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DE19513014A1 - Curable epoxy resin compsn. - Google Patents

Curable epoxy resin compsn.

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Publication number
DE19513014A1
DE19513014A1 DE19513014A DE19513014A DE19513014A1 DE 19513014 A1 DE19513014 A1 DE 19513014A1 DE 19513014 A DE19513014 A DE 19513014A DE 19513014 A DE19513014 A DE 19513014A DE 19513014 A1 DE19513014 A1 DE 19513014A1
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DE
Germany
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epoxy resin
anhydride
composition according
curing
curing agent
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19513014A
Other languages
German (de)
Inventor
John Naysmith Hay
Barry Woodfine
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB939320791A external-priority patent/GB9320791D0/en
Priority to GB9420229A priority Critical patent/GB2282600B/en
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to DE19513014A priority patent/DE19513014A1/en
Publication of DE19513014A1 publication Critical patent/DE19513014A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
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Abstract

A curable epoxy resin composition, comprises a curable epoxy resin and a curing agent selected from diamine curing agents and anhydride curing agents. The epoxy resin and the curing agent are chosen so as to provide a colourless or low colour product on curing, which is useful for optical applications, having a Tg of > 140 DEG C. The diamine curing agent has at least one aliphatic, heterocyclic or aromatic ring and has two amine groups each independently bonded to an aliphatic group or incorporated in a heterocyclic ring. The anhydride curing agent is a linear polyanhydride, or a cycloaliphatic anhydride. The products are useful for the manufacture of ophthalmic lenses and automotive headlamp lenses.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Epoxidharzzusammensetzungen und insbesondere auf durchsichtige Epoxidharzzusammensetzungen, die geeignet sind zur Ver­ wendung in Linsen und anderen Anwendungen.The invention relates to epoxy resin compositions and in particular on transparent epoxy resin compositions which are suitable for Ver use in lenses and other applications.

Kunststofflinsen sind von wachsender Bedeutung in Anwendungen, die von Brillengläsern bis zu Linsen für Fahrzeugscheinwerfer reichen. Kunststoffe wei­ sen eine Anzahl Vorteile gegenüber dem konventionell verwendeten Glas in die­ sen Anwendungen auf, einschließlich ihrer verbesserten Stoßfestigkeit und der daraus resultierenden, verbesserten Sicherheit, ihres verringerten spezifischen Gewichtes, was bei großen Linsenkonstruktionen von Bedeutung ist, und ihrer relativ einfachen Verarbeitung. Weil Glas schwierig zu verarbeiten ist, neigt man dazu, komplexe optische Anordnungen durch Schleifen herzustellen, was teuer ist. Kunststoffe fließen ausreichend während der Verarbeitung, was ist er­ laubt, scharfe Stufen auf der Oberfläche der Linse herzustellen, so daß komplexe optische Anordnungen in einem Schritt hergestellt werden können. Kunststoffe weisen allerdings auch einige Nachteile im Vergleich zum Glas auf. Sie besitzen im Vergleich zum Glas im allgemeinen eine schlechte Kratzbeständigkeit, eine begrenzte thermische Stabilität und eine schlechte Witterungsbeständigkeit (Licht, Sauerstoff).Plastic lenses are of growing importance in applications by Eyeglass lenses up to lenses for vehicle headlights range. Plastics white There are a number of advantages over the conventionally used glass in the applications, including their improved impact resistance and resulting in improved safety, their reduced specificity Weight, which is important in large lens designs, and theirs relatively simple processing. Because glass is difficult to process tends one has to make complex optical arrangements by grinding what is expensive. Plastics flow well during processing, what is it allows to make sharp steps on the surface of the lens so that complex optical arrangements can be made in one step. plastics However, they also have some disadvantages compared to glass. You own poor scratch resistance in comparison to glass in general limited thermal stability and poor weather resistance (Light, oxygen).

Die Kunststoffarten, die am häufigsten in Linsenanwendungen eingesetzt wer­ den, sind die Thermoplaste, wie zum Beispiel Polycarbonat und Acrylpolymere. Von diesen beiden Arten weisen Polycarbonate die größere Wärmebeständigkeit auf, die für die üblichen Vertreter aber doch auf etwa 150°C begrenzt ist. Thermoplaste, wie zum Beispiel Polysulfone, sind in der Lage, höheren Anwen­ dungstemperaturen zu widerstehen, bringen aber eine entscheidende Verteue­ rung mit sich. Andere spezifische Nachteile thermoplastischer Materialien sind ihre schlechte Lösungsmittelbeständigkeit und ihre Neigung, bei längerer Ein­ wirkung höherer Temperaturen zu kriechen. Nur sehr wenige duroplastische Polymere wurden bisher zur Verwendung in Linsen beschrieben, obwohl Duro­ plaste eine wesentlich verbesserte Lösungsmittel- und Kriechbeständigkeit im Vergleich zu den Thermoplasten aufweisen. Zusätzlich können sie oft bei we­ sentlich höheren Anwendungstemperaturen ununterbrochen eingesetzt werden.The types of plastic most commonly used in lens applications These are the thermoplastics, such as polycarbonate and acrylic polymers. Of these two types, polycarbonates have greater heat resistance but limited to about 150 ° C for the usual representatives. Thermoplastics, such as polysulfones, are able to attract higher users Resist temperatures, but bring a crucial Verteue with you. Other specific disadvantages of thermoplastic materials are their poor solvent resistance and their tendency for prolonged on the effect of higher temperatures to crawl. Very few thermosetting  Polymers have hitherto been described for use in lenses, although Duro Substantially improved solvent and creep resistance Compared to the thermoplastics have. In addition, they often at we considerably higher application temperatures are used continuously.

Die bei weitem häufigste Art von Kunststoffmaterialien, die in Linsenanwendun­ gen Verwendung finden, sind die Thermoplaste. Preisgünstige Thermoplaste für durchsichtige Gebrauchsgegenstände, wie zum Beispiel Polystyrol, PVC und ABS werden oft in glasklaren, durchsichtigen, starren Verpackungsanwendun­ gen verwendet. Die mit geringfügig höherem technologischen Aufwand herge­ stellten Acrylharze und Polycarbonate finden ebenfalls Verwendung in Linsen­ anwendungen, wie auch als durchsichtige Behälter. Die Polymere, die höheren Temperaturen widerstehen und teurer sind, wie zum Beispiel Polysulfon, Poly­ ethersulfon, amorphe Nylonarten und dergleichen werden in speziellen Linsen­ anwendungen wie auch auf anderen Gebieten eingesetzt. Die Technologie der durchsichtigen Thermoplaste wird vollständig beschrieben in einem Bericht der Business Communications Company Inc., Nr. P-053R, "durchsichtige Kunststof­ fe: Verbreiterung der Grundlage von Materialien und Anwendungen" ("Transpa­ rent Plastics: Broadening the Base of Materials and Applications"), Dezember 1990.By far the most common type of plastic material used in lens applications are used, are the thermoplastics. Low-cost thermoplastics for transparent commodities, such as polystyrene, PVC and ABS is often used in crystal-clear, transparent, rigid packaging applications used. The Herge with slightly higher technological cost Acrylic resins and polycarbonates are also used in lenses applications, as well as transparent containers. The polymers, the higher Resist temperatures and are more expensive, such as polysulfone, poly ether sulfone, amorphous nylons and the like are in special lenses applications as used in other fields. The technology of transparent thermoplastics is fully described in a report of Business Communications Company Inc., No. P-053R, "Clear Plastic fe: broadening the basis of materials and applications "(" Transpa rent Plastics: Broadening the Base of Materials and Applications "), December 1990th

Altere Berichte über die Verwendung von duroplastischen Materialien in Linsen sind wesentlich seltener. PPG Industries (Plastics Engineering, 1986, 42 (10), 7) berichtet über ein Gußharz (HIRI) mit einem Brechungsindex (RI) von 1,56 (der Brechungsindex von Glas beträgt etwa 1,53 - ein hoher Brechungsindex ist ein Vorteil bei Linsenanwendungen, weil je höher der Brechungsindex ist, desto niedriger ist die erforderliche Linsenkrümmung zur Bereitstellung der gleichen Brechleistung). PPG stellt auch einen kommerziellen, duroplastischen Allylharz her, CR-39, der Verwendung in Linsenanwendungen findet.Earlier reports on the use of thermoset materials in lenses are much less common. PPG Industries (Plastics Engineering, 1986, 42 (10), 7) reports a cast resin (HIRI) with a refractive index (RI) of 1.56 (the Refractive index of glass is about 1.53 - a high refractive index is a Advantage in lens applications, because the higher the refractive index, the better lower is the required lens curvature to provide the same Crushing capacity). PPG also provides a commercial, thermosetting allyl resin her, CR-39, which finds use in lens applications.

