического закрепления анкерных средств, таких как анкеры, арматурные стержни, винты и тому подобные, в высверленных отверстиях, в частности, в высверленных отверстиях в различных основаниях, в частности, минеральных основаниях, таких как на различных основаниях из бетона, пористого бетона, кирпича, силикатного кирпича, песчаника, природного камня, стекла и тому подобных, и металлических основаниях, таких как основания из стали. В одном варианте осуществления основание под высверленное отверстие представляет собой бетон, а крепежное средство состоит из стали или железа. В другом варианте осуществления основание под высверленное отверстие представляет собой сталь, а крепежное средство состоит из стали или железа.
Другим объектом изобретения является применение реактивной смолы согласно изобретению в качестве компонента отверждаемого связующего средства или в качестве отверждаемых связующих средств, в частности, для закрепления крепежных средств в высверленных отверстиях в различных основаниях, и для склеивания при строительстве. В одном варианте осуществления основание под высверленное отверстие представляет собой бетон, а крепежное средство состоит из стали или железа. В другом варианте осуществления основание под высверленное отверстие представляет собой сталь, а крепежное средство состоит из стали или железа. Предпочтительно, стальное высверленное отверстие имеет канавки.
Изобретение более подробно поясняется далее с помощью ряда примеров и рисунков. Все примеры и рисунки подтверждают объем формулы изобретения. Однако изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления, показанными в примерах и фигурах.
ПРИМЕРЫ
Если не указано иное, все перечисленные здесь компоненты композиций являются коммерчески доступными и использовались в обычном коммерческом качестве.
Измерение реакционной способности смолы
t
r,25
Измеряли период реакционной способности. Под этим понимают реакционную способность смолы (→80°C) для смолы или содержащей смолу композиции, выраженную как промежуток времени, измеренный с момента времени добавления инициатора для инициирования отверждения до момента времени, в который композиция достигает температуры 80°C. Измерение проводилось следующим образом:
t
r,25
Период реакционной способности, то есть, реакционную способность смолы →80°C после добавления инициатора (например, Perkadox 20S в примерах 1 и 2) к смоле или содержащей смолу композиции, определяли с помощью обычного прибора (Geltimer, фирмы WKS Informatik) при начальной температуре 25°C. Для этого после добавления инициатора смесь помещали в пробирку до высоты на 4 см ниже края, причем эту пробирку выдерживали при температуре 25°C (стандарты DIN 16945, DIN EN ISO 9396). Стеклянный стержень или шпиндель перемещали в смеси вверх и вниз со скоростью 10 нажатий в минуту. Реакционная способность смолы соответствует промежутку времени после добавления инициатора, после которого в смеси была измерена температура 80°C.
Измерение времени образования геля
t
m
,25
Измеряли время образования геля (→35°C) смолы или содержащей смолу композиции, выраженый как промежуток времени, измеренный с момента времени добавления инициатора для инициирования отверждения до момента времени, в который композиция достигает температуры 35°C. Измерение проводилось следующим образом:
t
m
,25
Время образования геля (→35°C) после добавления инициатора (например, компонента отвердителя в примере 3) к содержащей смолу композиции определяли с помощью обычного прибора (Geltimer, фирмы WKS Informatik) при начальной температуре 25°C. Для этого после добавления инициатора смесь помещали в пробирку до высоты на 4 см ниже края, причем эту пробирку выдерживали при температуре 25°C (стандарты DIN 16945, DIN EN ISO 9396). Стеклянный стержень или шпиндель перемещали в смеси вверх и вниз со скоростью 10 нажатий в минуту. Реакционная способность смолы соответствует промежутку времени после добавления инициатора, после которого в смеси была измерена температура 35°C.
Пример 1.1:
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали путем добавления по каплям в течение промежутка времени примерно 2,25 ч 2,101 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer) к 4,6347 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) при действии оловянного катализатора (0,016 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) и фенотиазина D Prills (0,015 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Allessa) и TEMPOL (0,02 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Evonik) в качестве стабилизаторов процесса, все из которых находились в HPMA, при температуре от 65°C до 75°C, и затем до её последующего смешивания с TEMPOL дополнительно перемешивали при 60°C.
п
Сразу же после этой реакции получения базовой смолы, или спустя 1 ч, 3,25 ч, 5 ч или 23,5 ч после окончания этой реакции, образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы для получения реактивной смолы при 60°C смешивали с TEMPOL (0,31 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) и перемешивали 15 мин. Затем добавляли сначала диизопропанол--толуидин (1,8 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу), а потом катехин (0,15 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) и растворяли 30 мин при перемешивании при постоянной температуре. По окончании добавляли HPMA (25,27 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) и BDDMA (5,35 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, 1,4-бутандиолдиметакрилат, Visiomer BDDMA, фирмы Evonik). Всю реакционную смесь охлаждали до 30 ± 1°C при перемешивании.
r,25
Образцы 50 г полученной таким образом реактивной смолы выдерживали при температуре 25°C в течение 45 минут. Для измерения реакционной способности смолы в образцах, эти образцы при 25°C в каждом случае смешивали с 15 г Perkadox 20S (AkzoNobel) и измеряли промежуток времени t→ 80°C до тех пор, пока отверждаемая смесь не достигала 80°C. Результаты приведены в таблице 1:
Таб. 1:
Увеличение периода реакционной способности со временем до добавления TEMPOL
Время до добавления TEMPOL [ч]
t<sub>r,25</sub> → 80°C [мин]
0
6,8
1
7,2
3,25
7,7
5
7,8
23,5
7,9
r,25
Хорошо можно видеть, что период реакционной способности t→ 80°C увеличивается с увеличением промежутка до добавления TEMPOL от окончания реакции получения базовой смолы и что это увеличение имеет асимптотический характер кривой.
