[发明专利]柔性、低温、填料的复合材料组合物、涂料和方法

说明书

本发明的名称是柔性、低温、填料的复合材料组合物、涂料和方法。提供了柔性、低温、填料的复合材料组合物以及合成所述复合材料组合物的方法。复合材料组合物具有多嵌段共聚物高弹体，其具有α,ω‑二羟基封端的聚硅氧烷种类、二异氰酸酯种类以及胺或羟基封端的增链剂。复合材料组合物进一步具有固体颗粒填料。复合材料组合物在下至大约‑100摄氏度的温度下具有高柔性，具有大于大约100%的伸长百分比，并且具有大于大约5MPa(兆帕)的拉伸强度。

技术领域

本公开内容涉及使用多嵌段共聚物的复合材料组合物、涂料和方法，并且更具体而言，涉及使用多嵌段共聚物高弹体和固体颗粒填料的复合材料组合物、涂料和方法。

背景技术

在广泛的各种应用中需要弹性材料，包括用于低温、冰点以下的环境，比如低于-50℃。具有通过高伸长率和拉伸强度而展现高度韧性的能力的弹性材料应用于各种环境，比如航空环境，其中这种低温是普遍的。

然而，许多已知的高弹体在这种低温下可能不保持其有利的弹性特性，因为这些已知的弹性体可能包括造成高弹体变硬且易碎的聚合物种类。此外，能够在低温时单独保持柔性的已知弹性体聚合物比如聚硅氧烷在低温时可具有降低的机械强度。由于在材料中从聚合链开始玻璃化转变温度(Tg)，已知弹性体系统在低温时可展现显著的硬化。在Tg以下，高弹体在冷却后可经受10-100倍的模量骤然增加，致使材料变硬且易碎。许多由普遍用在飞行器外表面上的硅氧烷或聚氨酯组成的树脂在-30℃至-40℃时经受这种转变。然而，由于高海拔处的温度通常显著低于该范围，所以期望发现将在更低温度时保持柔性的备选方案。

添加10-100nm(纳米)范围内的颗粒填料可有利地影响高弹体的机械性能，并且其通常被称作“增强填料”。然而更大的颗粒，比如1-100μm(微米)范围内的，可不利地影响高弹体机械性能，但这些颗粒通常也是期望的以便对整个复合材料添加额外的功能。而且，虽然一些弹性材料可具有更低的Tg，其可能不能够在与高水平固体填料混合并且容易施加在交通工具规模面积上的溶液中处理。

另外，关于使用聚醚化合物以提高多嵌段聚脲硅氧烷的机械性能，存在已知系统和方法。然而，这些材料使用聚醚化合物作为第二软链段嵌段以驻留在硅氧烷和脲硬链段之间而不是作为增链剂或固化剂，从而产生不同的链骨架结构。这种中间的聚醚链段将结构要素引入聚合物体系中，其具有大约-50℃的更高玻璃化转变温度(Tg)，可降低材料是弹性的低温范围。而且，将填料添加到这些材料是期望的。

而且，可期望弹性材料能够被配制成可便于在现场制备和施用的形式。这可需要能够储存并且在可接受的时段内稳定的母体组分。一旦组合，弹性体母体可展现可接受的贮存期或者悬浮在考虑到应用方便的介质中。单个组分低的一般毒性、对在航空环境中常用的流体的耐化学性、以及与填料材料混合的能力也是期望的。

因此，需要可保持典型弹性特性并且在低温苛刻的环境中继续展现高度韧性的填料的复合材料，而且需要提供优于已知组合物、涂料和方法的柔性、低温、填料的复合材料组合物、涂料和方法。

发明内容

满足了对于填料的复合材料的需要以及对于柔性、低温、填料的复合材料组合物、涂料和方法的需要，所述填料的复合材料可保持典型弹性特性并且在低温苛刻的环境中继续展现高度韧性。柔性、低温、填料的复合材料组合物、涂料和方法的实施方式提供许多优势，在下面详述中进一步详细地讨论。

在本公开的实施方式中，提供了柔性、低温、填料的复合材料组合物。该复合材料组合物包括多嵌段共聚物高弹体，其包括α,ω-二羟基封端的聚硅氧烷种类、二异氰酸酯种类以及胺或羟基封端的增链剂。复合材料组合物进一步包括固体颗粒填料。复合材料组合物在下至大约-100摄氏度的温度下具有高柔性，具有大于大约100%的伸长百分比，并且具有大于大约5MPa(兆帕)的拉伸强度。