[发明专利]可固化组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备热固性材料，具体来说具有有用机械特性(如高伸长率和高模 量)的热固性材料的新颖可固化环氧树脂组合物。

背景技术

迄今为止，已经使用各种方法试图提高环氧热固性材料的伸长率特性。举例来说， 美国专利第7,157,143号公开二组分环氧粘合剂可固化组合物，其在固化时提供具有5％ 至51％范围内的断裂伸长率以及1.9ksi(13MPa)至60ksi(414MPa)范围内的低模 量(例如，杨氏模量)的热固性材料。描述在美国专利第7,157,143号中的可固化组合 物的组分包括(1)双酚A的二缩水甘油醚，(2)由聚丙二醇制备的环氧树脂，(3)丙 烯酸酯，(4)苯酚以及(5)胺固化剂。胺固化剂可以是(例如)三亚乙基四胺，如以 商品名Versamid140可商购的市售三亚乙基四胺固化剂。美国专利第7,157,143号中公 开的可固化组合物，当其固化时提供具有低模量(强度)的热固性材料；以及此类低模 量热固性材料可不适合于基于强度的应用，如用于压力器皿、风力叶片等的复合物。

美国专利第5,679,719号公开用于由可固化组合物制备长丝卷绕纤维/树脂复合物的 方法，所述可固化组合物包括(1)环氧树脂，(2)硬化剂，(3)烯烃单体，(4)光引 发剂以及(5)过氧化物。美国专利第5,679,719号中所公开的方法聚焦于获得具有低粘 度(例如，2000厘泊或更小的粘度)和长适用期(例如，在环境温度至60℃的温度下 至少2小时的适用期)的可固化组合物。低粘度和长适用期为可固化组合物必须具有的 特性以便可固化组合物适合于长丝卷绕操作。美国专利第5,679,719号未公开可固化组 合物，在其固化时提供呈现高伸长率的热固性材料；或具有高伸长率热的固性材料的任 何优点。

发明内容

本发明涉及多重固化体系，其中可固化组合物在激活可固化组合物的固化机理时进 行至少两个固化反应。举例来说，当可固化组合物进行两个固化反应以彻底地固化组合 物从而形成热固性材料时，组合物可被称为“双重固化体系”。

独立类型的化学反应，其随着本发明可固化组合物的固化过程发生。举例来说，本 发明的双重固化体系至少包括：(1)(甲基)丙烯酸化或丙烯酸化的多元醇的自由基聚合； 以及(2)环氧化合物和固化剂之间的固化反应(例如，环氧树脂-固化剂的缩合反应)。 在本发明的方法中，(甲基)丙烯酸化或丙烯酸化的多元醇在环氧固化剂热固性反应发生 之前首先经由自由基聚合而固化。在本发明的方法中，聚合的(甲基)丙烯酸化或丙烯酸 化的多元醇形成其自身的网路，并且在环氧固化剂热固性材料网路形成期间进行相分 离。

根据本发明，一个实施例涉及可固化体系或组合物，其包括(a)(甲基)丙烯酸化或 丙烯酸化的多元醇，(b)自由基引发剂，(c)环氧树脂以及(d)硬化剂。有利的是， 本发明的可固化组合物在固化时，主要进行“双重固化”过程，包括第一，(甲基)丙烯 酸化或丙烯酸化的多元醇组分的聚合反应以提供用未反应的环氧树脂-固化剂共混物扩 展或饱和的网路溶胀；然后第二，环氧树脂组分与硬化剂组分(如胺硬化剂)的反应， 其促使(甲基)丙烯酸化或丙烯酸化的多元醇网路与环氧树脂-胺反应产物相分离。由固化 本发明的可固化组合物产生的最终固化热固性材料产物包括具有形成热固性材料中第 二相的交联的(甲基)丙烯酸化或丙烯酸化多元醇的环氧热固性材料。

本发明的另一实施例包括用于制备以上可固化组合物的方法。

本发明的再一实施例涉及由以上可固化组合物制备的热固性材料产物；以及用于制 备此类热固性材料的方法。

本发明的固化的环氧热固性材料有益地具有高模量和不寻常/出乎意料的高伸长率 特性的组合，这在常规的环氧固化剂热固性材料中并未发现。通常，常规的环氧热固性 材料可具有高模量与低伸长率或低模量与高伸长率；但是不具有高模量和高伸长率两 者。然而，本发明的环氧热固性材料出人意料地具有高模量和高伸长率两者。