Пример 1.2:
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали путем добавления по каплям в течение промежутка времени примерно 2,25 ч 2,101 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer) к 4,6347 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) при действии оловянного катализатора (0,016 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) и фенотиазина D Prills (0,015 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Allessa) и TEMPOL (0,02 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Evonik) в качестве стабилизаторов процесса, все из которых находились в HPMA, при температуре от 65°C до 75°C. Затем маточную смесь реактивной смолы до её последующего смешивания с TEMPOL дополнительно перемешивали при 75°C.
п
t
80°C
r,25
Спустя 1 ч после окончания реакции получения базовой смолы образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы при 75°C смешивали с TEMPOL (0,31 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) и перемешивали 15 мин. Затем добавляли сначала диизопропанол--толуидин (1,8 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу), а потом катехин (0,15 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) и растворяли 30 мин при перемешивании при постоянной температуре. По окончании добавляли 1,4-BDDMA (5,35 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и HPMA (25,27 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer HPMA 98, фирмы Evonik). Всю реакционную смесь охлаждали до 30 ± 1°C при перемешивании. Образец 50 г полученной таким образом реактивной смолы выдерживали при постоянной температуре 25°C в течение 45 минут. Период реакционной способности → этого образца был измерен путем отверждения с помощью 15 г Perkadox 20S (AkzoNobel) и составил 6,3 мин.
t
80°C
r,25
Следовательно, период реакционной способности → по сравнению с 1-часовым образцом из Примера 1.1, который в остальном обрабатывали идентично, значительно уменьшился только из-за повышенной температуры до и после добавления TEMPOL. Предположительно, при более высокой температуре распадается больше TEMPOL за более короткое время, так что происходит сокращение периода реакционной способности, что может быть неблагоприятным.
Пример 2.1:
п
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали путем добавления по каплям в течение промежутка времени примерно 2,25 ч 2,101 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer) к 4,6347 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) при действии оловянного катализатора (0,016 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) и фенотиазина D Prills (0,015 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Allessa) и TEMPOL (0,02 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Evonik) в качестве стабилизаторов процесса, все из которых находились в HPMA, при температуре от 65°C до 75°C. Полученную в результате маточную смесь реактивной смолы затем дополнительно перемешивали при 60°C до её последующего смешивания с диизопропанол--толуидином.
п
t
80°C
r,25
Спустя 15 мин после окончания реакции получения базовой смолы маточную смесь реактивной смолы при 60°C смешивали с диизопропанол--толуидином (1,8 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу), а затем катехином (0,147 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) и растворяли 30 мин при перемешивании при постоянной температуре. Следовательно, в общей сложности после завершения реакции смесь перемешивали в течение 45 минут (время после завершения реакции) при 60°C (температура после завершения реакции). По окончании добавляли 1,4-BDDMA (5,35 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и HPMA (25,27 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer HPMA 98, фирмы Evonik). Затем всю реакционную смесь охлаждали до 30 ± 1°C при перемешивании (длительность 2,25 ч). Затем добавляли TEMPOL (0,275 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу). Таким образом, добавление TEMPOL осуществляли только спустя 3 ч после олкончания реакции получения базовой смолы. TEMPOL растворяли в течение 45 минут при перемешивании, при этом образец медленно охлаждали до комнатной температуры (25°C). После истечения приведенных в таблице 2 промежутков времени после достижения комнатной температуры 50 г образца полученной таким образом реактивной смолы в каждом случае выдерживали при постоянной температуре 25°C в течение 45 минут. Период реакционной способности → каждого образца был измерен после этого путем отверждения с помощью 15 г Perkadox 20S (AkzoNobel). Результаты приведены в таблице 2:
Таб. 2:
Период реакционной способности в зависимости от промежутка времени с момента достижения комнатной температуры
Время, за которое образец достиг комнатной температуры [д]
t<sub>r,25</sub>→ 80°C [мин]
0,04
6,2
1
5,5
2
5,3
6
5,4
t
80°C
r,25
Можно увидеть, что период реакционной способности → уменьшался с увеличением промежутка времени, прошедшего с момента достижения комнатной температуры, то есть имело место изменение реакционной способности.
Пример 2.2:
п
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали путем добавления по каплям в течение промежутка времени примерно 2,25 ч 2,101 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer) к 4,6347 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) при действии оловянного катализатора (0,016 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) и фенотиазина D Prills (0,015 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Allessa) и TEMPOL (0,02 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Evonik) в качестве стабилизаторов процесса, все из которых находились в HPMA, при температуре от 85°C до 105°C. Полученную в результате маточную смесь реактивной смолы затем дополнительно перемешивали при 85°C до её последующего смешивания с диизопропанол--толуидином.
