[发明专利]增韧可固化组合物有效
申请号: | 200980129889.0 | 申请日: | 2009-06-16 |
公开(公告)号: | CN102112536A | 公开(公告)日: | 2011-06-29 |
发明(设计)人: | 温迪·L·汤普森;威廉·J·舒尔茨;迈克尔·A·克罗普;杰伊施瑞·塞思;道格拉斯·P·戈茨;安德鲁·M·海因 | 申请(专利权)人: | 3M创新有限公司 |
主分类号: | C08K3/00 | 分类号: | C08K3/00;C08L63/00 |
代理公司: | 北京天昊联合知识产权代理有限公司 11112 | 代理人: | 丁业平;金小芳 |
地址: | 美国明*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 增韧可 固化 组合 | ||
技术领域
本发明涉及增韧可固化组合物。具体地讲,描述的是包含表面改性的无机纳米粒子和橡胶纳米相畴这两者的可固化组合物。
发明内容
简而言之,在一个方面,本发明提供包含至少一种可固化树脂、表面改性的纳米粒子、和橡胶纳米相畴的可固化组合物。在一些实施例中,可固化树脂包括环氧树脂。在一些实施例中,可固化树脂包括可自由基固化树脂。在一些实施例中,组合物包含固化剂。
在一些实施例中,表面改性的纳米粒子包含无机核,以及与无机核(例如,二氧化硅核)的表面相连的至少一种有机改性剂。在一些实施例中,表面改性的纳米粒子的平均粒度为至少50纳米,例如,至少100纳米,并且在一些实施例中介于100和250纳米之间。
在一些实施例中,橡胶纳米相畴包括核壳橡胶纳米粒子。在一些实施例中,核壳橡胶纳米粒子包括玻璃化转变温度为至少50℃的壳,以及玻璃化转变温度不大于-20℃的核。在一些实施例中,壳选自丙烯酸类聚合物、丙烯酸类共聚物、苯乙烯系聚合物和苯乙烯系共聚物。在一些实施例中,核选自丙烯酸橡胶和二烯橡胶。
在一些实施例中,橡胶纳米相畴包含自组装嵌段共聚物,如三嵌段共聚物。
在一些实施例中,通过透射电子显微镜测定,橡胶纳米相畴的平均粒度为10纳米至500纳米。
在一些实施例中,按可固化树脂、表面改性的纳米粒子和核壳橡胶纳米粒子的总重量计,可固化组合物包含20重量%至50重量%的表面改性的纳米粒子。在一些实施例中,按可固化树脂、表面改性的纳米粒子和橡胶纳米相畴的总重量计,可固化组合物包含0.5重量%至10重量%的橡胶纳米相畴。
在另一方面,本发明提供增韧树脂,这种增韧树脂包括固化的根据本发明的可固化组合物。在又一方面,本发明提供包含此类增韧树脂的制品,包括含有纤维增强基质的复合材料制品,如风电叶片或体育用品。
本公开的上述发明内容并不旨在描述本发明的每一个实施例。本发明的一个或多个实施例的细节还在以下描述中给出。本发明的其他特征、目标和优点从描述和权利要求中将显而易见。
附图说明
图1示出根据本发明的一些实施例的可固化树脂体系。
具体实施方式
一般来讲,可固化树脂体系(如环氧树脂体系)已用于各种各样的应用,包括用于复合材料的粘合剂、涂层、底部填充组合物和浸渍树脂。虽然固化树脂的所需属性取决于应用,但通常期望提高树脂的机械性能(例如,断裂韧度和模量),与此同时维持或优化玻璃化转变温度、热膨胀系数和光学清晰度之类的其他性质。
通常,本发明的组合物包含可固化树脂、表面改性的纳米粒子和纳米级橡胶相畴(即“橡胶纳米相畴”)。在一些实施例中,橡胶纳米相畴包括核壳橡胶粒子。在一些实施例中,橡胶纳米相畴包含自组装嵌段共聚物。
在一些实施例中,相对于与表面改性的纳米粒子或橡胶纳米相畴单独结合的同样的可固化树脂,固化组合物显示具有改善的机械性能上的平衡。在一些实施例中,本发明的固化组合物既结合了表面改性的纳米粒子、又结合了橡胶纳米相畴,呈现出意想不到的协同增强效应。
一般来讲,任何已知的可固化树脂可用作包括(例如)热固化性、辐射固化性、湿固化性和扩散剂可固化树脂在内的树脂。可固化树脂在固化之前,可作为单体和/或预聚物(例如,低聚物)存在。可用的固化机制包括阳离子固化、阴离子固化、加成固化和自由基固化。在一些实施例中,可使用具有较高玻璃化转变温度(Tg)的“玻璃态”树脂,如固化后Tg大于50℃的树脂。
示例性可固化树脂包括(例如)环氧树脂和烯键式不饱和可交联树脂(例如,不饱和聚酯、“乙烯基酯”和丙烯酸酯(例如氨基甲酸酯丙烯酸酯))。如本文所用,术语“乙烯基酯”是指环氧树脂与烯键式不饱和一元羧酸的反应产物。虽然这类反应产物是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,但是在一些行业(如凝胶涂层行业)中,术语“乙烯基酯”一直被使用。(参见例如Handbook of Thermoset Plastics(Second Edition),William Andrew Publishing,page 122(1998)(热固性塑料手册,William Andrew Publishing,1998年第二版第122页)。)另一些示例性树脂包括氰酸酯和双马来酰亚胺。
在一些实施例中,不饱和聚酯树脂为一种或多种羧酸或其衍生物(例如,酸酐和酯)与一种或多种醇(例如,多元醇)的缩合产物。在一些实施例中,羧酸中的一种或多种可以是不饱和羧酸、饱和羧酸或芳族羧酸。在一些实施例中,可以使用饱和、不饱和和/或芳族羧酸的组合。
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