[发明专利]不饱和聚酯树脂组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及一种不饱和聚酯树脂组合物，包含：‑(甲基)丙烯酸酯化合物；以及，‑聚酯，所述聚酯至少由以下形成：‑试剂a)，包含衣康酸和/或衣康酸酐；‑试剂b)，包含马来酸、马来酸酐和/或富马酸；‑试剂c)，包含二环戊二烯(DCPD)；和，‑试剂d)，包含至少一种二官能醇或多官能醇，优选至少一种二醇；其中试剂a)的合并重量(即衣康酸和/或衣康酸酐的合并重量)为不饱和聚酯树脂组合物中使用的二酸和酸酐的总重量的至少10wt.％，优选至少20wt.％。本发明进一步涉及所述不饱和聚酯树脂用于结构部件和用于凝胶涂层的用途。本发明还提供了用于制备所述不饱和聚酯树脂组合物的方法。

技术领域

本发明属于不饱和聚酯树脂组合物和制备这些组合物的方法的领域。特别地，本发明旨在提供低气味和低排放的聚酯树脂组合物。

背景技术

不饱和聚酯树脂组合物尤其被用于在例如开放模具中制造复合部件和产品。除了树脂组合物外，复合部件和产品通常还包含增强纤维。为了高效生产和令人满意的成品性能，树脂组合物必须满足许多要求。

例如，不饱和聚酯树脂组合物的粘度需要被平衡，以使不饱和聚酯树脂组合物在填充增强纤维之间的空间时流动良好，但不应该太稀以免组合物在固化之前再次流出。

需要调整不饱和聚酯树脂组合物的固化时间，使得有足够的加工时间以在模具中组合液态不饱和聚酯树脂组合物和增强纤维，但一旦固化开始，则不应该需要太长时间来达到足够的刚度以使产品能够脱模。评估树脂固化是否足以脱模的常用方法是使用Barcol934.1测试设备根据ASTM-648测量硬度。优选地，刻度的计数应大于10，更优选其应大于20。

在成品中，固化的树脂应能够承受产品使用寿命期间预期的机械载荷和温度。因此，固化的树脂应具有足够高的热变形温度(HDT)。

以苯乙烯作为反应性稀释剂的不饱和聚酯树脂组合物可以满足这些要求的一些，但在加工过程中它们会释放大量的VOC排放。此外，苯乙烯具有致癌、致突变或生殖毒性(CMR)分类，这意味着需要充分的通风(以及可选的通风空气处理)以避免工人和环境暴露于高浓度的苯乙烯中。出于这个原因，需要具有非挥发性反应性稀释剂的不饱和聚酯树脂组合物，其优选还具有低气味并且优选为非CMR。然而，此类现有的不饱和聚酯树脂组合物通常显示出较差的表面固化，和/或显示出强度或耐温性不足。

不饱和聚酯树脂组合物通过自由基聚合而固化。通常，自由基聚合受到氧气的强烈阻碍。对于在开放模具中应用的不饱和聚酯树脂组合物，已知问题是树脂的空气侧固化较少。对于具有挥发性反应性稀释剂如苯乙烯的树脂，物理干燥会在表面留下富含聚酯的层，该层为(接近)固体((near)solid)。该(接近)固体层形成了阻隔氧气的屏障，允许在表面下方的树脂充分固化，并形成触感干燥的表面。对于非挥发性稀释剂，凝固必须完全来自自由基聚合，而自由基聚合在暴露于空气的表面处会受到氧气的强烈阻碍。通常，在开始固化一天后，具有非挥发性反应性稀释剂的树脂表面仍然是液体或发粘的。在其它情况下，不良的表面固化会导致表面柔软。

在US20040220340A1中，描述了通过组合不饱和聚酯和氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(urethane(meth)acrylate)制成的不含苯乙烯的树脂组合物。该文献声称，为了获得足够的性能，不饱和聚酯树脂需要与(甲基)丙烯酸羟基酯和氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯混合。这些树脂将具有高浓度的羟基，这会导致显著的吸水性，进而对材料完整性或耐水解性不利。此外，这些树脂的生产相对复杂。要求保护的树脂组合物需要按照不同的程序合成两种不同的树脂并将它们组合。如果在同一反应器中生产两种树脂，则需要中间清洗步骤。可替代地，需要使用专用于不同树脂类型的单独反应器。在这两种情况下，两种树脂类型都需要单独的混合罐。无论是对于所需的设备，还是工艺规划和物流，这两种程序都比标准不饱和聚酯树脂的生产复杂得多。更高的复杂性导致更高的成本并增加生产错误的机会。因此，高度优选可在一个反应器中单批生产的树脂组合物。