п
t
80°C
r,25
Спустя 15 мин после окончания реакции получения базовой смолы образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы при 85°C смешивали с диизопропанол--толуидином (1,8 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу), а затем катехином (0,147 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) и растворяли 30 мин при перемешивании при постоянной температуре. Следовательно, в общей сложности после завершения реакции смесь перемешивали в течение 45 минут (время после завершения реакции) при 85°C (температура после завершения реакции). По окончании добавляли 1,4-BDDMA (5,35 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и HPMA (25,27 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу, Visiomer HPMA 98, фирмы Evonik). Затем всю реакционную смесь охлаждали до 30 ± 1°C при перемешивании (длительность 2,25 ч). Затем добавляли TEMPOL (0,275 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу). Таким образом, добавление TEMPOL осуществляли только спустя 3 ч после олкончания реакции получения базовой смолы. TEMPOL растворяли в течение 45 минут при перемешивании, при этом образец медленно охлаждали до комнатной температуры (25°C). После истечения приведенных в таблице 3 промежутков времени после достижения комнатной температуры 50 г образца полученной таким образом реактивной смолы в каждом случае выдерживали при постоянной температуре 25°C в течение 45 минут. Период реакционной способности → этих образцов был измерен после этого путем отверждения с помощью 15 г Perkadox 20S (AkzoNobel). Результаты приведены в таблице 3:
Таб. 3:
Период реакционной способности в зависимости от промежутка времени с момента достижения комнатной температуры
Время, за которое образец достиг комнатной температуры [д]
t<sub>r,25</sub>→ 80°C [мин]
0,04
6,4
0,08
6,2
0,71
6,2
1
6,1
5
6,1
t
80°C
r,25
Можно увидеть, что период реакционной способности → действительно уменьшался с увеличением времени после достижения комнатной температуры. Однако это снижение (изменение реакционной способности) было гораздо менее сильным, чем в примере 2.1, что является предпочтительным. Это могло быть связано с более высокой температурой получения базовой смолы и/или более высокой начальной температурой после завершения реакции (то есть, температурой, при которой смесь выдерживается после завершения реакции получения базовой смолы). Получающаяся в результате маточная смесь реактивной смолы предположительно содержит меньше примесей, которые способствуют быстрому распаду TEMPOL, чем маточная смесь реактивной смолы в примере 2.1.
Пример 3.1: Контрольный способ
3
1,848 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор объемом 12 м. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор, в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали приблизительно до 60°C. Затем в течение промежутка времени примерно 0,9 ч при перемешивании добавляли по каплям 837,6 кг полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температуру поддерживали на уровне 65 - 75°C путем охлаждения. После прикапывания загруженную массу перемешивали при этой температуре («температура после завершения реакции») в течение примерно 45 минут («время после завершения реакции»). Теперь, добавляли сначала 12,4 кг (0,31 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik), затем 72 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo) и затем 6 кг (0,15 % % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia) и растворяли при этой температуре. После того, как вещества растворились, добавили 214 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 1,008 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате добавления температура содержимого реактора упала примерно до 55°C. Теперь загруженную массу активно охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.2. Понижение температуры после завершения реакции и увеличение продолжительности времени после завершения реакции
Отличия от контрольного способа из примера 3.1: понижение температуры после завершения реакции в среднем примерно от 70°C в среднем до примерно 60°C и увеличение продолжительности времени после завершения реакции с 0,75 ч (45 минут) до 8 ч.
69,29 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор вместимостью 300 кг. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали приблизительно до 80°C. Затем в течение промежутка времени примерно 70 мин при перемешивании добавляли по каплям 31,41 кг полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температуру поддерживали на уровне 70 - 75°C путем охлаждения. После прикапывания загруженную массу охлаждали до 60°C (температура после завершения реакции) и в течение примерно 8 ч (время после завершения реакции) перемешивали при температуре 58 - 62°C. После этого времени в реакционной массе при этой температуре растворяли сначала 0,412 кг (0,275 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik), затем 2,7 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo) и затем 0,221 кг (0,147 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia). Теперь добавляли 8,025 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 37,874 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате добавления температура содержимого реактора упала примерно до 48°C. Теперь загруженную массу активно охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.3. Повышение температуры после завершения реакции и увеличение промежутка времени после завершения реакции
Отличия от контрольного способа из примера 3.1: повышение температуры после завершения реакции в среднем примерно от 70°C в среднем до примерно 81°C и увеличение промежутка времени после завершения реакции с 0,75 ч (45 минут) до 6 ч.
