[发明专利]改善包含聚异氰脲酸酯的反应产物的断裂韧性的方法

说明书

通过以至少100的异氰酸酯指数组合和混合至少多异氰酸酯组合物、包含至少50摩尔%的二醇的异氰酸酯反应性组合物和包含丙烯酸系嵌段共聚物的增韧剂获得的用于制备包含聚异氰脲酸酯的产物的可固化组合物。

发明领域

本发明涉及改善包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性的方法。

本发明进一步涉及特殊多元醇组合物用于使包含聚异氰脲酸酯的材料的聚异氰脲酸酯基质更富韧性的用途。

本发明进一步涉及特定嵌段共聚物增韧剂用于提高包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性的用途。

本发明进一步涉及具有提高的韧性的包含聚异氰脲酸酯的材料。

本发明进一步涉及玻璃化转变温度100℃的包含聚异氰脲酸酯的材料。

特别地，本发明涉及通过使用基于反应性可固化组合物的总重量计算至少50重量%、优选超过60%的多异氰酸酯制备的包含聚异氰脲酸酯的材料。

根据本发明的包含聚异氰脲酸酯的材料非常适于制备具有100℃的玻璃化转变温度和显著改善的断裂韧性值的包含聚异氰脲酸酯的材料（PIR）。

发明背景

结构复合材料已知可用于许多应用，如电气、航天、交通运输和户外运动装备的应用。

异氰酸酯加聚反应产物如包含聚异氰脲酸酯的材料通常在结构复合材料中用作聚合物基质。固化的包含聚异氰脲酸酯的材料因其良好的热、机械和化学性质而为人所知，但是它们缺乏韧性，并且在固化时容易变脆。

此外，包含聚异氰脲酸酯的材料已知非常难以增韧，一些可能太脆以至于不能有效地增韧。过去，提高断裂韧性的尝试常常以模量的改变（通常是降低）和热性质，例如玻璃化转变温度（T_g）的降低为代价，由此对所得复合材料的适用性造成不可接受的限制。

例如，为了提高包含聚异氰脲酸酯的材料的韧性，已加入增塑剂作为赋予这些材料改善的柔性和耐久性的添加剂。最常见的是使用邻苯二甲酸酯作为增塑剂。增塑剂通过将其自身嵌在聚合物链之间，将它们分隔开（增加“自由体积”）来起作用，但是，这种韧性的改善通常导致模量与玻璃化转变温度（T_g）的显著下降。

还可以通过改变具有高分子量的多元醇的量来控制包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性。但是这也会产生具有较低的玻璃化转变温度和较低的模量的材料。

或者，还可以通过添加核壳粒子来实现包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性，但是这包括向液体树脂中添加固体粒子，这暗含着稳定性问题。

因此，在工业中需要开发用于制造包含聚异氰脲酸酯的结构复合材料的可固化多异氰酸酯组合物，其具有改善的延展性（即断裂韧性），同时仍保持其它关键加工性质（例如粘度）和性能性质（例如玻璃化转变温度和模量）。

发明目的

本发明的目的是改善玻璃化转变温度（T_g）100℃的包含聚异氰脲酸酯的材料的断裂韧性。

本发明的另一个目的是开发可以承受高外力并且可用于例如汽车构造的包含聚异氰脲酸酯的结构组件。要开发的结构组件（也称为复合元件）应当能够用作已知钢结构件的替代品，并特别在其重量、制造工艺和维护强度方面具有优势。

发明概述

根据第一方面，公开了用于制备包含聚异氰脲酸酯的产物的可固化组合物，所述组合物通过以至少100的异氰酸酯指数组合和混合以下成分来获得：

a）多异氰酸酯组合物，

b）包含基于异氰酸酯反应性组合物中异氰酸酯反应性化合物的总摩尔数计算的至少50摩尔%、优选至少70摩尔%、更优选至少90摩尔%的二醇的异氰酸酯反应性组合物，