包括超分子材料层的多层结构体及其制造方法_2

文档序号:9421949阅读:来源:国知局
(含有或不含填料)、热固性树脂、混凝土、灰浆或石膏。这些材料可单独地或作为混合物使 用或组装在复合材料中,任选地通过填料或者短或长的、织造或非织造的和天然或合成的 纤维增强。
[0037]木材可为实木、层压板(laminatedwood)、胶合板(plywood)或压制木材。
[0038] 作为金属和合金,可提及钢、黄铜、青铜、铜、铸铁、铝、钛、锡及其组合。
[0039] 作为陶瓷,特别可提及氧化铝(A1203)、氮化硅(Si3N4)、赛隆(Sialon)、碳化硼 (B4C)、碳化硅(SiC)、堇青石(镁铁硅铝酸盐)、莫来石(Al6Si2013)、氮化铝(A1N)、氧化锆 (Zr02)(其任选地用钇稳定化(Zr02/Y203,称为Y-TZP)或用氧化镁稳定化(Zr02/Mg0,称为 PSZ))、氮化硼(NB)、硼化铝(A1B2)、氧化镁(MgO)、氧化锌(ZnO)、磁性氧化铁(Fe304)、钙钛 矿(如BaTi03、CaTi03、SrTi03、(PbSr)Ti03或Pb(Zra5Tia5)03)、(块)滑石(Si04Mg2)、硅酸 错(粘土)、陶瓷如赤陶瓦(terracotta)、彩陶(faience)、炻瓷(粗陶,stoneware)、瓷料、 珐琅、水泥、水硬性粘合剂、及其组合。
[0040] 作为极性热塑性聚合物,可提及聚碳酸酯、聚酰胺、丙烯腈/ 丁二烯/苯乙烯 (ABS)、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯(ASA)、聚酯如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)或聚对 苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、 聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)、聚醚砜、聚酰亚胺、聚缩醛、聚苯乙烯、聚芳酰胺及其组合。
[0041] "热固性树脂"理解为是指如下的聚合物:其可通过固化剂而化学交联以得到热固 化树脂,该热固化树脂一旦获得则不再可通过热的作用而转化。作为根据本发明可使用的 热固性树脂,特别可提及环氧、聚酯、乙烯基酯、酚/醛、聚氨酯和脲/醛树脂及其混合物。
[0042] 作为纤维,可特别提及玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤 维、纤维素纤维、纳米纤维素纤维或植物纤维(亚麻、大麻、剑麻、竹子等)及其混合物。
[0043] 根据一种实施方式,所述刚性材料为由至少一种热固性树脂和纤维制备的复合材 料,所述树脂和纤维可有利地选自上述的那些。
[0044] 根据一种实施方式,选择刚性材料使得包括它的层展示出大于ISOOMPa、优选大于 2500MPa和更优选大于3000MPa的挠曲模量。在这些条件下本发明的结构体展示出优异的 阻尼能力。特别地可使用非常刚性的材料,如陶瓷、玻璃和"硬"金属合金(如钢、铸铁或铝 合金)、及其组合。
[0045] 包括刚性材料的层的厚度不限于任何一个值。取决于目标应用,它可为均匀的或 变化的。
[0046] 根据本发明的结构体包括至少一个包括至少一种如上所限定的超分子材料、实际 上甚至由至少一种如上所限定的超分子材料组成的层。依照根据本发明的结构体的制造方 法,该层可有利地通过如下获得:倾注包括至少一种所述超分子材料前体的组合物与包括 刚性材料的层接触,然后固化,以将该前体转化为超分子材料。
[0047] 所述前体可有利地根据包括至少以下相继阶段的方法制备:
[0048] (a)至少一种至少三官能化合物(A)与至少一种化合物(B)反应,所述化合物(B) 一方面携带至少一个能与(A)的反应性官能团反应的反应性基团和另一方面携带至少一 个缔合基团,
[0049] (b)在阶段(a)中获得的化合物与至少一种至少双官能化合物(C)混合,以形成单 独的或与酰胺或者脲桥组合的酯或硫酯桥,在本发明的结构体的制造方法的随后的固化阶 段(ii)期间所述化合物(C)的反应性官能团能够与所述化合物(A)的反应性官能团反应。
[0050] 使用的化合物(A)特别地可携带至少三个相同或不同的官能团,所述官能团选自 酸、酯或酰氯官能团,有利地为酸官能团。其有利地包括5至100、优选12至100和更优选 24至90个碳原子。
[0051] 化合物(A)可以与单官能和双官能化合物如单酸和二酸、特别地脂肪酸单体和二 聚体的混合物的形式使用。
[0052] 化合物(A)特别地可选自植物来源的脂肪酸的三聚体(3个相同或不同单体的低 聚物)以及二聚体和三聚体的混合物。
[0053] 优选使用植物来源的脂肪酸的三聚体(3个相同或不同单体的低聚物)以及二聚 体与三聚体的混合物。这些化合物由不饱和脂肪酸的低聚产生,所述不饱和脂肪酸例如: 十一碳烯酸、肉豆蔻烯酸、棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、二十碳烯酸或二十二 碳烯酸,它们通常存在于松油(妥尔油脂肪酸)、菜籽油、玉米油、向日葵油、大豆油、葡萄籽 油、亚麻籽油或西蒙得木油中;以及二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸,它们存在于鱼油中。
