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可固化组合物.pdf

  • 上传人:62****3
  • 文档编号:4665878
  • 上传时间:2018-10-26
  • 格式:PDF
  • 页数:16
  • 大小:2.01MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201280066397.3

    申请日:

    2012.11.09

    公开号:

    CN104039889A

    公开日:

    2014.09.10

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C08L 63/00申请公布日:20140910|||实质审查的生效IPC(主分类):C08L 63/00申请日:20121109|||公开

    IPC分类号:

    C08L63/00; C08L71/02; C08L33/04; C08G59/40; C08L53/00

    主分类号:

    C08L63/00

    申请人:

    陶氏环球技术有限责任公司

    发明人:

    R.卡鲁纳卡兰; N.E.弗格斯

    地址:

    美国密歇根州

    优先权:

    2011.11.09 US 61/557,578

    专利代理机构:

    北京市柳沈律师事务所 11105

    代理人:

    孙梵

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    内容摘要

    可固化组合物,其包括环氧树脂、硬化剂和具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物,其中该嵌段共聚物占本发明描述的可固化组合物的20重量%到80重量%。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种可固化组合物,其包括:
    环氧树脂;
    硬化剂,选自酸酐、胺、酚类,以及它们的组合;和
    具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物,其中该嵌段共聚物占可固化组合物的20重量%到80重量%。

    2.  权利要求1的可固化组合物,其中所述亲热固性嵌段包括得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。

    3.  前述权利要求中任一项的可固化组合物,其中所述疏热固性嵌段包括得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。

    4.  前述权利要求中任一项的可固化组合物,其中所述亲热固性嵌段包括得自具有2个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元且疏热固性嵌段包括得自具有4个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。

    5.  前述权利要求中任一项的可固化组合物,其中所述嵌段共聚物具有1000到50000的数均分子量。

    6.  权利要求1的可固化组合物,其中所述亲热固性嵌段包括得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元。

    7.  权利要求6的可固化组合物,其中所述甲基丙烯酸酯单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯的高级同系物,以及它们的组合。

    8.  权利要求6-7中任一项的可固化组合物,其中所述疏热固性嵌段包括得自丙烯酸酯单体的结构单元。

    9.  权利要求8的可固化组合物,其中所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯氧乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯,以及它们的组合。

    10.  权利要求6-9中任一项的可固化组合物,其中所述嵌段共聚物具有1000到100000的数均分子量。

    11.  前述权利要求中任一项的可固化组合物,其中所述嵌段共聚物是二 嵌段共聚物。

    12.  权利要求1-10的可固化组合物,其中所述嵌段共聚物是多嵌段共聚物。

    13.  前述权利要求中任一项的可固化组合物,其中所述环氧树脂选自芳香族环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂,以及它们的组合。

    14.  前述权利要求中任一项的可固化组合物,其中所述硬化剂选自六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、甲基丁烯基四氢邻苯二甲酸酐,以及它们的组合。

