CN102089381B - 可固化树脂组合物 - Google Patents
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Abstract
总体而言,本发明提供了可用于重建绝缘层并且/或者为电缆接头、封装制品等等提供环境保护的可固化树脂组合物。所述可固化树脂组合物可在室温下固化。可将用于形成和固化所述树脂组合物的所述组分提供于两个或更多个部分中。在具体的实施例中,本发明提供了具有酸酐、多元醇、环氧树脂、和氨基甲酸乙酯组分的可固化树脂组合物。
Description
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2008年7月11日提交的美国专利申请No.12/171,821的优先权。
背景技术
本发明涉及树脂组合物。更具体地讲,本发明涉及下述组合物,所述组合物包含可固化树脂并且(除了其他的应用)可用于为包封的制品和电缆或电线接头修复损坏的绝缘层和/或提供环境保护。
树脂已用于电力、实用品和电信应用中,以便在包封的制品和电缆或电线接头周围实现密封、提供环境保护以及修复损坏的绝缘层。在电信应用中,信号传输设备(例如,电缆和光缆)通常包括多个单独的连接器,其中连接器中的每个均传导信号。
树脂通常可得自两个或更多个部分或组件中。使组件中的成分(通常保持在隔离的隔室中)一起混合和反应,并且将其涂覆至信号传输设备或电缆接头或者它们的一部分上。成分随后相互反应以形成树脂,通常包括交联以固化树脂。
一些现有的树脂包含一种或多种氨基甲酸乙酯、环氧树脂、或聚酯组分。尽管多种氨基甲酸乙酯基树脂享有低生产成本的优点,但氨基甲酸乙酯基树脂包含具有大量缺点的异氰酸酯官能团。商业树脂的一些使用者可能对含异氰酸酯的化合物化学性敏感,并且氨基甲酸乙酯基组合物在存在水的情况下通常具有起泡沫的趋势。
环氧基树脂通常为有弹性的,但具有高生产成本并且在树脂形成期间可具有放热反应。电缆接头、导管、绝缘层、连接设备、和电缆端接元件可因而由于该树脂的涂覆而损坏。聚酯基树脂可具有低生产成本,但通常具有低硬度和弹性并且具有一般不超过约20的肖氏A硬度。
由于常规树脂材料的上述各种缺陷,因此需要水解稳定的、具有增加的硬度、弹性和降低的生产成本的树脂组合物。另外需要具有低放热的环境友好树脂。
发明内容
本发明的各个实施例提供了用于下述可固化树脂的组合物,所述可固化树脂可用于修复损坏的绝缘层以及/或者保护电缆接头、导管和类似的设备和结构。在一个方面,本发明的树脂组合物通常包含至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物、具有多元醇反应位点的多元醇官能化化合物、具有环氧反应位点的环氧官能化化合物、氨基甲酸酯多元醇官能化化合物、和催化剂。
在另一方面,提供了包括第一隔室和第二隔室的可固化树脂组合物套盒,所述第一隔室包含至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物和至少一种具有环氧反应位点的环氧官能化化合物;并且所述第二隔室包含至少一种具有反应性多元醇位点的多元醇官能化化合物和至少一种具有氨基甲酸酯多元醇反应位点的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物。
在另一方面,提供了包封信号传输设备的方法,所述方法包括提供信号传输设备和套盒,所述套盒包括第一隔室和第二隔室,所述第一隔室包含至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物和至少一种具有环氧反应位点的环氧官能化化合物并且所述第二隔室包含至少一种具有反应性多元醇位点的多元醇官能化化合物、至少一种具有氨基甲酸酯多元醇反应位点的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物、和催化剂;将第一隔室的组分与第二隔室的组分混合以形成反应性混合物;并且将反应性混合物涂覆至所述设备。
在本发明的各个实施例中,可将本发明的可固化树脂组合物的组分提供于两个或更多个部分中。可允许组分混合并且相互反应以形成和固化树脂组合物。在一些实施例中,本发明的树脂组合物在室温下通常为可固化的。
本发明的各个实施例提供了下述可固化树脂组合物,所述可固化树脂组合物为水解稳定的、具有增加的硬度、显示具有低放热或无放热、有弹性、并且可在相对较低的成本下制造。
本发明的各个实施例提供了用于包封信号传输设备或封装制品的可固化树脂的组合物。所述组合物可用于修复损坏的绝缘层以及/或者为它们所涂覆至的组件提供环境保护。
具体实施方式
