Модифицированная фосфором эпоксидная смола, способ ее получения и ее применение
Модифицированную фосфором эпоксидную смолу с эпоксидным числом 0,2-1,0 моль/100 г получают взаимодействием полиэпоксидного соединения по меньшей мере с двумя эпоксидными группами на молекулу, выбранных из простых полиглицидиловых эфиров на основе многоатомных эфиров на основе многоатомных фенолов, продуктов гидрирования этих фенолов и/или новолаков с пирофосфоновыми кислотами формулы I, где R1 - С1-10-ууглеводородный остаток, и/или неполными сложными эфирами фосфоновых кислот формулы II, где R1 - С1-10-углеводородный остаток, R2 - С1-10-алкил, арил, аралкил, в инертном разбавителе или массе. Получаемые модифицированные фосфором эпоксидные смолы наряду с невоспламеняемостью обладают высокой стабильностью при хранении. Вариации содержания фосфора позволяют получать их технологически просто и экономно. 5 с. и 11 з.п. ф-лы.



в которой: n = целые числа 1 - 5, предпочтительно 1 - 3;
m = целые числа 1 - 5, предпочтительно 1 - 3, причем сумма n + m должна составлять целое число 2 - 6, предпочтительно 2 - 4;
R2 обозначает (n + m)-валентный остаток простого полиэфира, простого полиэфира-полиола, сложного полиэфира или сложного полиэфира-полиола; углеводородного остатка, который является насыщенным или ненасыщенным алифатическим и/или ароматическим и который может быть прерван гетероатомами, как кислород и азот, а также гетероатомными группами, как -NR1CO-(R1 имеет выше указанное значение) и/или может содержать их, причем этот углеводородный остаток, который как правило содержит по меньшей мере 6, предпочтительно по меньшей мере 12-30 С-атомов, предпочтительно содержит арильные группы, в особенности фенильные группы, которые могут быть замещены, однако предпочтительно незамещены; продукта взаимодействия эпокси-соединения с полиаминами, полиолами, поликапролактонполиолами, содержащими ОН-группы, сложными полиэфирами, простыми полиэфирами, полигликолями, содержащими функциональные гидроксильные, карбоксильные или амин-группы полимерными маслами, поликарбоновыми кислотами, содержащими функциональные гидроксильные или амино-группы политетрагидрофуранами; R2 может также обозначать любые из этих остатков; предпочтительно R2 обозначает соответствующий остаток простого бисфенол-А-диглицидилового эфира, простого бисфенол-Y-диглицидилового эфира или их олигомеров; простого полиглицидилового эфира фенол/формальдегид-, соответственно, крезол/формальдегид-новолака, сложного диглицидилового эфира тетрагидрофталевой, фталевой, изофталевой или терефталевой кислоты, а также смесей этих остатков. Ниже следует представить некоторые из этих остатков R2 в виде формул:






-CH2 - R5 - CH2 (R5 = (CH2)r или циклогесилен) (IIIg),
в которых R4 обозначает водород и/или C1 - C10-алкильный остаток;
индексы n и m имеют указанное значение; индекс р = 0 или 1, индекс q = целые числа 0 - 40, предпочтительно 0-10, и индекс r обозначает целые числа 4 - 8. В случае этих полиэпоксидных соединений речь идет, например, о простых полиглицидиловых эфирах на основе многоатомных, предпочтительно двухатомных спиртов, фенолов, продуктов гидрирования этих фенолов и/или новолаков (продукты взаимодействия одно- или многоатомных фенолов, как фенол и/или крезолы, с альдегидами, в особенности с формальдегидом, в присутствии кислых катализаторов), которые получают известным образом, например, путем взаимодействия соответствующих полиолов с эпихлоргидрином. В качестве многоатомных фенолов здесь, например, следует назвать: резорцин, гидрохинон, 2,2-бис(4-гидроксифенил)-пропан(бисфенол-А), смеси изомеров дигидроксидифенилметана (бисфенол F), 4,4'-дигидрокси-дифенилциклогексан, 4,4'-дигидрокси-3,3-диметилдифенилпропан, 4,4'-дигидроксидифенил, 4,4'-дигидроксибензофенон, бис-(4-гидроксифенил)-1,1-этан, бис-(4-гидроксифенил)-1,1'-изобутан, бис-(4-гидрокси-трет-бутилфенил)-2,2-пропан, бис-(2-гидроксинафтил)-метан, 