CN104364287A - 用于可固化组合物的潜伏型催化剂 - Google Patents
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Abstract
可固化组合物,其包含(a)至少一种二乙烯基芳烃二氧化物;(b)至少一种多元醇;和(c)至少一种潜伏型固化催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及用于可固化组合物的潜伏型催化剂,所述可固化组合物包含二乙烯基芳烃二氧化物和多元醇的混合物。
背景技术
制备各种可固化组合物,所述组合物包含二乙烯基芳烃二氧化物特别是二乙烯基苯二氧化物(DVBDO)和与所述二乙烯基芳烃二氧化物混合形成可固化组合物的其他化合物例如多元醇化合物的组合,是本领域已知的。还已知各种固化催化剂添加于所述包含二乙烯基芳烃二氧化物和固化剂的可固化组合物中,以促进所述二乙烯基芳烃二氧化物和固化剂之间在形成固化组合物中的反应
包含二乙烯基芳烃二氧化物和多元醇的可固化组合物在序号为61/556979的美国临时专利申请以及其中引用的参考文献中描述,它们通过引用并入本文中。然而,用于固化这些二乙烯基芳烃二氧化物-多元醇反应混合物的已知催化剂在比较低的温度下反应,导致固化期间较高的粘度和/或过早胶凝。现有技术中公开的一些已知固化催化剂包括例如,布朗斯台德酸和路易斯酸。
发明内容
本发明涉及可固化组合物,其包含二乙烯基芳烃二氧化物、多元醇和潜伏型固化催化剂的混合物。具有潜伏型固化催化剂的可固化组合物可以在形成固化组合物的固化条件下固化。
在一种实施方式中,用于所述包含二乙烯基芳烃二氧化物和多元醇的可固化组合物的本发明潜伏型固化催化剂有利地提供了固化潜伏(latency of cure)。另外,本发明的潜伏型催化剂有利地提供了二乙烯基芳烃二氧化物和多元醇的可固化组合物比使用现有技术催化剂的类似组合物更长的胶凝时间和更低的最低粘度。潜伏型固化催化剂可以包括例如磺酸的酯。所述潜伏型固化催化剂还可以包括例如磺酸和环氧树脂的加合物。
在另一种实施方式中,本发明涉及可固化组合物,其包含(a)二乙烯基芳烃二氧化物;(b)至少一种多元醇;和(c)至少一种潜伏型固化催化剂,其中所述固化催化剂有效催化所述二乙烯基芳烃二氧化物和所述多元醇之间的反应;并且其中所述固化催化剂有效提供所述可固化组合物的固化潜伏。
包含二乙烯基芳烃二氧化物、多元醇和潜伏型固化催化剂的本发明可固化组合物是新制剂,其有利地具有比现有技术的可比可固化组合物更长的胶凝时间和更低的最低粘度。另外,本发明的可固化组合物具有固化潜伏;并且当所述可固化组合物固化时,所述组合物固化形成固化组合物。
附图说明
为了说明本发明,附图显示了当前优选的本发明的形式。然而,应该理解,本发明不局限于所述图中显示的确切安排和仪器。
图1是显示实施例1的流变学分析的图形说明。
图2是显示比较例A的流变学分析的图形说明。
具体实施方式
在其最广泛的范围内,本发明包括可固化组合物,其包含(a)至少一种二乙烯基芳烃二氧化物、(b)至少一种多元醇和(c)至少一种潜伏型固化催化剂的混合物,其中所述固化催化剂有效催化所述二乙烯基芳烃二氧化物和所述多元醇之间的反应;并且其中所述固化催化剂有效提供所述可固化组合物的固化潜伏。
“固化潜伏”本文中是指在较高的温度下和/或在较长时间段下开始固化。例如,本发明的可固化组合物可通过如下所述将所述可固化组合物暴露于升高的温度而固化形成固化的复合材料或热固材料。
可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物是如通过引用并入本文中的WO 20110251412中所述的。
在一种实施方式中,可用于制备本发明的可固化组合物的所述二乙烯基芳烃二氧化物,组分(a),可以包含,例如,在任何环位置中带有一个或多个乙烯基的任何取代或未取代芳烃核。例如,所述二乙烯基芳烃二氧化物的芳烃部分可以由苯、取代苯、(取代)环-环化苯或同系键合的(取代)苯、或其混合组成。所述二乙烯基芳烃二氧化物的二乙烯基苯部分可以是邻位、间位或对位异构体、或其任何混合。其他的取代基可以由耐H2O2的基团组成,所述基团包括饱和烷基、芳基、卤素、硝基、异氰酸酯、或RO-(其中R可以是饱和烷基或芳基)。环-环化苯可以由萘和四氢萘组成。同系键合的(取代)苯可以由联苯和二苯醚组成。