本发明的树脂组合物在固化时通常包含至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物、具有多元醇反应位点的多元醇官能化化合物、具有环氧反应位点的环氧官能化化合物、氨基甲酸酯多元醇官能化化合物、和催化剂。在各个实施例中,可将形成本发明的树脂组合物的组分提供于两个或更多个隔室中。两个或更多个隔室在形成树脂之前为彼此隔离的。
本发明的可固化树脂组合物通常包含至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物。具有反应性酸酐位点的聚合物、低聚物、或单体可用作酸酐官能化化合物。适用于形成本发明的可固化树脂组合物的酸酐官能化化合物的例子包括苯乙烯马来酸酐(sma)、聚(甲基乙烯基醚-共-马来酸酐)(例如得自ISP的Gantrez AN 119)、接枝有马来酸酐的聚丁二烯(例如得自Sartomer的“Ricon MA”产品系列和得自Synthomer的“Lithene”产品系列)以及它们的组合。酸酐官能化化合物的存在量基于树脂的总重量计可介于约30重量%(wt%)和约60重量%之间。
可固化树脂还可包含至少一种具有多元醇反应位点的多元醇官能化化合物。具有反应性多元醇位点的聚合物、低聚物、或单体可用作多元醇官能化化合物。适用于形成本发明的可固化树脂组合物的多元醇官能化化合物的例子包括蓖麻油多元醇,例如Caspol 5004、PolycinM365等等。多元醇官能化化合物的存在量基于树脂的总重量计可介于约10重量%和约25重量%之间。
可固化树脂组合物还可包含具有环氧反应位点的环氧官能化化合物。具有反应性环氧树脂位点的聚合物、低聚物、或单体可用作环氧官能化化合物。适用于形成本发明的可固化树脂组合物的环氧官能化化合物的例子包括双酚A环氧化物(EPON 828或2-[[4-[2-[4-(环氧乙烷-2-基甲氧基)苯基]丙-2-基]苯氧基]甲基]环氧乙烷)、大豆油、亚麻籽油以及它们的组合。环氧官能化化合物的存在量基于树脂组合物的总重量计可介于约15重量%和约40重量%之间。
树脂组合物还可包含至少一种具有反应性氨基甲酸乙酯多元醇位点的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物。具有反应性氨基甲酸乙酯和多元醇位点的聚合物、低聚物、或单体可用作本发明的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物。适用于形成本发明的可固化树脂组合物的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物的例子包括氨基甲酸乙酯-二醇(例如市售的KFLEX UD320-100)、聚氨酯二醇以及它们的组合。氨基甲酸酯多元醇官能化化合物的存在量基于树脂组合物的总重量计可介于约5重量%和约15重量%之间。
在本发明的各个实施例中,可使用催化剂来加速反应过程以及固化树脂组合物。适于用作催化剂的化合物的例子包括胺、锡以及它们的组合。在本发明的各个实施例中,可将叔胺(例如DMP 30/2,4,6-三(二甲基氨甲基)酚)用作催化剂。催化剂的存在量基于树脂组合物的总重量计可大于0重量%但小于或等于约25重量%。在一些实施例中,树脂组合物在室温下为可固化的。在其他实施例中,可在增高的温度下固化树脂组合物。
在各个实施例中,可将这些组分提供于两个或更多个隔室中,所述隔室在形成和固化树脂之前为彼此隔离的。隔室的混合方式可为破裂密封并且允许组分混合和相互反应以形成和固化树脂。树脂的各种组分在室温下为可固化的。在本发明的实施例中,树脂可通过施加增高的温度、使用催化剂等等而固化。
在各个实施例中,可将形成树脂组合物的组分提供于两个或更多个部分或隔室中。例如,可将至少一种酸酐官能化化合物和至少一种环氧官能化化合物提供于一个隔室中。另一个隔室可包含至少一种多元醇官能化化合物和至少一种氨基甲酸酯多元醇官能化化合物。可将催化剂提供于任一隔室中,但通常提供于另外含有多元醇的隔室中。重要的是将反应性物质隔离地保持在单独的隔室中。例如,本领域的普通技术人员将会知道使多元醇官能化化合物与酸酐官能化化合物保持隔离。
在本发明的一些实施例中,可将树脂的这两部分倾注到由密封层隔开的两个单独的隔室中。密封层可由下述材料构成或包含下述材料并且用作可破裂密封件,所述材料是由微纤维制成的。可破裂密封件可通过施加力而破裂,从而允许两个隔室中的组分混合并且相互反应。合适的两部分递送设备的更详细描述可见于名称为“可破裂密封件”(“Rupturable Seal”)的美国专利No.6,893,696(Hansen等人),该描述以引用方式并入本文以用于此目的。
