[发明专利]具有二苯乙炔基封端化合物的低聚物

说明书

发明背景

本公开一般地涉及双官能封端的低聚物，以及更加具体地涉及具有二苯乙炔基封端化合物的低聚物。

仅少数现今普遍用于纤维增强复合材料的热固性树脂通常可被用于高温应用中。在许多应用中这些高温热固性树脂是不被期望的，因为其通常形成具有相对低的热稳定性的易碎复合材料。

最近，化学家已寻求合成低聚物，用于适合于航天航空应用的高性能的、高温的先进复合材料。高温聚合物基体复合材料的多数制剂具有单官能的封端化合物，其限制了可以获得的交联程度。高性能的复合材料需要具有耐溶剂性、坚韧、耐冲击性、坚固并且容易加工。也需要这样的低聚物和复合材料，其具有热氧化稳定性，并且可以在升高的温度下使用长时间。

虽然环氧树脂基复合材料适合于许多应用，但其不适合用于需要热稳定的、坚韧的复合材料的应用，预期热稳定的、坚韧的复合材料在热的氧化环境中长时间存在。近来的研究集中在聚酰亚胺复合材料上以达到用于这些高性能应用的热稳定性、耐溶剂性和韧性之间的可接受的平衡。另外，使用聚酰亚胺复合材料诸如从PMR-15形成的那些的最高温度，仅可以用于低于大约600-625℉(315-330℃)的温度，因为其具有大约690℉(365℃)的玻璃化转变温度。在大约350℉(170℃)下PMR复合材料可用于长期使用(50,000小时)。其可以经受高达大约600℉(315℃)的温度高达大约五百小时。

但是，PMR-15预浸料受到阻碍其应用的显著的加工限制，因为在纤维增强织物上该预浸料具有未反应的单体反应物的混合物，使其对温度、湿度、和其他储存条件的变化敏感，这引起该预浸料处于固化的不同阶段。即使在控制的环境中老化这些PMR预浸料可能导致问题。通过保持其寒冷，在其反应中降低预浸料上的反应物，但是预浸料的质量取决于其绝对使用年限及其先前的储存和操作历史。并且，复合材料的质量直接地与预浸料的质量成比例。另外，对一些制剂如PMR-15，PMR单体可能是有毒的或者有危害的(尤其是PMR-15中的二苯氨基甲烷或者MDA)，引起劳动力的健康和安全问题。在PMR复合材料中实现稳定的二酰亚胺环的完全形成仍然是问题。这些和其他问题困扰PMR-15复合材料。

商业的长链聚酰亚胺也表现显著的加工问题。AVIMID-N和AVIMID-KIII(E.I.duPont de Nemours的商标)树脂和预浸料不同于PMR-15，因为其不包括脂肪链终止剂，PMR-15使用该终止剂以在固结和固化期间控制分子量并且保持PMR-15中间体的溶解性。缺少链终止剂，AVIMID可以链延伸至可观的分子量。但是，为达到这些分子量，AVIMID(及其LaRC类似物)依赖于晶体粉末的熔融，以保持溶解性，或者至少以允许加工。已证明在航天航空部件中使用AVIMID是困难的，这是因为其晶体的熔融中间阶段。

通过使用具有双官能封端的可溶低聚物，尤其是具有内亚甲基四氢化邻苯二甲酸(nadic)封端的那些，二酰亚胺和许多其他树脂骨架已表现惊人高的玻璃化转变温度、预浸料的合理加工参数和限制，以及复合材料的期望物理性质。该类型的线性低聚物在树脂链的每一个末端包括两个交联官能团以促进固化时的交联。当在每一个末端其具有一个交联官能团时线性低聚物是“单官能的”。高温聚合物基体复合材料(HTMPC)的多数制剂具有单官能封端化合物，例外是在美国专利号5,969,079中所述的包含二-内亚甲基四氢化邻苯二甲酸(dinadic)封端化合物的化学物质。

已知，与苯乙炔基-封端的材料相比，二-内亚甲基四氢化邻苯二甲酸和内亚甲基四氢化邻苯二甲酸封端的材料在更低的温度下反应，这可以限制一些对于HTPMC制剂是可能的化学物质，因为在接近最小粘度时其太快地反应，因此减小了制造部件的可用加工范围，其中液体成型方法诸如树脂传递成型、树脂膜浸渍(film infusion)和真空辅助树脂传递成型是期望的。

所有目前可得的苯乙炔基-封端的材料具有单官能封端化合物。因此，交联的程度有限。已表明，与具有单官能封端化合物的那些相比，双官能封端化合物为聚合物提供显著地更高的机械性能，尤其在航空航天级别的环氧树脂中。提供苯乙炔基-封端的材料是期望的，其具有该多官能团，用于适合于高温复合材料的新的、更可加工的材料。

发明简述

一方面，提供具有二苯乙炔基封端化合物的低聚物。封端的低聚物具有下式：

D-A-D

其中

D是二苯乙炔基封端化合物；和