用于制备本发明制剂的二乙烯基芳烃二氧化物通常可以由如下的化学结构I-IV来说明:
结构I
结构II
结构III
结构IV
本发明的二乙烯基芳烃二氧化物共聚单体的以上结构I、II、III和IV中,各R1、R2、R3和R4可以各自是氢、烷基、环烷基、芳基或芳烷基;或耐H2O2基团包括例如卤素、硝基、异氰酸酯或RO基团,其中R可以是烷基、芳基或芳烷基;x可以是0到4的整数;y可以是大于或等于2的整数;x+y可以是小于或等于6的整数;z可以是0到6的整数;z+y可以是小于或等于8的整数;和Ar是芳烃片段,包括例如1,3-亚苯基。此外,R4可以是反应性基团,包括环氧基、异氰酸酯、或任何反应性基团,并且Z根据取代模式可以是0到6的整数。
在一种实施方式中,可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物可以通过例如由Marks等在2008年12月30日提交的序号为61/141457的美国临时专利申请中描述的方法产生,所述专利申请通过引用并入本文。可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物组合物也公开于例如美国专利No.2,924,580中,其通过引用并入本文。
在另一种实施方式中,可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物可以包括,例如,二乙烯基苯二氧化物、二乙烯基萘二氧化物、二乙烯基联苯二氧化物、二乙烯基二苯醚二氧化物、及其混合物。
在本发明的一种优选实施方式中,用于所述环氧树脂制剂中的所述二乙烯基芳烃二氧化物可以是例如二乙烯基苯二氧化物(DVBDO)。在另一种优选实施方式中,可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物组分包括,例如,如下面结构V的化学式所示的二乙烯基苯二氧化物:
结构V
以上DVBDO化合物的化学式可以如下:C10H10O2;所述DVBDO的分子量为约162.2;所述DVBDO的元素分析大约如下:C,74.06;H,6.21;和O,19.73,环氧当量约81g/mol。
二乙烯基芳烃二氧化物,特别是来源于二乙烯基苯的那些,例如DVBDO,是液体粘度比较低但刚性和交联密度比常规环氧树脂高的二环氧化物类别。
下面的结构VI示出了可用于本发明的所述DVBDO的优选化学结构的实例:
结构VI
下面的结构VII示出了可用于本发明的所述DVBDO的优选化学结构的另一个实例:
结构VII
当通过本领域已知的方法制备DVBDO时,有可能获得三种可能的异构体之一:邻位,间位,和对位。因此,本发明包括由以上结构的任何一种个别地或作为其混合物来说明的DVBDO。上面的结构VI和VII分别显示了DVBDO的间位(1,3-DVBDO)异构体和对位(1,4-DVBDO)异构体。邻位异构体罕见;通常在大部分情况下产生的DVBDO一般在间位(结构VI)与对位(结构VII)异构体的比率为9:1至1:9的范围内。作为一种实施方式,本发明优选包括结构VI与结构VII的比率在6:1到1:6的范围内,在其它的实施方式中,结构VI与结构VII的比率可以在4:1到1:4或2:1到1:2的范围内。
在本发明的又一种实施方式中,所述二乙烯基芳烃二氧化物可以含有一定量(例如小于20重量%)的取代芳烃和/或芳烃氧化物。所述取代芳烃和/或芳烃氧化物的量和结构取决于用于制备所述二乙烯基芳烃二氧化物的二乙烯基芳烃前体的方法。例如,通过二乙基苯(DEB)脱氢制备的二乙烯基苯可以含有一定量的乙基乙烯基苯(EVB)和DEB。经与过氧化氢反应,EVB产生乙基乙烯基苯氧化物,而DEB保持不变。这些化合物的存在可将二乙烯基芳烃二氧化物的环氧当量增加到大于所述纯化合物时的环氧当量的值。