Spezialisierte Harzmaterialien auf Epoxidgrundlage mit potentieller Verwen­ dung in Linsen sind das Thema einiger Patentanmeldungen. In JP 04292611 (Nippon Steel), werden Epoxidacrylatformmaterialien, die Fluorreste enthalten, beschrieben. Von diesen wird beansprucht, daß sie eine Formbeständigkeitstem­ peratur von 170°C, eine Lichtdurchlässigkeit von 91,5% und einen Brechungsin­ dex von 1,63 besitzen. JP 04359012 (Hitachi Chemical Co.) beschreibt durchsich­ tige Epoxidharze, die durch Härten von Epoxiden mit alicyclischen Anhydridhär­ tern, wie zum Beispiel Hexahydrophthalsäureanhydrid, das mit 2-Ethyl-4-me­ thylimidazol beschleunigt ist, in der Gegenwart einer cyclischen P=O-Verbin­ dung hergestellt werden. Eine Glasübergangstemperatur (Tg) von 126°C und ei­ ner Lichtdurchlässigkeit von 85% werden für diese Zusammensetzungen be­ schrieben.Specialized epoxy based resin materials with potential use in lenses are the subject of some patent applications. JP 04292611 (Nippon Steel) describes epoxy acrylate molding materials containing fluoro radicals. These are claimed to have a dimensional stability temperature of 170 ° C, a light transmittance of 91.5% and a refractive index of 1.63. JP 04359012 (Hitachi Chemical Co.) describes transparent epoxy resins obtained by curing epoxides with alicyclic anhydride hardeners, such as, for example, hexahydrophthalic anhydride, which has been accelerated with 2-ethyl-4-methylimidazole, in the presence of a cyclic P = O- Connection can be made. A glass transition temperature ( Tg ) of 126 ° C and a light transmission of 85% are described for these compositions.

Durchsichtige Epoxidgußharze werden beschrieben als Bestandteil in Verbund­ brillengläsern aus Glas und Kunststoff im US-Patent 5116684 (Corning Inc.) wie auch im US-Patent 5223862 (Corning Inc.), wo auch ihre Verwendung als Ein­ stärkengläser offenbart ist. Das Epoxidharz im ersten dieser beiden Patente ist bevorzugt ein cycloaliphatisches Epoxidharz und/oder ein aromatisches Harz, wie zum Beispiel DGEBA, das durch einen Anhydridhärter, wie zum Beispiel Hexahydrophthalsäureanhydrid, eine Quelle aktiver Wasserstoffatome, wie zum Beispiel Propylenglycol, und einen Zinnoctoatbeschleuniger gehärtet wird. Die optischen Eigenschaften sind vorwiegend durch das cycloaliphatische Harz be­ reitgestellt, während das DGEBA den Brechungsindex vergrößert. Katalytische Härtungsmittel, wie zum Beispiel BF₃, können auch verwendet werden. Andere Quellen für Hydroxylgruppen (Polyole) können verwendet werden und haben ebenfalls einen Einfluß auf den Brechungsindex. Die Menge des verwendeten Beschleunigers ist wichtig und bevorzugt auf einen Bereich von 0,01 bis 0,1% der gesamten Mischung beschränkt, um eine vernünftige Topfzeit zu gewährleisten. Andere Lewissäuren, wie zum Beispiel Zinkoctoat, können verwendet werden, wie auch Lewisbasen. Der Härtungsablauf ist auch wichtig und die Gelierung muß bei weniger als 100°C stattfinden und wenigstens 2 Stunden dauern, wobei das letztendliche Härten bei mehr als 150°C wenigstens 2 Stunden lang stattfin­ det.Transparent epoxy casting resins are described as an ingredient in composite glass and plastic spectacle lenses in US Pat. No. 5,116,684 (Corning Inc.), such as US Pat also in U.S. Patent 5,223,862 (Corning Inc.), where also its use as Ein strengthengläser is disclosed. The epoxy resin in the first of these two patents is preferably a cycloaliphatic epoxy resin and / or an aromatic resin, such as DGEBA, by an anhydride hardener, such as Hexahydrophthalic anhydride, a source of active hydrogens, such as Example, propylene glycol, and a Zinnoctoat Accelerator is cured. The optical properties are predominantly by the cycloaliphatic resin be while the DGEBA increases the refractive index. catalytic Curing agents, such as BF₃, may also be used. Other Sources of hydroxyl groups (polyols) can be used and have also an influence on the refractive index. The amount of used Accelerator is important and preferably within a range of 0.01 to 0.1% of limited to the entire mixture to ensure a reasonable pot life. Other Lewis acids, such as zinc octoate, can be used as well as Lewis bases. The hardening process is also important and the gelation must take place at less than 100 ° C and last at least 2 hours, with final curing at greater than 150 ° C for at least 2 hours det.

Das dazu in Bezug stehende US-Patent 5223862 beschreibt genauer die Verwen­ dung der vorstehend genannten, bevorzugten Harzzusammensetzungen als Kunststofflinsenelemente, insbesondere mit Glas in einer mehrschichtigen Struktur für Mehrstärkengläser. Weiter werden Härtungsmittel für die Epoxid­ harze beschrieben. Diesen stellen aromatische Anhydride, aromatische Diamine, Thioamide und Thioamine dar. Zusätze zum Verbessern des Brechungsindexes sind ausgewählt aus den Alkyldiolen oder -thiolen oder den aromatischen Diolen oder Thiolen und den Übergangsmetallalkoxiden. Phthalsäureanhydrid ist ein bevorzugtes Härtungsmittel, und Propylenglycol ist das bevorzugte Diol. Die bei­ spielhaft angegebenen Härtungszyklen des Epoxidharzes sind lang, wobei eine Gesamthärtungszeit von etwa 20 Stunden üblich ist. The related U.S. Patent 5,223,862 more specifically describes the Verwen the above-mentioned, preferred resin compositions as Plastic lens elements, in particular with glass in a multilayered Structure for multi-thickness glasses. Next are hardeners for the epoxy described resins. These are aromatic anhydrides, aromatic diamines, Thioamides and thioamines. Additives to improve the refractive index are selected from the alkyl diols or thiols or the aromatic diols or thiols and the transition metal alkoxides. Phthalic anhydride is one preferred curing agent, and propylene glycol is the preferred diol. The at Cited curing cycles of the epoxy resin are long, with a Total cure time of about 20 hours is common.  

