[发明专利]阻燃低密度环氧组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃、低密度且基本不含卤素的环氧组合物的可固化前体，并涉及可通过固化该前体获得的环氧组合物。所述前体和固化的环氧组合物特别可用于航空航天领域中，用于金属、塑料和复合材料部件的粘结、密封和/或绝缘。

背景技术

适用于航空航天工业、特别是适用于航空器内部的材料和半成品需要达到航空器制造商发布的说明书中所描述的性能分布的要求。所要求的性能分布包括燃烧时的高阻燃性以及烟和有毒气体的低释放。

而且该材料还需显示良好的机械性能例如高抗压强度。

另一个重要的要求是用于航空航天工业的材料需要是低重量的，即该材料需显示低密度。

还要求这种材料的可固化前体显示所需的粘度，并且优选在室温下粘度随时间的增加而较少，以便其可通过例如挤出机、包含泵的设备或其它常规的应用设备而加工。

现有技术中公开的固化的材料和相应的前体并不能在所要求的和/或所需的程度上始终满足这种性能分布。

例如，US 5,019,605描述了一种低密度阻燃单部分(one-part)环氧组合物，该组合物包括：

(a)10～75重量％的、环氧化物官能度至少为1的有机环氧化物；

(b)1～25重量％的环氧化物硬化剂；

(c)20～50重量％的防烟剂；

(d)10～25重量％的能够降低所述组合物密度的填料；

(e)1～10重量％的有机含磷化合物，该有机含磷化合物选自：磷酸烷基酯、磷酸芳基酯、膦酸烷基酯、膦酸芳基酯及其混合物；

其中所述组合物含有约3～10重量％的溴。

该组合物提供了防烟性并且具有优良的抗压强度，但是由于其含有溴，因此燃烧时具有潜在的毒性。

EP 0,814,121公开了一种低密度阻燃环氧基组合物的可加工的单部分前体，该前体也优选含有溴源。

EP 0,693,092、EP 0,459,951和WO 99/45,061公开了基本不含卤素的阻燃环氧组合物。EP 0,693,092公开了为在保持高抗压强度的同时降低固化的环氧组合物的重量和密度，使用低密度填料例如中空玻璃微球。EP 0,459,951中也使用了类似的方案，其中优选以玻璃气球和热解法二氧化硅的组合作为填料。所述中空玻璃微球的密度通常为约0.25～0.35g/cm³，使得为了按照需要降低组合物的重量和密度时，需要向组合物中加入相对较高量的玻璃微球。例如已知在US 6,635,202中描述，为了使固化的糊状物的密度值降低至0.6g/cm³以下，需要向可加工的合成环氧基糊状物中加入大量的中空玻璃微球。US′202也公开了，高填充量的玻璃微球可导致粘度的急剧增大，使未固化的糊状前体需要通过手工或揉面机来混炼。本发明人发现向现有技术的组合物中加入更高量的玻璃微球，例如加入量占组合物质量的25重量％以上，特别是27.5重量％以上时，容易使粘度增大，由此使这种常规的环氧基阻燃组合物的前体的加工性能降低至不理想以及通常不可接受的程度。

US 6,635,202公开了一种热膨胀性的环氧基粉末，该粉末可用作航空航天工业中所用蜂窝夹芯板的填隙材料。该粉末含有环氧化物、环氧硬化剂和填料组分，该填料组分含有未膨胀的热塑性微球，其任选地与无机填料例如热解法二氧化硅组合。在低于环氧化物的起始温度、且低于未膨胀的热塑性微球发生膨胀时所处温度的温度下，通过混合起始化合物而获得粉末状前体。US′202中的粉末填充于蜂窝状结构中，并加热而膨胀、发泡同时固化该粉末。

US′202中的粉末不能用于垂直粘结的几何形状中，这就限制了它们的适用性。而且，发泡胶粘剂仅能用于特定的应用中。此外，US′202中固化的粉末的抗压强度并不始终满足实际应用中的要求。

因此，本发明的目的就在于提供一种轻质阻燃组合物，该组合物在燃烧时释放较少的烟和有毒气体，并且可广泛地应用于技术领域中。本发明的另一个目的是提供一种阻燃环氧组合物，该组合物在固化时表现出有利的机械性能，例如特别是高抗压强度和优选不大于0.6g/cm³的低密度，同时这种组合物的前体的特征在于具有良好或至少可接受的加工性能，例如特别是良好的延伸性能。从下面的详细描述中还可以得到本发明的其它目的。

发明概述

本发明涉及一种阻燃、低密度且基本不含卤素的环氧组合物的可固化前体，该前体包括：

(i)0～70重量％的至少一种有机环氧化物，其环氧化物官能度至少为1；