3
4,619 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор объемом 12 м. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали приблизительно до 60°C. Затем в течение промежутка времени примерно 2,25 ч при перемешивании добавляли по каплям 2,094 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температуру поддерживали на уровне 65 - 75°C путем охлаждения. После прикапывания загруженную массу перемешивали при 75 - 86°C (температура после завершения реакции) и в течение 6 ч (время после завершения реакции). Теперь добавляли сначала 28 кг (0,28 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik), затем 180 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo) и затем 14,8 кг (0,148 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia) и растворяли при этой температуре. После того как вещества растворились, добавляли 535 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 2,542 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате добавления температура содержимого реактора упала примерно до 62°C. Теперь загруженную массу активно охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.4: добавление TEMPOL, отложенное на 3 часа, и при более низкой температуре, повышение максимальной температуры синтеза, повышение температуры после завершения реакции, увеличение промежутка времени после завершения реакции
Отличия от контрольного способа из примера 3.1: повышение максимальной температуры синтеза примерно на 30°C, повышение температуры после завершения реакции от среднего значения примерно 70°C до среднего значения примерно 95°C и увеличение промежутка времени после завершения реакции с 0,75 ч (45 мин) до 2,5 ч, откладывание добавления TEMPOL примерно на 3 часа назад, и вместо температуры примерно 60°C, при температуре примерно 30°C.
69,29 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор вместимостью 300 кг. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор, в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали до 80°C. Затем в течение промежутка времени примерно 70 мин при перемешивании добавляли по каплям 31,41 кг полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температура поднималась до 107°C. После прикапывания загруженную массу перемешивали без активного охлаждения в течение примерно 2,5 ч. За это время температура упала до 100°C в первые 30 минут. С этого момента времени температура в течение следующих 2 часов линейно снижалась от 100°C до приблизительно 87°C. Время после завершения реакции представляет собой время от начала падения температуры, то есть, 2,5 часа. За это время температура упала от 107°C до 87°C. Средняя температура после завершения реакции составляла 95°C. После этого времени в загруженной массе при этой температуре растворяли сначала 2,7 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo), а потом 0,221 кг (0,147 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia). Теперь добавляли 8,025 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 37,874 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате добавления температура содержимого реактора упала до 70°C. Теперь загруженную массу активно охлаждали до температуры 30°C, что заняло примерно 1 ч. По истечении этого времени добавляли 0,412 кг (0,275 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik) и растворяли при этой температуре в течение следующих 1,5 часов. Затем загруженную массу охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.5: добавление TEMPOL, отложенное на 5 ч, и при более низкой температуре, повышение максимальной температуры синтеза, повышение температуры после завершения реакции, увеличение промежутка времени после завершения реакции
Отличия от контрольного способа из примера 3.1: повышение максимальной температуры синтеза примерно на 35°C, повышение температуры после завершения реакции от среднего значения примерно 70°C до среднего значения примерно 105°C и увеличение промежутка времени после завершения реакции с 0,75 ч до 2,5 ч, откладывание добавления TEMPOL примерно на 5 ч назад, и вместо температуры примерно 60°C, при температуре примерно 30°C.
3
2,310 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор объемом 12 м. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор, в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали примерно до 60°C. Затем в течение промежутка времени примерно 1,25 ч при перемешивании добавляли по каплям 1,047 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температуру поддерживали на уровне 105 - 112°C путем охлаждения. После прикапывания загруженную массу перемешивали при 100 - 110°C (температура после завершения реакции) и в течение 2,5 ч (время после завершения реакции). Теперь смесь в течение 0,75 ч охлаждали до примерно 80°C. Теперь добавляли 267,5 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 1,262 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате этого добавления температура содержимого реактора упала примерно до 62°C. Теперь при этой температуре растворяли 90 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo) и затем 7,4 кг (0,148 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia). После, загруженную массу активно охлаждали до температуры 30°C и при этой температуре растворяли 14 кг (0,28 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik). Затем загруженную массу охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.6: добавление TEMPOL, отложенное на 5,5 ч, и при более низкой температуре, повышение максимальной температуры синтеза, повышение температуры после завершения реакции, увеличение промежутка времени после завершения реакции
Отличия от контрольного способа из примера 3.1: повышение максимальной температуры синтеза примерно на 35°C, повышение температуры после завершения реакции от среднего значения примерно 70°C до среднего значения примерно 110°C и увеличение промежутка времени после завершения реакции с 0,75 ч до 2 ч, откладывание добавления TEMPOL примерно на 5,5 ч назад, и вместо температуры примерно 60°C, при температуре примерно 30°C.
3
4,619 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор объемом 12 м. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор, в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали примерно до 60°C. Затем в течение промежутка времени примерно 2,25 ч при перемешивании добавляли по каплям 2,094 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температуру поддерживали на уровне 110 - 112°C путем охлаждения. После прикапывания загруженную массу перемешивали при 110 - 112°C (температура после завершения реакции) и в течение 2 ч (время после завершения реакции). Теперь смесь в течение 0,5 ч охлаждали до примерно 88°C. Теперь добавляли 535 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 2,527 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате этого добавления температура содержимого реактора упала примерно до 62°C. Теперь при этой температуре растворяли 180 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo) и затем 14,6 кг (0,146 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia). После, загруженную массу активно охлаждали до температуры 30°C и при этой температуре растворяли 25 кг (0,25 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik). Затем загруженную массу охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.7: добавление TEMPOL, отложенное на 6 ч, и при более низкой температуре, повышение максимальной температуры синтеза, повышение температуры после завершения реакции, увеличение промежутка времени после завершения реакции
Отличия от контрольного способа из примера 3.1: повышение максимальной температуры синтеза примерно на 35°C, повышение температуры после завершения реакции от среднего значения примерно 70°C до среднего значения примерно 108°C и увеличение промежутка времени после завершения реакции с 0,75 ч (45 мин) до 2,5 ч, откладывание добавления TEMPOL примерно на 6 ч назад, и вместо температуры примерно 60°C, при температуре примерно 30°C.