Obwohl das im Stand der Technik nicht erwähnt wird, haben die duroplasti­ schen Epoxidzusammensetzungen gemäß vorstehender Beschreibung eine An­ zahl Nachteile. Die langen Gesamthärtungszeiten im Vergleich zu den schnellen Zykluszeiten konkurrierender thermoplastischer Spritzgußlinsen stellt einen be­ deutenden Nachteil dar. Einige der spezialisierten Epoxidharze sind teuer, was den Einsatz solcher Produkte in vielen Industrieanwendungen begrenzt. Cyclo­ aliphatische Epoxidharze sind ebenfalls teuer und führen, wenn sie gehärtet werden, zu relativ spröden Produkten, obwohl das in Mehrschichtanwendungen nicht unbedingt kritisch sein muß. Bei gehärteten Harzprodukten, die unter Verwendung von aromatischen Diamin- oder Imidazolbeschleunigern hergestellt wurden, muß damit gerechnet werden, daß sie eine gewisse Verfärbung zeigen, solange nicht-besondere Schritte unternommen werden, um diese Reaktanten zu reinigen. Zusätzlich ist ihre Farbstabilität wahrscheinlich relativ schlecht, insbe­ sondere wenn sie bei erhöhten Temperaturen verwendet werden.Although not mentioned in the prior art, the duroplasti have an epoxy resin compositions as described above number of disadvantages. The long total hardening times compared to the fast ones Cycle times of competing thermoplastic injection molded lenses provides a be disadvantage. Some of the specialized epoxy resins are expensive, which limited the use of such products in many industrial applications. cyclo Aliphatic epoxy resins are also expensive and result when cured to relatively brittle products, although in multi-layer applications not necessarily critical. For cured resin products that are under Use made of aromatic diamine or imidazole accelerators must be expected to show some discoloration, as long as non-special steps are taken to access these reactants clean. In addition, their color stability is likely to be relatively poor, esp especially when used at elevated temperatures.

Es gibt einen Bedarf für durchsichtige und farblose, duroplastische Harzzusam­ mensetzungen, die diese Nachteile überwinden. Die vorliegende Erfindung stellt ein solches Epoxidharz, das relativ billig ist, zum Einsatz in industriellen Lin­ senanwendungen bereit. Die Grundfarbe und die Farbstabilität sind besser als die von Zusammensetzungen, die aromatische Härtungsmittel enthalten, und die Produkte besitzen eine verbesserte Stoßfestigkeit.There is a need for clear and colorless thermoset resin compositions Compositions that overcome these disadvantages. The present invention provides such an epoxy resin, which is relatively inexpensive, for use in industrial Lin ready for use. The base color and the color stability are better than those of compositions containing aromatic hardening agents, and the Products have improved impact resistance.

Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, Epoxidharzzusammensetzungen herzustellen, die bezüglich der Kosten konkurrenzfähig gegenüber thermoplasti­ schen Polycarbonatharzen sind, insbesondere zur Verwendung in industriellen Beleuchtungsanwendungen. Die gehärteten Harzformulierungen sollten eine annehmbare Stoßfestigkeit besitzen, schnell zu härten sein, geringe Eigenfarbe und eine gute Lichtdurchlässigkeit besitzen und geeignet sein zur Verwendung bei höheren dauernden Betriebstemperaturen als die Polycarbonate und Acryl­ harze.An object of this invention is to provide epoxy resin compositions which is cost competitive with respect to thermoplastic polycarbonate resins, in particular for use in industrial Lighting applications. The cured resin formulations should have a have acceptable impact resistance, be fast to cure, low intrinsic color and have good light transmission and be suitable for use at higher continuous operating temperatures than the polycarbonates and acrylic resins.

Die Erfindung stellt Epoxidharzzusammensetzungen bereit, die farblos und durchsichtig sind, hohe Glasübergangstemperaturen besitzen (<140°C, bevor­ zugt <150°C) und die mit schnellen Gießtechniken gehärtet werden können, wie zum Beispiel mit duroplastischem Spritzgießen oder Harzübertragungsform­ techniken. The invention provides epoxy resin compositions which are colorless and are transparent, have high glass transition temperatures (<140 ° C, before To <150 ° C) and which can be cured with fast casting techniques, such as for example with thermosetting injection molding or resin transfer molding techniques.  

Die Erfindung stellt eine härtbare Epoxidharzzusammensetzung bereit, die ein härtbares Epoxidharz und ein Härtungsmittel, das aus denThe invention provides a curable epoxy resin composition comprising hardenable epoxy resin and a curing agent consisting of

  • (a) den Aminhärtungsmitteln, die wenigsten einen aliphatischen, heterocy­ clischen oder aromatischen Ring einschließen und 2 Aminogruppen besit­ zen, die jeweils unabhängig voneinander an eine aliphatische Gruppe ge­ bunden sind oder in einen heterocyclischen Ring eingebracht sind,(a) the amine curing agents, the least one aliphatic, heterocy or aromatic ring and 2 amino groups each independently of one another to an aliphatic group are attached or are introduced into a heterocyclic ring,
  • (b) den linearen Polyanhydridhärtungsmitteln und(b) the linear polyanhydride curing agents and
  • (c) den cycloaliphatischen Anhydridhärtungsmitteln,(c) the cycloaliphatic anhydride curing agents,

ausgewählt ist, umfaßt, wobei das Epoxidharz und das Härtungsmittel so aus­ gewählt sind, daß sie beim Härten ein farbloses oder wenig gefärbtes Produkt mit einer Tg von <140°C und bevorzugt <150°C bereitstellen.is selected, wherein the epoxy resin and the curing agent are selected so that they provide a colorless or slightly colored product with a T g of <140 ° C and preferably <150 ° C when curing.

Die Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Epoxidharzzusammensetzung bereit, die das Härten einer härtbaren Epoxid­ harzzusammensetzung gemäß vorstehender Beschreibung umfaßt.The invention also provides a method for producing a cured Epoxy resin composition ready to cure a curable epoxy resin composition as described above.

Die maximal mögliche Durchsichtigkeit des Endproduktes kann berechnet wer­ den aus bekannten theoretischen Erwägungen. Nimmt inan den Fall eines unbe­ schichteten Produktmaterials, das senkrecht einfallendes Licht in Luft durch­ läßt, dann ist die Lichtmenge, die von jeder Oberfläche (Schnittstelle) reflektiert wird, abhängig vom Brechungsindex des Produktmaterials. So ergibt sich für ein Produkt mit einem Brechungsindex von 1,5 die theoretische Maximaldurchläs­ sigkeit von 92,2% und für ein Produkt mit dem Brechungsindex von 1,6 die theo­ retische Maximaldurchlässigkeit von 89,7. Reale (nichttheoretische) Materialien besitzen niedrigere Durchlässigkeitswerte als berechnet. Die erfindungsgemäßen Epoxidprodukte besitzen im allgemeinen Durchlässigkeitswerte von mehr als 90% des theoretischen Maximalwertes.The maximum possible transparency of the final product can be calculated who from known theoretical considerations. Inan takes the case of an unbe layered product material, the vertically incident light in air lets then the amount of light that reflects from each surface (interface) depending on the refractive index of the product material. So it turns out for one Product with a refractive index of 1.5 the theoretical maximum throughput of 92.2% and for a product with a refractive index of 1.6 the theo maximum retinal permeability of 89.7. Real (non-theoretical) materials have lower permeability values than calculated. The invention Epoxy products generally have higher than permeability values 90% of the theoretical maximum value.

Der Farbwert der Produktmaterialien wird bestimmt über die Anwesenheit oder Abwesenheit von Absorptionsbanden im sichtbaren Bereich des elektromagneti­ schen Spektrums. Die Epoxidprodukte weisen keine Absorptionen im Wellenlän­ genbereich von 400 bis 800 nm auf. Es kann auch ein zweiter Hinweis auf Farbe verwendet werden, wie zum Beispiel der "der Gelbstichindex" gemäß ASTM D1925. Diese sekundären Maße sind beide weniger präzise und können auch durch Farbkompensationsverfahren erreicht werden, die die Originalfärbung überdecken (zum Beispiel durch die Verwendung eines blauen Masterbatches zum Entfernen der Gelbstichigkeit). Solche Ansätze führen ebenfalls zu niedri­ geren Gesamtdurchlässigkeitseigenschaften.The color value of the product materials is determined by the presence or Absence of absorption bands in the visible region of the electromagnetic spectrum. The epoxide products have no absorptions in the wavelength range from 400 to 800 nm. It may also be a second indication of color such as the "yellowness index" according to ASTM D1925. These secondary measures are both less precise and can be too  be achieved by color compensation method, which is the original coloration cover (for example, by using a blue masterbatch to remove yellowness). Such approaches also lead to low geren total permeability properties.

