DE69507001T2 - Bisaminothiophenolverbindung, Verfahren zu ihrer Herstellung und diese Verbindung enthaltende Härter für Fluorelastomere - Google Patents
Bisaminothiophenolverbindung, Verfahren zu ihrer Herstellung und diese Verbindung enthaltende Härter für FluorelastomereInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bisaminothiophenolverbindung, und genauer eine Bisaminothiophenolverbindung, die wirksam als Aushärtungsmittel für ein fluorhaltiges Elastomer mit Nitrilgruppen als vernetzbare Gruppen eingesetzt werden kann.
- Die folgenden Bisaminothiophenolverbindung sind bekannt und werden als Ausgangsmaterialien für Polybenzothiazolverbindungen als wärmebeständiges Harz usw. verwendet.
- EP-A-606 883 offenbart eine fluorhaltige Elastomerzusammensetzung, die eine Bisaminophenylverbindung umfaßt, ein Aushärtungsmittel, worin die Phenylringe über eine Verbindungsgruppe A miteinander verbunden sind, die u. a. eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen sein kann. Die Phenylgruppen tragen eine Aminogruppe in der m-Position in Bezug auf die Verbindungsgruppe, während die p- Position in jedem Phenylring unabhängig voneinander durch eine Hydroxylgruppe oder eine Aminogruppe substituiert ist.
- Ein erfindungsgemäßes Ziel ist die Bereitstellung einer neuen Bisaminothiophenolverbindung, die wirksam als Aushärtungsmittel für ein fluorhaltiges Elastomer mit Nitrilgruppen als vernetzbare Gruppen angewandt werden kann.
- Erfindungsgemäß wird eine neue Bisaminothiophenolverbindung der folgenden allgemeinen Formel [I] bereitgestellt:
- worin Rf eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen ist, und die in Salzform vorliegen kann, beispielsweise als Hydrochlorid, Hydrobromid, Sulfat, Borat, Carboxylat usw.
- Die vorliegende Bisaminothiophenolverbindung kann nach bekannten Syntheseverfahren in einer Reihe nachfolgend dargestellter Schritte hergestellt werden:
- Eine Lösung von Brom in Eisessig wird tropfenweise zu einer Lösung einer Bisaminophenylverbindung [III] und eines Alkalimetallthiocyanats wie beispielsweise Kaliumthiocyanat oder Natriumthiocyanat im Überschuß zur äquimolaren Menge der Bisaminophenylverbindung [III] in Eisessig bei Raumtemperatur unter Rühren hinzugegeben, und dann wird Wasser zugefügt. Die Mischung wird bis zum Siedepunkt erhitzt und dann abgekühlt und filtriert. Zu dem Filtrat wird Natriumhydrogencarbonat zugegeben, wodurch eine Bisaminobenzothiazolverbindung [II] als Niederschlag erhalten wird. Es scheint, daß Brom als Oxidationsmittel für die Thiocyanatadditionsreaktion mit dem aromatischen Kern fungiert, gefolgt von einer nukleophilen Ringschlußreaktion zwischen der Thiocyanogruppe und der Aminogruppe.
- Im allgemeinen kann 2,2-Bis(4-aminophenyl)hexafluorpropan als Bisaminophenylverbindung [III] verwendet werden. Darüber hinaus kann 1,2-Bis(4-aminophenyl)tetrafluorethan usw. verwendet werden.
- Die so erhaltene Bisaminobenzothiazolverbindung [II] wird zu einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallhydroxids, wie beispielsweise Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid, in einer Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von ungefähr 110 bis 130ºC hinzugegeben, und dann wird die Mischung langsam auf ungefähr 260ºC erwärmt und die Reaktion durchgeführt, bis die Bildung von Ammoniak beendet ist. Dann wird die Temperatur auf ungefähr 200ºC abgesenkt. Nach Zugabe von Wasser wird die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann wird eine verdünnte wäßrige Lösung einer anorganischen Säure, wie beispielsweise einer konzentrierten Salzsäure, zu der Reaktionsmischung unter Einstellung des pH-Wertes auf pH = 6 hinzugegeben, und dann wird Eisessig hinzugefügt, wodurch eine Bisaminothiophenolverbindung [I] als Niederschlag erhalten wird.