在一种实施方式中,可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物(例如DVBDO),包含低粘度的液体环氧树脂。例如,用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物在25℃时的粘度范围通常在一种实施方式中从0.001Pa-s至0.1Pa-s,在另一种实施方式中从0.01Pa-s至0.05Pa-s,在又一种实施方式中从0.01Pa-s至0.025Pa-s。
通常,基于与由所述多元醇提供的羟基的当量数相比较的当量数,所述二乙烯基芳烃二氧化物的使用浓度处于化学计量平衡,或多于此,或少于此。例如,通常环氧化物与羟基的当量比r在一种实施方式中可从0.01至100,在另一种实施方式中从0.05至50,和在又一种实施方式中从0.1至10。
可用于本发明的所述二乙烯基芳烃二氧化物的一种有利性质是它的刚性。所述二乙烯基芳烃二氧化物的刚性性质利用在Prediction ofPolymer Properties,Dekker,New York,1993中描述的Bicerano的方法,通过计算出的所述二氧化物除侧链以外的旋转自由度数来度量。本发明中所用的二乙烯基芳烃二氧化物的刚性通常在一种实施方式中可以在6至10旋转自由度的范围、在另一种实施方式中从6至9旋转自由度、在又一种实施方式中从6至8旋转自由度。
可用于本发明的可固化组合物的所述多元醇可以包括本领域已知的任何常规多元醇。例如,所述多元醇可以包括本领域已知的任何常规多元醇,特别是包含两个或更多个羟基的任何化合物或化合物的混合物。例如,可用于所述可固化组合物的所述多元醇可以选自但是不限于,二醇、甘醇类(glycols)、三醇、四醇、五醇、六醇、及其混合物。
在一种优选实施方式中,所述多元醇可以包括例如烷基和烷基醚多元醇,聚合多元醇例如聚醚多元醇、聚酯多元醇(包括聚己内酯多元醇)、聚碳酸酯多元醇和聚亚烷基(polyalkylidine)多元醇,及其混合物。
通常,基于与环氧基团的当量数相比较的当量数,所述多元醇的使用浓度处于化学计量平衡,或多于此,或少于此。例如,通常环氧化物与羟基的当量比r在一种实施方式中可从0.01至100,在另一种实施方式中从0.05至50,和在又一种实施方式中从0.1至10。
在制备本发明的可固化树脂制剂中,至少一种潜伏型固化催化剂用于促进所述二乙烯基芳烃二氧化物化合物与所述多元醇的反应。可用于本发明的所述潜伏型固化催化剂可以包括,例如,WO 9518168中描述的源自于磺酸的催化剂。
在一种实施方式中,所述潜伏型固化催化剂可以包括例如,磺酸的酯,例如对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、和甲磺酸甲酯,或其任何组合。
在另一种实施方式中,所述潜伏型固化催化剂可以包括例如磺酸和环氧树脂的加合物,包括对甲苯磺酸和双酚A二缩水甘油醚的加合物。
在又一种实施方式中,所述潜伏型固化催化剂可以包括例如磺酸的铵盐,例如三氟甲磺酸铵、四甲基三氟甲磺酸铵、或其任何组合。
在再一种实施方式中,所述潜伏型固化催化剂可以包括硫酸的酯,例如硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、或其组合。
所述潜伏型固化催化剂的最优选实例可以包括对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸乙酯、甲磺酸甲酯,或其混合物。
本发明中所述潜伏型固化催化剂的使用浓度在一种实施方式中通常可以从0.01wt%至20wt%,在另一种实施方式中从0.1wt%至10wt%,在又一种实施方式中从1wt%至10wt%,和在再一种实施方式中从2wt%至10wt%。