[0054] 作为酯的实例,可提及如上所限定的脂肪酸三聚体或脂肪酸低聚物混合物的甲 酯、乙酯或异丙酯(优选甲酯)。
[0055] 化合物(B)携带至少一个反应性基团,所述反应性基团特别地可选自醇或者伯或 仲胺基团、有利地选自伯或仲胺基团。在替换形式中,所述化合物(B)可携带至少两个这样 的相同或不同的基团。
[0056] 所述化合物(B)特别地可对应于式(B1)-(B3)任一个:
[0057]
[0058] 其中:
[0059] R表示包含至少一个醇或者伯或仲胺基团的单元,
[0060] R'表不氢原子,
[0061 ] A表示氧或硫原子或-NH基团,优选氧原子。
[0062] 化合物⑶的优选实例为2-氨基乙基咪唑烷酮(UDETA)、1-(2-[ (2-氨基乙基) 氨基]乙基)咪唑烷酮(UTETA)、1-(2-[2-{2-氨基乙基氨基}乙基氨基]乙基)咪唑烷酮 (UTEPA)、3-氨基-1,2, 4-三唑和4-氨基-1,2, 4-三唑。优选地,化合物(B)为2-氨基乙 基咪唑烷酮(UDETA)。
[0063] 所述化合物(C)携带至少两个相同或不同的官能团,所述官能团特别地可选自环 氧、醇和胺官能团,有利地为环氧官能团。
[0064] 所述化合物(C)优选为双环氧化物或包括至少三个环氧官能团的多环氧化物。在 进一步的替换形式中,化合物(C)可为二元醇或包括至少三个醇官能团的多元醇。
[0065] 所述化合物(C)优选为双环氧化物。因此其可选自:双酚A二缩水甘油醚、双酚F 二缩水甘油醚或四溴双酚A二缩水甘油醚、或氢醌二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙 二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,4- 丁二醇二缩水甘油 醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、环己烷二甲醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙 二醇二缩水甘油醚、聚1,4- 丁二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、新戊二醇二缩 水甘油醚、双酚A聚乙二醇二缩水甘油醚、双酚A聚丙二醇二缩水甘油醚、对苯二甲酸二缩 水甘油酯、环氧化的多不饱和脂肪酸和环氧化的柠檬烯;以及它们的混合物。
[0066] 在替换形式中,所述化合物(C)可为包含至少三个环氧官能团的多环氧化物,其 例如选自:蓖麻油三缩水甘油醚、1,1,1-三(羟甲基)丙烷三缩水甘油醚、三苯酚三缩水甘 油醚、甘油三缩水甘油醚、甘油丙氧基化物三缩水甘油醚、甘油乙氧基化物三缩水甘油醚、 三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、山梨糖醇多缩水甘油醚、聚甘油多缩水甘油醚、季戊四醇多缩 水甘油醚、聚(丙烯酸缩水甘油酯)、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、环氧化的多不饱和脂肪酸、 环氧化的植物油、环氧化的鱼油和环氧化的柠檬烯。
[0067] 在替换形式中,所述化合物(C)可为二元醇。在此情况下,所述化合物(C)可选 自:乙二醇、丙二醇、1,4- 丁二醇、1,6-己二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、二甘醇、一缩二丙 二醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚1,4-丁二醇、具有羟基末端的聚酯、具有羟 基末端的聚丁二烯、具有羟基末端的聚二甲基硅氧烷、具有羟基末端的聚异丁烯、具有羟基 末端的聚丁二烯-共_丙烯腈共聚物、由脂肪酸产生的二聚体二醇以及它们的混合物。
[0068] 在替换形式中,所述化合物(C)可为包括至少三个醇官能团的多元醇。这样的化 合物的实例特别是:糖类,例如山梨糖醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷、以及甘油及其乙氧基化 和丙氧基化的衍生物,蓖麻油和由脂肪酸产生的二聚体二醇,例如来自Croda的Pripol? 2033。
[0069] 根据用于本发明的前体的【具体实施方式】:
[0070] -所述化合物(A)为下列酸的至少一种的三聚体:十一碳烯酸、肉豆蔻烯酸、棕榈 油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻油酸、二十碳烯酸、二十二碳烯酸、二十碳五烯酸和二十二 碳六烯酸,
[0071] -所述化合物⑶选自:2_氨基乙基咪唑烷酮(UDETA)、l-(2-[(2-氨基乙基)氨 基]乙基)咪唑烷酮(UTETA)、1-(2-[2-{2-氨基乙基氨基}乙基氨基]乙基)咪唑烷酮 (UTEPA)、3-氨基-1,2, 4-三唑和4-氨基-1,2, 4-三唑,和
[0072] -所述化合物(C)选自:双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚或四溴双酚 A二缩水甘油醚、
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