包含含有表面键合的疏水改性的烷基基团的纳米粒子的可固化树脂制造技术

本发明专利技术所公开的各种实施方案涉及包含纳米粒子的树脂，所述纳米粒子包含表面键合的疏水改性的烷基基团。本发明专利技术提供了包含可固化树脂的树脂组分。所述树脂组分还包含分散于所述树脂中的纳米粒子。所述纳米粒子各自独立地包含表面键合的疏水改性的(C1‑C50)烃基基团。所述(C1‑C50)烃基基团中的至少一种为(C1‑C50)烷基基团并且所述表面键合的疏水改性的(C1‑C50)烃基基团中的至少一种为(C6‑C50)芳基基团。

Curable resins containing hydrophobic modified alkyl groups containing surface bonds

The various implementations disclosed by the invention relate to resins containing nanoparticles comprising hydrophobically modified alkyl groups bonded on the surface. The invention provides resin components comprising curable resins. The resin component also includes nanoparticles dispersed in the resin. The nanoparticles independently contain hydrophobically modified (C1 C50) alkyl groups bonded on the surface. At least one of the (C1 C50) alkyl groups is (C1 C50) alkyl group and at least one of the hydrophobically modified (C1 C50) alkyl groups bonded on the surface is (C6 C50) aryl group.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含含有表面键合的疏水改性的烷基基团的纳米粒子的可固化树脂
技术介绍
纳米粒子增强的热固性树脂具有宽范围的应用，所述应用包括纤维复合材料、运动用品、喷气发动机部件、汽车部件、压缩气瓶和组合物。探索纳米粒子树脂改性的用途的驱动因素之一是使用此类树脂向复合材料部件提供增强的强度/刚度，从而允许生产轻量复合材料部件。纳米粒子增强的树脂在高温环境(诸如在航空航天和运输应用中遇到的那些)中的使用增加，已经重新鼓舞了与热/湿条件下的机械性能保持和性能相关的研究。
技术实现思路
在各种实施方案中，本专利技术提供了一种树脂组分。所述树脂组分包含可固化树脂。所述树脂组分包含分散于所述树脂中的纳米粒子。所述纳米粒子各自独立地包含表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团。所述(C1-C50)烃基基团中的至少一种为(C1-C50)烷基基团并且所述表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团中的至少一种为(C6-C50)芳基基团。在各种实施方案中，本专利技术提供了一种树脂体系。所述树脂体系包含所述树脂组分。所述树脂体系还包含固化剂组分。在各种实施方案中，本专利技术提供了一种形成所述树脂体系的方法。所述方法包括将所述树脂组分与所述可固化组分混合以形成树脂体系。在各种实施方案中，本专利技术提供了所述树脂体系的固化产物。在各种实施方案中，本专利技术提供了形成固化产物的方法。所述方法包括固化包含树脂体系的反应混合物。固化所述反应混合物形成所述树脂体系的固化产物。在各种实施方案中，本专利技术提供了包括所述树脂体系的固化产物的制品。在各种实施方案中，本专利技术提供了包括环氧树脂的树脂组分。所述环氧树脂为所述树脂组分的约35重量％至约90重量％。所述树脂组分包括分散于所述树脂中的纳米粒子。所述纳米粒子具有约5nm至约500nm的粒度。所述纳米粒子为所述树脂组分的约15重量％至约65重量％。所述纳米粒子各自独立地包含表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团。所述(C1-C50)烃基基团中的至少一些选自苯基基团和(C1-C10)烷基基团，其中所述苯基基团与所述(C1-C10)烷基基团的摩尔比为约95:5至约50:50。在各种实施方案中，树脂组分，包含所述树脂组分的树脂体系及其固化产物可具有优于其他可固化材料及其固化产物的某些优点。例如，在各种实施方案中，与其他树脂组分相比，本专利技术的树脂组分可具有增加的架藏寿命，诸如通过使其粘度比其他可固化树脂基本上保持更长的时间段。在各种实施方案中，本专利技术的树脂体系可具有比其他树脂体系更低的粘度，使得所述树脂体系可加工并且适用于树脂传递成型、长丝卷绕、丝束铺放、树脂渗透工艺、拉挤成型、或它们的组合。在各种实施方案中，树脂组分包含改性纳米粒子，其中选择表面键合基团中的至少一种以增加纳米粒子与所述树脂组分的可固化部分的相容性。在一些实施方案中，树脂组分还包含改性的纳米粒子，其中选择表面键合基团的一部分以增加粒子和树脂组分的疏水性。在一些实施方案中，其中所述树脂组分包含利用一种类型的表面键合基团改性以增加相容性和利用第二类型的表面键合基团改性以增加疏水性的粒子，所述树脂组分的特征在于具有粘度，所述粘度足够低以能够加工，诸如树脂传递成型、长丝卷绕、丝束铺放、预浸渍、树脂渗透、拉挤成型、和其他类似的加工。