[发明专利]环状碳酸酯在环氧树脂组合物中的用途

说明书

本发明涉及环状碳酸酯或其混合物在环氧树脂组合物中的用途，以及包含这类环状碳酸酯的环氧树脂组合物。

环氧树脂为平均每个分子具有一个以上环氧基团的低聚化合物的常用名称，其通过合适硬化剂的反应或通过环氧基团的聚合反应而转化为热固性物。固化环氧树脂因其以下出色的机械及化学性能而广泛使用，例如高抗冲击强度、高耐磨性、良好耐化学品性(更特别而言高度耐碱、酸、油及有机溶剂性)、高耐候性、对多种材料的优良粘附性及高电绝缘能力。其充当纤维复合物的基质且常为电层压板、结构粘合剂、铸塑树脂及粉末涂料的主要成份。大部分市售未固化环氧树脂通过使表氯醇与具有至少两个反应性氢原子的化合物耦合来制备，例如多酚、单胺和二胺、氨基酚、杂环酰亚胺和酰胺、脂族二醇或多元醇或二聚脂肪酸。衍生自表氯醇的环氧树脂称作基于缩水甘油基的树脂。

与硬化剂反应使环氧树脂预聚物转化为难熔性三维“交联”热固性材料。关于环氧树脂的固化，区分出两种固化类型。在第一种情况下，将至少一种具有至少两个能够与环氧树脂预聚物的环氧基和/或羟基反应以形成共价键的官能基的化合物(即硬化剂)掺入环氧树脂组合物中。一经固化，则由彼此共价连接的环氧树脂预聚物与硬化剂分子形成聚合网状结构，交联程度可经由硬化剂和预聚物中官能基的相对量来控制。在第二种情况下，使用致使环氧树脂预聚物彼此均聚的化合物。这类化合物常称作引发剂或促进剂。引发剂和促进剂在某些情况下与硬化剂一起用于促进交联。

能够与环氧树脂的环氧基进行缩合反应的合适官能基的实例包括氨基、羟基以及羧基或其衍生物，例如酸酐。因此，通常用于环氧树脂的硬化剂包括脂族及芳族多元胺、羧酸酐、聚酰氨基胺、氨基树脂或酚系树脂。常规硬化剂具有呈线性或交联程度仅较低的结构。其描述于例如Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，CD-ROM第5版，1997,Wiley-VCH，“Epoxy Resins”一章中，在此引入全文供参考。

用于制备固化环氧树脂的预聚物通常具有高粘度，此特性将妨碍该应用。此外，树脂的高粘度常限制填充剂的使用，为了调节固化树脂组合物的机械性能而需要使用填充剂。此外，举例而言，在许多情况下，使用填充剂能降低由树脂制造的产品(例如模制品或涂料)的成本。为此，常向未固化环氧树脂中添加稀释剂，这些稀释剂使树脂的粘度降至该应用所需的程度。

在稀释剂中，区分常规稀释剂与反应性稀释剂。常规稀释剂通常为有机溶剂，实例为酮类，例如丙酮、甲基乙基酮、环己酮及其类似物；脂族羧酸酯类，例如乙酸乙酯、乙酸丙酯和乙酸丁酯；芳族烃类，例如甲苯或二甲苯；以及烷醇类，例如甲醇、乙醇、正丙醇和异丙醇、丁醇及其类似物。在环氧树脂固化过程中，稀释剂自树脂组合物中蒸发。此常导致非所希望的树脂体积减少(收缩)或在孔的形成中，其通常不利地影响固化材料的机械性能(例如抗断裂性)以及表面性能。

可经由使用反应性稀释剂在一定程度上避免常规溶剂的缺点。类似于溶剂，反应性稀释剂为低分子量物质，但与常规溶剂的不同之处在于具有能够与树脂的环氧化物基团和/或与硬化剂的官能基反应以形成共价键的官能基，一般为环氧基。同样，反应性稀释剂降低环氧树脂的粘度。其在固化过程中不蒸发，且因此在固化过程中，在树脂基质形成之时共价掺入树脂基质中。适用于环氧树脂的反应性稀释剂通常为单官能基或多官能环氧基。举例而言，单官能基反应性稀释剂的实例为一般具有2-20个碳原子的脂族和脂环族单羟基化合物的缩水甘油醚(例如乙基己基缩水甘油醚)以及一般具有2至20个碳原子的脂族或脂环族单羧酸的缩水甘油酯。具体而言，多官能基反应性稀释剂的实例为一般具有2-20个碳原子且通常平均具有1.5-4个缩水甘油基的多官能醇的缩水甘油醚，例如1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚或三羟甲基丙烷的缩水甘油醚。迄今所述的反应性稀释剂的确改进环氧树脂组合物的粘度性能。然而，在许多情况下，其对固化树脂的硬度不利，且使得耐溶剂性更加不良。此外，常规反应性稀释剂降低使用其调配的环氧树脂组合物的反应性，导致固化时间更长。

在现有技术中，已描述经各种取代的4-亚甲基-1,3-二氧戊环-2-酮作为用于制备活性成份的初级产物，以及作为锂离子电池中非水性电解质的组分。

DE 1178598描述一种通过水解乙烯基酯与5-甲基-4,4-二烷基-1,3-二氧戊环-2-酮的共聚物制备水溶性经改质的聚乙烯醇的方法，以及其作为保护性胶体的用途。