Die Herstellung von Epoxidharzen, die farblos sind oder geringe Farbwerte auf­ weisen, wird dadurch erreicht, das Faktoren minimiert werden, die zur Färbung führen. Diese Faktoren schließen die Gegenwart von Charge-Transfer-Komple­ xen und Oxidationsprodukten ein.The production of epoxy resins which are colorless or have low color values This is achieved by minimizing factors that cause staining to lead. These factors include the presence of charge transfer complex xen and oxidation products.

Die Art des Epoxidharzes soll zuerst betrachtet werden. Hochtemperaturepoxid­ harze beinhalten oft tertiäre Stickstoffgruppen, die leicht zur Oxidation und zur Bildung stark gefärbter Verunreinigungen führen. Diese Harze sind häufig auch zu teuer für den Einsatz in kommerziellen Produkten, die nicht im Luftfahrtbe­ reich eingesetzt werden. Diese Glycidylaminepoxidmaterialien werden deshalb am besten vermieden. Glycidylether, wie zur Beispiel das allgemein verwendete DGEBA, sind weniger oxidationsempfindlich und in hoher Qualität und mit ge­ ringen Farbwerten erhältlich. Epoxidnovolacke, die auch Glycidylether darstel­ len, können alleine oder in Verbindung mit anderen Harzen eingesetzt werden. Cycloaliphatische Epoxidharze besitzen ebenfalls eine geringe Färbung, haben aber den Nachteil, daß sie beim Härten spröde Produkte ergeben und auch teuer sind. Die bevorzugten Epoxidharze sind Glycidylether.The type of epoxy resin should be considered first. high temperature epoxy Resins often contain tertiary nitrogen groups that are easy to oxidize and to oxidize Formation of strongly colored impurities lead. These resins are common too too expensive for use in commercial products that are not aviation richly used. These glycidylamine epoxide materials therefore become best avoided. Glycidyl ethers, such as the one commonly used DGEBA, are less sensitive to oxidation and in high quality and with ge wrestle color values available. Epoxy novolacs, which also glycidyl ether represent len, can be used alone or in conjunction with other resins. Cycloaliphatic epoxy resins also have low color but the disadvantage that they give brittle products when curing and also expensive are. The preferred epoxy resins are glycidyl ethers.

Die Auswahl des Härtungsmittel ist wenigstens genauso kritisch wie die Aus­ wahl des Epoxidharzes. Zusätzlich zu seiner Bedeutung bei der Steuerung der Farbe und der Farbstabilität des gehärtetes Produktes spielt das Härtungsmittel eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Verarbeitungseigenschaften der Harzformulierung. Für großvolumige Anwendungen, wie zum Beispiel Indu­ strielinsen, sind schnelle Härtung und hoher Durchsatz unerläßlich. Unter den allgemein am häufigsten verwendeten Epoxidhärtungsmitteln befinden sich die aromatischen Diamine. Sie führen fast ohne Ausnahme zu gefärbten Produkten, so lange nicht besondere Schritte unternommen werden, um die Diaminreaktan­ ten zu reinigen, um Oxidationsverunreinigungen zu entfernen, die zur Farbbil­ dung führen können. Die Produkte haben die Neigung, Charge-Transfer-Kom­ plexe zu bilden, die üblicherweise stark gefärbt sind. Zusätzlich führt die Ge­ genwart eines an einen aromatischen Ring gebundenen Stickstoffatoms zu schlechter thermooxidativer Stabilität und zur Verfärbung des Produktes im Laufe der Zeit. Die Härtungsgeschwindigkeit der aromatischen Diamine neigt dazu, niedrig zu sein.The choice of curing agent is at least as critical as the off Choice of epoxy resin. In addition to its importance in controlling the Color and the color stability of the cured product plays the curing agent an important role in determining the processing properties of Resin formulation. For large volume applications, such as Indu Strielinsen, fast curing and high throughput are indispensable. Among the commonly used epoxy curing agents are the most widely used aromatic diamines. Almost without exception they lead to dyed products, so long as not special steps are taken to the diamine reactant to remove oxidation contaminants that cause color to can lead. The products have a tendency to charge transfer com plexes which are usually strongly colored. Additionally, the Ge genwart a bound to an aromatic ring nitrogen to poor thermooxidative stability and discoloration of the product in  Over time. The curing rate of the aromatic diamines tends to be low.

Aliphatische und cycloaliphatisch Härtungsmittel führen auf der anderen Seite zu schnellem Härten und farblosen oder schwach gefärbten Produkten. Die Ge­ genwart der aliphatischen oder cycloaliphatischen Gruppen verringert die Wech­ selwirkungen, die zu Charge-Transfer-Komplexbildung führen. Die Produkte neigen auch weniger zur Oxidation bei Gebrauch aufgrund der nichtaromati­ schen Stickstoffbindung. Die allgemein mit Anhydridhärtungsmitteln eingesetz­ ten Imidazolbeschleuniger führen aus ähnlichen Gründen, wie sie für die aro­ matischen Diamine ausgeführt wurden, ebenfalls zur Verfärbung in gehärteten Harzprodukten. Bevorzugte Beschleuniger sollten keine Gruppen enthalten, die Färbe durch Wechselwirkung mit anderen Komponenten des Systems oder allein durch das dem Beschleuniger eigene Verhalten erzeugen. Aus diesem Grund sind Zinkcarboxylate bevorzugt. Das Zn2+-Ion erzeugt keine Farbe und kann an Redoxreaktionen teilnehmen, die nicht zu gefärbten Produkten führen. Ähnlich führen die aliphatischen Carboxylatgruppen zu keinerlei Farbbildung.Aliphatic and cycloaliphatic curing agents, on the other hand, lead to rapid hardening and colorless or weakly colored products. The presence of the aliphatic or cycloaliphatic groups reduces the interactions that lead to charge-transfer complex formation. The products are also less prone to oxidation in use due to non-aromatic nitrogen bonding. The imidazole accelerators commonly used with anhydride curing agents also result in discoloration in cured resin products for reasons similar to those practiced for the aromatic diamines. Preferred accelerators should not contain groups that produce dye by interacting with other components of the system or solely by the behavior inherent in the accelerator. For this reason, zinc carboxylates are preferred. The Zn 2+ ion does not produce color and can participate in redox reactions that do not lead to colored products. Similarly, the aliphatic carboxylate groups do not lead to any color formation.

Epoxidharze werden ausgewählt aus der Gruppe der kommerziell erhältlichen Harze mit guter Qualität und geringer Färbung (zum Beispiel mit einer Gard­ ner-Zahl <1 oder einer AHPA-Zahl <250). Diese schließen hochreine DGEBA- Harze (Diglycidylether des Bisphenol-A) mit Epoxidäquivalenzgewichten im Be­ reich von 170 bis 6000 und bevorzugt von 170 bis 250 und hochreine Epoxidnovo­ lacke ein. Cycloaliphatische Epoxidharze können auch verwenden werden, wenn das Härtungsmittel ein Anhydrid ist, wie in (b) und (c) vorstehend beschrieben, aber ihre Verwendung ist im allgemeinen begrenzt wegen der höheren Kosten und der schlechten Stoßfestigkeit der gehärteten Produkte.Epoxy resins are selected from the group of commercially available Resins with good quality and low color (for example, with a Gard ner number <1 or an AHPA number <250). These include highly pure DGEBA Resins (diglycidyl ether of bisphenol-A) with epoxide equivalent weights in Be rich from 170 to 6000 and preferably from 170 to 250 and high purity Epoxidnovo paints. Cycloaliphatic epoxy resins can also be used if the curing agent is an anhydride as described in (b) and (c) above, but their use is generally limited because of the higher cost and the poor impact resistance of the cured products.

