DE2843822A1

DE2843822A1 - Mischungen aus polyurethanen und ungesaettigten polyesterharzen

Info

Publication number: DE2843822A1
Application number: DE19782843822
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Chem D Bottenbruch; Hannes Von Dipl Chem Dr Harpe; Bernhard Dipl Chem Dr Hess; Bernhard Dipl Chem Dr Peltzer; Hans-Jochen Dipl C Schulz-Walz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1978-10-07
Filing date: 1978-10-07
Publication date: 1980-04-17
Also published as: DE2966917D1; EP0009761A2; EP0009761A3; ATE7148T1; EP0009761B2; JPS6111259B2; JPS5552311A; US4413072A; EP0009761B1; ES484783A0; ES8102584A1

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

Zentralbereich Pv/W

Patente, Marken und Lizenzen

Mischungen aus Polyurethanen und ungesättigten PoIyesterharzen

Die vorliegende Erfindung betrifft Mischungen aus oC,ßethylenisch ungesättigten Polyestern, damit copolymerisierbaren Vinyl- oder Vinylidenverbxndungen und Polyurethanen mit Carboxylgruppen und/oder mindestens einer endständigen polymerisierbaren Doppelbindung pro Molekül, aus denen gehärtete Formteile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften hergestellt werden können.

Aus der japanischen Auslegeschrift 19.696/72 sind Mischungen bekannt, die einen oC,ß-ethylenisch unge-

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sättigten Polyester/ Vinylmonomere und ein Polyurethan enthalten, das keine freien Isocyanatgruppen aufweist. Diese Mischungen dienen dort zur Herstellung von Formmassen, die sich zu schwund- und verzugsarmen Formteilen mit glatter Oberfläche härten lassen. Die mechanischen Festigkeiten solcher Formteile (Biegefestigkeit und Biegesteifigkeit) sind laut Beschreibung im Vergleich zu jenen, die kein Polyurethan enthalten, nicht verbessert, eher geringfügig verschlechtert. Die Formmassen werden dort im Naßpreßverfahren hergestellt.

Eine sehr rationelle und weit verbreitete Verarbeitungsmethode für ungesättigte Polyesterharze ist die Harzmattentechnologie. Hier werden die Polyesterharze mit Füllstoffen, Polymerisationsinitiatoren, Hilfsmitteln und chemischen Verdickungsmitteln ,wie z.B. Magnesiumoxid vermischt, mit dieser Masse Glasfasermatten getränkt und die Matten beidseitig mit Abdeckfolien geschützt. Nach einer Reifezeit von 1 - 3 Tagen verfestigt sich durch die Reaktion des chemischen Verdickungsmittels mit dem ungesättigten Polyesterharz die Masse so, daß die Abdeckfolien ohne Beschädigung der Matte abgezogen werden können. Die klebfreie Harzmatte kann in dieser Form bequem zugeschnitten und in einer beheizten Presse zu Formteilen gehärtet werden.

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Ein entscheidender Nachteil der aus handelsüblichen ungesättigten Polyesterharzen nach der Harzmattentechnologie oder anderen Verfahren hergestellten Formteile ist deren hohe Sprödigkeit_p die ihre Verwendung auf verschiedenen Gebieten,, t-7±® z„B. Fahrzeugbau _f stark eingeschränkt.

In der Literatur slna Arbeiten bskaastj, In äsnen durch schwundmindernde kautschukelastische Susätze zu ungesättigten Polyesterformmassen gleichzeitig eine graduelle Verbesserung der Schlagzähigkeit daraus hergestellter Formteile erreicht werden soll fs. s.B. DE-AS 1 166 467, 1 241 583? ÜS-PS 3 668 178„ 3 882 078, 3 357 812, 3 674 893} „ Dabei bereitet jeäoch eSi® osngelhafte Verträglichkeit asx haüstsshukelastiselisa r.osspoaeafce mit der Lösung des ungesättigten Polyestssräarses in Vinylmonomeren Schwierigkeiten ₀ sei es bsi äer Handhabung des Pciyast-e-rharses oder der öarch Susats fob Additiven daraus hei'r'sSfcsijLten. Bolzestesrharssüsssej? ssi @s beim Eindickst iitii; ehejnissliesi "ifssröisks^a f tvobsi, Hs3?zroatteji mit k2-3cc'£v'dr Ciieirfläche erhaltea wea'-üssi^ ·\7©β denen die Al* ^■ä-^^/.'J^lde^. ö-'i^-Els itiss¹ "tiEtfeas¹ BssefeSdli,gunCT äex

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gelöst werden, wodurch die sonst übliche günstige Chemikalienbeständigkext der gehärteten ungesättigten Polyesterharzmassen verlorengeht.

