具有低吸水性的低密度环氧组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种可固化组合物，其包含(i)至少一种芳族环氧树脂；(ii)至少一种用于固化所述芳族环氧树脂的固化剂，所述固化剂包含至少一种脂环族胺；(iii)至少一种熔点为100℃至145℃的脂肪酸聚酰胺，其中所述脂肪酸聚酰胺包含根据式(I)的至少两个端基-NRa-CO-Rb，其中，Ra表示H或具有1至4个碳原子的烷基基团，并且Rb表示包含3至27个碳原子的饱和或不饱和烷基链；以及(iv)至少一种包含中空粒子的填料材料。本发明还提供了包含所述可固化组合物的固化反应的反应产物的经固化的组合物、包含所述可固化组合物的涂层以及使用所述可固化组合物涂布制品的外表面的方法。
【专利说明】具有低吸水性的低密度环氧组合物
【技术领域】
[0001] 总体而言，本公开涉及基于环氧树脂的可固化组合物。所述组合物特别适合作为 用于制品的外部部件的涂料组合物。本公开还涉及经固化的组合物、包含所述经固化的组 合物的制品以及使用所述可固化组合物涂布制品的外表面的方法。
【背景技术】
[0002] 运输车辆和发电装置，特别是使用风能的那些，正越来越多地使用轻体材料来制 造并使用复合材料来替代金属。复合材料，通常为纤维增强的聚合物树脂，往往具有粗糙且 不平坦的表面或切缘。这给施加高质量油漆和罩面漆提出了问题并还可能不利地影响空气 动力学。基于多硫化物的组合物已被用来涂布飞行器的外表面，或更特别地，飞行器的外部 组件的表面。
[0003] 然而，需要替代的涂料组合物。有利地，这样的组合物和所得涂层的重量轻（或是 密度低）。除其低密度外，它们最好具有低吸水性以在潮湿条件下也保持其轻的重量。
【发明内容】
[0004] 下文提供如权利要求中所限定并如本文中所述的可固化组合物。具体而言，提供 了一种可固化组合物，所述可固化组合物包含：
[0005] (i)至少一种芳族环氧树脂；
[0006] (ii)至少一种用于固化所述芳族环氧树脂的固化剂，所述固化剂包含至少一种脂 环族胺；
[0007] (iii)至少一种熔点为100°C至145°C的脂肪酸聚酰胺，其中所述脂肪酸聚酰胺包 含根据式（I)的至少两个端基
[0008] -NRa-CO-Rb
[0009] 其中，Ra表示H或具有1至4个碳原子的烷基基团，并且Rb表示包含3至27个碳 原子的饱和或不饱和烷基链；以及
[0010] (iv)至少一种包含中空粒子的填料材料。
[0011] 在另一方面，提供了通过固化所述可固化组合物获得的经固化的组合物。
[0012] 在又一个方面，提供了一种涂布基材的方法，所述方法包括：
[0013] i)提供可固化组合物；
[0014] ii)向基材施用可固化组合物；
[0015] iii)使可固化组合物经受固化。
[0016] 在再一个方面，提供了一种具有外表面的制品，所述表面包含涂层，所述涂层包含 经固化的组合物。
【具体实施方式】
[0017] 在详细说明本公开的任何实施例之前，应当理解，本公开的应用并不限于以下描 述中所提及的构造和组件布置方式的细节。本发明可以具有其它实施例，并且能够以各种 方式实践或实施。还应当理解，本文所用的措辞和术语的目的在于描述，而不应当被视作具 有限制性。与使用"组成"相反，"包括"、"包含"或"具有"及其变体的使用意指涵盖后面 列举的项目及其等同物，以及其他的项目。使用的"一个"意指涵盖"一个或多个"。本文列 举的任何数值范围旨在包括从该范围的下限值到上限值的所有值。例如，1%至50%的浓 度范围意为缩写，并且明确地公开了介于1%与50%之间的值，例如2%、40%、10%、30%、 1. 5%、3· 9%等。
[0018] 可固化涂料纟目合物:
[0019] 根据本公开的可固化组合物包含：
[0020] 至少一种芳族环氧树脂，
[0021] 至少一种用于固化所述芳族环氧树脂的固化剂，所述固化剂包含至少一种脂环族 胺，
[0022] 至少一种脂肪酸聚酰胺，和
[0023] 至少一种包含中空粒子的填料材料。
[0024] 虽然已知可固化环氧树脂组合物适合作为运输行业中组件的填料或粘合剂（所 谓的车身外壳粘合剂或填料），但这些应用常常关系到运输车辆的内部组件。本文提供的可 固化组合物表现出显著减少的吸水并因此有利地用在外部区域上，所述外部区域即其中经 固化的组合物暴露于湿气并且其中要减少因吸水所致的重量增加的区域。因此，由所述可 固化组合物制得的涂层适合于制品的外表面，特别是当组装在其中时形成飞行器或风力发 电站的外部部件的组件、风轮机或直升机的转子叶片或者飞行器的翼部。
[0025] 除其低的吸水性外，来自所述可固化组合物的反应产物还提供光滑的表面而无可 见的裂纹或孔洞或者可见的裂纹或孔洞的数量小。如果需要，这样的表面可被方便地喷漆 或涂漆。
[0026] 环氣树脂：
[0027] 环氧树脂为具有一个或多个环氧官能的聚合物有机化合物。它们通常可通过环氧 官能的开环反应聚合或固化。环氧树脂可具有至少1个、大于1个、或至少2个或大于2个 的平均环氧官能。