1,5-дигидроксинафталин, трис-(4-гидроксифенил)-метан, простой бис-(4-гидроксифенил)-1,1'-эфир. Бисфенол-А и бисфенол-F при этом предпочтительны. Также в качестве полиэпоксидного соединения пригодны простые полиглицидиловые эфиры многоатомных алифатических спиртов. В качестве примеров такого рода многоатомных спиртов следует назвать бутан-1,4-диол, гексан-1,6-диол, полиалкиленгликоли, глицерин, триметилолпропан, бис-(4-гидроксициклогексил)-2,2-пропан и пентаэритрит. Далее, в качестве полиэпоксидных соединений также принимают во внимание (поли) глицидиловые сложные эфиры, которые получают путем взаимодействия эпихлоргидрина или подобных эпокси-соединений с алифатической, циклоалифатической или ароматической поликарбоновой кислотой, как щавелевая кислота, адипиновая кислота, глутаровая кислота, фталевая, изофталевая, терефталевая, тетрагидрофталевая или гексагидрофталевая кислота; нафталин-2,6-дикарбоновая кислота и димеризованные алифатические (жирные ) кислоты. Примерами их являются диглицидиловый сложный эфир терефталевой кислоты и сложный диглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты. В некоторых случаях предпочтительно можно использовать также полиэпоксидные соединения, которые содержат эпоксидные группы в статистическом распределении по молекулярной цепи и которые можно получать путем эмульсионной сополимеризации при применении олефиново-ненасыщенных, содержащих эти эпоксидные группы соединений, как, например, сложный глицидиловый эфир акриловой, соответственно метакриловой кислоты. Дальнейшими используемыми полиэпоксидными соединениями являются, например, таковые на основе гетероциклических систем, как, например, гидантоинэпоксидные смолы, триглицидилизоцианурат и/или его олигомеры, триглицидил-п-аминофенол, триглицидил-n-аминодифениловый простой эфир, тетраглицидилдиаминодифенилметан, тетраглицидилдиаминодифениловый простой эфир, тетракис (4-глицидоксифенил)-этан, уразолэпоксиды, урацилэпоксиды, модифицированные оксазолидиноном эпоксидные смолы; далее, полиэпоксиды на основе ароматических аминов, как анилин, например, N,N-диглицидиланилин, диаминодифенилметан и N, N'-диметиламинодифенилметан или - сульфон. Другие пригодные полиэпоксидные соединения описываются в "Handbook of Epoxy Resins "Henry Lee u kris Neville, McGraw - Hill Bok Company 1967; в монографии Henry Lee "poxy Resins" American chemical Society, 1970; в Wagner/Sarx "Lackkunstharze" изд. Carl Hanser (1971), с.174 и последующие; в "Angew Makromol Chemie" т. 44 (1975), с. 151 - 163; в выложенном описании изобретения к неакцептованной заявке на патент ФРГ 2757733, а также в выложенном описании изобретения к неакцептованной заявке на патент ФРГ 2757733, а также в выложенном описании изобретения к неакцептованной заявке на европейский патент 0384939. Предпочтительно используемыми полиэпоксидными соединениями являются простые бисглицидиловые эфиры на основе бисфенола А, бисфенола F и бисфенола S (продукты взаимодействия этих бисфенолов с эпихлор(галоген)хлоргидрином) или их олигомеры; простые полиглицидиловые эфиры фенол/формальдегид- и/или крезол/формальдегид-новолаков, а также сложные диглицидиловые эфиры фталевой, изофталевой, терефталевой, тетрагидрофталевой и/или гексагидрофталевой кислоты, также, как триметлитовой кислоты; N-глицидиловые соединения ароматических аминов и гетероциклических азотистых оснований, как N,N-диглицидиланилин, N,N,O-триглицидил-n-аминофенол, триглицидилизоцианурат и N,N,N', N'-тетраглицидил-бис-(n-аминофенил)-метан, гидантоинэпоксидные смолы и урацилэпоксидные смолы, а также ди- и полиглицидиловые соединения многоатомных алифатических спиртов, как бутан-1,4-диол, триметилолпропан и полиалкиленгликоли. Далее, также пригодны оксазолидиноном модифицированные эпоксидные смолы. Такого рода соединения уже известны (см. Angew Makromol Chem. Т.44 (1975), с. 