Es besteht somit ein Bedarf an ungesättigten Polyesterharzen, die in Vinyl- oder Vinylidenmonomerenlösung nach Möglichkeit einphasig sind, sich im Bedarfsfall mit chemischen Verdickern ohne Entmischung eindicken lassen und im gehärteten Zustand schlagzähe Preßteile liefern.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß ungesättigte Polyesterharze, die Zusätze von Polyurethanen mit Carboxylgruppen und/oder mindestens einer endständigen radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung pro Molekül enthalten, die genannten Anforderungen erfüllen und Preßteile mit hervorragenden Eigenschaften liefern.

Gegenstand der Erfindung sind also Mischungen aus

A) 20 - 70 Gewichtsteilen mindestens eines oC,ßethylenisch ungesättigten Polyesters mit mindestens drei Doppelbindungen pro Molekül,

B) 20 - 70 Gewichtsteilen mindestens einer mit A copolymerisierbaren Vinyl- oder Vinylidenverbindung und

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-Jf-

C) 3-30 Gewichtsteilen mindestens eines Polyurethans, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan C

i) entweder carboxylgruppenfrei ist und mindestens eine endständige radikalisch polymerisierbare Doppelbindung pro Molekül enthält,

ii) oder keine copolymerisierbare Doppelbindung, aber Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von mindestens 8 (bezogen auf Polyurethan C) enthält,

üi) oder mindestens eine endständige radikalisch polymerisierbare Doppelbindung pro Molekül und Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von mindestens 8 (bezogen auf Polyurethan C) enthält.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung dieser Mischungen zur Herstellung von Harzmatten.

Zur Klarstellung der Erfindung werden nachstehend einige Begriffe definiert, wie sie in der vorliegenden Anmeldung verstanden werden sollen:

"Ungesättigte Polyester A" sind Urethangruppen - freie Verbindungen;

"Doppelbindungen pro Molekül" bedeutet den Quotienten aus der Anzahl analytisch feststellbarer Doppelbindungen und mittlerem Molekulargewicht (betr.Bestimmungsmethode: s. unten);

unter"Polyurethan C" werden Polyurethane verstanden, die sowohl Ester- als auch Orethanbindungen enthalten, wobei diese Polyurethane mindestens 1,5 % urethangruppen, äezogsii auf die Summe der Ester-

^ ^ VI : η / Ci 3 ? Q.

Urethangruppen des Polyurethans, enthalten;

"endständig ungesättigt" oder "endständige radikalisch polymerisierbare Doppelbindung" bedeutet im Sinne der Erfindung, daß jeweils der erste Carbon- oder Dicarbonsaurerest ρ %*on den Enden der Polymerkette aus gezählt, eine polymerisierbare ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, während das restliche Molekül keine weitere ethylenisch ungesättigte (polymerisierbare) Doppelbindung mehr besitzt.

Die zu verwendenden ungesättigten Polyester A können nach bekannten Verfahren durch Polykondensation mindestens einer +C₁, S-ethylenisch ungesättigten Diearbonsäure mit 4 - S C-Atomen (oder deren esterbildenden Derivaten)„ ggf» in Äbmischung mit einer oder mehrere» Dicarbonsäuren mit 4-20 C-Atomen, die keine ungesättigten aliphatischen Gruppen enthalten (oder deren esterbildenden Derivaten) mit mindestens einem sweiwertigen Alkohol mit 2-30 C-Atomen hergestellt tuerdea» Bevorzugt zu verwendende ungesättigte Dicarbonsäuren, die keine ungesättigten aliphatischen Gruppen enthalten _v oder ihre Derivate sind Phthalsäure oder Phthalsäureanhydrid0 Isophthalsäure, Terephthalsäure, Hexa- oder Setraliydropfothalsäure bzw. deren Anhydride* Eadomethylentetrahydrophthalsäure oder deren

25 Anhydrids, Begastelaslar© £»e & 1S> 155

und Bernsteinsäureester und -chloride, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Trimellithsäure. Um schwerentflammbare Harze herzustellen, können z.B. Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäujre, Tetrachlorphthalsäure oder Tetrabromphthalsäure verwendet werden. Flammwidrigkeit kann auch erreicht werden durch Zusatz von halogenhaltigen, nicht im Polyester einkondensierten Verbindungen, wie beispielsweise Chlorparaffin. Bevorzugt zu verwendende Polyester enthalten Maleinsäurereste, die bis zu 50 Mol-% durch Phthalsäure- oder Isophthalsäurereste ersetzt sein können. Bevorzugte zweiwertige Alkohole sind Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Neopentylglykol, 2-Ethylpropandiol-1,3, Hexandiol-1,6, Perhydrobisphenol, oxalkylierte Bis-phenole u.a. Die Säurezahl der Polyester kann zwischen 1 und 100, die OH-Zahlen zwischen 10 und etwa 150 und die rechnerischen Molekulargewichte zwischen etwa .500 und 10 000, vorzugsweise zwischen etwa 700 und 3000 (berechnet nach Säure- und OH-Zahl) liegen.

