[发明专利]环氧弹性体组合物

说明书

发明领域

本发明涉及环氧组合物，更具体地涉及环氧弹性体组合物。

技术背景

环氧组合物至少由环氧树脂和硬化剂形成。环氧树脂可包括一个或多个环氧基团，而硬化剂可包括多种与该环氧化基团反应的结构。这两种组分化学反应或“固化”，形成固化的环氧产物。一旦固化，环氧组合物形成高度交联的热固性材料。

固化的环氧组合物可具有多种性质。这些性质可取决于环氧组合物中环氧树脂、硬化剂、组分比例、反应条件以及如果存在的话，环氧组合物中添加剂的选择。对于高温应用，这些组分的选择可以帮助获得期望结果。然而，存在某些应用，除了耐高温之外，固化的环氧组合物还需要坚韧。一种此类实例是汽车工业中的应用。此处，固化的环氧组合物不仅需要耐高温，还需要有柔性并且能够吸收能量以及在不破碎情况下弹性或塑性变形(即，具有韧性)。

因而，现有技术需要具有韧性、柔性同时能够耐高温的环氧组合物。

发明简介

本发明的实施方式提供了在升高的温度下，例如在至少50℃的温度下，在保持弹性的同时，能够保持其完整性和机械强度(即韧性和柔性)的环氧弹性体组合物。特别地，本发明的实施方式包括环氧弹性体组合物以及制备该环氧弹性体组合物的方法。

环氧弹性体组合物包括环氧封端的预聚物和与环氧封端的预聚物反应形成环氧弹性体组合物的酸酐硬化剂。环氧弹性体组合物具有微相分离形貌的硬颗粒，其由与环氧封端的预聚体反应的酸酐硬化剂形成，分散于由环氧封端的预聚物形成的软连续相中。微相分离的形貌为固化的环氧弹性体组合物提供了两个或更多个玻璃化转变温度。特别地，由酸酐硬化剂形成的硬颗粒的玻璃化转变温度(Tg)高于由环氧封端的预聚物形成的软连续相的Tg。微相分离形貌还为环氧弹性体组合物提供了改善的机械强度。

环氧封端的预聚物由脂环族环氧树脂与胺封端的聚合物多元醇的反应产物形成。可以使用催化剂以促进脂环族环氧树脂与胺化多元醇的反应。胺封端的聚合物多元醇可以具有多种结构。实例包括胺封端的聚合物多元醇是伯胺或仲胺封端的聚合物多元醇，胺封端的聚合物多元醇是胺封端的聚醚多元醇和/或胺封端的聚合物多元醇是胺封端的聚酯多元醇和/或胺封端的聚合物多元醇是胺封端的丁二烯丙烯腈共聚物。

形成环氧弹性体组合物的方法包括形成环氧封端的预聚物，如上所述，以及使得环氧封端的预聚物与酸酐硬化剂反应形成具有分散于软连续相中的微相分离形貌的硬颗粒的环氧弹性体组合物，如上所述。

本发明的上述简介不是用来描述本发明的每一个公开的实施方式或每一种实现方式。随后的说明书更具体地例示阐释性的实施方式。在本申请的几处地方，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合使用。在每种情形下，所述系列仅作为代表性的组合，而不应理解为排外的系列。

附图简介

图1阐释了在制备本发明的环氧封端的预聚物时催化剂对环氧当量分子量(EEW)的影响。

图2示出了本发明的环氧弹性体组合物的实例的动态机械分析。

图3示出了本发明的环氧弹性体组合物的实例的动态机械分析。

图4A和4B示出了本发明的环氧弹性体组合物(由环氧封端的预聚物制备)(图4A)和在“一锅法反应”中制备的环氧弹性体(图4B)的原子力显微镜相图。

发明详述

本发明的实施方式提供了由于形成微相分离形貌而具有期望的玻璃化转变(Tg)温度和机械性质的环氧弹性体组合物。对于环氧弹性体组合物，由于存在两个Tg，微相分离形貌的存在是明显的。本发明的环氧弹性体组合物是由环氧封端的预聚物与酸酐硬化剂反应形成的环氧弹性体组合物。环氧封端的预聚物是脂环族环氧树脂与胺封端的聚合物多元醇的反应产物，其中使用催化剂以促进脂环族环氧树脂与胺化多元醇的反应。

对于多个实施方式，环氧封端的预聚物的分子量足够低，以便在固化之前与酸酐硬化剂形成均一的混合物，但在环氧弹性体组合物固化时足够高，以便产生相分离。相分离引起微相分离形貌的硬颗粒，其由与环氧封端的预聚体反应的酸酐硬化剂形成，分散于由环氧封端的预聚物形成的软连续相中。微相分离形貌有助于改善环氧弹性体组合物的机械性能(例如，韧性和柔性)同时还具有足够高的Tg以满足高温应用，这类温度的范围从环境温度(23摄氏度(℃))至170℃。