    15.  通过固化前述权利要求中任一项的可固化组合物获得的产物。

    说明书

    说明书可固化组合物
    相关申请的交叉引用
    本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2011年09月11日提交的U.S.临时专利申请No.61/557,578的权益,通过参考将其全部内容并入本发明。
    技术领域
    本发明公开的内容一般涉及可固化组合物,并且更特别涉及具有嵌段共聚物的可固化组合物。
    背景技术
    可固化组合物可以包括能够相互化学反应(也称为固化)的两个组分,以形成固化的产物。第一种组分可以是环氧树脂且第二种组分可以是硬化剂,有时候可以称为固化剂。环氧树脂可以包括一个或多个环氧基团。环氧基团指的是其中氧原子直接与碳链或环体系的两个相邻的碳原子相连的基团。硬化剂对环氧树脂的环氧基团是反应性的。这种固化通过硬化剂化合物的化学加成使树脂组分从相对低分子量转变为相对高分子量的材料。
    对于可固化组合物和通过固化这些组合物获得的产品存在许多可能的用途。其存在极其多种可以期望用于特殊应用的特性。
    发明概述
    本发明公开的一种或多种实施方式提供了一种可固化组合物,其具有环氧树脂、选自酸酐、胺、酚类,以及它们的组合硬化剂,并且还包括具有亲热固性嵌段(thermoset-philic block)和疏热固性嵌段(thermoset-phobic block)的嵌段共聚物,其中该嵌段共聚物是可固化组合物的20重量%到80重量%。
    本发明公开的一种或多种实施方式提供了通过固化如本发明公开的可固化组合物获得的产物。
    本发明公开内容的以上概括并不意在描述每一种公开的实施方式或者本发明公开的每一种执行方案。本说明书以下内容将是更特别示例性的说明 性实施方式。在贯穿本申请的多处地方,通过列举实施例提供指导,这些实施例可以用于多种组合。在每个实例中,所叙述的列表仅用作代表性的组而不应解释为排他性的列表。
    附图概述
    图1是根据本发明公开的一种或多种实施方式的透射电子显微镜(TEM)图像。
    图2是通过固化可固化组合物获得的产物的TEM图像。
    图3是根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物的TEM图像。
    图4是通过固化可固化组合物获得的产物的TEM图像。
    图5举例说明了根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物获得的动态机械热分析(DMTA)数据。
    图6说明了根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物获得的DMTA数据。
    图7说明了根据本发明公开的一种或多种实施方式获得的产物的DMTA数据。
    图8说明了通过固化可固化组合物获得的产物的DMTA数据。
    详细说明
    本发明公开的实施方式提供了可固化组合物。该可固化组合物,如本发明公开的,包括环氧树脂、硬化剂和具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物,其中该嵌段共聚物占可固化组合物的20重量%到80重量%。
    本发明公开的实施方式可以提供的益处例如是与由其他可固化组合物获得的产物相比增加的柔性,例如降低的弹性模量。将嵌段共聚物添加到可固化组合物中以改进由这些组合物获得的产物的硬度。硬度是表示材料的耐碎裂性的定量方法。已经发现嵌段共聚物会增加固化产物的硬度,而同时并不会导致或仅导致少量的其他物理性质的改变,例如作为材料刚性量度的弹性模量和作为材料由玻璃态转变为橡胶态的温度的玻璃化转变温度。但是这里公开了根据本发明描述的一种或多种实施方式的新的可固化组合物和新的产物。本发明公开的产物例如可以用于包括涂料、层压品、复合材料和粘合剂的应用。本发明公开的产物对例如期望具有增加的柔性的一些应用是有 利的。通过固化本发明公开的可固化组合物获得的产物可以提供与通过固化具有少于20重量%的嵌段共聚物的可固化组合物获得的其他产物相比类似的或百分数增加的断裂伸长率。
    本发明公开的可固化组合物包括具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物,其中该嵌段共聚物占可固化组合物的20重量%到80重量%。亲热固性嵌段可以占嵌段共聚物的20重量%到80重量%,使得亲热固性嵌段和疏热固性嵌段合并为嵌段共聚物的100重量%。疏热固性嵌段可以占嵌段共聚物的20重量%到80重量%,使得疏热固性嵌段和亲热固性嵌段合并为嵌段共聚物的100重量%。
    嵌段共聚物是由一种类型的结构单元(例如源自一种或多种单体)的多个序列嵌段,与具有另一种类型的结构单元的不同嵌段交替串联组成的聚合物。嵌段共聚物的实例包括但不限于二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、四嵌段共聚物和高阶嵌段共聚物。嵌段共聚物可以具有线型嵌段结构、支化嵌段结构、星型嵌段结构,以及它们的组合。嵌段共聚物可以通过多种聚合方法形成,例如一种或多种已知的聚合方法。
    亲热固性嵌段可以包括5到1000个结构单元。疏热固性嵌段可以包括5到1000个结构单元。