Bevorzugte copolymerisierbare Vinyl- und Vinylidenverbindungen B im Sinne der Erfindung eignen sich in der Polyestertechnologie gebräuchliche ungesättigte Verbindungen, die bevorzugt «»^-substituierte Vinylgruppen oder ß-substituierte Allylgruppen tragen, ins-

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besondere Styrol,, aber auch beispielsweise kernchlorierte und -alkylierte bzw. -alkenyllerte Styrole, wobei die Älkylgruppen 1-4 Kohlenstoffatome enthalten können, wie iz.B. Viny!toluol, Diviny!benzol, oC-Methylstyrol, tert.-Butylstyrole, Chlorstyrole . Vinylester von Carbonsäuren mit 2-6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt Vinylacetat; Vinylpyridin, Vinylnaphthalin, Vinylcyclohexan, Acrylsäure und Methacrylsäure und/oder ihre Ester (vorzugsweise Vinyl-,

-J₀ Allyl- und Methallylester) mit 1-4 Kohlenstoffatomen in der Alkoholkomponente, ihre Amide und Nitrile, Maleinsäureanhydrid, -halb- und -diester mit 1-4 Kohlenstoffatomen in der Alkoholkomponente, -halb- und -diamide oder cyclische Imide wie N-Methylmaleinimid oder N-Cyclohexylmaleinimid, Allylverbindungen wie Allylbenzol und Allylester, wie Allylacetat, Phthalsäurediallylester, Isophthalsäurediallylester, Fumarsäurediallylester, Allylcarbonate, Diallylcarbonate, Triallylphosphat und Triallylcyanurat.

Die für die vorliegende Erfindung wesentlichen Polyurethane C i) mit Carbonylgruppen können mittlere Molekulargewichte von 2O00 - 1 000 000, vorzugsweise 10 000 bis 500 000, aufweisen, bestimmt nach der Methode der Membranosmose. Die Herstellung kann in bekannter Weise durch Umsetzung einer Polyhydroxyverbindung mit einem Molekulargewicht über 600, ggf. einer

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-JS-

Verbindung mit zwei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 600, und einem PoIyisocyanat erfolgen, Bevorzugte Polyhydroxylverbindungen mit einem Molekulargewicht über €00 sind neben iolyesteramiden oder Polyacetaten insbesondere lineare oder vorwiegend lineare Polyester, wie sie beispielsweise durch thermische Kondensation aus Ethylenglykol, Propandiol-1,2, Propandiol-1,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,3, Butandiol-1,4, Neopentylglykol, 2-Ethylpropandiol-1,3, Pentandiol-1,5, Hexandiol-1,6, 2,2-Bis-(hydroxymethy1)propionsäure und Bernsteinsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, sebacinsäure oder Phthalsäure hergestellt werden können. Außer derartigen Polyestern eignen sich auch Hydroxy!polycarbonate, insbesondere solche aus Hexandiol-1,6 und Diarylcarbonaten, sowie Veresterungsprodukte geradkettiger Hydroxylalkanmonocarbonsäuren mit mindestens fünf Kohlenstoffatomen bzw. die entsprechenden Lactonpolymerisate, oder Rizinus-

20 öl. Die Polyester werden unter solchen Bedingungen

hergestellt, daß ihre Endgruppen zumindest zum überwiegenden Teil aus Hydroxylgruppen bestehen. Außerdem eignen sich auch Polyether, wie Propylenoxid- oder Tetrahydrofuranpolymerisate oder Polythioether, wie 5 Kondensationsprodukte des Thiodiglykols mit sich selbst oder anderen Diolen. Diese Produkte besitzen im allgemeinen ein mittleres Molekulargewicht von etwa 600 5000, vorzugsweise von 1000 - 2500. An Verbindungen

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mit mindestens zwei mit Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 600 (kettenverlängerer)seien neben Wasser oder ein- . fachen Glykolen, wie z.B. Ethylenglykol, Propandiol-1,3, Butandiol-1,4, Pentandiol-1,5 oder Hexandiol-1,6, auch Glykole mit Harnstoff-, Urethan-, Carbonamid- oder Estergruppen sowie solche mit tertiären Stickstoffatomen genannt. Auch auf die Möglichkeit der Verwendung von Glykolen mit aromatischen Ringsystemen, beispielsweise 1,5-Naphthylen-3-dioxethylether oder Hydrochinonß-dioxethylether ,sei hingewiesen. Weiterhin sind auch Diamine, wie o-Dichlorbenzidin, 2,5-Dichlor-p-phenylendiamin oder 3,3'-Dichlor-4,4'-diaminodiphenylmethan, ebenso geeignet wie z.B. Hydrazin, Aminoalkohole ,wie z.B. N-AlIy!ethanolamin, Amino- oder Oxycarbonsäuren wie 2,2-Bis-(hydroxymethyl)propionsäure.

