[发明专利]基于5,5`-氧基双(异苯并呋喃-1,3-二酮)的用于环氧树脂体系的加工友好的二酐固化剂

说明书

技术领域

本发明涉及组合物，其包含

a. 5,5'-氧基双(异苯并呋喃-1,3-二酮)；

b. 4,4'-氧基双-(邻苯二甲酸)；和

c. 选自下述的至少一种单酐化合物：甲基六氢异苯并呋喃-1,3-二酮、5-甲基-3a,4,7,7a-四氢-4,7-桥亚甲基（methano）异苯并呋喃-1,3-二酮、5-甲基-3a,4,7,7a-四氢异苯并呋喃-1,3-二酮、3-甲基呋喃-2,5-二酮、3,3,4,4,5,5-六氟二氢-2H-吡喃-2,6(3H)-二酮、3,3-二甲基二氢呋喃-2,5-二酮。

本发明还涉及包含所述组合物的用于环氧树脂的固化剂体系。本发明还涉及所述固化剂体系在环氧树脂的固化中的用途和相应的方法。

背景技术

环氧树脂属于最通用的聚合材料。它们例如用作涂料、粘合剂、浇注树脂料、模塑料、作为用于包封电子部件的包埋料、作为用于印刷电路的层压材料和基础材料以及作为纤维增强塑料的基体树脂。

单体或低聚的环氧树脂转化成聚合物质需要被称为固化剂的反应参与物。根据固化剂类型，在大约室温或低温的温度下（所谓的“冷固化”）或在升高的温度下（所谓的“温-或热固化”）实施固化反应。为了在用于工业用途的低温下固化环氧树脂，主要仅使用脂族伯胺或仲胺和多胺；相反，较少使用聚硫醇或特定的盐。

所有未改性的胺进行碱性至强碱性反应。液态胺，尤其是脂族和脂环族的，会造成皮肤损伤，最严重到化学灼伤。液态胺的高挥发性也是不利的。用上述固化剂冷固化环氧树脂的一个大的缺点是所得产物低的耐温性和耐化学性。为提高耐温性、耐溶剂性和耐化学性，被迫在升高的温度下以热固化用芳族或脂环族胺、羧酸酐、多酚或用潜伏性固化剂固化环氧树脂。

但是，存在对能在尽可能低的温度下固化并产生具有提高的耐温性、耐化学性和耐溶剂性的产物的环氧树脂-固化剂-体系的需求。对此的潜在用途是例如粘合剂、用于纤维复合材料的基体树脂和用于不适合于高温应用的部件的修复树脂。另一些用途是浇注树脂和包埋料，尤其是用于包封大型电子部件，其中固化可在低温下以低放热并因此大幅节能地进行，由此另一优点是产生具有降低的内部应力的产品。

从文献中已知，用环状二羧酸酐和四羧酸二酐固化环氧树脂，尤其是在双酚A树脂的情况下，始终需要至少120-150℃的固化温度，在这种情况下还需要几小时的固化时间；参见Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, 第E20卷, Makromolekulare Stoffe, Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1987, 第1959页。甚至在这些温度下，交联反应仍如此慢，以致通常不能放弃使用加速剂。但是，有利的是，相较于用胺固化，用酐固化以较低的放热进行。固化的产物具有好的电绝缘性质和好的耐热性。

该文献中只描述了在低温下用环状酸酐固化环氧树脂的一个实例；参见US 4,002,599。但是，只描述了基于聚缩水甘油基取代的氨基酚的体系。

DE 2837726描述了由至少一种环氧树脂和固化剂构成的环氧树脂组合物，其中所述固化剂包含2,3,3',4'-二苯基四羧酸酐。根据DE 2837726的教导，在能实施固化之前必须首先溶解该酐；有时甚至将该混合物再冷却。这会造成问题；特别是该固化剂会析出。

另一缺点是现有技术中描述需要利用固化催化剂并因此尤其指示要使用胺。尽管上述讨论的脂族和脂环族胺的刺激性作用可以例如通过使用芳胺作为催化剂来减轻，例如如US 3,989,573中所述般，在那里使用2-乙基-4-甲基咪唑。但是，还是更希望能够完全不使用这样的催化剂并仍能获得能使用该固化剂体系的聚合速度。

为此需要使用可操作的固化剂体系。因此，现有技术中描述的由二酐化合物和单酐化合物构成的许多固化剂体系具有在这两种组分宽的混合范围内作为扬起细粉尘的粉末存在的成问题的性质，这使它们难以加工并不可避免添加溶剂。溶剂的这种添加又妨碍以高浓度（即用尽可能少的其它物质）制造所需固化剂体系。但是，为了用作固化剂体系，恰好希望这样的高浓度，但其不应作为粉末存在。此外，当该固体以过稀形式存在时，是不利的，因为固体随后在几小时内开始沉降，这造成该组合物的不合意的不均匀性。

因此也希望获得在宽的混合范围内稳定并可储存的不扬尘的配制品。