[发明专利]胺类和聚合的酚类及其在单组分环氧树脂组合物中作为固化剂的用途

说明书

本公开涉及通过提供新的潜伏性环氧固化剂类别而解决了与常规潜伏性环氧固化剂有关的问题。具体来说，本公开涉及通过形成某些类别的胺在多酚树脂中的固溶体而具有改进的贮存稳定性和低的使用水平(例如，相对于环氧化合物而言小于约10重量％)的环氧固化剂。

背景技术

本发明涉及用于潜伏性固化环氧树脂组合物中的固化剂和促进剂。

包含环氧树脂和固化剂(也称硬化剂)的组合物是本领域已知的。许多固化剂与环氧树脂在室温下是反应性的，因此与环氧合并后立即使用。称为潜伏性硬化剂的其它固化剂在环境温度下在与环氧树脂的混合物中是稳定的而仅在被加热到升高的温度时实现硬化。

美国专利第3,519,576号和第3,520,905号公开了使用单体多元酚类与多胺类的盐作为用于环氧树脂的潜伏性固化剂。美国专利第4,866,133号公开了使用聚合的多元酚与多胺类的固溶体来固化环氧树脂。所公开的多胺含有至少两个胺基，其中至少一个为伯胺。美国专利第4,689,390号公开了通过使带有叔胺和伯或仲氨基的二胺与聚环氧化合物和酚醛树脂或酚醛化合物反应而制备的潜伏性固化剂。美国公开第US2012-0077943A1号中描述了多胺加合物与双酚A二缩水甘油醚在多酚树脂中的溶液。美国专利第7,910,667号公开了多胺的聚脲衍生物的多酚树脂溶液。WO2012/000171公开了与环氧树脂一起使用的热活化叔胺催化剂。

前面提到的专利和专利申请的公开内容通过引用并入本文。

存在对更低成本、更高效的潜伏性环氧固化剂的需要。具体来说，需要在环境温度下表现出长时间的贮存稳定性而在高于约100℃下迅速固化的潜伏性环氧固化剂。上文列举的方法和固化剂有着若干缺点，包括高的使用水平、太低的固化温度或通过多步骤方法(例如与聚环氧化物加合)获得的前体胺。

发明内容

本发明可通过提供新的潜伏性环氧固化剂类别而解决与常规潜伏性环氧固化剂相关的问题。具体来说，本发明涉及通过形成某些类别的胺在多酚树脂(polyphenolicresin)中的固溶体而具有改进的贮存稳定性和低的使用水平(例如，相对于环氧化合物而言小于约10重量％)的环氧固化剂。“固溶体”是指向其中溶解了另一物质的固体材料，其通过熔化固体并向其中溶解另一物质、然后冷却以获得固体材料来实现。然后将根据本发明的固溶体粉碎成颗粒。所述颗粒可通过使用任何合适的工艺如碾磨或研磨使用常规方法粉碎。通常，所述颗粒具有约2至约50μm、约10μm至约40μm和在一些情况下约30μm至约50μm的粒径，其中所述粒径通过使用X-射线衍射技术使用常规方法测定。在本发明的一个方面，本发明的固化剂包含将在高于约100℃(例如，约100℃至约150℃、约110℃至约140℃和在一些情况下约140℃至约150℃)的温度下引发固化的潜伏性固化剂。

在本发明的另一个方面，包含本发明的固化剂和环氧树脂的组合物的反应热(ΔH)可以为约250J/g至约490J/g、约300J/g至约350J/g和在一些情况下约350J/g至约400J/g。这样的组合物的玻璃化转变温度(Tg)可以为约100℃至约140℃、约120℃至约130℃和在一些情况下约130℃至约140℃。

在本发明的另一个方面，用本发明的固化剂固化的环氧组合物的搭接剪切强度可以为约1300psi至约2300psi、约1300psi至约2250psi和在一些情况下约1500psi至约2300psi。这些环氧组合物的T-剥离强度还可以为约9pli至约30pli、约9pli至约28pli和在一些情况下约15pli至约28pli。