[发明专利]具有高热稳定性和韧性的环氧树脂

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发明领域

本发明涉及环氧树脂组合物，其在固化时表现出优选的化学和物理特性。特别地，本发明的固化环氧树脂组合物表现出高玻璃化转变温度和高断裂韧度。

发明背景

环氧树脂公知可用于处理表面（例如混凝土、金属、电气部件和石膏板）以防止由日常使用和环境造成的腐蚀和其它形式的磨损和撕裂。环氧树脂通常含有多个环氧基或环氧乙烷基团，它们与固化剂反应形成网络或显著交联体系。

固化剂有别于在本文中被称作扩链剂的化合物。本文所用的“扩链剂”意在表示具有两（2）个能与环氧基反应的位点的化合物。在聚合过程中，扩链剂通常嵌入环氧树脂链之间，在几乎不发生交联的情况下扩链。与此相比，“固化剂”是指能在显著网络化或交联下催化环氧树脂聚合的化合物。

在许多用途中，希望固化环氧产品表现出相对较高的玻璃化转变温度(Tg)。获得较高玻璃化转变温度的一种常用方法是通过使用多官能环氧树脂，如美国专利No.4,559,395、4,645,803、4,550,051、4,529,790、4,594,291、2,947,726、2,971,942和2,809,942中描述的那些。但是，多官能环氧树脂通常不是非常坚韧或延展并因此在一些用途中不合意。此外，如果为实现高耐热性而将大浓度的极性基团并入该树脂中，固化产品可能表现出差的耐湿性。

改进韧性和挠性的一种方法是通过使用扩链剂，如双酚A，其可以在固化前并入环氧树脂中。尽管所得固化产品通常表现出相对较高的固化程度和韧性或延性，但该固化产品由于低交联密度还倾向于表现出相对较低的玻璃化转变温度。美国专利No.4,980,234中所述的基于9,9-双(4-羟苯基)芴的二缩水甘油醚的环氧树脂据称在固化时提供具有高玻璃化转变温度和弯曲模量以及低耐湿性的材料。

本发明的一个目的是提供可用于获得具有更高的玻璃化转变温度以及优异的机械性质和低吸湿性的固化环氧产品的新型环氧树脂组合物。

发明概述

本发明涉及环氧树脂组合物，其包含：

(a)聚环氧化物树脂；

(b)扩链剂，其包含至少一种通式(III)或(V)的化合物：

OH-A-OH      (III)

R²O-A-OR²     (V)

其中A是具有式(IV)的基团

(IV)

其中Z是氢、甲基或苯基；且A₁代表完成芳族残基所需的有机基团且R²是具有1至6个碳原子的环氧官能化烷基；

(c)增韧剂；

(d)固化剂；和任选

(e)双酚化合物。

上述组分在组合物中提供时意外地在固化后产生表现出高玻璃化转变温度和改进的断裂韧度的固化环氧树脂。

发明详述

如果出现在本文中，术语“包含”及其派生词无意排除任何附加组分、步骤或程序的存在，无论其在本文中是否公开。为避免任何疑问，本文中通过使用术语“包含”要求保护的所有组合物可包括任何附加添加剂、辅助剂或化合物，除非作出相反的陈述。相反，术语“基本由...构成”如果出现在本文中，在任何随后列举的范围中排除除了对可操作性而言不是必需的那些外的任何其它组分、步骤或程序，如果使用术语“由...构成”，其排除没有具体描述或列举的任何组分、步骤或程序。除非另行规定，术语“或”是指单独以及任何组合的所列成员。

冠词“一”在本文中用于表示一个或多于一个（即至少一个）该冠词的语法对象。例如，“一环氧基”是指一个环氧基或多于一个环氧基。

短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等通常是指该短语后的特定要素、结构或特征包括在本发明的至少一个实施方案中并可能包括在本发明的多于一个实施方案中。重要地，这样的短语不一定是指相同实施方案。

如果说明书指出一组分或要素“可能”、“可以”、“可”被包括或具有某一特征，该特定组分或要素不是必须被包括或具有该特征。