3
4,619 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik) помещали в реактор объемом 12 м. К нему добавляли такие же стабилизаторы процесса и такой же оловянный катализатор, в таких же количествах, что и в примере 1.1, и загруженную массу нагревали примерно до 60°C. Затем в течение промежутка времени примерно 2,25 ч при перемешивании добавляли по каплям 2,094 т полимерного MDI (Desmodur 44V20L фирмы Bayer). При этом температуру поддерживали на уровне 110 - 112°C путем охлаждения. После прикапывания загруженную массу перемешивали при 108 - 112°C (температура после завершения реакции) и в течение 2,5 ч (время после завершения реакции). Теперь в течение 0,5 ч охлаждали до примерно 85°C. Теперь добавляли 535 кг 1,4-BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik) и затем дополнительные 2,527 т HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik). В результате этого добавления температура содержимого реактора упала примерно до 60°C. Теперь при этой температуре растворяли 180 кг N,N-диизопропилтолуидина (фирмы Saltigo) и затем 14,6 кг (0,146 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) катехина (фирмы Rhodia). После, загруженную массу активно охлаждали до температуры 30°C и при этой температуре растворяли 25 кг (0,25 % масс. в пересчете на полученную в конце реактивную смолу) TEMPOL (фирмы Evonik). Затем загруженную массу охлаждали до комнатной температуры (25°C).
Пример 3.8: дальнейшая обработка реактивной смолы и измерение времени образования геля
m,25
Каждую из реактивных смол, полученных в примерах с 3.1 по 3.7 (в каждом случае до 43 % масс.), гомогенизировали с песком (Strobel; P10, 36 % масс.), цементом (Kerneos Inc.; Secar 80, 18 % масс.) и пирогенной кремниевой кислотой (Cabot, TS-720, 3 % масс.) до получения тиксотропного компонента реактивной смолы и упаковывали в пленку. Указанный упакованный компонент реактивной смолы объединяли с компонентом отвердителя, содержащим дибензоилпероксид, также упакованным в пленку (компонент отвердителя гибридного впрыскиваемого раствора HIT MM Plus фирмы HILTI), с получением одной упаковки из пленки. Эти оба компонента смешивали, используя статический смеситель и дозатор, и тем самым запускали радикальное отверждение. При этом с момента смешивания компонентов, которые были предварительно выдержаны при температуре 25°C, отверждение замедлялось под действием ингибиторов TEMPOL и катехина, содержащихся в смоле. Продолжительность этого замедления зависит от количества этих ингибиторов, (еще) присутствующих ко времени радикального отверждения. На это количество и, следовательно, также на время образования геля, оказывает влияние способ получения реактивной смолы согласно изобретению, также как и длительность хранения упаковки из пленки и температура хранения. Чтобы определить сокращение времени образования геля во время хранения (далее называемое изменением времени образования геля), упаковки из пленки выдерживали в течение определенного периода при 23°C или 40°C и отверждали, как описано выше, по истечении этого периода. При этом время образования геля определяли, как описано выше, с использованием прибора для определения времени образования геля, который регистрирует термический ход реакции отверждения. Упаковки из пленки, которые выдерживали при температуре 25°C, смешивали с помощью статического смесителя, который также термостатировали, в бане с постоянной температурой 25°C. Момент времени, в который смесь компонентов превысила температуру 35°C, называется временем образования геля и сокращенно записывается следующим образом: t→35°C.
Различия между примерами с 3.1 по 3.7 обобщены в таблице 4. Влияние этих различий на время образования геля представлено на рисунках 1 и 2 (Фиг. 1: хранение при 23°C; Фиг. 2: хранение при 40°C).
Таб. 4:
Обобщение различий между примерами с 3.1 по 3.7
Пример
Полученное количество реактивной смолы [т]
Количество TEMPOL[ % масс.]
Количество катехина[ % масс.]