Die Diaminhärtungsmittel sind bevorzugt solche, in denen die Aminogruppen unabhängig voneinander an eine aliphatische oder cycloaliphatische Gruppe ge­ bunden sind. Cycloaliphatische Diaminhärtungsmittel können ausgewählt wer­ den aus der Gruppe, die in Tabelle 1 dargestellt ist, wobei bevorzugte Här­ tungsmittel Isophorondiamin (IPD) und Bis-(4-aminocyclohexyl)methan (PACM) darstellen. Der Anteil des Härtungsmittels im Epoxidharz liegt im allgemeinen im Bereich von 120% der für die stöchiometrische Härtung erforderlichen Menge.The diamine curing agents are preferably those in which the amino groups independently of one another to an aliphatic or cycloaliphatic group are bound. Cycloaliphatic diamine curing agents can be selected from the group shown in Table 1, with preferred Här isophoronediamine (IPD) and bis (4-aminocyclohexyl) methane (PACM). represent. The proportion of the curing agent in the epoxy resin is generally in the range of 120% of the amount required for stoichiometric curing.

Anhydridhärtungsmittel können ausgewählt werden aus der Gruppe, die in Ta­ belle 2 dargestellt ist, wobei bevorzugte Anhydride Hexahydrophthalsäureanhy­ drid (HHPA) und Methylhexahydrophthalsäureanhydrid (MHHPA) sind. Zink­ salze sind bevorzugte Beschleuniger, insbesondere Zinkstearat oder Zinkoctoat.Anhydride curing agents can be selected from the group described in Ta belle 2 is shown, with preferred anhydrides Hexahydrophthalsäureanhy  trid (HHPA) and methylhexahydrophthalic anhydride (MHHPA). zinc Salts are preferred accelerators, especially zinc stearate or zinc octoate.

In den Tabellen 1 und 2 sind substituierte Analoge eingeschlossen. Die optiona­ len Substituenten sind zum Beispiel aus den Alkylresten mit 1 bis 4 Kohlen­ stoffatomen und den Halogenatomen ausgewählt.Tables 1 and 2 include substituted analogs. The optiona Examples of suitable substituents are the alkyl radicals having 1 to 4 carbon atoms atoms and the halogen atoms selected.

Reaktivverdünner können niedrigviskose Glycidylether, Diglycidylether und Polyglycidylether, Polyole, wie zum Beispiel Diole und Triole, und epoxidierte, ungesättigte Materialien einschließen. Die Reaktivverdünner können eine ganze Menge von Aufgaben erfüllen, wie zum Beispiel die Änderung der Viskosität der Harzformulierung, die Verbesserung der Stoßfestigkeitseigenschaften des gehär­ teten Produktes und die Änderung des Brechungsindexes des gehärteten Pro­ duktes. Oft muß dafür mit einer Verringerung der letztendlichen Tg bezahlt wer­ den.Reactive diluents may include low viscosity glycidyl ethers, diglycidyl ethers and polyglycidyl ethers, polyols such as diols and triols, and epoxidized unsaturated materials. The reactive diluents can perform a number of tasks, such as changing the viscosity of the resin formulation, improving the impact resistance properties of the cured product, and changing the refractive index of the cured product. Often it must be paid for with a reduction of the final T g who the.

Die ausgewählten Modifiziermittel können thermoplastische Materialien, anor­ ganische Fasern und verschiedene teilchenförmige Materialien einschließen. Thermoplaste sind bevorzugt, aber es können auch Materialien wie zum Beispiel Glasfasern, verschiedene Siliciumdioxidarten und Feldspat nutzbringend als Modifiziermittel eingesetzt werden.The selected modifiers may include thermoplastic materials, anor include ganic fibers and various particulate materials. Thermoplastics are preferred, but there may also be materials such as Glass fibers, various types of silica and feldspar beneficial as Modifying agents are used.

Thermoplaste, die verwendet werden können, schließen Hochleistungsacrylhar­ ze, wie zum Beispiel reaktive oder unreaktive Polymethacrylimide (kommerziell erhältlich von Rohm & Haas und von Röhm als Kamax® beziehungsweise Plexi­ mid®, amorphe Polyarylate, amorphe Polyamide, Polyimide und Polyetherimide (zum Beispiel Ultem® von General Electric′s), Polysulfone und Polyethersulfone, Poly(phenylenoxid), Polycarbonate einschließlich Polyestercarbonaten und Poly­ alkylencarbonaten, Copolymere aus Styrol und Maleinsäureanhydrid (SMA), Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere, Polyethylenglycol und andere amorphe, thermoplastische Materialien ein. Anderen verwandte Materialien, wie zum Bei­ spiel proprietäre Kern-Mantel-Stoßfestigkeitsmodifiziermittel (wie zum Beispiel Kern-Mantel-Elastomere auf Acryl- oder Styrol-Butadien-Basis, die als Paraloid- EXL-Zusätze von Rohm & Haas verkauft werden), können ebenfalls verwendet werden. Thermoplaste werden zugegeben, um die Stoßfestigkeit des gehärteten Harzes zu verbessern, und auch, um als Rheologiemodifiziermittel für gewisse Verarbeitungsarten, wie zum Beispiel das Spritzgießen, zu wirken. Das Verhal­ ten der Thermoplaste während des Härtens ist von elementarer Bedeutung für die erfolgreiche Verwendung der gehärteten Produkte in optischen Anwendun­ gen. Das modifizierte Harz muß sowohl farblos als auch lichtdurchlässig sein.Thermoplastics that can be used include high performance acrylic resins ze, such as, for example, reactive or unreactive polymethacrylimides (commercial available from Rohm & Haas and from Röhm as Kamax® or Plexi mid®, amorphous polyarylates, amorphous polyamides, polyimides and polyetherimides (for example Ultem® from General Electric's), polysulfones and polyethersulfones, Poly (phenylene oxide), polycarbonates including polyestercarbonates and poly alkylene carbonates, copolymers of styrene and maleic anhydride (SMA), Styrene-butadiene-styrene copolymers, polyethylene glycol and other amorphous, thermoplastic materials. Other related materials, such as proprietary core-shell impact modifiers (such as Acrylic-based or styrene-butadiene-based core-shell elastomers known as paraloid EXL additives sold by Rohm & Haas) can also be used become. Thermoplastics are added to the impact resistance of the cured To improve resin, and also as a rheology modifier for certain Processing types, such as injection molding, to act. The verhal Thermoplastics during curing is of fundamental importance for  the successful use of the cured products in optical applications The modified resin must be both colorless and translucent.

