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Title:
UNSATURATED OLIGOPHENOL CYANATES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/009477
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to unsaturated oligophenol cyanates of the general formula (I) [A-]¿n?[B-A-]¿x?B[-A]¿m?, in which A is a group of formula (II) and B is a group of formula (III), where R?1¿, R?2¿ and R?3¿ are each hydrogen or a bond with a group B, there being either one or two bonds with B; and both R?4¿ and R?4'¿ as well as R?5¿ and R?5'¿ separately or jointly represent a direct bond or hydrogen and a bond with a group A, there being either one or two bonds with A. The indices m and n are 0 or 1 but not both 1 at the same time and x is a whole number between 0 and 10, where at least one of the numbers m, n and x is not 0. The above unsaturated oligophenol cyanates can be prepared by reacting the corresponding oligophenols with chlorine cyanide. They have a low viscosity and owing to their double bonds are able to undergo free-radical polymerization. They are especially suitable for use as matrix materials for fibre-reinforced composites and for radiation-curable varnishes and coatings.

Inventors:
DAUM ULRICH (CH)
FALCHETTO ALESSANDRO (IT)
Application Number:
PCT/EP1999/005757
Publication Date:
February 24, 2000
Filing Date:
August 09, 1999
Export Citation:
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Assignee:
LONZA AG (CH)
DAUM ULRICH (CH)
FALCHETTO ALESSANDRO (IT)
International Classes:
G03F7/027; C07C261/00; C07C261/02; C07D251/32; C08F8/00; C08F290/14; C08G73/00; C08G73/06; C08J5/04; C09D179/00; (IPC1-7): C07C261/02; C08F8/00; C08G73/06
Foreign References:
EP0315089A21989-05-10
EP0147548A21985-07-10
Attorney, Agent or Firm:
LONZA AG (Abt. SREP Postfach Basel, CH)
LONZA AG (Abt. SREP Postfach Basel, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Ungesättigte Oligophenolcyanate der Formel [A][BA]B[A]I, wobei A jeweils eine Gruppe der Formel und B jeweils eine Gruppe der Formel ist, worin R', R2 und R3 jeweils Wasserstoff oder eine Bindung zu einer Gruppe B bedeu ten, mit der Massgabe, dass jede Gruppe A entweder eine oder zwei Bindungen zu B besitzt ; sowohl R4 und R4 als auch Rs und R5 jeweils entweder gemeinsam eine direkte Bin dung oder Wasserstoff und eine Bindung zu einer Gruppe A bedeuten, mit der Mass gabe, dass jede Gruppe B entweder eine oder zwei Bindungen zu A besitzt ; m und n unabhängig voneinander 0 oder 1 sind und x eine ganze Zahl von 0 bis 10 ist, mit der Massgabe, dass wenigstens eine der Zahlen m, n und x von 0 verschieden ist und m und n nicht beide gleichzeitig 1 sind, sowie deren Gemische untereinander und/oder mit solchen Verbindungen der Formel I, in denen abweichend von den obenstehenden Definitionen m und n beide 1 sind.
3. Oligophenolcyanate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass x 0 bis 5 ist.
4. Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Oligophenolcyanaten gemäss Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oligophenol der allgemeinen Formel [A][BA1,B[A'II, worin A'eine Gruppe der Formel ist und B, Ri, R2, R3, R4, R4, R5, R5, m, n undx die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben, in Gegenwart eines tertiären Amins mit Chlorcyan umgesetzt wird.
5. Verwendung der ungesättigten Oligophenolcyanate gemäss Anspruch 1 als Matrixmaterial für faserverstärkte Composites.
6. Verwendung der ungesättigten Oligophenolcyanate gemäss Anspruch 1 als strahlenhärtbare Lacke und Beschichtungen.
Description:
Ungesättigte Oligophenolcyanate Die Erfindung betrifft Oligophenolcyanate der allgemeinen Formel [A-ln [B-A-] xB [-A] m 1.

Hierin bedeutet A jeweils eine Gruppe der Formel

und B jeweils eine Gruppe der Formel

R', R2 und R3 bedeuten an jeder Gruppe A unabhängig von den anderen jeweils Wasser- stoff oder eine Bindung zu einer Gruppe B, mit der Massgabe, dass jede Gruppe A entwe- der eine oder zwei Bindungen zu B besitzt.

Sowohl R4 und R4' als auch Rs und R5 bedeuten an jeder Gruppe B unabhängig von den anderen jeweils entweder gemeinsam eine direkte Bindung oder in beliebiger Reihenfolge Wasserstoff und eine Bindung zu einer Gruppe A, mit der Massgabe, dass jede Gruppe B entweder eine oder zwei Bindungen zu A besitzt.

Die Indices m und n sind 0 oder I und x ist eine ganze Zahl von 0 bis 10, mit der Mass- gabe, dass wenigstens eine der Zahlen m, n und x von 0 verschieden ist und m und n nicht beide gleichzeitig 1 sind.

Die Erfindung betrifft insbesondere auch Gemische solcher Verbindungen untereinander und/oder mit solchen Verbindungen der Formel I, in denen abweichend von den oben- stehenden Definitionen m und n beide 1 sind.