Bevorzugte Polyisocyanate sind aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische oder aromatische Diisocyanate mit 4 - 30 C-Atomen wie z.B. 1,4-Butandiisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat, 1,4-Cyclohexandiisocvanat, 1-Methyl-2,4-diisocyanatocyclohexan, 1-Methyl-2,6-diisocyanatocyclohexan, i-Isocyanato-3-isocyanatomethyl-3, 5,5-trimethylcyclohexan, 2,4- bzw. 2,6-Diisocyanatotoluol, 4,4*-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Diphenylpropandiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat bzw. Gemische derartiger Diisocyanate. Besonders bevorzugt sind 4,4'-Diphenyl-

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-Vl-

methandiisocyanat, 2,4- bzw. 2,6-Diisocyanatotoluol sowie deren Gemische.

Die Herstellung der für die Erfindung wesentlichen Polyurethane C mit Carboxylgruppen kann in bekannter Weise erfolgen, indem die Polyhydroxy!verbindungen mit einem Molekulargewicht über 600 mit weniger als der sich auf die Endgruppen berechnenden Menge eines Diisocyanats umgesetzt, die Verbindung mit zwei reaktionsfähigen Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht unter 600 zugemischt und die Reaktion mit einer weiteren Diisocyanatzugabe zu Ende geführt werden. Man kann auch so verfahren, daß man die Polyhydroxy!verbindungen mit einem Überschuß an Diisocyanaten über die zur Reaktion mit den Endgruppen erforderliche Menge umsetzt und die Menge der Verbindung mit einem Molekulargewicht unter 600 so bemißt, daß ein Überschuß über die sich auf die noch vorhandenen Isocyanatgruppen berechnende Menge vorliegt. Natürlich kann man auch das Gemisch der Polyhydroxy !verbindung mit einem Molekulargewicht über 600

20 und der Verbindung mit einem Molekulargewicht unter 600 mit einem Unterschuß an Diisocyanaten umsetzen.

Der Einbau der Carboxylgruppen in die erfindungsgemäßen Polyurethanharze kann während deren Herstellung erfolgen, entweder durch Einsatz von Carboxylgruppen haltenden Polyolen, auch solchen mit Molekulargewichten >600, beim Umsatz mit Diisocyanaten, oder durch nach-

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- vz -

trägliche Aufsäuerung des NCO-Gruppen-freien Polyurethans z.B. mit einem Dicarbonsäureanhydrid. Als besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz von tertiären Carboxylgruppen enthaltenden Diolen gezeigt, da diese mit NCO-Gruppen nicht reagieren und somit die Menge an einbaubaren Carboxylgruppen rechnet werden kann, während andere Carboxylgruppen beim Umsatz mit Isocyanat z.T. reagieren.

Das fertige Carboxylgruppen enthaltende Polyurethan C soll eine Säurezahl von mindestens 8 und höchstens aufweisen.

Die Herstellung der für die Erfindung wesentlichen Polyurethane C ii) mit mindestens einer endständigen radikalisch polymerisierbaren Doppelbindung pro MoIekül kann in der vorbeschriebenen Weise, aber mit dem Unterschied, erfolgen, daß Diisocyanate im Überschuß über die Polyhydroxyverbindungen eingesetzt werden, so daß NCO-Gruppen-terminierte Polyurethane entstehen, deren NCO-Endgruppen dann mit radikalisch polymerisierbaren Verbindungen, die noch mindestens einen mit Isocyanat reaktionsfähigen Wasserstoff besitzen, umgesetzt werden.

Solche radikalisch polymerisierbaren Verbindungen, die noch mindestens einen mit Isocyanat reaktionsfähigen Wasserstoff besitzen, sind z.B. Hydroxyalkylester der Acryl- oder Methacryl- oder Crotonsäure _r

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wie z.B. Hydroxyethylacrylat oder -methacrylat, Hydroxypropylacrylat oder -methacrylat, Hydroxybutylacrylat oder -methacrylat, Hydroxylgruppen-enthaltende niedermolekulare Ester der Malein-, Fumar-, Itacon-, Citraconsäure wie Bis-ethylen- oder -propylenglykolfumarat oder -maleinat, Allylalkohol oder Allyletheralkohole wie Dimethylolpropan-mono-allylether, Trimethylolpropan-mono- oder -diallylether etc.