Thermoplaste werden gewöhnlich zu Duroplasten, wie zum Beispiel Epoxidhar­ zen, zugegeben, um ihre Zähigkeit und Stoßfestigkeit zu verbessern. In der üb­ lichsten Anwendung dieser Technologie löst sich der Thermoplast während der Härtung im Epoxidharz, wird aber im wachsenden Maße mit dem Größerwerden des Molekulargewichtes des Duroplasten unverträglich. An einem bestimmten Punkt während des Härtungszyklusses trennt sich die thermoplastische Phase von der Epoxidmatrix mit einer Geschwindigkeit und zu einer Zeit, die durch die Gesamtkinetik und die Gesamtthermodynamik des Systems bestimmt wird. Die­ ser Ansatz wird in WO 91/02029 von Aitco beispielhaft beschrieben, wo Epoxid­ harze mit Polyimiden zäher gemacht werden. Die Natur der thermoplastischen Phase wird beeinflußt von der eben erwähnten Kinetik und Thermodynamik wie auch durch die anteilige Menge, in der der Thermoplast in der Formulierung anwesend ist. Die drei üblichsten Situationen sind (a) diskrete thermoplastische Teichen, die in einer Epoxidmatrix verteilt sind, (b) diskrete Epoxidphasen, die in einer thermoplastischen Matrix verteilt sind (Phaseninversion) und (c) ein kontinuierliches, gemeinsamen Netzwerk der thermoplastischen Phase und der Epoxidphase (über eine sogenannte spinodale Zersetzung). Die Größe der Teil­ chen liegt im allgemeinen im Bereich von 1 bis 10 µm. Da die Wellenlänge des Lichtes etwa 0,4 bis 0,8 µm beträgt, neigen Produkte, die diese Systeme enthal­ ten, dazu, undurchsichtig oder durchscheinend zu sein. Um zäh gemachte, licht­ durchlässige Epoxidsysteme zu erhalten, müssen ein oder mehrere Kriterien er­ füllt werden. Dies ist einer der Schlüssel zum Erfolg in einem Gesichtspunkt die­ ser Erfindung.Thermoplastics usually become thermosets, such as epoxy resins added, to improve their toughness and impact resistance. In the üb The most common application of this technology is to release the thermoplastic during use Curing in the epoxy resin, but is increasing with the size the molecular weight of the thermoset incompatible. At a certain During the curing cycle, the thermoplastic phase separates from the epoxy matrix at a speed and at a time passing through the Total kinetics and the total thermodynamics of the system is determined. the This approach is exemplified in WO 91/02029 to Aitco where epoxide resins are toughened with polyimides. The nature of the thermoplastic Phase is influenced by the just mentioned kinetic and thermodynamics also by the proportionate amount in which the thermoplastic in the formulation is present. The three most common situations are (a) discrete thermoplastic Ponds dispersed in an epoxy matrix, (b) discrete epoxide phases, the are distributed in a thermoplastic matrix (phase inversion) and (c) a continuous, joint network of the thermoplastic phase and the Epoxide phase (via a so-called spinodal decomposition). The size of the part It is generally in the range of 1 to 10 μm. Because the wavelength of the Light is about 0.4 to 0.8 microns, tend products that contain these systems to be opaque or translucent. Toughened, light To obtain permeable epoxy systems, one or more criteria he must be filled. This is one of the keys to success in a point of view this invention.

Es gibt drei Hauptrouten, um Lichtdurchlässigkeit in Epoxiden zu erreichen, die mit Thermoplasten zäher gemachten wurden: (1) Herstellung von gehärteten Mi­ schungen, die eine einzelne Phase darstellen, wobei die zähigkeitsfördernde Wirkung, die über diesen Weg erhältlich ist, manchmal begrenzt ist und das Tg verringert sein kann. (2) Herstellung von gehärteten Mischungen, in denen die Phasengröße kleiner ist, als die Wellenlänge des Lichtes, was durch die Ände­ rung der Härtungskinetik beeinflußt werden kann. (3) An gleichen des Bre­ chungsindexes des gehärteten Epoxidharzes an den der thermoplastischen Kom­ ponenten, so daß selbst, wenn Phasengrößen auftreten, die größer als die Wellen­ länge des Lichtes sind, keine Brechung an den Phasengrenzen stattfindet und das Licht durch das Produkt ohne Beugung hindurch geht. Der Ansatz der Er­ findung besteht darin, Bedingungen einzustellen, bei denen entweder (1) oder (2) begünstigt ist, wobei die Brechungsindices so weit wie möglich einander angegli­ chen werden, um negative Effekte zu minimieren, sollten die Ziele von (1) und (2) nicht vollständig erreicht werden. Die Hauptrouten zu (1) und (2) bestehen darin, die Verträglichkeit des Thermoplasten und des Epoxidharzes zu verbes­ sern und die Härtungsbedingungen zu optimieren.There are three main routes to achieve translucency in epoxies made more inert with thermoplastics: (1) preparation of cured mixtures that are single phase, with the toughening effect obtainable by this route sometimes being limited, and the T g can be reduced. (2) Preparation of cured mixtures in which the phase size is smaller than the wavelength of the light, which can be affected by the change in the curing kinetics. (3) Same as the index of refraction of the cured epoxy resin to that of the thermoplastic component, so that even when phase magnitudes larger than the wavelengths of the light occur, there is no refraction at the phase boundaries and the light passes through the product without diffraction goes through it. The approach of the invention is to set conditions favoring either (1) or (2), with the refractive indices as close as possible to each other in order to minimize negative effects, the objectives of (1) and (2) can not be fully achieved. The main routes to (1) and (2) are to improve the compatibility of the thermoplastic and the epoxy resin and to optimize the curing conditions.

Für Anwendungen, die einen weiten Bereich von Anwendungstemperaturen überstreichen, ist es möglich, die Angleichung der Brechungsindices des gehärte­ ten Epoxidharzes und des Thermoplasten über diesen Temperaturbereich zu op­ timieren.For applications requiring a wide range of application temperatures It is possible to cover the approximation of the refractive indices of the hardened th epoxy resin and the thermoplastic over this temperature range to op opti-.

Um die genannten Ziele zu verfolgen, wurden eine Reihe verschiedener Epoxid­ harzsysteme hergestellt, die die Eigenschaften bereitstellen, die für eine optische Epoxidharzlinse erwartet werden. Die Formulierungen besitzen Gelzeiten von weniger als 120 s und bevorzugt von weniger als 60 s bei 200°C, was sie geeignet macht für schnelle Verarbeitung, wie zum Beispiel Spritzguß oder Übertra­ gungspressen.In order to pursue the stated goals, a number of different epoxies were used produced resin systems, which provide the properties necessary for an optical Epoxy resin lens can be expected. The formulations have gel times of less than 120 seconds and preferably less than 60 seconds at 200 ° C, which makes them suitable makes for fast processing, such as injection molding or transfer supply squeeze.

Die Formulierungen können auch ein oder mehrere Antioxidanzien und/oder ein oder mehrere UV-Stabilisatoren einschließen, um das Eingilben aufgrund von Langzeitanwendung bei erhöhter Temperatur zu verringern. Die Produkte kön­ nen gegebenenfalls mit einer handelsüblichen Polymerhartbeschichtung be­ schichtet werden, um die Oberflächenhärte und die Abriebbeständigkeit zu ver­ bessern.The formulations may also contain one or more antioxidants and / or a or more UV stabilizers to prevent the yellowing due to To reduce long-term use at elevated temperature. The products can optionally with a commercial polymer hard coating be layered to ver the surface hardness and abrasion resistance ver improve.

Die Hauptvorteile der Erfindung sind die folgenden:The main advantages of the invention are the following:

