[发明专利]改进包含聚异氰脲酸酯的反应产物的断裂韧性的方法

说明书

通过在至少100的异氰酸酯指数下组合和混合至少多异氰酸酯组合物、具有1000‑5000 g/mol的平均分子量的聚四氢呋喃多元醇（P‑THF）作为增韧剂和平均分子量1000 g/mol的二醇获得的用于制备包含聚异氰脲酸酯的产物的可固化组合物。

发明领域

本发明涉及改进包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性的方法。

本发明还涉及特殊多元醇组合物用于使包含聚异氰脲酸酯的材料的聚异氰脲酸酯基质更坚韧的用途。

本发明还涉及特殊多元醇组合物用于提高包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性的用途，其通过组合用于聚异氰脲酸酯树脂的分子重新设计以增强可增韧性（toughenability）的短链二醇和使用p-THF多元醇作为尤其合适的相分离多元醇。

本发明还涉及具有提高的韧性的包含聚异氰脲酸酯的材料。

本发明还涉及玻璃化转变温度 100℃的包含聚异氰脲酸酯的材料。

本发明特别涉及通过使用基于反应性可固化组合物的总重量计算 40重量%，优选大于50%，更优选大于60%的多异氰酸酯制备的包含聚异氰脲酸酯的材料。

根据本发明的包含聚异氰脲酸酯的材料非常适合于制备具有100℃的玻璃化转变温度和显著改进的断裂韧性值的包含聚异氰脲酸酯（PIR）的材料。

发明背景

已知结构复合材料可用于许多应用，如电气、航空航天、运输和户外运动设备应用。

异氰酸酯加聚反应产物，如包含聚异氰脲酸酯的材料常用作结构复合材料中的聚合物基质。固化的包含聚异氰脲酸酯的材料以它们的良好的热、机械和化学性质著称，但它们韧性不足并在固化后倾向于变脆。

此外，已知包含聚异氰脲酸酯的材料极难增韧，并且一些可能太脆以致无法有效增韧。提高断裂韧性的尝试过去通常以模量的改变（通常降低）和热性质，例如玻璃化转变温度(T_g)的降低为代价，由此不可接受地限制所得复合材料的适用性。

例如，为了提高包含聚异氰脲酸酯的材料的韧性，已经添加增塑剂作为赋予这些材料改进的挠性和耐久性的添加剂。最常使用邻苯二甲酸酯作为增塑剂。增塑剂通过将自身嵌在聚合物链之间以隔开聚合物链（增加“自由体积”）而发挥作用，但是，韧性的这种改进通常导致模量和玻璃化转变温度(T_g)的显著降低。

也可以通过改变具有高分子量的多元醇的量控制包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性。但是这也产生具有较低玻璃化转变温度和较低模量的材料。

因此，在工业中需要开发用于制备在仍保持其它关键加工性质（例如粘度）和性能性质（例如玻璃化转变温度和模量）的同时具有改进的延性（即断裂韧性）的包含聚异氰脲酸酯的结构复合材料的可固化多异氰酸酯组合物。

发明目标

本发明的一个目标是改进玻璃化转变温度(T_g) 100℃的包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性。

本发明的另一目标是开发可承受高外力并可例如用于汽车构造的包含聚异氰脲酸酯的结构组件。要开发的结构组件，也称作复合元件，应该能够充当已知钢结构的替代品，并特别在其重量、制造工艺和维护强度方面具有优势。

发明概述

公开了用于制备玻璃化转变温度(Tg) 100℃的包含聚异氰脲酸酯的产物的反应性可固化组合物。所述可固化组合物通过在至少100的异氰酸酯指数下组合和混合下列成分获得：

a) 基于可固化组合物的总重量计算，至少40重量%多异氰酸酯，和