151 - 163), а также патент США 3334110); в качестве примера следует назвать продукт взаимодействия бис-фенол-А-диглицидилового простого эфира с дифенилметандиизоцианатом (в присутствии пригодного ускорителя). Полиэпоксидные смолы при получении модифицированной фосфором эпоксидной смолы могут использоваться индивидуально или в смеси. В качестве полиэпоксидной смолы предпочтительно применяют новолак. Используемые для взаимодействия с полиэпоксидным соединением пирофосфоновые кислоты предпочтительно соответствуют формуле I. В качестве представителей этих кислот здесь нужно назвать: метанпирофосфоновую кислоту, пропанпирофосфоновую кислоту, бутанпирофосфоновую кислоту и фенилпирофосфоновую кислоту. В качестве неоплных сложных эфиров фосфоновых кислот, которые предпочтительно соответствуют формуле II, например, принимают во внимание: монометиловый сложный эфир метанфосфоновой кислоты, моноэтиловый сложный эфир этанфосфоновой кислоты, моноэтиловый сложный эфир пропанфосфоновой кислоты и монометиловый сложный эфир бензолфосфоновой кислоты. Получение ангидридов пирофосфоновых кислот согласно формуле I осуществляют, например, путем дегидратации фосфоновых кислот по известным способам и описывается, например, в книге Губен-Вейл "Методы органической химии", изд. 4, т. ХП/1 (1963), с.606. Неполные сложные эфиры фосфоновых кислот можно получать путем частичного гидролиза соответствующих сложных диэфиров фосфоновых кислот, в особенности с помощью раствора гидроксида натрия (см.: J Orgfnometallic chem т. 12 (1960), с.459), или путем частичной этерификации до сложного эфира свободных фосфоновых кислот с помощью соответствующего спирта. Путем вариации соотношения эквивалентов полиэпоксидного соединения и пирофосфоновой кислоты, соответственно, неполного сложного эфира фосфоновой кислоты можно устанавливать содержание фосфора в модифицированной фосфором, согласно изобретению, эпоксидной смоле. Обычно соотношение эквивалентов полиэпоксидного соединения и неполного сложного эфира пирофосфоновой и/или фосфоновой кислоты составляет 1 : 0,1 - 1 : 1, предпочтительно 1 : 0,1 - 1 : 0,8 и в особенности 1 : 0,1 - 1 : 0,4. Если в предлагаемом согласно изобретению способе используют растворители (разбавители), то они являются апротонными и предпочтительно носят полярный характер. Примерами их являются N-метилпирролидон; диметилформамид; простые эфиры, как диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, диоксан, простые этиленгликольмоно-, соответственно, диэфиры, простые пропиленгликоль-моно-, соответственно, диэфиры, простые бутиленгликоль-моно-, соответственно, диэфиры одноатомных спиртов с разветвленным в случае необходимости алкильным остатком с 1 - 6 С-атомами; кетоны, как, например, ацетон, метилэтилкетон, метилизопропилкетон, метилизобутилкетон, циклогексанон и подобные; сложные эфиры, как этилацетат, бутилацетат, этилгликольацетат, метоксипропилацетат; галогенированные углеводороды; (цикло)алифатические и/или ароматические углеводороды, как гексан, гептан, циклогексан, толуол, различные ксилолы, а также ароматические растворители в области кипения примерно 150 - 180oC (более высококипящие фракции минеральных масел, как

(а) 440 мас.ч. новолака, 170 мас.ч. метилэтилкетона и 60 мас.ч. пропанпирофосфоновой кислоты;
(б) 400 мас.ч. новолака, 170 мас.ч. метилэтилкетона и 70 мас.ч. монометилового сложного эфира пропанфосфоновой кислоты;
(в) 400 мас.ч. новолака, 156 мас.ч. метилэтилкетона и 56 мас.ч. монометилового сложного эфира метанфосфоновой кислоты. Свойства продуктов взаимодействия:
а) эпоксидное число (спустя 0 часов, соответственно, 96 часов): 0,35/0,34 моль/100г, содержание фосфора 3,3%;
б) эпоксидное число (спустя 0 часов, соответственно, 96 часов): 0,36/0,34 моль/100г, содержание фосфора 3,4%;
в) эпоксидное число (спустя 0 часов, соответственно, 96 часов): 0,38/0,37 моль/100г, содержание фосфора 3,4%.