  • 1) Farblose, lichtdurchlässige Epoxidprodukte, die geeignet sind für Linsen­ anwendungen, werden aus relativ billigen Vorläufern hergestellt. Andere geeignete Anwendungen schließen Flüssigkeitsbehälter, zum Beispiel in Fahrzeugen, medizinische Behälter und dergleichen ein.1) Colorless, translucent epoxy products suitable for lenses Applications are made from relatively cheap precursors. Other suitable applications include liquid containers, for example in Vehicles, medical containers and the like.
  • 2) Farbqualität und Farbstabilität sind besser als die von Epoxidharzen, die aus aromatischen Diaminen oder Imidazolbeschleunigern hergestellt wur­ den. 2) Color quality and color stability are better than those of epoxy resins that made from aromatic diamines or imidazole accelerators the.  
  • 3) Die gehärteten Harzprodukte besitzen hohe Tg-Werte, im allgemeinen ob er­ halb von 140°C und bevorzugt oberhalb von 150°C.3) The cured resin products have high Tg values, generally if he half of 140 ° C and preferably above 150 ° C.
  • 4) Die Zähigkeit oder Schlagfestigkeit der gehärteten Produkte kann über ei­ nen weiten Bereich variiert werden, abhängig von der Auswahl des Reak­ tivverdünners oder des Thermoplasten, der als zähigkeitsfördernder Zusatz zugegeben wird, und von der erforderlichen Anwendung.4) The toughness or impact strength of the cured products can be over ei be varied within a wide range, depending on the selection of the reac diluent or thermoplastic, which acts as a toughening additive is added, and of the required application.
  • 5) Die Härtungszeiten sind kurz, wobei die Gelzeiten bei Temperaturen von etwa 200°C weniger als 120 s und bevorzugt weniger als 60 s betragen. Die­ se Formulierungen sind deshalb geeignet für schnelle Verarbeitung unter Verwendung von Techniken, wie zum Beispiel des Spritzgusses oder des Übertragungspressens, im Gegensatz zu den langsameren Formungsverfah­ ren, die in einigen Berichten des Standes der Technik angegeben werden.5) Hardening times are short, with gel times at temperatures of about 200 ° C less than 120 s and preferably less than 60 s. the These formulations are therefore suitable for rapid processing Use of techniques, such as injection molding or the Transfer press, in contrast to the slower Formungsverfah mentioned in some prior art reports.
  • 6) Brechungsindices der Produkte können über einen weiten Bereich einge­ stellt werden einschließlich dem Bereich von 1,49 bis 1,62.6) refractive indices of the products can be used over a wide range including the range of 1.49 to 1.62.
  • 7) Kriechbeständigkeit und Oberflächenhärte sind dem Polycarbonat und vergleichbaren thermoplastischen Linsenmaterialien überlegen.7) Creep resistance and surface hardness are the polycarbonate and superior to comparable thermoplastic lens materials.
  • 8) Im Gegensatz zu US-Patent 5116684 liegen die zugegeben Mengen von Zinkstearat- oder Zinkoctoatbeschleunigern deutlich über 1%, können ohne nachteilige Wirkung auf Farbe oder Topfzeit und mit einer günstigen Wir­ kung auf die Gesamthärtungszeit und die Tg verwendet werden.8) In contrast to US Pat. No. 5,116,684, the added amounts of zinc stearate or zinc octoate accelerators are well above 1%, can be used without adverse effect on color or pot life, and with a favorable effect on the total cure time and T g .
  • 9) Die Epoxidprodukte erlauben eine Lichtdurchlässigkeit für sichtbares Licht von mehr als 98% und filtern UV-Licht ab etwa 320 nm weg.9) The epoxy products allow visible light transmission greater than 98% and filter out UV light above about 320 nm.
  • 10) Die Lösungsmittelbeständigkeit der Epoxidprodukte ist verbessert im Ver­ gleich zu konkurrieren den thermoplastischen Materialien.10) The solvent resistance of the epoxy products is improved in Ver equal to compete with the thermoplastic materials.

Tabelle 1 Table 1

Tabelle 2 Table 2

Liste der AbkürzungenList of abbreviations Handelsnamen von EpoxidharzenTrade names of epoxy resins MY 750MY 750 Epon 828Epon 828 DER 332THE 332nd DEN 431THE 431 DER 736THE 736 GT 7071GT 7071 Heloxy 107 (oder Hel 107)Heloxy 107 (or Hel 107) Epodil 750Epodil 750 ERL 4221ERL 4221 IPDIPD Isophorondiaminisophoronediamine PACMPACM p-Aminocyclohexylmethanp-aminocyclohexylmethane SMASMA Copolymer aus Styrol und MaleinsäureanhydridCopolymer of styrene and maleic anhydride PPOPPO Poly(phenylenoxid)Poly (phenylene oxide) SBSSBS Styrol-Butadien-Styrol-CopolymerStyrene-butadiene-styrene copolymer PEGPEG Poly(ethylenglycol)Poly (ethylene glycol) EXL 2600EXL 2600 Kern-Mantel-StoßfestigkeitsmodifiziermittelCore-shell Stoßfestigkeitsmodifiziermittel MHHPAMHHPA Methylhexahydrophthalsäureanhydridmethylhexahydrophthalic MNAMNA Methylnadinsäureanhydridmethylnadic

Beispiel 1example 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die allgemeine Herstellung von Epoxidproduk­ ten unter Verwendung cycloaliphatischer Diaminhärtungsmittel. Eine Mischung aus 50 g MY 750 (Epoxidmonomer) und 14 g PACM wird hergestellt und homo­ genisiert. Diese Mischung wird dann entlüftet und in einer heißen Form bei 160°C 30 Minuten lang gehärtet. Das Epoxidprodukt besitzt eine Glasübergangs­ temperatur (Tg) von 167°C, gemessen durch DMTA (dynamische mechanische Thermoanalyse), einen Brechungsindex (nD) von 1,578 und eine Stoßfestigkeit nach Izod (ASTM D256) von 0,350 J/cm² (1,46 ftlb/in²). Diese und andere bei­ spielhafte Epoxidprodukte, die nach der gleichen allgemeinen Verfahrensweise hergestellt wurden, sind im folgenden tabellarisch aufgeführt (Tabelle 3).This example illustrates the general preparation of epoxide products using cycloaliphatic diamine curing agents. A mixture of 50 g MY 750 (epoxy monomer) and 14 g PACM is prepared and homogenized. This mixture is then deaerated and cured in a hot mold at 160 ° C for 30 minutes. The epoxide product has a glass transition temperature (T g ) of 167 ° C as measured by DMTA (dynamic mechanical thermal analysis), a refractive index (n D ) of 1.578 and an Izod impact strength (ASTM D256) of 0.350 J / cm 2 (1.46 ft-lb / in²). These and other examples of epoxide products prepared by the same general procedure are tabulated below (Table 3).

Tabelle 3 Table 3

Beispiel 2Example 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die allgemeine Herstellung von Epoxidproduk­ ten, wie sie in Artikel 2 des Abschnittes 3.2 beschrieben sind. Eine Mischung aus 50 g Epon 828 (Epoxidmonomer), 48 g MHHPA und 2 g Zinkstearat wird herge­ stellt und die Temperatur der Mischung auf 90°C angehoben, um den Lösungs­ vorgang zu fördern. Die Mischung wird homogenisiert und entlüftet, bevor sie in einer heißen Form bei 200°C 30 Minuten lang gehärtet wird. Das Epoxidprodukt besitzt eine Tg von 151°C, ein nD von 1,545 und eine Stoßfestigkeit nach Izod von 0,070 J/cm² (0,29 ftlb/in²). Dieses und andere beispielhafte Epoxidprodukte, die nach der gleichen Verfahrensweise hergestellt wurden, sind im folgenden tabel­ larisch aufgeführt (Tabelle 4).This example illustrates the general production of epoxy products as described in article 2 of section 3.2. A mixture of 50 g of Epon 828 (epoxy monomer), 48 g of MHHPA and 2 g of zinc stearate is prepared and the temperature of the mixture raised to 90 ° C to promote the dissolution process. The mixture is homogenized and deaerated before curing in a hot mold at 200 ° C for 30 minutes. The epoxy product has a T g of 151 ° C, an n D of 1.545, and an impact strength according to Izod of 0.070 J / cm (0.29 ft-lb / in²). This and other exemplary epoxide products prepared by the same procedure are listed below in Table 1 (Table 4).

Tabelle 4 Table 4

Beispiel 3Example 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die allgemeine Herstellung von Epoxidproduk­ ten unter Verwendung cycloaliphatischer Diaminhärtungsmittel und thermopla­ stischer Modifiziermittel. 50 g DER 332 (Epoxidmonomer) werden auf 90°C er­ hitzt und eine Lösung von Kamax T-170 in Dichlormethan (DCM) wird zugege­ ben. Das Lösungsmittel DCM wird entfernt und die Mischung abgekühlt. 6 g Heloxy 107 (Reaktivverdünner) und 16 g IPD werden zugegeben, und die Mi­ schung wird homogenisiert und entlüftet, bevor sie in einer heißen Form bei 160°C 30 Minuten lang gehärtet wird. Die Eigenschaften des Epoxidproduktes sind folgende: Tg = 155°C, nD = 1,563 und Stoßfestigkeit nach Izod = 0,401 J/cm² (1,67 ftlb/in²). Diese und andere Beispielhafte Epoxidprodukte, die durch die gleiche allgemeine Verfahrensweise hergestellt wurden, sind im folgenden tabel­ larisch aufgeführt (Tabelle 5).This example illustrates the general preparation of epoxide products using cycloaliphatic diamine curing agents and thermopla tic modifiers. 50 g of DER 332 (epoxy monomer) are heated to 90 ° C and a solution of Kamax T-170 in dichloromethane (DCM) is added. The solvent DCM is removed and the mixture is cooled. 6 g of Heloxy 107 (reactive diluent) and 16 g of IPD are added and the mixture is homogenized and deaerated before curing in a hot mold at 160 ° C for 30 minutes. The properties of the epoxide product are as follows: T g = 155 ° C, n D = 1.563 and impact strength Izod impact strength = 0.401 J / cm (1.67 ft-lb / in²). These and other exemplary epoxide products made by the same general procedure are listed below in Table 5 (Table 5).