作为本发明组合物的一种实施方式的说明,所述组合物可以包含浓度从1wt%至99wt%的二乙烯基芳烃二氧化物、浓度从1wt%至99wt%的多元醇、和浓度从0.01wt%至20wt%的潜伏型固化催化剂;以及源自于上述组合物的固化产物。可以被添加到本发明的可固化组合物中的任选化合物包括例如不同于二乙烯基芳烃二氧化物的其它环氧树脂(即芳族和脂族缩水甘油醚,环脂族环氧树脂)。例如,不同于所述二乙烯基芳烃二氧化物的环氧树脂可以是本领域已知的任何环氧树脂组分或者两种或更多种环氧树脂的组合,例如在Lee,H.和Neville,K.,Handbookof Epoxy Resins,McGraw-Hill Book Company,New York,1967,第2章,2-1至2-27页(其通过引用并入本文)中描述的环氧树脂。
本领域已知的合适的其它环氧树脂包括,例如,基于多官能醇、酚、环脂族羧酸、芳族胺或氨基酚与表氯醇的反应产物的环氧树脂。一些非限制性实例包括,例如,双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、和对氨基酚的三缩水甘油醚。本领域已知的其他合适的环氧树脂包括例如表氯醇与邻甲酚酚醛清漆、烃酚醛清漆和苯酚酚醛清漆的反应产物。所述环氧树脂还可以选自可商购的产品,例如可得自The Dow Chemical Company的D.E.R.D.E.R.332、D.E.R.354、D.E.R.580、D.E.N.425、D.E.N.431、D.E.N.438、D.E.R.736、或D.E.R.732环氧树脂。
通常,当用于本发明时,所述其它环氧树脂的量可以是例如,在一种实施方式中为总环氧化物的从0当量%至99当量%,在另一种实施方式中从0.1当量%至95当量%,在又一种实施方式中从1当量%至90当量%,和在再一种实施方式中从5当量%至80当量%。
可用于本发明可固化组合物的另一种任选化合物可以包括本领域已知的任何常规固化剂。可用于所述可固化组合物中的所述固化剂(也称为硬化剂或交联剂),可以选自例如,本领域公知的那些固化剂,包括但是不限于酸酐、羧酸、胺化合物、酚类化合物、聚硫醇、或其混合物。
可用于本发明的任选的固化剂的例子可以包括已知可用于固化环氧树脂基组合物的任何共反应性或催化固化性材料。这样的共反应性固化剂包括,例如,多胺、聚酰胺、聚氨基酰胺、双氰胺、聚合硫醇、多羧酸和酸酐、及其任何组合等。适当的催化固化剂包括叔胺、季铵卤化物、路易斯酸例如三氟化硼、及其任何组合等。共反应性固化剂的其他具体例子包括二氨基二苯砜、苯乙烯-马来酸酐(SMA)共聚物;及其任何组合。在常规的共反应性环氧固化剂当中,胺和含氨基或酰胺基的树脂、和酚醛树脂是优选的实例。可用于本发明组合物中的又一类任选固化剂包括酸酐以及酸酐与其它固化剂的混合物。
通常,任选的固化剂当用于本发明时的量可以是,例如,在一种实施方式中为总固化剂官能团(多元醇和任选的固化剂)的从0当量%至99当量%,在另一种实施方式中从0.1当量%至90当量%,在又一种实施方式中从1当量%至75当量%,和在再一种实施方式中从5当量%至50当量%。
可用于本发明中的其它任选组分是本领域技术人员已知的通常用于树脂制剂中的组分。例如,所述任选组分可以包括可添加于所述组合物中以提高涂布性能(例如表面张力调节剂或助流剂)、可靠性(例如助粘剂)、和/或催化剂寿命的化合物。
各种其它添加剂可以添加到本发明的组合物或制剂中,包括例如,其它固化剂、填料、颜料、增韧剂、流动改性剂、不同于所述环氧树脂和所述二乙烯基芳烃二氧化物的其它树脂、稀释剂、稳定剂、填料、增塑剂、催化剂灭活剂、含卤素或不含卤素的阻燃剂;用于加工性的溶剂,包括例如丙酮、甲基乙基酮、Dowanol PMA;助粘剂例如改性的有机硅烷(环氧化的、甲基丙烯酰基、氨基)、乙酰丙酮化物、或含硫分子;润湿和分散助剂,例如改性的有机硅烷;反应性或非反应性热塑性树脂,例如聚苯砜、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯、聚醚酰亚胺、聚邻苯二甲酰亚胺、聚苯并咪唑、丙烯酸类树脂、苯氧基树脂、聚氨酯;脱模剂例如蜡;用于改善聚合物性质的其它功能添加剂或预反应产物,例如异氰酸酯、异氰脲酸酯、氰酸酯、含烯丙基的分子或其它烯键式不饱和化合物,和丙烯酸酯;和其混合物。