Die Herstellung der Polyurethane C, die sowohl Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von mindestens 10 als auch mindestens eine endständige radikalisch polymerisierbare Doppelbindung pro Molekül enthalten, kann durch Kombination der beiden vorgenannten Verfahren erfolgen, d.h. durch Herstellung eines NCO-Gruppen-terminierten Carboxylgruppen enthaltenden Polyurethans, dessen Endgruppen in der beschriebenen Weise mit einer radikalisch polymerisierbaren Verbindung, die noch mindestens einen mit Isocyanat reaktionsfähigen Wasserstoff besitzt, umgesetzt werden. Der Einsatz der letztbeschriebenen Polyurethane ist besonders bevorzugt, da sie bei der Herstellung von Harzmatten mit chemischen VerdickungsmitteIn, wie Magnesiumoxid, mit eingedickt und nach der Härtung infolge Copolymerisation nicht mehr herausgelöst werden können.

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- JA -

Die Polyurethane C können in der Schmelze oder als Lösung in B hergestellt werden und danach mit dem ungesättigten Polyester A oder dessen Lösung in B abgemischt werden. Diese Lösungen sind vorzugsweise klar oder haben nur eine schwache Trübung infolge von Strukturviskosität. Falls eine größere störende Unverträglichkeit, z.B. zwischen zwei styrolischen Polyester- und Polyurethanlösungen auftritt, kann durch Angleichung der Veresterungskomponenten des ungesättigten Polyesters A und des Polyurethans C die Entmischung behoben werden: Enthält z.B. der ungesättigte Polyester A vorwiegend methylverzweigte Diole, so sollte das Polyurethanharz auch vorwiegend methylverzweigte Diole enthalten.

Um die erfindungsgemäßen Mischungen vor unerwünschter vorzeitiger Polymerisation zu bewahren, werden den Komponenten A bzw. C spätestens beim Lösen in B 0,001 - 0,5 Gewichtsteile,bezogen auf 100 Gewichtsteile der Summe der Komponenten A - C/Polymerisations- inhibitoren oder Antioxydantien zugesetzt. Bevorzugte Hilfsmittel dieser Art sind beispielsweise Phenole und Phenolderivate, vorzugsweise sterisch gehinderte Phenole, die in beiden o-Stellungen zur phenolischen Hydroxygruppe Alkylsubstituenten mit 1 - 6 C-Atomen enthalten, Amine, vorzugsweise sekundäre Arylamine und ihre Derivate, Chinone, Kupfersalze organischer Säuren,

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Ab

Anlagerungsverbindungen von Kupfer-(I)halogeniden an Phosphite, wie z.B. 4,4'-Bis-(2,6-di-tert.-butylphenol) , 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl)-benzol, 4,4'-Butyliden-bis-

(6-tert.-butyl-m-kresol), 3,5-Di-tert.-butyl-4-hydroxybenzyl-phosphonsäurediethylester, N,N'-Bis-(ß-naphthyl)-p-phenylendiamin, N,N'-Bis-(1-methylhepty1)-p-phenylendiamin, Phenyl-ß-naphthylamin, 4,4'-Bis (^Ιοί-dimethylbenzyl)-diphenylamin, 1,3,5-Tris-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamoyD-hexahydro-s-triazin, Hydrochinon, p-Benzochinon, Toluhydrochinon, p-tert.-Butylbrenzcatechin, Chloranil, Naphthochinon, Kupfernaphthenat, Kupferoctoat, Cu(I)Cl/Triphenylphosphit, Cu(I)Cl/Trimethylphosphit, Cu(I)Cl/Trischlorethyl-

15 phosphit, Cu(I)Cl/Tripropylphosphit, p-Nitrosodi-

methylanilin. Weitere bevorzugte Stabilisatoren sind in "Methoden der organischen Chemie" (Houben-Weyl), 4. Auflage, Band XIV/1, S.433 - 452, Georg Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961, beschrieben. Sehr gut geeignet ist z.B. Hydrochinon in einer Konzentration von 0,01 - 0,O5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Ge-: wichtsteile ungesättigtem Polyester A.

