[发明专利]聚噁唑烷酮树脂

说明书

发明领域

本发明涉及聚噁唑烷酮树脂，更具体地涉及从二乙烯基芳烃二氧化物和多异氰酸酯衍生的环氧封端的噁唑烷酮树脂；以及由该环氧封端的噁唑烷酮树脂制备的聚合物。

背景及相关领域的描述

环氧封端的噁唑烷酮树脂是本领域已知的且已知是用于涂料、层压材料和其他用途的有用前体。例如，5,112,932号美国专利公开了一种用于通过使传统的环氧树脂与多异氰酸酯反应来制备环氧封端的噁唑烷酮的方法。

5,112,932号美国专利描述了由环氧树脂和多异氰酸酯制备的环氧噁唑烷酮树脂，但没有教导二乙烯基芳烃二氧化物用作环氧噁唑烷酮树脂的前体。

Braun，Dietrich；Weinert，Johann；Angewandte Makromolekulare Chemie(1979)，78，1-19描述了由二环氧化物和二异氰酸酯制备聚噁唑烷酮，但没有制备环氧官能的聚合物。

Braun，Dietrich；Weinert，Johann；Liehigs Annalen der Chemie(1979)，(2)，200-9描述了由单环氧化物和二环氧化物及单异氰酸酯制备单噁唑烷酮和双噁唑烷酮，但没有使用多异氰酸酯且没有制备环氧官能的聚合物。

使用现有技术的环氧封端的噁唑烷酮树脂遇到的问题涉及相对于其玻璃化转变温度(T_g)相对较高的熔体粘度。例如，来自The Dow Chemical公司的D.E.R.^TM6508环氧噁唑烷酮树脂具有约45℃的T_g(其足够高以防止固体聚结或烧结)，且为其熔体粘度等于500Pa-s(适用于许多环氧热固性应用例如涂料和复合材料的熔体粘度)所需的温度为约191℃。该高加工温度是能源密集的并可能导致热固性制剂的过早交联。

使用现有技术方法制备源自二乙烯基芳烃二氧化物的环氧噁唑烷酮树脂遇到的另一个问题，即对噁唑烷酮的低选择性(如小于约40％)。除了所希望的噁唑烷酮外，副反应还可以产生大量的异氰脲酸酯(源自异氰酸酯三聚反应)或氨基甲酸酯(源自基于环氧化物的醇与异氰酸酯的反应)或这两者。异氰脲酸酯的存在增加了粘度，并导致过早胶凝化(在其制备期间或固化期间)。氨基甲酸酯的存在降低所得的热固性物质的热稳定性。这些副反应通常使得噁唑烷酮选择性降低至小于约40％。

发明概述

本发明提供了由二乙烯基芳烃二氧化物衍生的携带末端环氧基的环氧官能的噁唑烷酮树脂，该树脂在产业中是未知的。该新型树脂的熔体粘度为约500Pa-s(T₅₀₀)时的温度与玻璃化转变温度(Tg)(两个温度都是以°K测量)的比例小于约1.5且具有高噁唑烷酮选择性(例如，大于约40％)，并且其可与固化剂和/或催化剂反应以形成环氧树脂热固性物质。

在一个实施方式中，本发明提供了一种由二乙烯基芳烃二氧化物制备的新型环氧封端的噁唑烷酮树脂；和由其衍生的环氧热固性物质。本发明的环氧封端的噁唑烷酮树脂有利地具有低于约1.5的T₅₀₀/T_g和高于约40％的噁唑烷酮的选择性。

本发明的另一个实施方式涉及环氧噁唑烷酮树脂，其包含(a)二乙烯基芳烃二氧化物，例如二乙烯基苯二氧化物(DVBDO)，与(b)多异氰酸酯，例如4，4′-亚甲基二(苯基异氰酸酯)(MDI)的反应产物，以提供环氧噁唑烷酮树脂组合物。

而在另一个实施方式中，该组合物的T₅₀₀与T_g的比小于约1.5；且其中该组合物含有与总的携带羰基的产物(包括异氰脲酸酯和氨基甲酸酯副产物)相比约40％的噁唑烷酮选择性。

本发明的新型环氧官能的噁唑烷酮树脂携带允许其与固化剂和/或催化剂反应以形成热固性物质的末端环氧基团。由二乙烯基芳烃二氧化物制备的本发明的新型环氧官能的噁唑烷酮有利地提供具有较高的耐热性或良好的耐热性和较低粘度的树脂。在这些环氧官能的噁唑烷酮树脂交联时，所得的热固性物质具有高的耐热性和/或良好的柔韧性。

本发明的另一个实施方式涉及一种可固化的环氧树脂组合物，其包含(i)上述环氧官能的噁唑烷酮树脂；和(b)至少一种固化剂。

本发明再其它的实施方式涉及用于制备上述环氧官能的噁唑烷酮树脂和可固化环氧树脂组合物的方法。