在本发明的各个实施例中,当允许至少两个隔室中的组分混合并且相互反应时,具有酸酐官能团的一种或多种材料的醇缩合反应可形成树脂组合物的酯组分。例如,具有酸酐官能团的一种或多种材料可与具有多元醇官能团的材料反应以形成酯官能化化合物。在本发明的各个实施例中,酯官能化化合物可包括聚酯基化合物。具有酸酐官能团的一种或多种材料还与氨基甲酸酯多元醇官能化化合物反应从而得到氨基甲酸乙酯。此外,从醇缩合反应中产生的半酸可与环氧树脂和氨基甲酸乙酯反应以形成树脂组合物的环氧树脂和氨基甲酸乙酯组分,从而为组合物赋予聚酯、环氧树脂和氨基甲酸乙酯特性。
树脂在固化时可用作信号传输设备(例如电缆接头)的密封剂。在各个实施例中,电缆接头可包括封装件、至少一个信号导体以及至少一个连接设备。信号传导设备可能够传输信号,例如电信号、和光信号等等。
固化树脂组合物的肖氏A硬度可介于约30和约90之间、约50和约90之间、或甚至约70和约90之间。固化组合物的拉伸强度可介于约1.03×106N/m2和约4.13×106N/m2之间。固化组合物的介电击穿电压可介于约78×105V/m和约177×105V/m之间。
下面的实例进一步说明了本发明的目的和优点,但这些实例中列举的具体材料及其量以及其他条件和细节不应被理解为是对本发明的不当限制。
实例
将下述列表的市售组合物按照不同的比例用于实例中。表1列出了每个化合物的官能或官能度,如下所示:
“AFC” 酸酐官能化化合物
“EFC” 环氧官能化化合物
“PFC” 多元醇官能化化合物
“UPFC” 氨基甲酸乙酯-多元醇官能化化合物
“S” 溶剂
“CA” 催化剂
“P” 增塑剂
在实施过程中,可将诸如表1中列出的那些之类的组分以不同比例一起使用并且提供于两个或更多个部分中。可将所述两个或更多个部分共同混合以形成和固化树脂组合物。在本发明的各个实施例中,可在室温下固化树脂组合物。然而,在一些实施例中,可在增高的温度下固化树脂组合物以加快固化过程。
表1
组分表
对于下文所示的实例,按照不同比例使用表1中所列的组分的一种或多种并且获得若干可固化树脂组合物。表2、3和4提供了在据其设计的实例中使用的组分以及它们的比例(按总树脂的重量计)的列表。所提供的实例示出了两部分可固化树脂组合物。然而,应当理解,也可将组分提供于多于两个部分中,所述部分可共同混合以形成和固化树脂组合物。
表2
实例1
实例1
将根据本发明的可固化树脂组合物分别制备于两部分(部分A和部分B)中,如上文表2中所示。按下述方式形成树脂组合物的部分A。首先,将30份接枝有官能度为35%的马来酸的聚丁二烯与19.7份GANTREZ AN 119(形成为RUETASOLV DI中的30%悬浮液)、18.4份NEVCHEM LR和35.7%的EPON 828混合。混合该组合直至该混合物表现均匀。
树脂组合物的部分B的形成方式为混合14.7份RUETASOLV DI、25.4份NEVCHEM LR、9.2份KFLEX UD 320-100、9.7份CASPOL5004、5.2份POLYCIN M365和7份DMP 30。混合该组合直至该混合物表现均匀。
在23℃的温度下,可固化树脂组合物的这两部分需要约20分钟来固化。实例1示出了上文提供的固化树脂,其具有约2.84×106N/m2的拉伸强度、约13.5×105V/m的介电强度和约80的肖氏A硬度。
表3
实例2
实例2
将根据本发明的可固化树脂组合物制备于两部分(部分A和部分B)中,如下所述。首先,将31.6份接枝有官能度为35%的马来酸的聚丁二烯与7.2份SMA 2625P、33份VIKOFLEX 7170、和14.4份EPON828混合。搅拌该组合物直至该混合物表现均匀。
通过混合3份XM308、6.8份KFLEX UD 320-100、和3.2份DMP30来制备部分B,并且将其进行搅拌直至该混合物表现均匀。
将可固化树脂组合物的这两部分,部分A和部分B,倾注到独立的、隔离的隔室中。在随后的时间,允许部分A和部分B在室温下混合和固化从而得到固化的树脂组合物。该固化组合物具有介于约0.68×106N/m2和约1.37×106N/m2之间的拉伸强度、约98.5×105V/m的介电强度以及介于约35和约45之间的肖氏A硬度。
表4
实例3
实例3
将根据本发明的可固化树脂组合物制备于两部分(部分A和部分B)中,如下所述。通过将47.6份接枝有官能度为35%的马来酸的聚丁二烯与3.4份GANTREZ AN 119、13.7份RUETASOLV DI、和15.3份EPON混合来制备部分A。搅拌该组合物直至该混合物表现均匀。
通过将13.6份KFLEX UD 320-100与1.61份PLASTHALL S-73、4.8份DMP 30混合来制备部分B并且将其进行搅拌直至所得的混合物表现均匀。
将可固化树脂组合物的这两部分,部分A和部分B,倾注到独立的、隔离的隔室中。
