[发明专利]含有脂环族二醇的半酯的可热固组合物及其热固产品

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及：通过将多元醇与酸酐反应而制备的有机多元醇的半酯；包含有机多元醇的半酯，酸酐，环氧化物和催化剂的可热固组合物；和从这种可热固组合物制备的热固产品。

本发明的可热固组合物可以用于多种用途，例如流延，灌注和封装，诸如电学和电子应用，以及复合材料。从本发明的可热固组合物制成的热固产品具有改进的机械性能，特别是韧性和机械强度，同时保持高的耐热性。

背景和相关技术描述

一些热固性树脂已知具有良好的韧性和良好的机械性质，一些热固性树脂已知具有良好的耐热性，并且一些热固性树脂已知具有良好的加工性。然而，迄今为止，还没有制备出这样的热固性树脂，其表现出以上特性中的每一种，达到了下列程度：这种热固性树脂可以大规模制备，并且用于显著的应力和水分暴露下的高性能应用。

需要具有改进的机械性质(例如较高的韧性和机械强度)同时保持良好的耐热性和良好的树脂加工性的热固性树脂。高的韧性和高的机械强度导致较少破裂和高的机械完整性，减少缺陷数量并且改进最终产品的可靠性和使用寿命。高的耐热性实现了高的操作温度。低的制剂粘度改善加工性并且实现高的填料填充量。

迄今为止，本领域技术人员已经尝试通过向热固性树脂中加入各种添加剂如软化剂和增韧剂来改进热固性树脂的性质。然而，常规软化剂如直链多元醇在热固性树脂中的使用仅导致韧性的适度改进；并且由于所得的低(低于80℃)的玻璃化转变温度而显著降低热固性塑料的热稳定性。常规增韧剂在热固性树脂中的使用由于所得制剂的高粘度并且由于相分离工序的复杂性而导致加工问题。

例如，常规增韧剂如液体橡胶，核-壳粒子和热塑性聚合物在热固性树脂中的使用增加热固性树脂的韧性，其代价是不利地影响热固性树脂的一些其它性质，例如玻璃化转变温度，机械性质，粘度等。在使用液体橡胶和热塑性聚合物改进韧性时，难以保持玻璃化转变温度和机械强度；并且归因于核-壳粒子的属性，几乎不能在没有另外的处理的情况下将这些粒子完全地分散在热固性树脂如环氧树脂中。

另外，存在多种用于试图改进热固性组合物的机械性质(例如，较高的韧性和机械强度)的现有技术。然而，期望的是将半酯与热固性树脂如环氧树脂进行配制，以制备适于流延，灌注，封装和浸渍工艺的低粘度制剂；其中由所述制剂产生的最终热固产品表现出优良的机械和热性质。

美国专利4,313,859公开了一种以下各项的可聚合液体混合物：(a)由下列经验式表示的半酯，其中在式(I)中，n为具有约1.5至小于约4的平均值的数，m与小于平均值n的R的自由价相等，R是含有2至4个羟基OH(包括端点)的有机多元醇的无羟基残基，(b)马来酸酐，(c)含有2个以上的1，2-环氧化物基团的环氧化物，(d)与半酯，马来酸酐和环氧化物形成液体均匀混合物的烯键式不饱和单体，和(e)碱性化合物。

然而，在美国专利4,313,859中公开的组合物含有烯键式不饱和单体；并且不含有“饱和”“环状”酸酐。“环状”酸酐含有在环内的酸酐官能团。“饱和”酸酐不含烯键式不饱和键但是可以含有芳环，其任选被取代或部分取代，和/或任选被氢化或部分氢化，例如邻苯二甲酸酐和衍生物。另一方面，“不饱和”酸酐含有烯键式不饱和键，其在反应以后结合到酯链的骨架中。马来酸酐是不饱和酸酐的实例。美国专利4,313,859描述了乙烯基酯树脂的制备，其是与使用脂环族二醇例如没有在美国专利4,313,859中所述的1，3-环己烷二甲醇和1，4-环己烷二甲醇的方法不同的方法。

美国专利4,497,945公开了通过将聚(氧化丙烯)二醇或三醇与化学过量的用于环氧树脂的酸酐固化剂预反应而形成韧性的环氧聚合物。然后将在美国专利4,497,945中公开的得到的二酯-二酸与表氯醇-双酚A环氧树脂聚合。美国专利4,497,945公开了用于该反应的咪唑催化剂的使用。

将分子量(MW)为约1000至约3000的聚(氧化丙烯)二醇或三醇预反应与使用较低分子量树脂(例如，MW＜1000，Dow UNOXOL Diol^TM具有约144的平均分子量)不同，如在美国专利4,497,945中公开的。美国专利4,497,945也没有公开较低MW醇的使用或注塑(IM)工艺的使用。