Zur Herstellung von Formmassen aus den erfindungsgemäßen Mischungen können diesen die üblichen PoIymerisationsinitiatoren in den üblichen Mengen, vorzugs-

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weise 0,5-5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Summe der Komponenten A, B und C , zugesetzt werden. Als solche eignen sich beispielsweise Diacylperoxide wie Diacetylperoxide, Dibenzoylperoxid, Di-p-chlorbenzoylperoxid, Peroxyester wie tert.-Butylperoxyacetat, ter t.-Butylperoxybenzoat, tert.-Butylperoctoat, Dicyclohexylperoxydicarbonat oder 2,5-Dimethylhexan-2,5-diperoctoat, Alkylperoxide wie Bis-(tert.-butylperoxybutan), Dicumylperoxid, tert.-Butylcumylperoxid, Hydroperoxide wie Cumolhydroperoxid, tert.-Buty!hydroperoxid, Cyclohexanonhydroperoxid, Methylethylketonhydroperoxid, Perketale, Ketonperoxide wie Acetylacetonperoxid oder Azoisobutyrodinitri1.

Die Formmassen können als chemische Verdicker Oxide und/oder Hydroxide der Metalle der 2. Hauptgruppe des Periodensystems, bevorzugt des Magnesiums und Calciums in Mengen von 0,1 - 10, vorzugsweise von 1,0 - 4,0 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Summe der Komponenten A, B und C, enthalten. Die genannten chemischen Verdicker können auch teilweise durch Zinkoxid ersetzt sein.

Ferner können die Formmassen 5 - 100, vorzugsweise 10 - 40 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Summe der Komponenten A, B und C, faser-

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förmige Verstärkungsmaterialien enthalten. Als solche eignen sich anorganische Fasern wie Metall-, Asbest-, Kohlenstoff-, insbesondere Glasfasern und organische Fasern, z.B. Baumwoll-, Polyamid-, Polyester-, PoIyacrylnitril oder Polycarbonatfasern.

Als anorganische Füllstoffe, die üblicherweise in Mengen von 50 - 500 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Summe der Komponenten A, B und C, eingesetzt werden, kommen z.B. Kreide, Talkum, Quarz- und Schiefermehl, Kaolin, Kalkspat, Dolomit,

Glimmer, Schwerspat, Kieselgur und Tonerden in Betracht.

Übliche Zuschlagstoffe, die mitverwendet werden können, sind z.B. organische und anorganische Pigmente, Farbstoffe, Gleit- und Trennmittel wie Zinkstearat, Thixotropiermittel, UV-Absorber, schwundmindernde Additive etc.

Die Herstellung der Formmassen in Form von Harzmatten kann am rationellsten in der Weise erfolgen, daß die erfindungsgemäßen Mischungen A, B und C in Dissolvern oder auf Walzenstühlen mit den anderen Komponenten, ausgenommen die Verstärkungsfasern, intensiv gemischt werden und mit dieser Mischung flächig vorgelegte Verstärkungsfasern, auch in Form von Matten oder Geweben, getränkt werden. Die Oberflächen der so her-

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gestellten Harzmatten können durch Abdeckfolien beidseitig geschützt werden. Die Folien verhindern das Abdunsten der Vinyl- bzw. Vinylidenverbindungen B und gestatten das Aufrollen der Matten und damit eine raumsparende Lagerung. Nach einer Eindickzeit von 1-2 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur können die Abdeckfolien abgezogen und die Harzmatten nach entsprechendem Zuschnitt zu Formteilen bei ca. 120 160°C unter einem Druck von ca. 2 - 16 mPa in 0,5 5 Min. - je nach Größe und Form - verpreßt werden. Die Eindickzeit kann selbstverständlich auch durch Lagerung bei erhöhter Temperatur, z.B. 50°C, beschleunigt werden, falls dies erforderlich sein sollte,

Die Herstellung von Preßmassen, auch Sauerkrautpreßmassen genannt, kann in ähnlicher Weise erfolgen. Nach der Herstellung einer möglichst fein dispergierten faserfreien Mischung der vorgenannten Art mit Hilfe von Dissolvern oder Walzenstühlen erfolgt deren Vermischung mit Fasern, meistens Glasfasern, in Knetern. Der Einfachheit halber wird oft auch die Vermischung sämtlicher Komponenten (einschließlich der Fasern)in Knetern vorgenommen. Die Preßmassen sind nach 1-2 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur verpreßbar.

Die erfindungsgemäßen Mischungen sowie die daraus hergestellten Formmassen und Formteile zeichnen sich durch die folgenden Vorteile aus:

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1) Die erfindungsgemäßen Mischungen sind vorzugsweise klare Lösungen und somit unproblematisch bezüglich Lagerung und Verarbeitung.

