JP7332684B2 - 硬質フォームを製造するための高速硬化エポキシ系および該フォームの複合材におけるまたは断熱材としての使用 - Google Patents
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Description
本発明は、硬質エポキシフォームを製造するための新規な方法に関する。さらに、本発明は、材料、特にこの方法を実施するために使用される新規の二成分エポキシ系に関する。
文脈から何か異なることが明らかでない限り、「複合材系」、「複合材料」および「複合材」という用語は、以下では同義語として使用される。
したがって、説明された先行技術の背景に対して、本発明によって対処される課題は、それによって、特にフォーム表面において、均質でかつ構造的損傷のないエポキシフォームを製造することが可能である新規な方法を提供することであった。
この課題は、硬質エポキシフォームを製造するための新規な方法を提供することにより解決された。この新規な方法は、以下の工程:
a.エポキシ樹脂を、発泡剤と任意に混合する工程、
a2.イオン液体および任意で第2の硬化剤を含む組成物Aを、発泡剤と任意に混合する工程、
b.任意で発泡剤を含むエポキシ樹脂を、組成物Aと混合して組成物Bを形成する工程、および
c.エポキシ樹脂、発泡剤、イオン液体および任意選択の少なくとも1種の他の硬化剤を含む組成物Bを発泡する工程であって、追加の加熱が必要とされない工程
を含む。
- エポキシ樹脂の量は、好ましくは20~80重量%の間、特に好ましくは30~70重量%の間、さらにより好ましくは40~60重量%の間である。
- イオン液体の量は、好ましくは5~60重量%の間、特に好ましくは10~50重量%の間、さらにより好ましくは15~45重量%の間である。
- 発泡剤の量は、好ましくは0.1~40重量%の間、特に好ましくは1~30重量%の間、さらにより好ましくは5~15重量%の間である。
- 任意選択のさらなるアミンの量は、好ましくは30重量%まで、特に好ましくは1~20重量%の間、さらにより好ましくは5~15重量%の間である。
- 任意選択の添加剤および安定剤の総量は、好ましくは20重量%まで、特に好ましくは0.1~15重量%の間、さらにより好ましくは1~10重量%の間である。
本発明の文脈において、特に特許請求の範囲、詳細な説明、および以下の例に関して、ガラス転移温度を、示差走査熱量測定(DSC)を介して測定した。本発明の文脈において、Perkin Elmer装置を使用して、ガラス転移温度Tg(DSC-8000、Perkin Elmer)を測定した。
試料を計量し(±1.0mgの精度)、装置を試験前に5分間窒素でパージした。試料を-40℃の温度で2分間保持し、その後、20℃/分の加熱速度で-40℃から200℃に加熱した。次の段階では、試料を200℃/分の冷却速度で再び200℃から-40℃に冷却し、-40℃でさらに2分間保持する。次に、これを20℃/分の加熱速度で-40℃から200℃に再び加熱した。最終Tgを、この第2の加熱サイクルから測定した。その後、Tg測定の結果を第2のDSCスキャンで確認した。これらの試験条件は、試験規格GB/T 19466.2-2004“plastics DSC determination of glass transition temperature”に準拠している。
以下の実施例は、本発明を説明するのに役立つ。Ancamine 2914UFは、Evonik製の超高速イオン液体硬化剤である。また、脂肪族および脂環式アミンを、研究に使用する(第1表を参照のこと)。
第1の工程は、エポキシ樹脂と発泡剤(カプセル化された発泡剤)とを室温でスピードミキサー(800rpm)を用いて1分間混合し、部品Aを形成することである。第2の方法工程は、部品B、アミン硬化成分を添加し、これを室温でスピードミキサー(800rpm)を用いて30秒間混合することである。発泡および硬化反応は、室温で混合した後に始まる。
25gのエポキシ樹脂および2.5gの発泡剤(ミクロスフェアF35D)からなる部品Aを、記載された手順に従って、12.5gのアミン硬化成分からなる部品Bとスピードミキサーを用いて室温で混合する。発泡および硬化反応は、220秒後に始まり、321秒後に終了する。発熱反応の温度は、190℃である。2K系は、0.095g/cm3の密度のフォームを生成する。
実施例3.10~3.12について、第1の工程は、26.47gのエポキシ樹脂と0.26gの発泡剤(カプセル化された発泡剤、ミクロスフェアF35D)とを室温でスピードミキサーを用いて混合することである。第2の方法工程では、13.27gのアミン硬化成分のイオン液体を、実施例1について記載された方法に従って組成物に添加する。発泡および硬化反応は、室温で混合した後に始まる。正確な組成および結果を第3表に示す。
方法の説明2:
実施例4.13について、第1の工程は、25gのエポキシ樹脂と2.5gのカプセル化された発泡剤とを室温でスピードミキサー(800rpm;1分間混合)を用いて混合することである。混合物および硬化剤を、それぞれ10℃、25℃または40℃の温度で少なくとも1時間貯蔵した。第2の方法工程は、12.5gのイオン液体を、アミン硬化成分として組成物に添加することである。その後、組成物を、スピードミキサー(800rpm)を用いて室温で30秒間混合した。第4表で見られるように、発泡および硬化反応は、さまざまな温度で混合した後に始まる。
方法の説明3:
実施例5.15~5.19について、第1の工程は、25gのエポキシ樹脂と2.5gのカプセル化された発泡剤とを室温で1分間、スピードミキサー(800rpm)を用いて混合することである。得られた部品Aの混合物を、いくつかの試料に分けた。さまざまな試料を、23℃で1日、7日、14日、21日および30日間貯蔵した。さまざまな期間にわたって貯蔵した後、イオン液体を、部品Bとして試料に添加した(第2の方法工程)。その後、組成物を、スピードミキサー(800rpm)を用いて室温で30秒間混合した。発泡および硬化反応は、室温で混合した後に始まる。結果を第5表に示す。