Формула изобретения

где R1 - C1 - C10 - углеводородный остаток,
и/или с неполными сложными эфирами фосфоновых кислот формулы II

где R1 - C1 - C10 - углеводородный остаток;
R2 - C1 - C10 - алкил, арил, аралкил,
при соотношении эквивалентов полиэпоксидного соединения и пирофосфоновых кислот и/или неполных сложных эфиров фосфоновых кислот от 1 : 0,1 до 1 : 1. 2. Смола по п.1, отличающаяся тем, что содержание фосфора составляет 0,5 - 13% от массы смолы. 3. Смола по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она содержит в среднем по меньшей мере одну эпоксидную группу на молекулу. 4. Смола по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что средняя молекулярная масса смолы составляет 200 - 5000. 5. Смола по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что средняя молекулярная масса полиэпоксидных соединений составляет 150 - 4000. 6. Смола по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что полиэпоксидное соединение является полиэпоксидным соединением с 2 - 6 эпоксидными группами на молекулу. 7. Смола по п.1, отличающаяся тем, что R1 пирофосфоновых кислот формулы I является C1 - C10-алкилом, предпочтительно C1 - C6-алкилом, арилом, предпочтительно фенилом или аралкилом. 8. Смола по п.1, отличающаяся тем, что R1 неполных сложных эфиров фосфоновых кислот формулы II является C1 - C10-, предпочтительно C1 - C6-углеводородным остатком, R2 является C1 - C6, предпочтительно C1 - C4-алкилом. 9. Смола по п.8, отличающаяся тем, что R2 является C1 - C10-, предпочтительно C1 - C6-алкилом, арилом, предпочтительно фенилом или аралкилом. 10. Способ получения модифицированной фосфором эпоксидной смолы по пп.1 - 9, заключающийся в том, что проводят взаимодействие полиэпоксидного соединения с по меньшей мере двумя эпоксидными группами на молекулу, выбранными из простых полиглицидиловых эфиров на основе многоатомных фенолов, продуктов гидрирования этих фенолов и/или новолаков с пирофосфоновыми кислотами формулы I и/или неполными сложными эфирами фосфоновых кислот формулы II в инертном разбавителе или в массе. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что взаимодействие проводят при температурах от -20 до 130oC. 12. Способ по пп.10 и 11, отличающийся тем, что соотношение эквивалентов полиэпоксидных соединений и пирофосфоновых кислот и/или неполных сложных эфиров фосфоновых кислот составляет от 1 : 0,1 до 1 : 1. 13. Смола по любому из пп.1 - 9 или получаемая способом по любому из пп. 10 - 12, отличающаяся тем, что она применяется для изготовления формованных изделий, покрытий или ламинатов предпочтительно для электроники. 14. Формованные изделия, полученные с применением модифицированной фосфором эпоксидной смолы по пп.1 - 9 или полученные способом по пп.10 - 12. 15. Покрытия, полученные с применением модифицированной фосфором эпоксидной смолы по пп.1 - 9 или способом по пп.10 - 12. 16. Ламинаты, полученные с применением модифицированной фосфором эпоксидной смолы по пп.1 - 9 или способом по пп.10 - 12.