Tabelle 5 Table 5

Beispiel 4Example 4

Dieses Beispiel veranschaulicht die allgemeine Herstellung von Epoxidproduk­ ten, wie sie in Artikel 4 von Abschnitt 3.2 beschrieben sind. 50 g MY 750 werden auf 90°C erhitzt, und eine Lösung aus 5 g SMA (Copolymer aus Styrol und Male­ insaureanhydrid, erhältlich von DSM) in DCM wird zugegeben. Das Lösungsmit­ tel DCM wird entfernt und 44 g MHHPA und 2 g Zinkstearat werden zugegeben. Die Mischung wird homogenisiert und entlüftet, bevor sie in einer heißen Form bei 200°C 30 Minuten lang gehärtet wird. Das Epoxidprodukt weist folgende Ei­ genschaften auf: Tg = 168°C, nD = 1,543 und Stoßfestigkeit nach Izod = 0,13 J/cm² (0,52 ftlb/in²). Diese und andere beispielhafte Epoxidprodukte, die durch die glei­ che allgemeine Verfahrensweise hergestellt wurden, sind im folgenden tabella­ risch aufgeführt (Tabelle 6).This example illustrates the general production of epoxies as described in Article 4 of Section 3.2. 50 g MY 750 are heated to 90 ° C and a solution of 5 g SMA (copolymer of styrene and maleic anhydride, available from DSM) in DCM is added. The solvent DCM is removed and 44 g of MHHPA and 2 g of zinc stearate are added. The mixture is homogenized and deaerated before curing in a hot mold at 200 ° C for 30 minutes. The epoxy product has the following properties: T g = 168 ° C, n D = 1.543 and Izod impact = 0.13 J / cm 2 (0.52 ftlb / in 2). These and other exemplary epoxide products prepared by the same general procedure are tabulated below (Table 6).

Tabelle 6 Table 6

Claims (11)

1. Härtbare Epoxidharzzusammensetzung, umfassend ein härtbares Epoxidharz und ein Härtungsmittel, ausgewählt aus
  • (a) Diaminhärtungsmitteln, die wenigstens einen aliphatischen, heterocycli­ schen oder aromatischen Ring einschließen und die zwei Aminogruppen besitzen, die unabhängig voneinander jeweils an eine aliphatische Gruppe gebunden sind oder in einen heterocyclischen Ring eingebaut sind,
  • (b) linearen Polyanhydridhärtungsmitteln und
  • (c) cycloaliphatischen Anhydridhärtungsmitteln,
A curable epoxy resin composition comprising a curable epoxy resin and a curing agent selected from
  • (a) diamine curing agents which include at least one aliphatic, heterocyclic or aromatic ring and which have two amino groups each independently linked to an aliphatic group or incorporated into a heterocyclic ring,
  • (b) linear polyanhydride curing agents and
  • (c) cycloaliphatic anhydride curing agents,
worin das Epoxidharz und das Hartungsmittel so ausgewählt sind, daß sie beim Härten ein farbloses oder wenig gefärbtes Produkt mit einer Tg <140°C und be­ vorzugt <150°C bereitstellen.wherein the epoxy resin and the curing agent are selected so that upon curing, they provide a colorless or slightly colored product having a T g <140 ° C and preferably <150 ° C. 2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die auch einen Reaktivverdünner zur Verbesserung der Stoßfestigkeit und/oder des Brechungsindexes enthält, wie zum Beispiel einen Glycidylether, ein Polyol oder ein epoxidiertes ungesättigtes Material.2. Composition according to claim 1, which is also a reactive diluent for Improvement in impact resistance and / or refractive index contains, such as For example, a glycidyl ether, a polyol or an epoxidized unsaturated Material. 3. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die auch einen Be­ schleuniger für das Anhydridhärtungsmittel (b) oder (c) einschließt, zum Beispiel ein Zinn- oder ein Zinksalz.3. Composition according to one of claims 1 or 2, which also has a Be accelerator for the anhydride curing agent (b) or (c), for example a tin or a zinc salt. 4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die auch ein Modifi­ ziermittel zur Verbesserung der Stoßfestigkeit des gehärteten Harzes ein­ schließt, wie zum Beispiel ein thermoplastisches Material, anorganische Fasern oder ein teilchenförmiges Material. 4. Composition according to one of claims 1 to 3, which is also a Modifi decorative agent for improving the impact resistance of the cured resin includes, such as a thermoplastic material, inorganic fibers or a particulate material.   5. Zusammensetzung nach Anspruch 4, worin das Modifiziermittel ein amorphes thermoplastisches Material darstellt.5. The composition of claim 4, wherein the modifier is an amorphous represents thermoplastic material. 6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin im Aminhär­ tungsmittel (a) der aliphatische Ring ein Cyclohexan oder zwei Cyclohexanringe, die durch eine Verbindungsgruppe verbunden sind, darstellt, die heterocyclische Gruppe ein Piperazin darstellt, der aromatische Ring ein Benzol darstellt und die aliphatische Gruppe ein Alkylen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatom darstellt.6. A composition according to any one of claims 1 to 5, wherein in the amine (a) the aliphatic ring is a cyclohexane or two cyclohexane rings, which are linked by a linking group represents the heterocyclic Group represents a piperazine, the aromatic ring represents a benzene and the aliphatic group is an alkylene having 1 to 5 carbon atoms. 7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin das cycloaliphati­ sche Anhydridhärtungsmittel (c) ausgewählt ist aus den alicyclischen Anhydri­ den, den Adukten von Maleinsäureanhydrid und substituierten Dienen, den Co­ polymeren, die Maleinsäureanhydrideinheiten einschließen, unsubstituiertem Hexahydrophthalsäureanhydrid, substituiertem Hexahydrophthalsäureanhy­ drid, substituiertem Tetrahydrophthalsäureanhydrid, unsubstituiertem Tetra­ hydrophthalsäureanhydrid und Bisnadicanhydrylbuten, das durch die folgende Formel dargestellt ist: A composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the cycloaliphatic anhydride curing agent (c) is selected from the alicyclic anhydrides, the maleic anhydride and substituted diene adducts, the co-polymers including maleic anhydride units, unsubstituted hexahydrophthalic anhydride, substituted hexahydrophthalic anhydride, substituted tetrahydrophthalic anhydride, unsubstituted tetrahydrophthalic anhydride and bisnadicanhydrylbutene represented by the following formula: 8. Verfahren zur Herstellung einer gehärteten Epoxidharzzusammensetzung, die umfaßt, das eine härtbare Epoxidharzzusammensetzung nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche gehärtet wird.8. A process for producing a cured epoxy resin composition which comprising a curable epoxy resin composition according to any of the above going claims hardened. 9. Gehärtete Epoxidharzzusammensetzung, hergestellt aus einer härtbaren Epoxidharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder durch ein Verfahren nach Anspruch 8.9. Hardened epoxy resin composition made from a curable Epoxy resin composition according to one of claims 1 to 7 and / or by a method according to claim 8. 10. Verwendung einer gehärteten Epoxidharzzusammensetzung nach Anspruch 9 für optische Anwendungen, insbesondere für Kunststofflinsen.10. Use of a cured epoxy resin composition according to claim 9 for optical applications, in particular for plastic lenses.
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