方法の説明4:
12.5gのイオン液体硬化剤を、室温でスピードミキサー(800rpmで1分間)を用いて、2.5gのカプセル化発泡剤と混合して、部品Bを形成した。混合物のさまざまな試料を、23℃で1日、7日、14日、21日または30日間貯蔵した。エポキシ樹脂を貯蔵した後、部品Aを単一の試料に添加した。混合自体は、スピードミキサー(800rpmで30秒間)を用いて室温で実施した。発泡および硬化反応は、室温で混合した後に始まる。結果を第6表に示す。
実施例1.1と同様に、手順1に従って、一般的な硬化剤TETAを用いて硬質フォームを製造した。発泡および硬化反応の後、実施例7.2の試料を、対照試料として暗いフラスコに貯蔵した。実施例7.2の別の試料を、数日間太陽光にさらした。結果は、フォームが時間とともに黄変することを示す(第7.2表を参照のこと)。
方法の説明6:
本発明に従って製造した硬質フォーム製品は、室温に冷却した後の発泡後に臭気を示さない。フォームの試料における潜在的臭気を、実施例1.1、実施例3.10および実施例3.12に従って、発泡および冷却の直後、ならびにこれらの試料を密閉ガラス瓶に2日以上貯蔵した後に5人の異なる人によって調査した。貯蔵直後と同様に、いずれの試験者も試料に臭気を認めなかった。
実施例1.1と同様に、手順1に従って、一般的な硬化剤TETAを用いて硬質フォームを製造した。また、ここでは、方法6に従って臭気を試験した。これらの試料を、発泡および冷却した直後ならびに貯蔵した後に、顕著な臭気が認められた。したがって、貯蔵後の臭気は、ほとんど低減されなかった。
実施例3.11~3.12と同様に、手順1に従って、イオン液体硬化剤を用いて硬質フォームを製造した。正確な組成および結果を、第9.1表に示す。第9.1表の実施例の圧縮強度を、試験方法ISO844に従って試験した。
Claims (18)
- 硬質エポキシフォームの製造方法であって、以下の工程:
a.エポキシ樹脂を発泡剤と混合するか、または、イオン液体硬化剤および任意で他の硬化剤を含む組成物Aを発泡剤と混合する工程、
b.前記エポキシ樹脂を組成物Aと混合して、前記エポキシ樹脂、前記発泡剤、前記イオン液体硬化剤および任意で前記他の硬化剤を含む組成物Bを形成する工程、および
c.組成物Bを発泡する工程であって、追加の加熱が必要とされない工程
を含み、前記イオン液体硬化剤が、ポリアミンと有機酸との反応により形成される室温イオン液体であることを特徴とする、方法。 - 前記発泡剤が、カプセル化された発泡剤であることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記有機酸が、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、フルオロスルホン酸、サリチル酸、トリフルオロ酢酸、2-エチルヘキサン酸、テトラフルオロホウ酸、チオシアン酸およびそれらの組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項3記載の方法。
- 前記ポリアミンと前記有機酸との比が、0.1~1.8の間であることを特徴とする、請求項3または4記載の方法。
- 前記ポリアミンが、N,N’-ビス-(3-アミノプロピル)エチレンジアミン、N,N,N’-トリス-(3-アミノプロピル)エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンまたはこれらの任意の組み合わせから選択されることを特徴とする、請求項3から5までのいずれか1項記載の方法。
- 方法工程a.およびb.が、同時に実施されることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 方法工程b.が、方法工程a.の後に実施されることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 前記発泡剤、前記イオン液体硬化剤および任意で前記他の硬化剤を、1つの混合物として前記エポキシ樹脂に混合することを特徴とする、請求項7記載の方法。
- 方法工程cを型内で実施することを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
- エポキシ樹脂および/または組成物Aが、添加剤、安定剤、染料、着色剤、繊維、顔料および/または充填剤を含有することを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
- 前記添加剤または安定剤が、難燃剤、UV安定剤、UV吸収剤、フォーム改質剤、接着促進剤、チキソトロピー添加剤、レオロジー調整剤、乳化剤またはこれらのうちの少なくとも2種の混合物であることを特徴とする、請求項11記載の方法。
- 組成物Aが、前記他の硬化剤としてアミン硬化剤を含むことを特徴とする、請求項1または2記載の方法。
- 前記他の硬化剤が、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第四級アミン化合物、メルカプタンおよびそれらの組み合わせを含むリストから選択されることを特徴とする、請求項13記載の方法。
- 組成物Aが、硬化触媒をさらに含むことを特徴とする、請求項1から14までのいずれか1項記載の方法。
- エポキシ樹脂、カプセル化された発泡剤および組成物Aを含み、その際、前記組成物Aが、イオン液体硬化剤および任意で他の硬化剤を含むことを特徴とする、硬質エポキシフォームを製造するためのキット。
- 前記キットが、a)前記エポキシ樹脂と前記カプセル化された発泡剤との混合物、およびb)前記組成物Aを含むことを特徴とする、請求項16記載のキット。
- 前記キットが、a)前記エポキシ樹脂、およびb)前記カプセル化された発泡剤と前記組成物Aとの混合物を含むことを特徴とする、請求項16記載のキット。
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