[0028] 环氧树脂通常是芳族的。优选地，环氧树脂包含缩水甘油醚或多缩水甘油醚型的 部分。这样的部分可例如通过羟基官能（例如但不限于二元或多元酚或包括多元醇的脂肪 醇）与表氯醇官能的反应来获得。本文中的二元酚是包含结合到酚的芳环的至少两个羟 基（也称为"芳族"羟基）的酚或者在多酚的情况下至少两个羟基结合到芳环。这意味着 羟基基团可结合到多酚的同一个环或多酚的不同环。因此，术语"二元酚"不限于包含两个 "芳族"羟基的酚或多酚，还包括多元酚，即具有超过两个"芳族"羟基的化合物。可用的二 元酚的例子包括间苯二酚、儿茶酚、氢醌和多酚，多酚包括P，-二羟基联苄、P，P'-二 羟基苯基砜、p，p'-二羟基二苯甲酮、2, 2'-二羟基苯基砜、p，p'-二羟基二苯甲酮、2， 2_二羟基-1，1-二萘基甲烷和二羟基二苯基甲烷的2,2^、2,3^、2，f、3,3^、3，f及4， V异构体、二羟基二苯基二甲基甲烷、二羟基二苯基乙基甲基甲烷、二羟基苯基甲基丙基 甲烧、-轻基-苯基乙基苯基甲烧、-轻基-苯基丙基苯基甲烧、-轻基-苯基丁基苯基甲 烷、二羟基二苯基甲苯基乙烷、二羟基二苯基甲苯基甲基甲烷、二羟基二苯基二环己基甲烷 和二羟基二苯基环己烷。
[0029] 优选的环氧树脂包括包含二元或多元酚的缩水甘油醚或多缩水甘油醚的环氧树 月旨，所述二元或多元酚例如但不限于双酚A、双酚F、双酚A/F以及它们的组合。它们含有一 个或多个衍生自双酚A和/或F的重复单元。这样的醚或这样的重复单元可例如通过双酚 A和/或F的缩水甘油醚与表氯醇的聚合获得。双酚A的二缩水甘油醚类型的环氧树脂可 由式（II)表示，其中η指重复单元（在n = 0的情况下，式（II)表示双酚A的二缩水甘油 醚）：
[0030]
【权利要求】
1. 一种可固化组合物，包含： (i) 至少一种芳族环氧树脂； (ii) 至少一种用于固化所述芳族环氧树脂的固化剂，所述固化剂包含至少一种脂环族 胺； (iii) 至少一种熔点为100°C至145°C的脂肪酸聚酰胺，其中所述脂肪酸聚酰胺包含根 据式（I)的至少两个端基： -NRa-C〇-Rb 其中，Ra表示H或具有1至4个碳原子的烷基基团，并且Rb 表示包含3至27个碳原子的饱和或不饱和烷基链；以及 (iv) 至少一种包含中空粒子的填料材料。
2. 根据前述权利要求中任一项所述的可固化组合物，其还包含具有介于100°C和 145 °C之间的温度下的熔点的饱和烃固体。
3. 根据权利要求1至2中任一项所述的可固化组合物，其中所述中空粒子为中空玻璃 粒子。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的可固化组合物，当在23°C的温度和5巴的压力 下用时60秒通过直径为4. Omm的圆形孔挤出时，所述可固化组合物具有约10g/min至50g/ min的挤出速率。
5. -种涂层，其包含根据权利要求1至4中任一项所述的可固化组合物的固化反应的 反应产物。
6. 根据权利要求5所述的涂层，所述涂层具有介于约0. 4和约0. 6g/cm3之间的密度。
7. 根据权利要求5或6中任一项所述的涂层，所述涂层在23°C下具有约22至约32MPa 的压缩强度。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的涂层，所述涂层在23°C下浸泡在水中1000小 时后具有小于约10重量％的吸水性。
9. 涂布基材的方法，所述方法包括： i) 提供根据权利要求1至4中任一项所限定的可固化组合物， ii) 向所述基材施用所述可固化组合物， iii) 使所述可固化组合物经受固化。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述基材选自包含铝、钢、复合材料的基材，所述 复合材料包含纤维增强的聚合物树脂。
11. 根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中所述基材为制品的外表面，其中所 述制品为运输车辆或风能发电装置的组件，其中当安装在所述运输车辆或所述风能发电装 置中时，所述制品的外表面形成所述运输车辆或所述风能发电装置的外表面的一部分。
12. -种制品，所述制品具有外表面，所述表面包含根据权利要求5至8中任一项所述 的涂层，其中所述制品为运输车辆或风能发电装置的组件，其中当安装在所述运输车辆或 所述风能发电装置中时，所述制品的外表面为所述运输车辆或所述风能发电装置的外表面 的一部分。
13. 根据权利要求12所述的制品，其中所述制品为翼部、翅片或转子叶片的组件。
14. 根据权利要求12或13中任一项所述的组件，其中所述外表面包含复合材料，所述 复合材料包含聚合物树脂和一种或多种纤维材料。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的组件，所述组件为飞行器的翼部的翼片或所 述翼部的翼片的组件。
【文档编号】C08G59/00GK104411737SQ201380020865
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年4月20日
【发明者】苏海勃·埃尔吉姆阿维 申请人:3M创新有限公司