    根据本发明公开的一种或多种实施方式,亲热固性嵌段包括得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。根据本发明公开的一种或多种实施方式,亲热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%的得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。所有单独的值和子范围包括70重量%、75重量%、或80重量%下限的得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元到100重量%、95重量%、或90重量%上限的得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。例如,亲热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%、75重量%到95重量%、或80重量%到90重量%的得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。同样的,亲热固性嵌段可以包括得自另一种或另一些单体的结构单元,尤其是例如具有4到20个碳原子的环氧烷烃,其中另一种或另一些单体可以占亲热固性嵌段的0重量%到30重量%。具有2到3个碳原子的环氧烷烃的实例包括但不限于环氧乙烷、环氧丙烷,以及它们的组合。同样的,例如亲热固性嵌段可以包括聚环 氧乙烷嵌段、聚环氧丙烷嵌段、聚(环氧乙烷-共聚-环氧丙烷)嵌段,或者它们的组合。
    根据本发明公开的一种或多种实施方式,疏热固性嵌段包括得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃的结构单元。根据本发明公开的一种或多种实施方式,疏热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%的得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃的结构单元。所有单独的值和子范围包括70重量%、75重量%、或80重量%下限的得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元到100重量%、95重量%、或90重量%上限的得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。例如,疏热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%、75重量%到95重量%或80重量%到90重量%的得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元。同样的,疏热固性嵌段可以包括得自另一种或另一些单体的结构单元,例如尤其是具有2到3个碳原子的环氧烷烃,其中另一种或另一些单体可以占疏热固性嵌段的0重量%到30重量%。具有4到20个碳原子的环氧烷烃的实例包括但不限于环氧丁烷、1,2-环氧己烷、1,2-环氧十二烷,以及它们的组合。同样的,例如疏热固性嵌段可以包括聚环氧丁烷嵌段、聚环氧己烷嵌段、聚环氧十二烷嵌段或者它们的组合。
    对于其中亲热固性嵌段包括得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元且疏热固性嵌段包括得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元的实施方式来说,嵌段共聚物可以具有1000到50000的数均分子量。所有来自并且包括1000到50000的单独的值和子范围都包括在本发明内并且在本发明中公开,例如,嵌段共聚物可以具有在1000、2000或5000的下限到50000、45000或40000的上限范围内的数均分子量。
    根据本发明公开的一种或多种实施方式,亲热固性嵌段包括得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元。根据本发明公开的一种或多种实施方式,亲水热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%的得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元。所有单独的值和子范围包括70重量%、75重量%、或80重量%下限的得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元到100重量%、95重量%、或90重量%上限的得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元。例如,亲热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%、75重量%到95重量%或80重量%到90重量%的得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元。同样的,亲热固性嵌段可以包括得自另一 种或另一些单体的结构单元,例如尤其是丙烯酸酯单体,其中另一种或另一些单体可以占亲热固性嵌段的0重量%到30重量%。
