[发明专利]用于环氧树脂的环氧化低粘度橡胶增韧改性剂

说明书

本发明涉及环氧化的低粘度聚二烯聚合物作为芳族环氧树脂、环脂族环氧树脂和其混合物的共混物的增韧改性剂的用途。更具体地，本发明涉及特殊的环氧化低粘度聚二烯聚合物。

固化的环氧树脂典型地是强刚性硬质材料，同时，由于其化学构成，它们可与基底材料牢固粘结。固化环氧树脂的这些物理特性使其具有广泛的用途。固化环氧树脂的一个缺点是其脆性特性。当进行冲击、循环应力、热应力或粘合剂-基材膨胀差试验时，环氧树脂在施加相对低的应力下趋于以脆性方式破裂。例如，已经知道环脂族环氧树脂通常广泛用于各种产品如长丝缠绕的复合物、电子产品的密封剂和用于粘合剂和涂料中(这些树脂包括Union Carbide Cycloaliphatic Epoxides和CYRACURE树脂)，但存在的缺点是当固化时它们非常脆。此脆性使其在很多用途中都不合适：因其脆性导致粘合性差因此不适合用于涂料中，因其脆性导致耐冲击性差因此不适合用于结构粘合剂中，因其脆性导致热抗震性差因此不适合用于电密封剂中。因此，若找到在保持此类环氧树脂绝大部分(即使不是所有的)有利特性下使其具有一定柔韧度的方法，则显然是有利的。

在该领域中进行大量尝试的结果已改进了环氧树脂的韧性，或换言之提高了断裂所需的能量。在此情况下，改进会得到力学性能优异的材料。

因此，若得到具有提高韧性的环氧树脂组合物，则是有利的。重要的是，必须在损害很小或不损害环氧树脂的有益力学性能如强度、刚性、硬度和粘结性下增加所需的韧性。

这种改进的一种途径是将橡胶加入环氧母体中。通过在环氧母体中加入橡胶相增加韧性是公知的。例如发明名称为“环氧树脂固化剂组合物、其制备方法和用途”的US 3,823,107中描述的羧基官能橡胶已用作环氧树脂改性剂。这些羧基官能改性剂存在的缺点是在固化前必须使其与环氧树脂进行预反应，如此实现对各种性能的合适改进。例如发明名称为“分散于环氧树脂中的羧基官能氢化嵌段共聚物”的US 5,115,019和发明名称为“环氧树脂组合物”的US法定发明注册No.H 1405中描述的酸酐或酸官能接枝共聚物已用作环氧树脂的改性剂。这些橡胶同样存在需要进行预反应的缺点。此外，在某些情况下，需要溶剂共混和形成聚合物改性剂乳液。用于分散这些聚合物的方法存在的另一缺点是制得的橡胶在环氧树脂中的分散体对加工参数如混合过程中的温度和剪切速率、混合时间及溶剂的类型和用量敏感，如此生产出性能各异的不一致产品。

环氧树脂的另一缺点是它们有吸收水的倾向，导致玻璃化温度降低和损害力学性能。在此领域中尝试的结果已通过将强疏水材料加入环氧树脂中降低吸收的水量。

人们知道低粘度环氧化聚二烯聚合物可用于粘合剂中。这些聚合物描述于US 5,229,464中。这些液态环氧化聚合物具有较高的柔韧度并相应以可延伸方式施加力。上述专利的聚合物相容共混物和环氧树脂描述于US5,332,783中。上述专利说明书中描述的共混物存在的缺点是它们与环氧树脂的相容性受到限制。它们限制的相容性不能扩展这些环氧树脂和固化剂的宽范围，并且需要相容固化剂。它们存在的另一缺点是即使在一定程度上相容时，这些聚合物不能产生具有所需改进韧性的最终的固化环氧树脂。同时，相容固化剂造成刚性大大降低的固化环氧树脂，因此限制了它们的用途。

目前已发现，通常含高环氧含量的聚合物、芳族和环脂族环氧树脂和羟基官能材料的组合物产生具有改进和有利性能的固化产品。

因此，本发明提供一种增韧的环氧树脂组合物，包括：

(a)可固化芳族和可固化环脂族环氧树脂，

(b)环氧化的低粘度聚二烯聚合物，

(c)固化剂，和

(d)可溶于(a)和(b)的共混物中的羟基官能物质，其中，环氧化低粘度聚二烯聚合物

(i)含有低于5％(重量)的乙烯基芳族烃并且具有的环氧含量为3.0至7.0毫当量(meq)/g聚合物，或

(ii)含有5％或更多或对于芳族环氧树脂则含有5至低于20％(重量)的乙烯基芳烃并且具有的环氧含量为2.0至7.0meq/g，或，对于芳族环氧树脂共混物，

(iii)含有20％(重量)或更多的乙烯基芳烃并且具有的环氧含量为1.0至7.0meq/g。