- Die so erhaltene Bisaminothiophenolverbindung oder deren Salz kann als Aushärtungsmittel für ein fluorhaltiges Elastomer mit CN-Gruppen als vernetzbare Gruppen verwendet werden.
- Das erfindungsgemäß verwendbare fluorhaltige Elastomer schließt ein Terpolymer aus Tetrafluorethylen, Perfluor(niederalkylvinylether) oder Perfluor(niederalkoxyniederalkylvinylether) und eine geringe Menge (d. h. ungefähr 0,1 bis 5 mol-% auf Basis des Terpolymers) ungesättigter Perfluornitrilverbindung ein.
- Die ungesättigte Perfluornitrilverbindung schließt beispielsweise die folgenden Verbindungen ein:
- CF&sub2;=CFO(CF&sub2;)nOCF(CF&sub3;)CN (n: 2~5)
- CF&sub2;=CF[OCF&sub2;CF(CF&sub3;)]nO(CF&sub2;)mCN (n: 1~2, m: 1~4)
- CF&sub2;=CF[OCF&sub2;CF(CF&sub3;)]nCN (n: 1~5)
- CF&sub2;=CFO(CF&sub2;)nCN (n: 1~10)
- Ungefähr 0,1 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise ungefähr 1 bis 3 Gewichtsteile, der vorliegenden Bisaminothiophenolverbindung werden als Aushärtungsmittel zu 100 Gewichtsteilen des fluorhaltigen Elastomers, das aufgrund der Inkorporierung der ungesättigten Perfluornitrilverbindung durch Copolymerisation CN-Gruppen als vernetzbare Gruppen aufweist, hinzugegeben. Das fluorhaltige Elastomer kann ferner notwendige Zusatzstoffe wie beispielsweise Füllstoffe, Verstärkungsmittel, einen Stabilisator, einen Weichmacher, ein Gleitmittel, ein Verarbeitungshilfsmittel usw. neben der Bisaminothiophenolverbindung enthalten. Die resultierende Mischung wird in einer Walzmühle oder ähnlichem geknetet und dann einer Primärvulkanisation (Druckvulkanisation) bei einer Temperatur von ungefähr 160 bis 250ºC für ungefähr 30 bis 60 Minuten und anschließend einer Sekundärvulkanisation (Ofenvulkanisation) bei einer Temperatur von ungefähr 200 bis 300ºC für ungefähr 10 bis 50 Stunden, vorzugsweise in einer Inertgasatmosphäre, unterzogen.
- Erfindungsgemäß kann eine neue Bisaminothiophenolverbindung bereitgestellt werden, die effektiv als Aushärtungsmittel für ein fluorhaltiges Elastomer mit CN-Gruppen als vernetzbare Gruppen anwendbar ist.
- Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Beispiele detailliert beschrieben.
- Eine Lösung von 92,8 g (0,58 mol) Brom in in 20 ml Eisessig wurde tropfenweise unter Rühren innerhalb einer Stunde zu einer Lösung hinzugegeben, die 80 g (0,24 mol) 2,2-Bis(4- aminophenyl)-hexafluorpropan und 120 g (1,24 mol) Kaliumthiocyanat in 280 ml Eisessig enthielt. Nach der tropfenweisen Zugabe wurde die Mischung für weitere 2 Stunden gerührt und dann über Nacht stehengelassen. Dann wurde 1 l Wasser zugegeben und die Mischung bis zum Siedepunkt erhitzt, und dann abgekühlt und filtriert.
- Zu dem Filtrat wurde Natriumhydrogencarbonat zugegeben, und der resultierende Niederschlag durch Filtration abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch 102 g des gewünschten 2,2-Bis(5-amino-4,6-benzothiazolyl)- hexafluorpropans erhalten wurden (Ausbeute: 95%).
- Schmelzpunkt: 262~266ºC
- Elementaranalyse (C&sub1;&sub7;H&sub1;&sub0;F&sub6;N&sub4;S&sub2;):
- Berechnet; C 45,53%, H 2,33%, F 25,45%, N 12,50%,
- S 14,28%
- Gefunden; C 45,23%, H 2,35%, F 24,87%, N 11,74%,
- S 13, 80%
- Massenspektrum: 448 (relative Intensität 86)M&spplus;
- 379 (100) [M-CF3]&spplus;
- 310 (15) [M-2CF3]&spplus;
- ¹&sup9;F NMR (δ: DMSO): -15,2 (s) (Basis CF&sub3;COOH)
- ¹H NMR (δ: DMSO): H(1), H(2) = 6,32 ppm (AB q.)