    甲基丙烯酸酯单体可以选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯的高级同系物,以及它们的组合。甲基丙烯酸甲酯的高级同系物的实例包括但不限于甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸十五烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苯氧乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-甲氧基乙酯,以及它们的组合。
    根据本发明公开的一种或多种实施方式,疏热固性嵌段包括得自丙烯酸酯单体的结构单元。根据本发明公开的一种或多种实施方式,疏热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%的得自丙烯酸酯单体的结构单元。所有单独的值和子范围包括70重量%、75重量%、或80重量%下限的得自丙烯酸酯单体的结构单元到100重量%、95重量%、或90重量%的得自丙烯酸酯单体的结构单元。例如,疏热固性嵌段可以具有70重量%到100重量%、75重量%到95重量%、或80重量%到90重量%的得自丙烯酸酯单体的结构单元。同样的,疏热固性嵌段可以包括得自另一种或另一些单体的结构单元,例如尤其是甲基丙烯酸酯单体,其中另一种或另一些单体可以占疏热固性嵌段的0重量%到30重量%。丙烯酸酯单体的实例包括丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十五烷基酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯氧乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯,以及它们的组合。
    对于其中亲热固性嵌段包括得自选自甲基丙烯酸酯单体的结构单元,且疏热固性嵌段包括得自丙烯酸酯单体的结构单元的实施方式,嵌段共聚物可以具有1000到10000的数均分子量。来自且包括1000到10000的所有单独的酯和子范围都包括在本发明内并且在本发明中公开;例如,嵌段共聚物可以具有1000、2000、或5000的下限到100000、90000或80000的上限范围内的数均分子量。
    根据本发明公开的一种或多种实施方式,可固化组合物包括环氧树脂。环氧树脂是其中氧原子与碳链或环体系上的两个相邻或不相邻的碳原子直接相连的化合物。环氧树脂可以选自芳香族环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂,以及它们的组合。
    芳香族环氧树脂的实例包括但不限在于二氧化二乙烯基芳烃、多元醇的缩水甘油醚化合物,例如氢醌、间苯二酚、双酚A、双酚F、4,4'-二羟基联苯、苯酚酚醛清漆、甲酚酚醛清漆、三苯酚(三-(4-羟基苯基)甲烷)、1,1,2,2-四(4-羟基苯基)乙烷、四溴双酚A、2,2-二(4-羟基苯酚)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷和1,6-二羟基萘。
    脂环族环氧树脂的实例包括但不限于具有至少一个脂环族环的多元醇的聚缩水甘油醚,或包括通过用氧化剂环氧化含有环己烯环或环戊烯环的化合物获得的氧化环己烯或氧化环戊烯的化合物。这些特别的实例包括但不限于氢化双酚A二缩水甘油醚;3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己基羧酸酯;3,4-环氧-1-甲基环己基-3,4-环氧-1-甲基己烷羧酸酯;6-甲基-3,4-环氧环己基甲基-6-甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯;3,4-环氧-3-甲基环己基甲基-3,4-环氧-3-甲基环己烷羧酸酯;3,4-环氧-5-甲基环己基甲基-3,4-环氧-5-甲基环己烷羧酸酯;二(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯;亚甲基-二(3,4-环氧环己烷);2,3-二(3,4-环氧环己基)丙烷;二环戊二烯二环氧化物;亚乙基-二(3,4-环氧环己烷羧酸酯);二辛基环氧六氢邻苯二甲酸酯;以及二-2-乙基己基环氧六氢邻苯二甲酸酯。
    脂肪族环氧树脂的实例包括但不限于脂肪族多元醇的聚缩水甘油醚或它们的环氧烷烃加合物,脂肪族长链多元酸的聚缩水甘油酯,通过乙烯基聚合丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯合成的均聚物,以及通过乙烯基聚合丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯和其他单体合成的共聚物。一些特别的实例包括但不限于多元醇的缩水甘油醚,例如1,4-丁二醇二缩水甘油醚;1,6-己二醇二缩水甘油醚,丙三醇的三缩水甘油醚;三羟甲基丙烷的三缩水甘油醚;山梨醇的四缩水甘油醚;二季戊四醇的六缩水甘油醚;聚乙二醇的二缩水甘油醚和聚丙二醇的二缩水甘油醚;通过将一种类型、两种类型或更多种类型的环氧烷烃加入到脂肪族多元醇,例如丙二醇、三羟甲基丙烷和甘油中获得的聚醚多元醇的聚缩水甘油醚;以及脂肪族长链二元酸的二缩水甘油酯。
    根据本发明公开的一种或多种实施方式,可固化组合物包括硬化剂。该硬化剂可以选自酸酐、胺、酚类,以及它们的组合。