Время реакции[ч]
Максимальная температура синтеза[°C]
Промежутокпослезавершения реакции[ч]
Средняя температура после завершения реакции[°C]
3.1
4
0,31
0,15
0,9
75
0,75
70
3.2
0,15
0,275
0,147
1,17
75
8
60
3.3
10
0,28
0,148
2,25
75
6
81
3.4
0,15
0,275
0,147
1,17
107
2,5
95
3.5
5
0,28
0,148
1,25
112
2,5
105
3.6
10
0,25
0,146
2,25
112
2
110
3.7
10
0,25
0,146
2,25
112
2,5
108
Как видно из графиков на Фиг.1 и 2, увеличение промежутка времени после завершения реакции и понижение температуры после завершения реакции (пример 3.2 в сравнении с 3.1) едва ли приводит к увеличению времени образования геля в зависимости от времени хранения. И напротив, заметное увеличение можно наблюдать уже при повышении средней температуры после завершения реакции до 81°C, как показано в примере 3.3. Однако если повышают максимальную температуру синтеза до более чем 100°C, а температурау после завершения реакции дополнительно примерно до 95°C, как в примере 3.4, то несмотря на значительное сокращение времени после завершения реакции и, таким образом, значительно более экономически эффективное производство, изменение времени образования геля может быть дополнительно заметно улучшено. Если повышают максимальную температуру синтеза, время реакции и температуру после завершения реакции, то несмотря на значительно уменьшенную концентрацию ингибитора (сравните, например, концентрацию ингибитора в Примере 3.7 с 3.1), получают сильно улучшенное изменение времени образования геля (Примеры 3.6 и 3.7 по сравнению с Примерами с 3.1 по 3.5).
Пример 4.1: контрольный способ получения контрольной реактивной смолы с максимальной температурой синтеза 80
°C
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали, добавляя по каплям 17,99 кг полимерного дифенилметандиизоцианата (pMDI; Desmodur VL R20 фирмы Bayer) к 79,36 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik), 34 г TEMPOL (фирмы Evonik), 8 г фенотиазина (D Prills, фирмы Allessa) и 12 г Tegokat 216 (TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) при температуре 75°C, при перемешивании. Во время прикапывания температура повышалась и поддерживалась на уровне 80°C до завершения реакции (примерно 1,5 - 2 часа; контроль путем титрования NCO-групп).
п
п
После окончания реакции (примерно 1,5 - 2 часа), образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы для получения реактивной смолы охлаждали до 60°C и смешивали с дополнительными 74 г TEMPOL (фирмы Evonik) и перемешивали 15 мин. Затем добавляли 2,5 кг диизопропанол--толуидина (фирмы Saltigo), 834 г N-(2-гидроксиэтил)-N-метил--толуидина (фирмы Saltigo), 130 г третбутилпирокатехина (TBC 100 %, в форме чешуек, фирмы Rhodia) и 519 г катехина (фирмы Rhodia) и растворяли в течение 30 минут при перемешивании при постоянной температуре. По завершении добавляли 74,3 кг BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik). Всю реакционную загруженную смесь при перемешивании охлаждали до комнатной температуры (30 ± 1°C).
Скорость перемешивания выбирается в каждом случае в соответствии с используемым реактором или используемой конструкцией прибора таким образом, что становится возможным как можно более максимальное смешивание и, следовательно, максимальная конверсия.
Пример 4.2: контрольный способ получения контрольной реактивной смолы с максимальной температурой синтеза 95
°C
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали, добавляя по каплям 17,99 кг полимерного дифенилметандиизоцианата (pMDI; Desmodur VL R20 фирмы Covestro) к 79,36 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik), 34 г TEMPOL (фирмы Evonik), 8 г фенотиазина (D Prills, фирмы Allessa) и 12 г Tegokat 216 (TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) при температуре 75°C, при перемешивании. Во время прикапывания и вплоть до окончания реакции (примерно 1,5 - 2 часа; контроль путем титрования) поддерживали температуру 95°C.
п
п
После окончания реакции образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы для получения реактивной смолы охлаждали до 60°C и смешивали с дополнительными 74 г TEMPOL (фирмы Evonik) и перемешивали 15 мин. Затем добавляли 2,5 кг диизопропанол--толуидина (фирмы Saltigo), 834 г N-(2-гидроксиэтил)-N-метил--толуидина (фирмы Saltigo), 130 г третбутилпирокатехина (TBC 100 %, в форме чешуек, фирмы Rhodia) и 519 г катехина (фирмы Rhodia) и растворяли в течение 30 минут при перемешивании при постоянной температуре. По завершении добавляли 74,3 кг BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik). Всю реакционную загруженную смесь при перемешивании охлаждали до комнатной температуры (30 ± 1°C).
Скорость перемешивания выбирается в каждом случае в соответствии с используемым реактором или используемой конструкцией прибора таким образом, что становится возможным как можно более максимальное смешивание и, следовательно, максимальная конверсия.
Пример 4.3: повышение максимальной температуры синтеза до 100
°C
Отличие от контрольного способа из примера 4.1 или соответственно примера 4.2: повышение максимальной температуры синтеза примерно до 100°C.
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали, добавляя по каплям 17,99 кг полимерного дифенилметандиизоцианата (pMDI; Desmodur VL R20 фирмы Covestro) к 79,36 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik), 34 г TEMPOL (фирмы Evonik), 8 г фенотиазина (D Prills, фирмы Allessa) и 12 г Tegokat 216 (TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) при температуре 75°C, при перемешивании. Во время прикапывания и вплоть до окончания реакции (примерно 1,5 - 2 часа; контроль путем титрования) поддерживали температуру 100°C.