可用于本发明的所述任选添加剂的浓度在一种实施方式中通常可以从0wt%至90wt%,在另一种实施方式中从0.01wt%至80wt%,在又一种实施方式中从0.1wt%至65wt%,和在再一种实施方式中从0.5wt%至50wt%。
制备环氧制剂或组合物的方法包括掺合(a)至少一种二乙烯基芳烃二氧化物、(b)至少一种多元醇、(c)至少一种潜伏型催化固化剂、和(d)任选的,根据需要的其他成分。例如,通过在Ross PD混合器(Charles Ross)中有或者没有真空下掺合二乙烯基苯二氧化物、多元醇、固化催化剂、和任选的任何其他所希望的添加剂,来实现本发明的可固化环氧树脂制剂的制备。任何上述任选的各种各样制剂添加剂,例如其他环氧树脂,也可以在混合以形成所述组合物期间或混合之前添加到所述组合物中。
所述环氧树脂制剂的所有组分通常在能够制备具有具体应用所需要的性质平衡的有效环氧树脂组合物的温度下混合和分散。例如,所有组分混合期间的温度在一种实施方式中通常可以从-10℃至100℃,和在另一种实施方式中从0℃至50℃。较低的混合温度有助于最小化所述树脂和多元醇组分的反应,从而将所述制剂的贮放期最大化。
掺合的化合物通常储存在低于环境温度下,以最大化储存期限。可接受的温度范围是,例如,在一种实施方式中从-100℃至25℃,在另一种实施方式中从-70℃至10℃,和在又一种实施方式中从-50℃至0℃。作为一种实施方式的说明,所述掺合制剂储存时的温度可以是0℃。
所述掺合制剂然后可根据应用通过许多方法来施加。例如通常的施加方法包括浇铸、注塑、挤塑、辊涂和喷涂。
与现有技术的可固化组合物相比,本发明的可固化组合物通过利用所述潜伏型固化催化剂而具有较长的储存期。
所述可固化组合物的固化可以在预定温度下进行足以固化所述组合物的一段预定时间并且所述固化可以取决于所述制剂中使用的组分。
所述可固化组合物有利地在一种实施方式中从50℃至200℃,在另一种实施方式中从75℃至175℃,和在又一种实施方式中从100℃至150℃的温度下进行固化。
所述可固化组合物的固化时段有利地是在一种实施方式中在24小时内,在另一种实施方式中从0.1小时至24小时,和在又一种实施方式中从0.2小时至12小时。
所述可固化组合物的固化可以在预定温度下进行足以固化所述组合物的一段预定时间,并且所述固化可以取决于所述制剂中使用的硬化剂。例如,固化所述制剂的温度在一种实施方式中通常可以从50℃至200℃;在另一种实施方式中从75℃至175℃;和在又一种实施方式中从100℃至150℃;并且通常固化时间在一种实施方式中可以选择为在1分钟至24小时之间,在另一种实施方式中在5分钟至12小时之间,和在又一种实施方式中在10分钟至6小时之间。低于1分钟时段限,时间可能太短,不能确保在常规加工条件下的充分反应;超过24小时,时间可能太长,不实用或不经济。
本发明公开的可固化组合物与现有技术的组合物相比,具有较低的最低粘度。可固化组合物的最低粘度通过随着温度增加测量粘度来确定。在固化反应发生时,可固化组合物的粘度通常首先随着温度增加而降低,然后随着温度增加而增加,直到达到胶凝点。在胶凝点,粘度是无限大的并且所述可固化组合物在没有受到压力下不再流动。本发明可固化组合物的相对最低粘度和相对胶凝点在本文中定义为本发明可固化组合物的最低粘度或胶凝点值与利用现有技术催化剂的类似制剂的最低粘度或胶凝点值的比率。
利用潜伏型固化催化剂的本发明的可固化组合物,与利用现有技术催化剂的类似可固化组合物相比,具有的相对最低粘度在一种实施方式中从0.9至0.01,在另一种实施方式中从0.8至0.05,和在又一种实施方式中从0.7至0.1。利用潜伏型固化催化剂的本发明的可固化组合物,具有的相对胶凝时间在一种实施方式中从1.1至100,在另一种实施方式中从1.2至50,和在又一种实施方式中从1.3至25。
利用潜伏型固化催化剂的本发明的可固化组合物,与利用现有技术催化剂的类似可固化组合物相比,在25℃储存时粘度的增加在一种实施方式中小于10倍,在另一种实施方式中小于9倍,在又一种实施方式中小于8倍,在再一种实施方式中小于7倍,和在别的又一种实施方式中小于6倍。