    酸酐是一种具有酸酐基团的化合物,例如与同一个氧原子相连的两个酰基。酸酐可以是对称的或混合的。对称酸酐具有相同的酰基基团。混合酸酐具有不同的酰基基团。酸酐可以选自六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐(methylnadic anhydride)、甲基丁烯基四氢邻苯二甲酸酐,以及它们的组合。
    胺包括包含N-H部分的化合物,例如伯胺和仲胺。胺可以选自脂肪族多元胺、芳基脂肪族多元胺、脂环族多元胺、芳香族多元胺、杂环多元胺、聚烷氧基多元胺、双氰胺以及它们的衍生物、氨基酰胺、脒、酮亚胺,以及它们的组合。
    脂肪族多元胺的实例包括但不限于乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、三甲基己烷二胺、六亚甲基二胺、N-(2-氨基乙基)-1,3-丙二胺、N,N′-1,2-乙烷二基二-1,3-丙二胺、二亚丙基三胺,以及过量的这些胺与环氧树脂的反应产物,例如双酚A二缩水甘油醚,以及它们的组合。
    芳基脂肪族多元胺的实例包括但不限于间亚二甲苯基二胺和对亚二甲苯基二胺。脂环族多元胺的实例包括但不限于1,3-二氨基环己基胺,异佛尔酮二胺和4,4′-亚甲基二环己烷胺。芳香族多元胺的实例包括但不限于间亚苯基二胺、二氨基二苯基甲烷和二氨基二苯基砜。杂环多元胺的实例包括但不限于N-氨基乙基哌嗪、3,9-二(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺(5,5)十一烷,以及它们的组合。
    聚烷氧基多元胺的实例包括但不限于4,7-二氧癸烷-1,10-二胺;1-丙胺;(2,1-乙烷二基氧基)-二-(二氨基丙基化的二甘醇)(1922A);聚(氧(甲基-1,2-乙烷二基)),α-(2-氨基甲基乙基)-ω-(2-氨基甲基乙氧基)(D-230,D-400);三甘醇二胺和低聚物(XTJ-504,XTJ-512);聚(氧(甲基-1,2-乙烷二基)),α,α′-(氧二-2,1-乙烷二基)二(ω-(氨基甲基乙氧基))(XTJ-511);二(3-氨基丙基)聚四氢呋喃350;二(3-氨基丙基)聚四氢呋喃750;聚(氧(甲基-1,2-乙烷二基));α-氢--(2-氨基甲基乙氧基)醚与2-乙基-2-(羟基甲基)-1,3-丙二醇(T-403);二氨基丙基一缩二丙二醇,以及它们的组合。
    二氰胺衍生物的实例包括但不限于胍唑、苯基胍唑、氰基脲,以及它们的组合。
    氨基酰胺的实例包括但不限于如U.S.专利4,269,742描述的通过上述脂肪族多元胺与化学计量不足量的酸酐和羧酸的反应形成的酰胺。
    脒的实例包括但不限于碳脒、亚磺酸脒、磷脒,以及它们的组合。
    酮亚胺的实例包括具有(R2)2C=NR3结构的化合物,其中各R2是烷基基团且R3是烷基基团或氢原子,以及它们的组合。
    酚类的实例包括但不限于可以得自苯酚和/或苯酚衍生物的双酚、酚醛清漆和甲阶段酚醛树脂,以及它们的组合。
    硬化剂以1.0:1.2到1.2:1.0的环氧当量与硬化剂当量之比使用。例如,当硬化剂包括胺或酚时,硬化剂以1.0:1.15、1.0:1.0或1.15:1.0的当量重量与当量重量的比用于环氧树脂中,或者例如当硬化剂包括酸酐时,硬化剂以1.0:1.15、1.0:1.0或1.15:1.0的当量重量与当量重量的比用于环氧树脂中。环氧当量重量(EEW)可以根据以克计的包含1摩尔环氧基团的环氧树脂的质量计算。氢当量重量(HEW)可以根据以克计的包含1摩尔能够打开环氧环的氢原子的硬化剂的质量计算。酸酐当量重量(AEW)可以根据以克计的包含1摩尔酸酐基团的硬化剂的质量计算。
    对于一种或多种实施方式,可固化组合物可以包括添加剂。添加剂的实例包括但不限于非反应性和反应性稀释剂;催化剂;纤维;填料;凝聚剂;颜料;减粘剂;染料;着色剂;触变剂;光引发剂;潜在光引发剂;潜在催化剂;抑制剂;流动改性剂;促进剂;表面活性剂;粘合促进剂;流动控制剂;稳定剂;离子捕捉剂;UV稳定剂;阻燃剂;增韧剂;润湿剂;脱模剂;偶联剂;增粘剂,以及它们的组合。基于不同的应用可以使用不同量的添加剂。
    正如本发明公开的,可固化组合物可以固化以获得产物。在根据本发明公开的一种或多种实施方式中,可固化组合物可以在具有0摄氏度(℃)、10℃或15℃下限到200℃、225℃或250℃上限内的固化温度下固化,其中该范围具有可能的下限和上限的组合。例如,可固化组合物可以在0℃到250℃、10℃到225℃或15℃到200℃范围内的温度下固化。但是,对于一些应用,固化温度可以变化并且可固化组合物可以在另外的温度下固化。对于一种或多种实施方式,可固化组合物可以在1分钟、10分钟或60分钟下限到 48小时、36小时或24小时上限的时间间隔内固化以获得产物。例如,可固化组合物可以在1分钟到48小时、10分钟到36小时、或60分钟到24小时范围内的时间间隔内固化以获得产物。但是,对于一些应用,固化时间间隔可以变化并且可固化组合物可以在另外的时间间隔内固化。
    实施例
    在实施例中,使用的材料的不同的术语和命名例如包括以下内容:
    FORTEGRATM(具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物,其中亲热固性嵌段包括得自具有2到3个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元,且疏热固性嵌段包括得自具有4到20个碳原子的环氧烷烃单体的结构单元,其由The Dow Chemical Company获得),二甘醇单甲醚(由Sigma-Aldrich获得),氢氧化钾(由Sigma-Aldrich获得),环氧丁烷(具有4个碳原子的环氧烷烃单体,由Sigma-Aldrich获得),环氧乙烷(具有2个碳原子的环氧烷烃单体,由Sigma-Aldrich获得),冰乙酸(由Sigma-Aldrich获得),ECA100(包括六氢邻苯二甲酸酐和甲基六氢邻苯二甲酸酐的酸酐硬化剂,由Dixie Chemical Company,Inc.获得),HYCATTM3000S(催化剂,由Dimension Technology Chemical Systems,Inc.获得),D.E.R.TM383(环氧树脂,由The Dow Chemical Company获得),syna-epoxy21(脂环族环氧树脂,由Synasia Inc.获得),1-甲基咪唑(促进剂,由Sigma-Aldrich获得),苄基三乙基氯化铵(促进剂,由Sigma-Aldrich获得),M52N(具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物,其中亲热固性嵌段包括得自甲基丙烯酸酯单体的结构单元,且疏热固性嵌段包括得自丙烯酸酯单体的结构单元,其由Arkema Inc.获得)。
    实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物
    实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物)按照以下方法制备。通过将二甘醇单甲醚(979.1克,8.16摩尔)和氢氧化钠(29.84克,85重量%)添加到容器中制备催化引发剂。将容器中的内容物加热到110℃并且在真空中从容器中除去水以提供催化引发剂。将催化引发剂(123.9克)添加到容器中并且加热到120℃。将环氧丁烷(5355克,74.38摩尔)缓慢的添加到容器的内容物中以便将温度保持为120℃。环氧丁烷完全添加完之后,消化容器的内容物直到容器中的压力不再降低。除去一部分容器内容物以便将容器内容物减少到3052克。将额外的环 氧丁烷(1585克,22.01摩尔)缓慢的添加到容器内容物中以便使温度保持为120℃;环氧丁烷完全添加完之后,消化容器内容物直到容器内的压力稳定以提供环氧丁烷嵌段聚合物。将环氧丁烷嵌段聚合物(4016克)添加到反应器中。将环氧乙烷(1830克,41.59摩尔)缓慢的添加到反应器内容物中以便使温度保持为120℃。添加完环氧乙烷之后,消化反应器内容物直到反应器中的压力稳定。将冰乙酸添加到反应器内容物中使其pH值为6-7(ASTM E70-90)以提供实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物。该实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物具有通过聚合物OH端基的滴定测定的5397的数均分子量(ASTM D4274-94,Method D)。
    实施例1
    实施例1,按照如下方法制备可固化组合物。将FORTEGRATM(20.00克)、ECA100(11.24克)和HYCATTM3000S(0.12克)添加到容器中。混合容器的内容物并且使其保持为60℃大约48小时。之后,将D.E.R.TM383(13.0克)和1-甲基咪唑(0.18克)添加到容器内容物中以提供实施例1。嵌段共聚物(FORTEGRATM)占实施例1的45重量%。
    实施例2
    实施例2,按照实施例1制备可固化组合物,但具有以下改变:使用FORTEGRATM(30克)、ECA100(9.64克)、HYCATTM3000S(0.13克)、D.E.R.TM383(10.99克)和1-甲基咪唑(0.17克)以提供实施例2。嵌段共聚物(FORTEGRATM)占实施例2的60重量%。
    实施例3
    实施例3,按照如下方法制备可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(0.33克)和ECA100(11克)添加到保持为60℃的容器中。将实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(31克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将Syna-epoxy21(11克)添加到容器内容物中以提供实施例3。嵌段共聚物(实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物)占实施例3的60重量%。
    实施例4
    按照如下方法制备可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(0.8克)和ECA100(37克)添加到保持为60℃的容器中。将实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(20克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将D.E.R.TM383(43克)添加 到容器内容物中以提供实施例4。嵌段共聚物(实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物)占实施例4的20重量%。
    实施例5