- JAB = 7,9 Hz
- H(3) = 6,72 ppm (br. s.)
- H(4) = 6,8 ppm (br. s.)
- H(1) : H(2) : H(3) : H(4) = 1 : 1 : 1 : 2
- 120 g (2,14 mol) Kaliumhydroxid und 16 ml Wasser wurden in einen Rundkolben gegeben und bei 120ºC in einer Argonatmosphäre unter Rühren der Mischung erhitzt, bis das Kaliumhydroxid in dem Wasser aufgelöst war. Dann wurden 44,8 g (0,1 mol) des in Beispiel 1 erhaltenen 2,2-Bis(5- amino-4,6-benzothiazolyl)hexafluorpropans ebenfalls unter Rühren in einer Argonatmosphäre hinzugegeben, und die Mischung wurde langsam auf 250ºC erwärmt und dann für weitere 20 Minuten gerührt. Dann wurde die Mischung auf 260ºC erwärmt und bei dieser Temperatur für ungefähr 10 Minuten gehalten, bis die Reaktion unter Erzeugung von Ammmonika vollständig beendet war. Dann wurde die Reaktionstemperatur auf 200ºC abgesenkt und 600 ml entgastes Wasser langsam hinzugegeben. Dann wurde die Mischung auf 15ºC abgekühlt. Eine verdünnte wäßrige Lösung, die 240 ml konzentrierte Salzsäure in 240 ml entgastem Wasser enthielt, wurde hinzugegeben, wodurch der pH-Wert auf pH = 6 eingestellt wurde, und dann wurden langsam 40 ml Eisessig hinzugegeben. Der resultierende Niederschlag wurde durch Filtration abgetrennt, mit Wasser gewaschen und getrocknet, wodurch 37 g 2,2-Bis(4-amino-3-mercaptophenyl)- hexafluorpropan als Endprodukt erhalten wurden (Ausbeute: 93%).
- Schmelzpunkt: 85ºC
- Elementaranalyse (C&sub1;&sub5;H&sub1;&sub2;F&sub6;N&sub2;S&sub2;):
- Berechnet; C 45,23%, H 3,01%, F 28,64%, N 7,03%,
- S 16,08%
- Gefunden; C 45,03%, H 2,88%, F 25,37%, N 6,79%,
- S 15,98%
- Massenspektrum: 398M&spplus;, 364 [M-H&sub2;S]&spplus;, 329 [M-CF&sub3;]&spplus;,
- 295 [M-H&sub2;S-CF&sub3;]&spplus;
- ¹&sup9;F NMR (δ: DMSO·D&sub6;): -14,55 ppm (s) (Basis CF&sub3;COOH)
- ¹H NMR (δ): H (1), H (2) = 6,05 ppm (AB q.)
- JAg = 9Hz
- H (HS) = 4,8 ppm
- H (H&sub2;N) = 6,14 ppm
- 200 ml destilliertes Wasser, 3,3 g Ammoniumperfluoroctanoat und 2,3 g KH&sub2;PO&sub4; wurden in einen rostfreien Stahlautoklaven mit einer Nettokapazität von 500 ml eingebracht, und das Gas innerhalb des Autoklaven wurde durch Stickstoff ersetzt. Der Autoklav wurde evakuiert und auf 0ºC abgekühlt. Dann wurden nacheinander die folgenden Verbindungen in den Autoklaven eingebracht:
- Perfluor(5-cyanopentylvinylether) [CNVE] 6 g
- Perfluor(methylvinylether) [FMVE] 60 g
- Tetrafluorethylen [TFE] 36 g
- Dann wurde der Autoklav auf 60ºC erwärmt und dann 10 ml einer wäßrigen Lösung eingeführt, die 0,15 g Natriumsulfit enthielt, sowie 10 ml einer wäßrigen Lösung, die 1,10 g Ammoniumpersulfat enthielt, und die Polymerisationsreaktion für 16 Stunden durchgeführt.
