含有两亲型嵌段共聚物和多元醇的组合的可热固化组合物及其热固产品的制作方法_2

文档序号:9410713阅读:来源:国知局
后附权利要求的真实范围内的所有替代、变更和等价 方案。
[0040] 除非另作说明,对化合物或组分的提及包括化合物或组分自身,以及与其它化合 物或组分的组合,如混合物或化合物的组合。
[0041] 如本文所使用的,除非上下文明确指出,否则单数形式"一个"、"一种"和"所述"包 含复数基准(reference)。
[0042] 本发明的一个目的是提供一种可热固化树脂组合物,所述可热固化树脂组合物包 含两亲型嵌段共聚物、多元醇、酸酐、环氧化物、催化剂,并且任选地包含无机填料。
[0043] 本发明的另一个目的是提高可热固化树脂组合物如环氧/酸酐可热固化组合物 的机械性能,尤其是韧性和机械强度,同时保持高耐热性。两亲型嵌段共聚物和多元醇到可 热固化树脂组合物中的结合显著地提高机械性能如更高的韧性和更高的机械强度,而对玻 璃化转变温度没有显著的负面影响。
[0044] 本发明的再另一个目的是提供一种固化的热固产品,所述固化的热固产品具有提 高的机械性能(例如,更高的韧性和机械强度),同时保持良好的耐热性和良好的加工性。 本发明广品的尚初性和尚机械强度提供更少的裂纹和尚机械完整性,从而减少缺陷的数量 并提高最终产品的可靠性和寿命。此外,高耐热性使得能够在高操作温度下使用本发明的 组合物。
[0045] 本发明的另一个目的是改进在下列中使用的可固化组合物:铸塑、铸封和封装如 电学和电子应用;例如电铸塑/涂布和封装应用和复合涂料。本发明可以用于在需要高韧 性的应用中。这些应用的实例包括复合材料、层压材料或活性涂料应用。
[0046] 在其最大范围内,本发明涉及一种可固化或可热固化组合物,所述可固化或可热 固化组合物包含:(a)至少一种两亲型嵌段共聚物,(b)至少一种多元醇,(c)至少一种平均 每个分子含有至少两个环氧乙烷环的环氧树脂,(d)至少一种平均每个分子含有至少一个 酸酐环的酸酐硬化剂,以及(e)至少一种催化剂。
[0047] 在本发明中,两亲型嵌段共聚物和多元醇的组合的利用对可热固化组合物有益地 提供了机械性能上的改进,同时增加其韧性并且没有显著地降低其热稳定性。现有技术还 没有使用过本发明的组分的组合如两亲型嵌段共聚物和多元醇的组合。
[0048] 在本发明中可以使用的两亲型嵌段共聚物,即组分(a)可以包括各种两亲型嵌段 共聚物如例如,通过援引加入本文的美国专利6, 887, 574和W0 2006/052727中描述的两亲 型聚合物。例如,本文公开的实施方案中使用的两亲型聚醚嵌段共聚物可以包括任何含有 环氧树脂可溶混嵌段链段和环氧树脂不可溶混嵌段链段的嵌段共聚物。
[0049] 在一些实施方案中,合适的嵌段共聚物包括两亲型聚醚二嵌段共聚物如例如,聚 (环氧乙烷)-嵌-聚(环氧丁烷)(PE0-PB0)或两亲型聚醚三嵌段共聚物如,例如,聚(环 氧乙烷)-嵌-聚(环氧丁烷)-嵌-聚(环氧乙烷)(PE0-PB0-PE0)。
[0050] 其它合适的两亲型嵌段共聚物包括,例如,聚(环氧乙烷)_嵌-聚(乙烯-交替 (alt)丙烯)(PE0-PEP)、聚(异戊二烯-环氧乙烷)嵌段共聚物(PI-嵌-PE0)、聚(乙烯丙 烯-嵌-环氧乙烷)嵌段共聚物(PEP-嵌-PE0)、聚(丁二烯-嵌-环氧乙烷)嵌段共聚物 (PB-嵌-PE0)、聚(异戊二烯-嵌-环氧乙烷-嵌-异戊二烯)嵌段共聚物(PI-嵌-PE0-PI)、 聚(异戊二烯-嵌-环氧乙烷_嵌-甲基丙烯酸甲酯)嵌段共聚物(PI-嵌-PE0-嵌-PMMA); 及其混合物。
[0051]PCT专利申请公开W02006/052725、W02006/052726、W02006/052727、 W02006/052729、TO2006/052730 和TO2005/097893,美国专利 6, 887, 574 和美国专利申请公 开20040247881中公开了其它可以使用的两亲型嵌段共聚物;这些文献中的每一个都通过 援引加入本文。