    按照如下方法制备可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(0.7克)和ECA100(32克)添加到保持为60℃的容器中。将实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(30克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将D.E.R.TM383(37克)添加到容器内容物中以提供实施例5。嵌段共聚物(实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物)占实施例5的30重量%。
    实施例6
    按照如下方法制备可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(0.7克)和ECA100(30克)添加到保持为60℃的容器中。将实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(35克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将D.E.R.TM383(34.2克)添加到容器内容物中以提供实施例6。嵌段共聚物(实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物)占实施例6的35重量%。
    实施例7
    按照如下方法制备可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(0.34克)和ECA100(19.19克)添加到保持为60℃的容器中。将M52N(18克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将Syna21(16.6克)添加到容器内容物中以提供实施例7。嵌段共聚物(M52N)占实施例7的30重量%。
    对比实施例A
    按照实施例1制备对比实施例A的可固化组合物,但具有以下改变:使用FORTEGRATM(5克)、ECA100(45.1克)、HYCATTM3000S(0.3克)、D.E.R.TM383(52.15克)和1-甲基咪唑(0.5克)以提供对比实施例A。嵌段共聚物(FORTEGRATM)占对比实施例A的大约5重量%。
    对比实施例B
    按照如下方法制备对比实施例B的可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(1克)和ECA100(44.24克)添加到保持为60℃的容器中。将实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(5克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将D.E.R.TM383(50克)添加到容器内容物中以提供对比实施例B。嵌段共聚物(实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物)占对比实施例B的5重量%。
    对比实施例C
    按照如下方法制备对比实施例C的可固化组合物。将苄基三乙基氯化铵(1克)和ECA100(42克)添加到保持为60℃的容器中。将实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物(10克)添加到保持为70℃的容器内容物中。将D.E.R.TM383(48克)添加到容器内容物中以提供对比实施例C。嵌段共聚物(实验室合成的PEO-PBO嵌段共聚物)占对比实施例C的10重量%。
    实施例8
    按照如下方法制备实施例8,即通过固化实施例1获得的产物。将实施例1(25克)放置在模具中。将模具的内容物加热到60℃并且在该温度下保持1小时,然后将其加热到90℃并且在该温度下保持1小时,并且然后将其加热到150℃并在该温度下保持1小时以提供实施例8。
    实施例9
    按照如下方法制备实施例9,即通过固化实施例2获得的产物。将实施例2(40克)放置在模具中。将模具的内容物加热到80℃并且在该温度下保持12小时,然后将其加热到150℃并在该温度下保持12小时以提供实施例9。
    实施例10
    根据实施例8制备实施例10,即通过固化实施例3获得的产物,但具有以下改变:使用实施例3(40克)以提供实施例10。
    实施例11
    根据实施例8制备实施例11,即通过固化实施例4获得的产物,但具有以下改变:使用实施例4(40克)以提供实施例11。
    实施例12
    根据实施例8制备实施例12,即通过固化实施例5获得的产物,但具有以下改变:使用实施例5(40克)以提供实施例12。
    实施例13
    根据实施例8制备实施例13,即通过固化实施例6获得的产物,但具有以下改变:使用实施例6(40克)以提供实施例13。
    实施例14
    根据实施例8制备实施例14,即通过固化实施例7获得的产物,但具有以下改变:使用实施例7(40克)以提供实施例14。
    对比实施例D-F
    根据实施例6-8获得对比实施例D-F,但具有以下改变:用对比实施例A-C分别替换实施例1-3。
    图1是根据本发明公开的一种或多种实施方式的透射电镜(TEM)图像。图1中显示的产物,即如本发明讨论的实施例8,其由可固化组合物,即如本发明讨论的实施例1获得,其中具有亲环氧嵌段和疏环氧嵌段的嵌段共聚物占可固化组合物的45重量%。从图1中可以看到,产物包括分别通过相对较浅和相对较深的物质表示的两相。图1中显示的两相是连续的。