п
п
После окончания реакции образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы для получения реактивной смолы охлаждали до 60°C и смешивали с дополнительными 74 г TEMPOL и перемешивали 15 мин. Затем добавляли 2,5 кг диизопропанол--толуидина (фирмы Saltigo), 834 г N-(2-гидроксиэтил)-N-метил--толуидина (фирмы Saltigo), 130 г третбутилпирокатехина (TBC 100 %, в форме чешуек, фирмы Rhodia) и 519 г катехина (фирмы Rhodia) и растворяли в течение 30 минут при перемешивании при постоянной температуре.По завершении добавляли 74,3 кг BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik). Всю реакционную загруженную смесь при перемешивании охлаждали до комнатной температуры (30 ± 1°C).
Скорость перемешивания выбирается в каждом случае в соответствии с используемым реактором или используемой конструкцией прибора таким образом, что становится возможным как можно более максимальное смешивание и, следовательно, максимальная конверсия.
Пример 4.4: повышение максимальной температуры синтеза до 110
°C
Отличие от контрольного способа из примера 4.1 или соответственно примера 4.2: повышение максимальной температуры синтеза примерно до 110°C.
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали, добавляя по каплям 17,99 кг полимерного дифенилметандиизоцианата (pMDI; Desmodur VL R20 фирмы Covestro) к 79,36 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik), 34 г TEMPOL (фирмы Evonik), 8 г фенотиазина (D Prills, фирмы Allessa) и 12 г Tegokat 216 (TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) при температуре 75°C, при перемешивании. Во время прикапывания и вплоть до окончания реакции (примерно 1,5 - 2 часа; контроль путем титрования) поддерживали температуру 110°C.
п
п
После окончания реакции образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы для получения реактивной смолы охлаждали до 60°C и смешивали с дополнительными 74 г TEMPOL и перемешивали 15 мин. Затем добавляли 2,5 кг диизопропанол--толуидина (фирмы Saltigo), 834 г N-(2-гидроксиэтил)-N-метил--толуидина (фирмы Saltigo), 130 г третбутилпирокатехина (TBC 100 %, в форме чешуек, фирмы Rhodia) и 519 г катехина (фирмы Rhodia) и растворяли в течение 30 минут при перемешивании при постоянной температуре. По завершении добавляли 74,3 кг BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik). Всю реакционную загруженную смесь при перемешивании охлаждали до комнатной температуры (30 ± 1°C).
Скорость перемешивания выбирается в каждом случае в соответствии с используемым реактором или используемой конструкцией прибора таким образом, что становится возможным как можно более максимальное смешивание и, следовательно, максимальная конверсия.
Пример 4.5: повышение максимальной температуры синтеза до 120
°C
Отличие от контрольного способа из примера 4.1: повышение максимальной температуры синтеза примерно до 120°C.
Маточную смесь реактивной смолы, которая содержит уретанметакрилатную базовую смолу, получали, добавляя по каплям 17,99 кг полимерного дифенилметандиизоцианата (pMDI; Desmodur VL R20 фирмы Covestro) к 79,36 кг HPMA (Visiomer HPMA 98 фирмы Evonik), 34 г TEMPOL (фирмы Evonik), 8 г фенотиазина (D Prills, фирмы Allessa) и 12 г Tegokat 216 (TIB KAT 216, дилаурат диоктилолова фирмы TIB Chemicals) при температуре 75°C, при перемешивании. Во время прикапывания и вплоть до окончания реакции (примерно 1,5 - 2 часа; контроль путем титрования) поддерживали температуру 120°C.
п
п
После окончания реакции образовавшуюся маточную смесь реактивной смолы для получения реактивной смолы охлаждали до 60°C и смешивали с дополнительными 74 г TEMPOL и перемешивали 15 мин. Затем добавляли 2,5 кг диизопропанол--толуидина (фирмы Saltigo), 834 г N-(2-гидроксиэтил)-N-метил--толуидина (фирмы Saltigo), 130 г третбутилпирокатехина (TBC 100 %, в форме чешуек, фирмы Rhodia) и 519 г катехина (фирмы Rhodia) и растворяли в течение 30 минут при перемешивании при постоянной температуре. По завершении добавляли 74,3 кг BDDMA (Visiomer BDDMA фирмы Evonik). Всю реакционную загруженную смесь при перемешивании охлаждали до комнатной температуры (30 ± 1°C).
Скорость перемешивания выбирается в каждом случае в соответствии с используемым реактором или используемой конструкцией прибора таким образом, что становится возможным как можно более максимальное смешивание и, следовательно, максимальная конверсия.
Пример 4.6: Дальнейшая обработка реактивных смол до компонентов реактивных смол с 4.6 по 4.10
Каждую из реактивных смол, полученных в примерах с 4.1 по 4.5 (в каждом случае до 43 % масс.), гомогенизировали с песком (Strobel; P10, 36 % масс.), цементом (Kerneos Inc.; Secar 80, 18 % масс.) и пирогенной кремниевой кислотой (Cabot, TS-720, 3 % масс.) до получения тиксотропного компонента реактивной смолы, благодаря чему получали компоненты реактивной смолы 4.6 (из реактивной смолы 4.1), 4.7 (из реактивной смолы 4.2), 4.8 (из реактивной смолы 4.3), 4.9 (из реактивной смолы 4.4) и 4.10 (из реактивной смолы 4.5).