在各种实施方案中，具有上述两种类型的改性基团的树脂组分的粘度等于、小于、或显著小于仅具有相容类型的表面改性的类似树脂组分的粘度。在各种实施方案中，本专利技术的固化产物可在相对干燥的室温条件和热、湿或它们的组合的条件之间保持其玻璃化转变温度，比其他固化产物更有效(例如，在水分暴露之后Tg的较小变化)。在各种实施方案中，在相同条件下，与其他固化产物相比，本专利技术的固化产物可从空气中吸收更低重量百分比的水。在各种实施方案中，保持玻璃化转变温度(例如，水分暴露后Tg的较小变化)以及从空气中的水吸收的速率和量是固化产物的特性，所述特性可通过改变表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团的类型和分布、纳米粒子的尺寸或它们的组合来调节。具体实施方式现在将详细描述本专利技术所公开的主题的某些实施方案。虽然本专利技术所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。在该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一”、“一个”或“该”用于包括一个或多于一个。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。此外，表述“A和B中的至少一个”具有与“A、B，或者A和B”相同的含义。此外，还应当理解，本文所用且未另外定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本专利技术原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单个操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。术语“基本上不含”可意指具有微量的，使得所述组合物为所述材料的约0重量％至约5重量％、或约0重量％至约1重量％、或约5重量％或更小，或小于、等于、或大于约4.5重量％、4重量％、3.5重量％、3重量％、2.5重量％、2重量％、1.5重量％、1重量％、0.9重量％、0.8重量％、0.7重量％、0.6重量％、0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、0.2重量％、0.1重量％、0.01重量％、或约0.001重量％或更小、或约0重量％。如本文所用，术语“有机基团”是指任何含碳的官能团。示例可包括含氧基团，诸如烷氧基基团、芳氧基基团、芳烷氧基基团、氧代(羰基)基团；包括羧酸、羧酸盐和羧酸酯的羧基基团；含硫基团，诸如烷基和芳基硫化物基团；和其他含杂原子的基团。有机基团的非限制性示例包括OR、OOR、OC(O)N(R)2、CN、CF3、OCF3、R、C(O)、亚甲基二氧、亚乙基二氧、N(R)2、SR、SOR、SO2R、SO2N(R)2、SO3R、C(O)R、C(O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树脂组分，其包含：可固化树脂；以及分散于所述树脂中的纳米粒子，所述纳米粒子各自独立地包含表面键合的疏水改性的(C1‑C50)烃基基团，其中所述(C1‑C50)烃基基团中的至少一种为(C1‑C50)烷基基团并且所述表面键合的疏水改性的(C1‑C50)烃基基团中的至少一种为(C6‑C50)芳基基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.07 US 62/418,3681.一种树脂组分，其包含：可固化树脂；以及分散于所述树脂中的纳米粒子，所述纳米粒子各自独立地包含表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团，其中所述(C1-C50)烃基基团中的至少一种为(C1-C50)烷基基团并且所述表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团中的至少一种为(C6-C50)芳基基团。2.根据权利要求1所述的树脂组分，其中所述可固化树脂为所述树脂组分的约35重量％至约99重量％。3.根据权利要求1-2中任一项所述的树脂组分，其中所述纳米粒子为所述树脂组分的约1重量％至约65重量％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的树脂组分，其中所述表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团中的至少一种为苯基基团。5.根据权利要求1-4中任一项所述的树脂组分，其中所述表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团经由-SiR1R2-连接基键合到所述纳米粒子，其中R1和R2独立地选自对所述纳米粒子的键、(C1-C15)烷基基团、(C1-C15)烷氧基基团、和(C6-C18)芳基基团。6.根据权利要求1-5中任一项所述的树脂组分，其中所述表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团包括多于一种种类的所述(C1-C50)烃基基团的共混物。7.根据权利要求1-6中任一项所述的树脂组分，其中所述表面键合的疏水改性的(C1-C50)烃基基团包...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·C·哈克特，詹姆斯·M·纳尔逊，温迪·L·汤普森，克里斯汀·L·桑霍斯特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US