本发明的二乙烯基芳烃二氧化物,例如二乙烯基苯二氧化物(DVBDO),是本发明可固化组合物的环氧树脂组分,其可以在最终制剂中用作形成环氧基质的唯一树脂;或者所述二乙烯基芳烃二氧化物树脂可以与不同于所述二乙烯基芳烃二氧化物的其他环氧树脂组合使用,作为最终制剂中的环氧组分。例如,所述不同环氧树脂可以用作额外的稀释剂。
在一种实施方式中,使用二乙烯基苯二氧化物例如DVBDO赋予了所述可固化组合物和最终固化产物优于常规缩水甘油醚、缩水甘油酯或缩水甘油胺环氧树脂的改善的性质。DVBDO在未固化状态下的低粘度、以及在固化后由于刚性DVBDO分子结构和交联密度增加引起的高Tg的独特组合,能够使配制者运用新的配方策略。另外,具有扩大的硬化剂范围固化环氧树脂的能力,为配制者提供了优于其它类型环氧树脂例如环脂族类型树脂(例如,ERL-4221,以前出自The Dow ChemicalCompany)的明显改进的配制广度。
如本领域众所周知的,可固化组合物在从液体、糊或粉末制剂固化时转变成耐久的固体固化组合物。所生成的本发明固化组合物表现出如此优秀的性质,例如表面硬度。本发明的固化组合物的性质可以取决于所述可固化制剂的组分的性质。在一种优选实施方式中,本发明的固化组合物表现出肖氏A硬度值为从5至100,在另一种实施方式中从10至100,和在又一种实施方式中从20至100。在另一种优选实施方式中,本发明的固化组合物表现出肖氏D硬度值为从5至100,在另一种实施方式中从10至100,和在又一种实施方式中从20至100。
本发明的可固化组合物可以用于制造涂料、膜、粘合剂、粘结剂、密封剂、层压材料、复合材料、电子设备和铸件。
实施例
以下实施例和比较例进一步详细地说明本发明,但是不应被解释成限制其范围。
以下实施例所用的各种术语和名称下文中解释:
“DVBDO”表示环氧当量为83g/eq的二乙烯基苯二氧化物。
“MPTS”表示对甲苯磺酸甲酯。
“MMS”表示甲磺酸甲酯。
Cycat 600是十二烷基苯磺酸(70wt%的十二烷基苯磺酸在异丙醇中的溶液),可从Cytec,Inc.商购。
Voranol 225是聚(环氧丙烷)多元醇,出自The Dow ChemicalCompany,羟基当量为83g/eq。
实施例中使用以下标准分析设备和方法:
玻璃化转变温度(Tg)测量
在以下实施例中,玻璃化转变温度(Tg)通过差示扫描量热术(DSC)利用10℃/分钟的温度扫描速率测量,并且r是所述制剂中环氧化物/多元醇当量的比率。
胶凝时间测量
流变学分析在配备平行板夹具的TA Instruments ARES流变仪上利用以5℃/分钟的温度扫描方法进行。粘度、剪切储能模量(G’)和剪切损耗模量(G”)作为时间和温度的函数而确定。通过这种分析的胶凝点定义为G’=G”时的时间。
肖氏D硬度测量
肖氏硬度使用来自Shore-Instron Inc.的D型硬度计,利用ASTMD2240测定。
实施例1和比较例A
搅拌2.5g DVBDO(0.03eq)、2.5g Voranol 225(0.03eq,r=1.0)和0.1g(2wt%)的表I显示的催化剂(MPTS或Cycat 600)的混合物直到均匀;然后小份的混合物在配备平行板夹具的TA InstrumentsARES流变仪上利用以5℃/分钟的温度扫描方法进行流变学分析。
表I–流变性数据
在上面表I中,实施例1显示了在类似制剂中利用潜伏型MPTS催化剂与现有技术催化剂相比的加工性能的改善。实施例1和比较例A的结果说明本发明组合物的相对最低粘度为0.5和相对胶凝时间为1.5。
实施例2和3以及比较例B和C
搅拌2.0g DVBDO(0.02eq)、2.0g Voranol 225(0.02eq,r=1.0)、和0.05g(1.25wt%)的表II显示的催化剂(MPTS,MMS,或Cycat600)的混合物直至均匀,倒入铝盘中,并在空气循环烘箱中固化。所述混合物的相应固化程序和所生成的热固材料的相应性质显示在表II中。
表II–固化程序和热固材料性质