Определение стабильности при хранении
Определяли стабильность при хранении реактивных смол из примеров с 4.1 по 4.5 и компонентов реактивной смолы с 4.6 по 4.10. Для определения стабильности при хранении в каждом случае по 20 мл реактивных смол, полученных в примерах с 4.1 по 4.5, и компонентов реактивной смолы с 4.6 по 4.10, полученных в примере 4.6, помещали в покрытую алюминием, непроницаемую для кислорода пленку (размер: 12 x 5 см) и герметично запаковывали эту пленку, причем в пленке оставалось как можно меньше воздуха. Эти пленки в каждом случае хранили при 80°C.
Оппределение стабильности при хранении осуществляли в течение времени, до которого образцы не начали превращаться в гель. Это определяли по тактильным ощущениям, ежедневно проверяя на ощупь и надавливая на образцы, чтобы оценить их консистенцию.
В качестве сравнения в каждом случае служила свежеполученная реактивная смола, упакованная в пленку, и упакованный в пленку свежеполученный компонент реактивной смолы, тактильное ощущение от которых определяли как жидкое. Обе упаковки из пленки хранят при комнатной температуре и при оценке тактильного ощущения в качестве сравнения при каждой оценке привлекали упаковки из пленки, хранившиеся при 80°C. Эти заполненные упаковки из пленки также называют упаковками из пленками для сравнения.
Реактивные смолы и компоненты реактивной смолы считаются стабильными при хранении до тех пор, пока тактильное ощущение от этих упаковок из пленок после хранения в течение определенного периода времени при 80°C не отличается от тактильных ощущений от упаковок из пленок для сравнения. Момент времени образования геля определяется как момент времени, к которому тактильные ощущения от упаковок из пленок заметно изменяются, то есть, содержимое упаковок из пленок больше не чувствуется на ощупь жидким. В случае упаковок из пленок, которые были заполнены реактивными смолами, образование геля проявлялось в значительном увеличении вязкости, что приводило к тому, что содержимое упаковок из пленок ощущалось на ощупь подобно мармеладу или меду. В случае упаковок из пленок, которые были заполнены компонентами реактивной смолы, это проявляется в затвердевании/отверждении композиции, которая ощущалась на ощупь почти твердой.
Если определение было неясным, пакеты из пленки открывали и оценивали их состояние (жидкое или гелеобразное) визуально или посредством измерения вязкости. Результаты обобщены в таблице 5.
Таб. 5:
Результаты определения стабильности при хранении реактивных смол и компонентов реактивной смолы при различных максимальных температурах синтеза
Температура синтеза,°C
80
95
100
110
120
Реактивная смола
4,1
4,2
4,3
4,4
4,5
Хранение, ч при 80°C до образования геля
31 - 47
169 - 184
> 300
> 300
> 300
Компонент реактивной смолы
4,6
4,7
4,8
4,9
4,10
Хранение, ч при 80°C до образования геля
31 - 47
> 300
> 300
> 300
> 300
Как можно видеть из этих данных, повышенная максимальная температура синтеза имеет существенное влияние на стабильность при хранении как реактивных смол, так и полученных из них компонентов реактивной смолы. Увеличение максимальной температуры синтеза с 80°C до 100°C привело к значительному увеличению стабильности при хранении реактивной смолы и компонента реактивной смолы, причем оценка была прекращена в каждом случае спустя 300 часов (13 дней). Эти результаты показывают, что уже само по себе увеличение максимальной температуры синтеза по меньшей мере до 100°C без дополнительной последующей реакции приводит к значительному улучшению стабильности при хранении реактивной смолы и получаемого из нее компонента реактивной смолы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
m,25
Фиг. 1а показывает определенные в примере 3.8 значения времени образования геля t→35°C после хранения при 23°C, нанесенные в зависимости от продолжительности хранения в днях. Собственный разброс измерительного устройства приводит к разбросу значений и, следовательно, к показанной волнообразной форме графиков. Фиг. 1b показывает соответствующие скорректированные кривые для графиков из Фиг. 1а, чтобы сделать ход кривых на Фиг.1a более четким. Обозначения на Фиг. 1a и b: «Pot.» = скорректированная кривая; «23/25» = температуре хранения 23°C, 25°C начальная температура измерения времени образования геля; Мин = время образования геля в минутах; Дни = продолжительность хранения в днях.
m,25
Фиг. 2а показывает определенные в примере 3.8 значения времени образования геля t→35°C после хранения при 40°C, нанесенные в зависимости от продолжительности хранения в днях. Здесь также собственный разброс измерительного устройства обуславливает разброс значений и, следовательно, волнообразную форму кривой. Фиг. 2b показывает соответствующие скорректированные кривые для графиков из Фиг. 2а, чтобы сделать ход кривых на Фиг. 2a более четким. Обозначения на Фиг. 2a и b: «Pot.» = скорректированная кривая; «40/25» = температуре хранения 40°C, 25°C начальная температура измерения времени образования геля; Мин = время образования геля в минутах; Дни = продолжительность хранения в днях.