[0052] 以上嵌段共聚物的优选实例是聚(环氧乙烷)_嵌-聚(环氧丁烷)(PE0-嵌-PB0) 两亲型嵌段共聚物、PE0-嵌-PB0-嵌-PE0两亲型嵌段共聚物以及PE0-嵌-PB0与 PE0-嵌-PB0-嵌-PE0的混合物。本发明中可以使用的嵌段共聚物的其它实例包括嵌段共聚 物如通过援引加入本文的由Valette等在2007年7月13日提交的名称为"包含硅氧烷聚醚 的热固性组合物,它们的制备和使用(ThermosettingCompositionsComprisingSilicone Polyethers,TheirManufacture,andUses) " 的美国专利公开序号 61/014, 560 (代理人文 件号65822)中所描述的硅氧烷聚醚。
[0053] 两亲型共聚物具有至少两种嵌段链段,一种与环氧树脂可溶混并且另一种与环氧 树脂不可溶混。通常,本发明中可用的两亲型嵌段共聚物包括含有至少一种环氧树脂可溶 混嵌段链段和至少一种环氧树脂不可溶混嵌段链段的两亲型嵌段共聚物。在本发明的一个 实施方案中,不可溶混嵌段链段包含至少一种聚醚结构,条件是所述不可溶混嵌段链段的 聚醚结构含有至少一种或多种具有至少四个碳原子的环氧烷单体单元。因此,该组合物的 两亲型嵌段共聚物(a)是含有至少一种环氧树脂可溶混嵌段链段和至少一种环氧树脂不 可溶混嵌段链段的两亲型聚醚嵌段共聚物;其中所述可溶混嵌段链段包含至少一种聚醚结 构。
[0054] 通常,两亲型嵌段共聚物的可溶混链段与两亲型嵌段共聚物的不可溶混链段之比 为约10 : 1至约1 : 10。
[0055] 该组合物的两亲型嵌段共聚物优选地选自由以下各项组成的组:二嵌段、线型三 嵌段、线型四嵌段、更高阶多嵌段结构;支化嵌段结构;或者星形嵌段结构。
[0056] 该组合物的一个实施方案含有两亲型嵌段共聚物,其中所述可溶混嵌段链段可以 含有聚环氧乙烷嵌段、环氧丙烷嵌段或聚(环氧乙烷-共-环氧丙烷)嵌段;并且优选其中 两亲型嵌段共聚物(a)的可溶混链段的至少一种是聚(环氧乙烷)。两亲型嵌段共聚物的 不可溶混嵌段链段可以含有聚环氧丁烷嵌段、聚环氧己烷嵌段、聚环氧十二烷嵌段或聚环 氧十六烷嵌段,并且优选,其中所述两亲型嵌段共聚物(a)的不可溶混链段的至少一种是 聚(环氧丁烷)。
[0057] 本发明的组合物中可以使用的两亲型嵌段共聚物的更具体的实例可以包括聚 (环氧乙烷)_嵌-聚(环氧丁烷)或聚(环氧乙烷)_嵌-聚(环氧丁烷)_嵌-聚(环氧 乙烷);并且优选为聚(环氧乙烷)_嵌-聚(环氧己烷)。
[0058] 在另一个实施方案中,本发明的组合物可以含有包含两种以上嵌段共聚物的共混 物的两亲型嵌段共聚物(a)。
[0059] 通常,该组合物中使用的两亲型嵌段共聚物(a)可以具有约1000至约30000的分 子量;
[0060] 本文描述的可热固化组合物中使用的两亲型嵌段共聚物的量可以依赖于包括以 下各项的各种因素:聚合物的当量,以及由所述组合物制造的产品的所需性能。通常,基于 全部有机化合物的重量,两亲型嵌段共聚物(a)的浓度可以在约0. 1重量%至约20重量% 之间的范围内,优选约0. 2重量%至约15重量%之间,更优选约0. 3重量%至约10重量% 之间,并且最优选约0. 4重量%至约8重量%之间。如果两亲型嵌段共聚物的浓度高于20 重量%,则机械性能显著地降低。如果该浓度低于0. 1重量%,则在所得到的复合产品的韧 性上没有进一步的提尚。
[0061] 通常,本发明中可用的多元醇,即组分(b)可以是本领域已知的公知多元醇的任 何一种。优选地,多元醇可以是脂族多元醇。脂族多元醇可以含有2至约20个碳原子。在 一个实施方案中,脂族多元醇可以选自直链脂族多元醇和支链脂族多元醇的组。
[0062] 在优选的实施方案中,多元醇可以是脂环族多元醇,并且更优选,所述脂环族多元 醇可以含有6至约20个碳原子。脂环族多元醇可以包括例如1,3-环己烷二甲醇、1,4_环 己烷二甲醇或其混合物;其中1,4-环己烷二甲醇的重量百分比可以为0%至约100%。
