[发明专利]含咪唑-和 1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物的快速固化环氧组合物

说明书

相关申请的交互参考

本申请是2009年4月29日提交的美国申请号12/432095的部分继续申请。申请号12/432095的公开内容通过引用结合于本文。

发明背景

环氧粘合剂用于汽车、电子、航天技术和通用工业的多种应用。它们逐渐地替代常规结合系统，诸如软焊(soldering)、焊接(welding)、铆钉、钉子、螺丝钉和栓锁，因为它们提供的益处超过这些系统。这些益处中的一些包括使相似的和不相似的底物粘合而不损坏它们，广泛面积的应力的更好分布、更好的疲劳强度以及噪阻和抗振性。在汽车和电子行业的某些应用中，快速固化(瞬间固化)粘合剂系统对于生产周期时间缩减和节约成本是非常值得的。

单组分的环氧粘合剂系统优于两种组分组成的系统，因为其消除了与两种组分系统相关的混合步骤、应用其所需的时间和在储存和运输过程中的冷却。单组分的系统的一个实例在美国专利号4,797,455(通过引用结合于本文)中描述。

本发明涉及环氧树脂的潜伏性固化剂，包括100％固体环氧组合物和水基组合物，特别是单组分的100％固体环氧组合物。“潜伏性”固化剂是那些在通常环境条件下配制成的环氧系统保持非活性状态，而在升高的温度下易于与环氧树脂反应的固化剂。“单组分”环氧组合物典型地为环氧树脂、固化剂和任选的加速剂以及添加剂和填充剂的混合物。

发明简述

本发明提供咪唑-异氰酸酯加合物，其包含咪唑与具有2-8个亚甲基单位的多亚甲基二异氰酸酯或与具有2.1-3.5的异氰酸酯官能度的多亚甲基多(异氰酸苯酯)的反应产物，以及它们作为环氧固化剂，即潜伏性固化剂在热可固化的单组分环氧树脂组合物中的应用。单组分环氧树脂组合物包含本发明的潜伏性固化剂、任选但优选固化剂的加速剂和环氧树脂的接触产物。

在本发明的一个方面，咪唑-异氰酸酯加合物是1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物，而在另一个方面，咪唑-异氰酸酯加合物是1-(3-氨基丙基)咪唑加合物。

本发明还提供包含咪唑和1-(氨基烷基)咪唑与多亚甲基二异氰酸酯，诸如六亚甲基二异氰酸酯和与具有2.1-3.5的异氰酸酯官能度的多亚甲基多(异氰酸苯酯)的反应产物的咪唑-异氰酸酯和1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物，以及它们作为具有分别在低温和高温快速固化(或瞬间固化)的环氧固化剂、作为单独的、潜伏性固化剂在热可固化的单组分环氧树脂组合物中的应用。

在一个方面，本发明提供包含1-(3-氨基丙基)咪唑与多亚甲基二异氰酸酯，诸如六亚甲基二异氰酸酯，和与具有2.1-3.5的异氰酸酯官能度的多亚甲基多(异氰酸苯酯)的反应产物的1-(3-氨基丙基)咪唑-异氰酸酯加合物，作为1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物固化剂。

在本发明的另一个方面，单组分环氧树脂组合物包含1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物和环氧树脂。

在一个方面，本发明涉及作为环氧固化剂的咪唑-异氰酸酯加合物以及它们在单组分热可固化的环氧组合物，诸如100％的固体组合物或水基组合物中的应用。在另一个方面，本发明涉及作为环氧固化剂的1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物以及它们在单组分热可固化的环氧组合物，诸如100％的固体组合物或水基组合物中的应用。

在如在本文陈述的本发明的所有方面，咪唑-异氰酸酯加合物可为1-(氨基烷基)咪唑-异氰酸酯加合物，以及在所有方面，咪唑-异氰酸 酯加合物可为1-(3-氨基丙基)咪唑-异氰酸酯加合物。通过使咪唑与多亚甲基二异氰酸酯或与具有2.1-3.5的异氰酸酯官能度的多亚甲基多(异氰酸苯酯)反应，制备这些加合物。

在本发明的又一方面，咪唑-异氰酸酯加合物由式A表示：

其中Z是(CH₂)_n-NH，p是0-1和n是3-8，R是(CH₂)_m且m是2-8或具有2.1-3.5的异氰酸酯官能度的多亚甲基多(异氰酸苯酯)的多价残基；以及R₁和R₂独立表示氢、C1-C20直链或支链烷基、C6-C10芳基、烷芳基或芳烷基；或C5-C6环脂族基团。

在本发明的再一方面，咪唑-异氰酸酯加合物由式B表示：

其中Z是(CH₂)_n-NH，p是0-1和n是3-8，R₁和R₂独立表示氢、C1-C20直链或支链烷基、C6-C10芳基、烷芳基或芳烷基；或C5-C6环脂族基团；且m是2-8。