在随后的时间,允许部分A和部分B在室温下混合和固化从而得到固化的树脂组合物。该固化组合物具有介于约0.58×106N/m2和约1.05×106N/m2之间的拉伸强度、介于约90.5×105V/m和约130×105V/m之间的介电强度以及介于约79和约89之间的肖氏A硬度。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下,本发明的各种修改和更改对本领域的技术人员而言将是显而易见的。应当理解,本发明并非意图受本文提出的示例性实施例和实例的不当限制,并且这种实例和实施例仅以举例的方式提出,本发明的范围旨在仅受下文提出的权利要求书的限制。
Claims (19)
1.一种两部分的可固化树脂组合物,其包含:
包含如下物质的第一部分:
至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物,和
具有环氧反应位点的环氧官能化化合物;以及
包含如下物质的第二部分:
具有多元醇反应位点的多元醇官能化化合物,和
氨基甲酸酯多元醇官能化化合物;
其中所述第一部分或所述第二部分还包含催化剂,且
其中当将第一部分和第二部分混合在一起时,所述组合物固化。
2.根据权利要求1所述的树脂组合物,其在室温下为可固化的。
3.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述至少一种酸酐官能化化合物选自:苯乙烯马来酸酐、聚(甲基乙烯基醚-共-马来酸酐)、接枝有马来酸酐的聚丁二烯以及它们的组合。
4.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述至少一种酸酐官能化化合物的存在量基于所述树脂的总重量计介于30重量%(wt%)和60wt%之间。
5.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述多元醇官能化化合物的存在量基于所述树脂的总重量计介于10wt%和25wt%之间。
6.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述环氧官能化化合物选自:双酚A环氧化物、环氧化大豆油、环氧化亚麻籽油以及它们的组合。
7.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述环氧官能化化合物的存在量基于所述树脂组合物的总重量计介于15wt%和40wt%之间。
8.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述氨基甲酸酯多元醇官能化化合物选自:氨基甲酸酯二醇、聚氨酯二醇以及它们的组合。
9.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述氨基甲酸酯多元醇官能化化合物的存在量基于所述树脂组合物的总重量计介于5wt%和15wt%之间。
10.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述催化剂包括叔胺。
11.根据权利要求1所述的树脂组合物,其中所述催化剂的存在量基于所述树脂组合物的总重量计大于0wt%但小于或等于25wt%。
12.根据权利要求1所述的树脂组合物,其具有介于70和90之间的肖氏A硬度。
13.根据权利要求1所述的树脂组合物,其具有介于78×105V/m和177×105V/m之间的介电击穿电压。
14.根据权利要求1所述的树脂组合物,其具有介于1.03×106N/m2和4.13×106N/m2之间的拉伸强度。
15.一种用于信号传输设备的密封剂,其包含根据权利要求1所述的树脂组合物。
16.一种可固化树脂组合物套盒,所述套盒包括:
第一隔室,其包含:
至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物;和
至少一种具有环氧反应位点的环氧官能化化合物;以及
第二隔室,其包含:
至少一种具有反应性多元醇位点的多元醇官能化化合物;和
至少一种具有氨基甲酸酯多元醇反应位点的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物。
17.根据权利要求16所述的套盒,其中所述第二隔室还包含催化剂。
18.一种包封信号传输设备的方法,该方法包括:
提供信号传输设备和套盒,所述套盒包括:
第一隔室,其包含:
至少一种具有酸酐反应位点的酸酐官能化化合物;和
至少一种具有环氧反应位点的环氧官能化化合物;以及
第二隔室,其包含:
至少一种具有反应性多元醇位点的多元醇官能化化合物;和
至少一种具有氨基甲酸酯多元醇反应位点的氨基甲酸酯多元醇官能化化合物;和
催化剂;
将所述第一隔室中的组分与所述第二隔室中的组分混合以形成反应性混合物;以及
将所述反应性混合物涂覆至所述设备。
19.根据权利要求18所述的方法,其中所述设备包括电缆。
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