2) Die erfindungsgemäßen Mischungen besitzen niedrige Viskositäten, was Vorteile bei der Benetzung von Verstärkerfasern und Füllstoffen bietet und einen großen Spielraum bei der Auswahl des Füllstoffanteils erlaubt.

3) Erfindungsgemäße Mischungen mit Carboxylgruppenhaltigen Polyurethanen lassen sich mit chemischen Verdickungsmitteln ohne Entmischung eindicken und liefern trockene Harzmatten, die sich problemlos verarbeiten lassen.

4) Formteile auf Basis der Carboxylgruppen-

haltigen Polyurethane zeigen eine verbesserte Biegefestigkeit und eine nahezu verdreifachte Schlagzähigkeit gegenüber den Grundharzen, und .das überraschenderweise auch im eingedickten Zustand. Es findet praktisch kein Abfall der Schlagzähigkeit durch die Eindickung mit chemischen Verdickungsmitteln statt, was bei allen anderen Polyesterharzen der Fall ist.

5) Formteile auf Basis der mindestens eine radikalisch polymerisierbare Doppelbindung enthaltenden Polyurethane zeichnen sich durch unvermindert gute

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Lösungsmittelbeständigkeit aus, da das Polyurethan chemisch eingebaut wird.

6) Formmassen auf Basis der erfindungsgemäßen

Mischungen zeichnen sich durch gute Wärmeformbeständigkeit aus, die durch das zugemischte Polyurethan kaum gemindert wird.

Die nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung.

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Beispiele und Vergleichsbeispiele Prozentangaben bedeuten Gewichtsprozent.

Herstellung der Komponente A, gelöst in B

Aus den nachfolgend aufgeführten Komponenten werden im Schmelzkondensationsverfahren unter Stickstoff-

atmosphäre zwei ungesättigte Polyester hergestellt. Die Veresterung erfolgt bei 210°C bis zum Erreichen der angegebenen Kennzahlen; danach werden die Polyester bei ca. 120⁰C in Styrol gele sind mit PE 1 und PE 2 bezeichnet:

ester bei ca. 120⁰C in Styrol gelöst. Die Lösungen

Polyester	PE 1	0,42	PE 2
	g	g
Fumarsäure		1160
Maleinsäureanhydrid	686	-
Isophthalsäure	498	-
Propylenglykol-1,2	456	-
Diethylenglykol	477	-
Bis-hydroxypropylbisphenol A	-	3540
Hydrochinon	0,87

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Polyester PE 1 PE 2

(Fortsetzung) g g

Kennzahlen der Lösungen in Styrol:

Styrolgehalt (%) : 39 50

Viskosität bei 20°C (ffiPas): 1100 70(

Säurezahl (mg KOH/g): 18 10

Herstellung der Komponente C, gelöst in B 1. Herstellung eines Vorstufenpolyols (PEA)

Adipinsäure und Ethylenglykol werden im Molverhältnis 1:1,03 im Schmelzkondensationsverfahren bei 210°C unter Stickstoffatmosphäre bis zum Erreichen einer Säurezahl von 2 und einer OH-Zahl von 63 kondensiert. Der erhaltene Polyester (PEA) hat entsprechend der OH-Zahl ein berechnetes Molekulargewicht von 1775.

15 2. Herstellung von Polyurethanlösungen

Die in Tabelle I aufgeführten Mengen des Vorstufenpolyols PEA werden ohne oder zusammen mit Dimethylolpropionsäure bei 120°C aufgeschmolzen und zu der Schmelze die angegebenen Mengen Toluylen-2,4-diisocyanat unter Stickstoff und Kühlung so zugetropft, daß die Temperatur der Schmelze 120⁰C nicht über-

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schreitet. Nach dem Zutropfen wird noch 15 Min. bei 120°C nachgerührt und danach die Schmelze in der angegebenen Prozentigkeit in mit 0,01 % Benzochinon stabilisiertem Styrol gelöst. Die Lösungen werden auf 75°C abgekühlt, 0,03 % bezogen auf die Polyurethanlösungen, Zinndilaurat eingerührt, 3 Std. bei dieser Temperatur nachgerührt und danach die angegebenen Mengen Hydroxypropylmethacrylat zugegeben. Nach weiteren 3 Std. bei 75°C ist der NCO-Gehalt unter 0,01 % gesunken, und die Lösungen werden auf Raumtemperatur abgekühlt. Bei den Beispielen, die kein Hydroxypropylmethacrylat enthalten, entfallen die letzten 3 Std. Reaktionszeit. Die erfindungsgemäßen Lösungen sind mit PU 1 bis 4, die dazugehörenden Vergleichslösungen mit einem zusätzlichen V gekennzeichnet. Ihre Kennzahlen sind ebenfalls in Tabelle I aufgeführt.