    图2是通过固化可固化组合物获得的产物的TEM图像。图2中显示的该产物,即如本发明讨论的对比实施例D,其由可固化组合物,即如本发明讨论的对比实施例A获得,其中嵌段共聚物占可固化组合物的大约0重量%。与图1类似,图2中的产物包括分别通过相对较浅和相对较深的物质表示的两相。但是,与图1不同的是,图2中的两相不是连续的。图2中显示这两相是分隔开的,例如为岛状物。与图2的TEM图像相比,图1的TEM图像显示出新的物质,例如具有两个连续相的产物,其由如本发明公开的可固化组合物获得。
    图3是根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物的TEM图像。图3中显示的该产物,即如本发明讨论的实施例13,其由可固化组合物,即如本发明讨论的实施例6获得,其中具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物占可固化组合物的35重量%。从图3中可以看到,该产物包括分别通过相对较浅和相对较深的物质表示的两相。图3中显示的两相是连续的。
    图4是通过固化可固化组合物获得的产物的TEM图像。图4中显示的该产物,即如本发明讨论的对比实施例E,其由可固化组合物,即如本发明讨论的对比实施例B获得,其中嵌段共聚物占可固化组合物的5重量%。与图3类似,图4中的产物包括分别通过相对较浅和相对较深的物质表示的两相。但是,与图3不同的是,图4中的两相不是连续的。图4中显示这两相是分隔开的,例如为岛状物。与图4的TEM图像相比,图3的TEM图像显示出新的物质,例如具有两个连续相的产物,其由如本发明公开的可固化组合物获得。
    图5举例说明了根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物获得的动态机械热分析(DMTA)数据。图5中显示的DMAT数据对应于产物,即如本发明讨论的实施例9,其由可固化组合物,即如本发明讨论的实施例4获 得,其中具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物占可固化组合物的35重量%。从图5中可以看到,其中存在两个玻璃化转变温度。第一个玻璃化转变温度对应于峰502且第二个玻璃化转变温度对应于峰504。
    图6举例说明了根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物获得的DMTA数据。图6中显示的DMAT数据对应于产物,即如本发明讨论的实施例9,其由可固化组合物,即如本发明讨论的实施例2获得,其中具有亲热固性嵌段和疏热固性嵌段的嵌段共聚物占可固化组合物的60重量%。从图6中可以看到,其中存在两个玻璃化转变温度。第一个玻璃化转变温度对应于峰606且第二个玻璃化转变温度对应于峰608。
    图7举例说明了根据本发明公开的一种或多种实施方式的产物获得的DMTA数据。图7中显示的DMAT数据对应于产物,即如本发明讨论的实施例14,其由可固化组合物,即如本发明讨论的实施例7获得,其中具有亲环氧嵌段和疏环氧嵌段的嵌段共聚物占可固化组合物的30重量%。从图7中可以看到,其中存在两个玻璃化转变温度。第一个玻璃化转变温度对应于峰710且第二个玻璃化转变温度对应于峰712。
    图8举例说明了由通过固化可固化组合物获得的产物获得的DMTA数据。图8中显示的DMAT数据对应于产物,即如本发明讨论的对比实施例E,其由可固化组合物,即如本发明讨论的对比实施例B获得,其中嵌段共聚物占可固化组合物的5重量%。从图8中可以看到并且与图5-7相反,存在单个玻璃化转变温度。该单个玻璃化转变温度对应于峰814。
    与图8的DMTA数据相比,图5-7的DMAT数据显示出新的物质,即具有两个玻璃化转变温度的产物,其由如本发明讨论的可固化组合物获得。通过图5-7中的DMTA数据显示的额外的玻璃化转变温度是一个重要变化,该变化会导致与例如通过图8中的DMTA显示的具有一个单个玻璃化转变温度的产物相比不同的产物性质。
    根据ASTM D-638测定实施例11-13和对比实施例D-F的弹性模量。该结果分别显示于表1和表2中。同样的,根据ASTM D-638测定实施例11-13和对比实施例D-F的断裂伸长率。结果分别显示于表3和表4中。
    表1


    表2

    表3

    表4

    表1中的数据显示,增加量的嵌段共聚物导致相应降低的弹性模量。表2显示增加量的嵌段共聚物导致相对较少的相应降低的弹性模量。与表2中的数据相比,表1中的数据显示,与其他的可固化组合物(即在该其他可固化组合物中具有较低的嵌段共聚物的重量百分数)相比,如本发明讨论的可固化组合物中嵌段共聚物的重量百分数对弹性模量的影响大得多。
    表3中的数据显示,通过固化本发明公开的可固化组合物获得的产物提供了增加百分数的断裂伸长率。与表3中的数据相比,表4中的数据显示,甚至随着嵌段共聚物的重量百分数增加,通过固化具有少于20重量%的嵌段共聚物的可固化组合物获得的产物提供降低百分数的断裂伸长率。

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    固化 组合
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