[发明专利]多阶段聚合物组合物、其制备方法、其用途和包含其的组合物

说明书

[发明领域]

本发明涉及聚合物颗粒形式的多阶段聚合物(multistage polymer)、其组合物及其制备方法。

具体而言，本发明涉及通过多阶段法、而最后阶段包含具有低分子量的聚合物制得的聚合物颗粒形式的多阶段聚合物。

更具体地说，本发明涉及通过包括至少三个阶段的多阶段法、而最后阶段包含具有低分子量的聚合物制得的聚合物颗粒形式的聚合物组合物、其制备方法、其作为聚合物组合物中的抗冲改性剂用于包含热固性树脂或热塑性聚合物的复合材料的用途、以及包含其的组合物和制品。

[技术问题]

在其使用过程中必须吸收高应力的机械或结构部件或制品广泛地由复合材料制造。复合材料是两种或更多种非混溶的材料的宏观组合。所述复合材料至少包含基质材料，所述基质材料形成用于结构内聚（cohesion）的连续相，和具有用于机械特性的各种结构的增强材料。

使用复合材料的目的是从所述复合材料中获得如果单独使用成分则不能从其单独成分中获得的性能。因此，复合材料广泛用于若干个工业领域中，例如建筑、汽车、航空航天、运输、休闲、电子和运动，特别是由于其相比于均相材料更好的机械性能(更高的拉伸强度、更高的拉伸模量、更高的断裂韧性)及其低密度。

就商业工业规模的量而言，最重要的类别是具有有机基质的复合材料，其中所述基质材料通常是聚合物。聚合物复合材料的主要基质或连续相是热塑性聚合物或热固性聚合物。

热固性聚合物由交联的三维结构体组成。通过固化在所谓的预聚物内部的反应性基团来获得交联。例如，可以通过加热聚合物链以使材料永久地交联和硬化来获得固化。

为了制备聚合物复合材料，将预聚物与其他组分例如玻璃珠或纤维或被润湿或浸渍的其他组分混合，然后固化。用于热固性聚合物的预聚物或基质材料的实例是不饱和的聚酯、乙烯基酯、环氧树脂或酚醛树脂。

热固性树脂一旦固化，则其就尺寸稳定性、机械强度、电绝缘性、耐热性、耐水性和耐化学性而言具有优异的特性。这样的热固性树脂例如是环氧树脂或酚醛树脂。然而，这样的固化树脂具有小的断裂韧性并且是脆性的。

热塑性聚合物由不交联的直链或支链聚合物组成。可以将热塑性聚合物加热，从而将生产复合材料所必需的成分(例如纤维基底和用于基质的热塑性聚合物)混合，并将其冷却用于固化（setting）。如果热塑性树脂是充分流动的，则只能实现通过热塑性聚合物来润湿或正确浸渍纤维。

用于浸渍纤维基底的另一种途径是将热塑性聚合物溶解在有机溶剂中或使用基于单体或单体的混合物和聚合物的浆料(syrup)。

为了在大的温度范围内确保并获得令人满意的机械性能，必须增加热塑性聚合物基质的抗冲性能。

通常，通过多阶段法制备核-壳颗粒形式的抗冲改性剂，其中至少一个阶段中形成的层包含橡胶状聚合物。然后，将颗粒并入脆性聚合物中，以增加它们的抗冲击性。

然而，这些类型的多阶段聚合物不易分散在所有类型的树脂或聚合物中，特别是环氧树脂中。

对于具有令人满意的抗冲性能而言，需要良好的均匀分散。

本发明的目的是提出可快速且易于分散在液体和/或反应性环氧树脂或(甲基)丙烯酸类聚合物中的多阶段聚合物组合物。

本发明的另一个目的是提出可易于分散在液体和/或反应性环氧树脂中的聚合物粉末形式的多阶段聚合物组合物。

本发明的另一个目的是提出可易于分散在液体和/或反应性环氧树脂中的干的聚合物粉末形式的多阶段聚合物组合物。

本发明的另一个目的是提出制备可易于分散在液体和/或反应性环氧树脂中的多阶段聚合物组合物的方法。

本发明的另一个目的是制备可易于分散在液体和/或反应性环氧树脂中的干的多阶段聚合物组合物的方法。

另一个目的是提出具有令人满意的抗冲特性的抗冲改性的固化环氧树脂组合物。

[发明背景]现有技术

文献EP 0 228 450公开了橡胶改性的环氧化合物。该组合物包含连续环氧树脂相和分散在连续相中的橡胶颗粒的不连续相。橡胶颗粒是接枝橡胶颗粒。采用混合或剪切装置将橡胶颗粒分散在环氧树脂相中。

文献EP 0 911 358公开了在环氧树脂中使用嵌段共聚物作为抗冲改性剂。然而，嵌段共聚物是相对昂贵的，并且优选将标准核-壳抗冲改性剂分散在环氧树脂中。