Gesättigte Oligophenolcyanate der allgemeinen Formel I, in denen abweichend von den Verbindungen gemäss der vorliegenden Erfindung m und n beide 1 sind, sind z. B. aus EP-A-0 147 548 bekannt und werden von der Firma Dow Chemical Co. unter der Be- zeichnung XU71787 vertrieben. Diese Verbindungen besitzen keine olefinischen Doppel- bindungen und können daher nur durch Cyclotrimerisierung der Cyanatgruppen oder Reaktion mit funktionellen Gruppen anderer Verbindungen polymerisieren. Die Cyclotri- merisierung erfordert die Anwesenheit von Katalysatoren und/oder hohe Temperaturen. Es ist dagegen oft wünschenswert, eine teilweise Aushärtung bzw. Vernetzung beispielsweise durch Bestrahlung bei Raumtemperatur zu erzielen. Ausserdem besitzen diese bekannten Verbindungen eine relativ hohe Viskosität, was für manche Anwendungen ungünstig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, Oligophenolcyanate bereitzustellen, welche eine niedrige Viskosität besitzen und ohne weitere Zusätze bei Raumtemperatur (teil-) polymerisierbar bzw. vemetzbar sind, beispielsweise durch strahleninduzierte Radi- kalreaktionen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die ungesättigten Oligophenolcyanate der Formel 1 gemäss Patentanspruch l gelöst. Diese besitzen im Molekül wenigstens eine ole- finische Doppelbindung (R4-R4 und/oder R5-Rs gemäss Formel I), die eine radikalische Polymerisation erlaubt.

Die olefinischen Doppelbindungen sind in Gruppen der Formel enthalten.

Der Polymerisationsgrad x liegt vorzugsweise zwischen 0 und 5, besonders bevorzugt zwischen 0 und 3.

Die erfindungsgemässen ungesättigten Oligophenolcyanate können hergestellt werden, indem ein Oligophenol der allgemeinen Formel [A'-],[B-A'-L,B[-A'II, worin A'eine Gruppe der Formel ist und B, R', R2, R3, R4, R4, R5, Rs, m, n undx die in Anspruch 1 genannte Bedeutung haben, in Gegenwart eines tertiären Amins mit Chlorcyan umgesetzt wird. Oligophenole der Formel II sind von der Firma Borden Chemical Inc. unter den Bezeichnungen ESD-X1 bis -X5, ESD-472C und ESD-473C erhältlich. Es handelt sich hierbei um Kondensations- produkte von Dicyclopentadien (dimeres Cyclopentadien) und Phenol, die als Gemisch isomerer und/oder homologer Verbindungen vorliegen und ausserdem noch Anteile von gesättigten Verbindungen mit m = n = 1 enthalten.

Die Herstellung der erßndungsgemässen Oligophenolcyanate wird vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 10 °C in einem polaren Lösungsmittel wie beispielsweise Bu- tylacetat und/oder Aceton oder Methylethylketon oder in Mischungen dieser Lösungsmittel durchgefühlt. Besonders bevorzugt sind Reaktionstemperaturen unter 0 °C, beispielsweise - 10 °C. Vorteilhaft werden pro OH-Äquivalent des Oligophenols II 1, 0-1, 1 mol tertiäres Amin und 1, 0-1, 2 mol Chlorcyan eingesetzt. Als tertiäres Amin ist Triethylamin besonders bevorzugt.

Die erfindungsgemässen ungesättigten Oligophenolcyanate weisen bei der Verarbeitungs- temperatur eine niedrige Viskosität auf und ergeben Polytriazinharze mit besonders nied- riger Dielektrizitätskonstante. Sie eignen sich beispielsweise als Matrixmaterial für die Herstellung von faserverstärkten Composites, insbesondere für Bauteile in der Luft- und Raumfahrttechnik oder Basismaterialien zur Herstellung von Leiterplatten. Wegen ihrer niedrigen Viskosität und der Möglichkeit, sie durch energiereiche Strahlen (W, Röntgen-, y- oder Elektronenstrahlen) zu polymerisieren, eignen sie sich weiterhin für (Photo-) Lithographielacke, Lötstopmasken für Leiterplatten oder sonstige strahlenhärtbare Lacke und Beschichtungen.

Das folgende Beispiel verdeutlicht die Herstellung der erfindungsgemässen Oligophenolcyanate, ohne dass darin eine Einschränkung zu sehen ist.

Beispiel In n-Butylacetat/Aceton (v/v = 80 : 20) wurde Oligophenol ESD-X3 (Borden Chemical Inc.) zu einer 15%igen Lösung aufgelöst. Die Lösung wurde auf -10 °C abgekühlt und bei die- ser Temperatur mit 105% der berechneten Menge Triethylamin und dann innerhalb von 30 min mit 110% der berechneten Menge Chlorcyan versetzt. Nach weiteren 30 min Reak- tionsdauer wurde das Gemisch zur Entfernung der gebildeten Ammoniumsalze zweimal bei 30 °C mit Wasser extrahiert und dann zur Entfernung des Lösungsmittels und des Nebenprodukts N,N-Diethylcyanamid zweimal über einen Fallfilmverdampfer gegeben.

Ausbeute : ca. 100% Eigenschaften : Viskosität : 165 mPa s (bei 125°C) Umsetzungsgrad (Phenol - Cyanat) >98% Gelierzeit 25 min (bei 200°C) Carbamate <1% N, N-Diethylcyanamid <2000 ppm