[发明专利]高温稳定的单组分可固化热固性组合物

说明书

技术领域

本公开涉及单组分高温稳定的可固化热固性组合物，特别涉及基于环氧树脂的组合物，以及由这些组合物制备的涂层。

背景技术

已经证实多种多样的热固性组合物可用于多种多样的应用。热固性组合物是不可逆地固化以形成硬的或刚性材料的那些材料。这与热塑性材料相反，热塑性材料在特定温度以上变得柔韧或可模塑且在冷却时硬化，并且能够重复这些过程，也就是说材料在冷却时能够被重新加热以变得柔韧或可模塑，并且然后在冷却时硬化。热固性组合物用于许多不同的应用，包括表面保护、粘结等等。

通常存在两种类型的热固性组合物，很多情况下被称为“单组分”或“双组分”制剂。

在双组分制剂中，顾名思义，存在两种不同的反应混合物，该反应混合物被混合在一起并固化以形成热固性基质。通常双组分中的每个包含在与另一组分混合时反应以形成热固性基质的反应性材料。双组分中的一者或两者还可包含另外的添加剂，诸如填料、性能改性剂等等。双组分单独保存以避免过早反应，并且因此双组分组合物的优点是，只要双组分单独保存，该组合物就是稳定的。双组分组合物存在许多缺点，包括需要单独地存储、运送和处理两种单独的组分，以及需要控制混合过程。因为一旦发生固化就会形成不可逆的基质，所以必须控制混合以便提供正确比例的反应性组分并且还确保形成大体均匀的混合物。根据涉及的材料的性质，混合的控制可以是复杂的任务。

另一方面，单组分组合物具有已经混合在一起成为单一组合物的所有组分。因此，单组分组合物仅需要进行分配和固化而不需要小心地控制混合。然而，因为单组分组合物中的组分本质上是相互反应的，所以这种类型的组合物也存在缺点。根据反应性组分的反应活性，单组分制剂可具有相对短的储存寿命或该组合物可需要保存在降低的温度下(例如在冷藏机或冷冻机中)。一些单组分组合物在环境温度下相对稳定，但是完全固化可需要高温，该温度对于在某些应用中的使用而言可以是过高的。

环氧树脂是一类常用的热固性材料。环氧树脂常与固化剂诸如醇或胺一起固化，固化剂的环打开环氧树脂环从而形成刚性基质。在单组分组合物和双组分组合物两者中均提供环氧树脂。通常双组分组合物在相对低的温度下固化，甚至在室温下固化，并且通常在一个组分中具有环氧树脂且在另一组分中具有胺或其它固化剂。单组分环氧树脂组合物可以各种各样的形式诸如膜、糊剂和粉末购得。单组分环氧树脂组合物的示例包括例如用于航空应用的环氧树脂粘结剂膜、环氧树脂糊剂粘结剂，以及作为钢筋、管材等等的保护性涂层使用的环氧树脂粉末。

一般来讲，环氧树脂组合物以及热固性组合物的一个特性是，因为经固化的基质是刚性的，所以它们往往易碎。易碎材料是具有硬度和刚度但具有很小的拉伸强度从而容易破裂或碎裂的材料。已经投入大量研究来解决该问题，包括新的环氧树脂、新的固化剂，以及用于改性易碎性的性能改性剂的开发。

在美国专利8,679,632(Smith)中，描述了熔合粘结的环氧树脂涂料组合物，其包含至少一种环氧树脂、至少一种儿茶酚热塑性酚醛树脂型粘附促进剂，以及氧化镁。美国专利7,670,683描述了包含可交联环氧树脂、聚苯乙烯-聚丁二烯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物以及填料材料的耐损坏环氧树脂组合物。

在美国专利公布2014/0069583和2014/0296447(Kincaid等人)中，描述了具有高度的热稳定性和韧性的环氧树脂，其包含(i)聚环氧化物树脂、(ii)苯并呋喃二醇组分、苯并呋喃二环氧化物组分或其混合物，以及(iii)固化剂。

发明内容

本文公开了一种单组分高温稳定的可固化热固性组合物，特别是基于环氧树脂的组合物，以及由这些组合物制备的涂层。在一些实施方案中，该单组分可固化组合物包含可热固化的粉末组合物，其包含至少一种固体环氧树脂以及至少一种固体环氧固化树脂。将该环氧树脂和环氧固化树脂熔融、混合、猝灭并且粉化。在一些实施方案中，该至少一种固体环氧树脂包含为苯并呋喃二环氧化物、改性的苯并呋喃二环氧化物或它们的组合的环氧树脂。

本发明还公开了制备涂层的方法。在一些实施方案中，制备涂层的方法包括提供可固化组合物、提供包括第一主表面和第二主表面的基材，将可固化组合物涂覆在基材的至少一个主表面上以及固化该可固化组合物。可固化组合物包含至少一种固体环氧树脂和至少一种固体环氧固化树脂，其中将该环氧树脂和该环氧固化树脂熔融、混合、猝灭并且粉化。