在上面表II中,实施例2和3显示了潜伏型催化剂MPTS和MMS有效固化DVBDO-Voranol 225混合物而没有发泡。另外,实施例2和3提供了热固产物,其热固材料性质与从现有技术催化剂(比较例B)制备的热固材料类似,只是实施例2和3使用的固化程序更简单。
实施例4和比较例D
在磁力搅拌下制备20.6g Voranol 225、0.8g催化剂(表III)和20.0g DVBDO的混合物。所述制剂在室温下(22℃–25℃)储存并且利用AR 2000流变仪在25℃下每天测量它们的粘度。
表III–DVBDO-Voranol 225-催化剂制剂的粘度
在上表III中,现有技术催化剂Cycat 600(比较例D)的室温反应性导致粘度经过1天增加大约6倍并经过三天增加100倍,而本发明的潜伏型催化剂MPTS(实施例4)的室温稳定性显示经过相同的时间粘度无变化。
Claims (15)
1.可固化组合物,其包含(a)至少一种二乙烯基芳烃二氧化物;(b)至少一种多元醇;和(c)至少一种潜伏型固化催化剂。
2.权利要求1的组合物,其中所述至少一种二乙烯基芳烃二氧化物包括二乙烯基苯二氧化物。
3.权利要求1的组合物,其中所述至少一种多元醇包括二醇、甘醇类、三醇、四醇、五醇、六醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚亚烷基多元醇、或其混合物。
4.权利要求1的组合物,其中所述至少一种潜伏型固化催化剂包括磺酸的酯、磺酸和环氧树脂的加合物、或其混合物。
5.权利要求1的组合物,其中所述磺酸的酯包括甲苯磺酸甲酯、甲苯磺酸乙酯、甲磺酸甲酯、对甲苯磺酸和双酚A二缩水甘油醚的加合物、或其混合物。
6.权利要求1的组合物,其中所述至少一种二乙烯基芳烃二氧化物的当量比为从100至0.01。
7.权利要求1的组合物,其中所述至少一种多元醇的当量比为从0.01至100。
8.权利要求1的组合物,其中所述至少一种潜伏型固化催化剂的浓度为从0.01重量%至20重量%。
9.权利要求1的组合物,其中所述相对最低粘度小于或等于0.9。
10.权利要求1的组合物,其中所述相对胶凝时间大于或等于1.1。
11.权利要求1的组合物,其中所述组合物的粘度在25℃下经过1天的时间增加小于约6倍。
12.权利要求1的组合物,其包含填料、反应性稀释剂、增挠剂、加工助剂、增韧剂、或其混合物。
13.制备可固化组合物的方法,所述方法包括混合(a)至少一种二乙烯基芳烃二氧化物;(b)至少一种多元醇;和(c)至少一种潜伏型固化催化剂。
14.制备固化组合物的方法,所述方法包括固化权利要求1的组合物。
15.通过权利要求14的方法制备的固化制品。
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US2924580A (en) * | 1957-08-08 | 1960-02-09 | Union Carbide Corp | Divinyl benzene dioxide compositions |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US2924580A (en) * | 1957-08-08 | 1960-02-09 | Union Carbide Corp | Divinyl benzene dioxide compositions |
CN1056699A (zh) * | 1990-05-21 | 1991-12-04 | 陶氏化学公司 | 潜伏催化剂和抑制了固化的环氧树脂组合物及其制得的层压件 |
CN1175265A (zh) * | 1995-02-10 | 1998-03-04 | 陶氏化学公司 | 能低温固化的环氧树脂组合物 |
US6562884B1 (en) * | 1999-03-17 | 2003-05-13 | Vantico, Inc. | Epoxy resin compositions having a long shelf life |
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