- Nach Beendigung der Reaktion wurden die nicht umgesetzten Gase aus dem Autoklaven ausgespült und ein wäßriges Latex entnommen. Dann wurde das wäßrige Latex für 24 Stunden in einem Kühlschrank bei -30ºC eingefroren. Nach dem Auftauen wurde das verfestigte Polymer mit 10% Ethanol bei 50ºC gewaschen und unter reduziertem Druck bei 80ºC für 6 Stunden getrocknet, wodurch 75 g Terpolymer erhalten wurden (Ausbeute: 74%). Als Ergebnis der IR-Absorptionsanalyse wurde eine CN-Gruppen-Absorption bei 2266 cm&supmin;¹ beobachtet, und es wurde gefunden, daß das Terpolmyer eine Zusammensetzung von 1,0 mol-% CNVE, 57 mol-% FMVE und 42 mol-% TFE aufwies.
- Die folgenden Komponenten wurden mittels einer Doppelwalzengummimühle geknetet und bei 160ºC für 30 Minuten einer Primärvulkanisation und dann für 22 Stunden bei 230ºC einer Sekundärvulkanisation in einer Stickstoffatmosphäre unterzogen:
- Terpolymer 100 Gewichtsteile
- Bisaminothiophenol gemäß Beispiel 1 1 "
- MT-Kohlenstoffschwarz 5 "
- Das so erhaltene Vulkanisationsprodukt zeigte als Ergebnis von Messungen gemäß JIS K-6301 die folgenden Normalzustandseigenschaften:
- Härte (JIS-A) 72
- 100% Modulus 52 kg/cm²
- Zugfestigkeit 148 kg/cm²
- Es wurde herausgefunden, daß die vorliegende Bisaminothiophenolverbindung als Aushärtungsmittel für ein fluorhaltiges Elastomer mit CN-Gruppen als vernetzbare Gruppen geeignet war.
Claims (10)
1. Bisaminothiophenolverbindung der folgenden allgemeinen
Formel [I]:
worin Rf eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen ist.
2. 2,2-Bis(4-amino-3-mercaptophenyl)hexafluorpropan.
3. Bisaminobenzothiazolverbindung der folgenden
allgemeinen Formel [II]:
worin Rf eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen ist.
4. Verfahren zur Herstellung einer
Bisaminothiophenolverbindung der folgenden allgemeinen
Formel [I]:
worin Rf eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen ist, das die Umsetzung einer
Bisaminobenzothiazolverbindung der folgenden
allgemeinen Formel [II]:
worin Rf wie oben definiert ist, mit einer wäßrigen
Alkalimetallhydroxidlösung umfaßt.
5. Vulkanisationsmittel für ein fluorhaltiges Elastomer,
das Cyanogruppen als vernetzbare Gruppen enthält, das
eine Bisaminothiophenolverbindung der allgemeinen
Formel [I]:
worin Rf eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen ist, umfaßt.
6. Vulkanisationsmittel gemäß Anspruch 5, worin die
Bisaminothiophenolverbindung 2,2-Bis(4-amino-3-
mercaptophenyl)hexafluorpropan ist.
7. Vulkanisationsmittel gemäß Anspruch 5 oder 6, worin das
fluorhaltige Elastomer ein Terpolymer ist, das
Tetrafluorethylen, Perfluor(niederalkylvinylether) oder
Perfluor(niederalkoxy-Niederalkylvinylether) und
ungesättigtes Perfluornitril umfaßt.
8. Vulkanisierbare fluorhaltige Elastomerzusammensetzung,
die ein fluorhaltiges Elastomer mit Cyanogruppen als
vernetzbare Gruppen und eine
Bisaminothiophenolverbindung der folgenden allgemeinen
Formel [I]:
worin Rf eine Perfluoralkylidengruppe mit 1 bis 10
Kohlenstoff ist, umfaßt.
9. Vulkanisierbare, fluorhaltige Elastomerzusammensetzung
gemäß Anspruch 8, worin die
Bisaminothiophenolverbindung 2,2-Bis(4-amino-3-
mercaptophenyl)hexafluorpropan ist.
10. Vulkanisierbare, fluorhaltige Elastomerzusammensetzung
gemäß Anspruch 8 oder 9, worin das fluorhaltige
Elastomer ein Terpolymer ist, das Tetrafluorethylen,
Perfluor(niederalkylvinylether) oder
Perfluor(niederalkoxy-Niederalkylvinylether) und
ungesättigtes Perfluornitril umfaßt.
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