[发明专利]基于双重固化异氰脲酸酯聚合物的复合材料

说明书

本发明涉及含有既可以通过异氰脲酸酯键也可以通过自由基反应机制交联的组分的可聚合组合物。其进一步涉及可用于由这些组合物制造聚合物的方法。

本发明涉及含有既可以通过异氰脲酸酯键也可以通过自由基反应机制交联的组分的可聚合组合物。其进一步描述了可用于由这些组合物制造聚合物的方法。

WO 2015/155195描述了可由增强材料和聚氨酯组合物获得的复合材料，该聚氨酯组合物由至少一种多异氰酸酯(PIC)、PIC反应性组分和自由基起始剂构成，该PIC反应性组分由至少一种多元醇和至少一种具有OH基团的甲基丙烯酸酯构成。PIC和OH基团之间的加成反应与自由基引发的甲基丙烯酸酯的链聚合同时发生。除聚氨酯组合物的短适用期/胶凝时间外，所用方法的缺点还在于下述事实：在聚氨酯的制造中，组分，尤其是多异氰酸酯与多元醇的混合比受到使异氰酸酯与异氰酸酯反应性基团的摩尔比保持接近1:1的必要性限制。

WO 2016/087366描述了由含双键的聚氨酯和基于各种甲基丙烯酸酯的反应性稀释剂构成的可自由基聚合的组合物。

此处的缺点是两段反应机制，因为聚氨酯首先必须从含异氰酸酯的组分和多元醇开始制造，并且必须被显著稀释。随后的交联在单独的步骤中仅通过自由基聚合来进行。

WO 2016/170057、WO 2016/170059和WO 2016/170061描述了通过低聚异氰酸酯的加聚来制造聚异氰脲酸酯塑料。使用低聚异氰酸酯代替单体异氰酸酯导致在聚合中产生较少的反应热，因此可以在不使反应混合物同时过热的情况下快速聚合。这在成型体的制造中尤其重要，因为在此在成型体内产生的热量仅可以有限地通过表面输出。

在这些应用中作为反应物描述的贫单体的多异氰酸酯组合物具有高相对高粘度的缺点，这在某些应用中可能有妨碍。这尤其适用于高度填充的复合材料的制造。

由于上述反应热的问题，不希望加入单体多异氰酸酯作为反应性稀释剂。此外，单体多异氰酸酯是易挥发的，因此，出于工作防护的原因，应尽可能不使用它们。或者，可以使用常规有机溶剂来降低粘度。然而，出于环境保护的原因，这些是不利的，因为它们在聚合期间或之后被释放到环境空气中。此外，在成型体的制造中使用溶剂会导致材料缺陷，例如形成空腔，因为材料中缺少蒸发溶剂的体积。

本发明的目的首先是提供具有双重固化机制的反应体系，其中反应物的混合比可在比已知聚氨酯体系的情况中明显更宽的范围内调节。

还希望找到制造聚异氰脲酸酯塑料的反应体系，其中即使不使用高含量的单体多异氰酸酯或有机溶剂，也可以降低多异氰酸酯的粘度。在理想的情况下，应可以完全省去这类添加。

这些目的通过权利要求和以下说明书中公开的本发明的实施方案来实现。

在第一实施方案中，本发明涉及用于制造复合材料的可聚合组合物，其含有：

a) 异氰酸酯基团与异氰酸酯反应性基团的比率为至少2.0:1.0的反应性树脂，其含有组分a1)、a2)和a3)：

a1) 异氰酸酯组分A；

a2) 至少一种三聚催化剂C；

a3) 至少一种选自组分B、D和E的组分，其中

组分B具有至少一个烯属双键但没有异氰酸酯反应性基团；

组分D在分子中具有至少一个异氰酸酯反应性基团和至少一个烯属双键；且

组分E在分子中既具有至少一个异氰酸酯基团也具有至少一个烯属双键；和

b)至少一种填料J。

“反应性树脂”是可以通过自由基聚合和异氰酸酯组分的异氰酸酯基团与彼此的交联的组合来固化以产生固体材料的混合物。在下文中也同义使用术语“反应混合物”。反应性树脂用作其中嵌入填料J的基质材料。下文中进一步定义的组分A至I是反应性树脂的必要或任选的成分。