Herstellung der erfindungsgemäßen Beispiele und Vergleichsbeispiele '

Die Abmischungen der in der Tabelle II aufgeführten Gewichtsmengen der Polyurethanlösungen PU 1 bis 4 mit den Polyesterlösungen PE 1 und 2 bei Raumtemperatur stellen die Beispiele und Vergleichsbeispiele dar. Zum Vergleich dienen auch die polyurethanfreien Polyesterlösungen PE 1 und 2.

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28Λ3822

In die erfindungsgemäßen Mischungen werden jeweils

2 Gew.-% Benzoylperoxid, 50 %ig in Dibutylphthalat, und 1,5 Gew.-% MgO eingerührt und die Massen zu 4 mm dicken Platten verarbeitet. Nach einer Reifezeit von 3 Tagen sind die Massen eingedickt; sie werden

3 Std. bei 80⁰C gehärtet und weitere 15 Std. bei 100⁰C getempert. Jeweils eine weitere Platte wird ohne MgO hergestellt. Die erhaltenen Platten dienen zur Herstellung von Normkleinstäben für die Messung der Schlagzähigkeit (a ) und Wärmeformbeständigkeit nach Martens. Die entsprechenden Werte sind in der Tabelle II aufgeführt und zeigen deutlich den vorteilhaften Einfluß der erfindungsgemäßen Polyurethanlösungen auf die Eigenschaften des gehärteten Systems.

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Tabelle I

-^ Polyurethanlösung

vo

Ul

ui

PU

PU 1 V

PU 2

PU 2 V

PU 3

PU 4

PEA g (MoI)

DMPS g (MoI)

TDJ g (MoI)

HPMA g (MoI)

Styrol (%)

Sn-DL (%)

Kennzahlen:

Viskosität bei 20 C (mPas)

Säurezahl d.Lösung

d.Polyurethans

1065 (0,6) 1775 (1,0) 1243 (0,70) 1509 (0,85) 750 (0,65) 1775 (1,0)

53,6(0,4)

40,2(0,3)

(0,15) 47 (0,35)

170,5(0,98) 170,5(0,98) 182,7(1,05) 182,7(1,05) 182,7(1,05) 182,7 (1,05)

68 0,03

1630

5,4 17

68 0,03

1530

15 (0,15) 68
0,03

1420

3,6 12

(0,15) 15 (0,15)

68
0,03

670

1,6
5

68
0,03

8000

6
19

15
50
0,03

(0,15)

thixotrop

Abkürzungen;PEA: DMPS: TDJ: HPMA: Sn-DL:

Polyethylenglykoladipat

Dimethylolpropionsäure = 2,2-Bis-(hydroxymethyl)-propionsäure

Toluylen-2,4-diisocyanat

Hydroxypropylmethacrylat

Zinndilaurat

tr* Φ

vo

Tabelle II Beispiel

V

PU-Lösung:

PU 1 PU 1 V PU 2 PU 2 V PU 3 PU 4

PE 1: 62,3 g + 37,7 g 37,7 g PE 2: 80,0 g + - . -

PE 1 ; PE 2: -

37,7 g 37,7 g 37,7 g

Viskosität b.2O^uC (mPas)

1020

450

80

g

1010

a = Schlagzähigkeit g
g

ohne MgO:	13	9	17	17	16	20	7	5	9
a_n (kJ/m²)	69	65	69	68	64	95	86 '< ·	86	115
Martengrad (⁰C)							V·· .
mit 1,5% MgO	13	5	13	6	15	-	-
a_n(kJ/m²)	74	65	68	65	62	-	-
Martensgrad (⁰C)

Claims

Patentansprüche

A) 20 - 70 Gewichtsteilen mindestens einesc£,ßethylenisch ungesättigten Polyesters mit mindestens drei Doppelbindungen pro Molekül,

B) 20 - 70 Gewichtsteilen mindestens einer mit A copolymerisierbaren Vinyl- oder Vinylidenverbindung und

C) 3-30 Gewichtsteilen mindestens eines PoIyurethans,

dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan C

i) entweder carboxylgruppenfrei ist und mindestens eine endständige radikalisch polymerisierbare Doppelbindung pro Molekül enthält, ii) oder keine copolymerisierbare Doppelbindung, aber Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von mindestens 8 (bezogen auf Polyurethan C) enthält,
iii) oder mindestens eine endständige radikalisch polymerisierbare Doppelbindung pro Molekül und

Carboxylgruppen entsprechend einer Säurezahl von mindestens 8 (bezogen auf Polyurethan C) enthält.
2) Verwendung der Mischungen nach Anspruch 1 zur Herstellung von Harzmatten.

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