[0063] 作为本发明的一个实施方案的示例,本发明中可用的多元醇组分(b)可以是下式 (I)的化合物:
[0064]
[0065] 式⑴
[0066] 其中X是氢、1至约10个碳原子的支链或直链烷基或被羟基取代的1至约10个碳 原子的烷基,并且n是1至约200的整数。
[0067] 多元醇,即组分(b)的平均羟基当量在20至10000之间,优选30至4000之间,更 优选40至2000之间,并且最优选100至500之间。多元醇的平均羟基官能度严格高于1, 优选高于1. 2,更优选高于1. 5。多元醇的平均羟基官能度低于10,优选低于6,更优选低于 4。最优选的平均羟基官能度为约2。
[0068] 基于全部有机化合物的重量,多元醇的浓度可以选自0. 1%至40%之间,优选 0.2 %至20 %之间,更优选0.3 %至15 %之间,并且最优选0.5 %至10 %之间。如果多元醇 的浓度高于40%,则玻璃化转变温度显著地降低。如果多元醇的浓度低于0. 1%,则在机械 性能上没有明显的提尚,并且在初性上有损失。
[0069] 两亲嵌段聚合物(a)与多元醇(b)的重量比在50 : 1至1 : 50之间,优选20 : 1 至1 : 40之间,更优选15 : 1至1 : 30之间,并且最优选10 : 1至1 : 20之间选择。高 于或低于这些范围,在多元醇与嵌段共聚物之间观察到的协同作用不再可见并且其性能与 用单一组分获得的性能相似。
[0070] 本发明的可热固化组合物包含至少一种环氧树脂组分(c)。环氧树脂是含有至少 一个连位环氧基的化合物。环氧树脂可以是饱和的或不饱和的、脂族的、脂环族的、芳族的 或杂环的并且可以被取代。环氧树脂也可以是单体的或聚合的。
[0071] 优选环氧树脂组分为多环氧化物。本文使用的多环氧化物是指含有多于一个环氧 部分的化合物或化合物的混合物。本文使用的多环氧化物包括部分增长的(advanced)环 氧树脂,即多环氧化物与增链剂的反应,其中反应产物平均每个分子具有多于一个未反应 的环氧化物单元。可以由表卤代醇与聚乙二醇的已知反应制备脂族多环氧化物。脂族环 氧化物的其它具体实例包括三甲基丙烷环氧化物,以及二缩水甘油基-1,2-环己烷二甲酸 酯。本文可以使用的优选化合物包括,环氧树脂如例如,多元酚的缩水甘油醚,即平均每个 分子具有多于一个芳族羟基的化合物,例如,二羟基苯酚、双苯酚、双酚、卤代双苯酚、卤代 双酚、烷基化双苯酚、烷基化双酚、三苯酚、酚醛清漆树脂、取代的酚醛清漆树脂、苯酚-烃 树脂、取代的苯酚-烃树脂及其任何组合。
[0072] 任选地,本发明的树脂组合物中使用的环氧树脂为至少一种卤代或含卤素环氧树 脂化合物。含卤素环氧树脂是含有至少一个连位环氧基和至少一个卤素的化合物。卤素可 以是,例如,氯或溴,并且优选为溴。本文中可用的含卤素环氧树脂的实例包括四溴双酚A 的二缩水甘油醚及其衍生物。本发明中可用的环氧树脂包括可商购自陶氏化学公司(The DowChemicalCompany)的可商购树脂如D.E.R.? 500 系列。
[0073] 含卤素环氧树脂可以单独使用,与一种或多种其它含卤素环氧树脂组合使用,或 者与一种或多种其它不同的不含卤素的环氧树脂组合使用。优选地选择卤代环氧树脂与非 卤代环氧树脂之比,以便为固化的热固化树脂提供阻燃性。如本领域已知的,可以存在的卤 代环氧树脂的重量可以依赖于所使用的特定化学结构(由于卤代环氧树脂中的卤素含量) 而变化。它还依赖于其它阻燃剂,包括固化剂和任选的添加剂可能存在于组合物中的事实。 优选的卤代阻燃剂为溴化化合物,优选四溴双酚A的二缩水甘油醚及其衍生物。
[0074]本发明的组合物中可用的不同于含卤素环氧树脂的环氧树脂化合物可以是例如, 由表卤代醇和酚或酚类化合物制备的、由表卤代醇
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