可固化组合物制造技术

本发明专利技术提供可固化组合物，该可固化组合物包含环氧树脂、9,9‑双(氨基苯基)芴或其衍生物、和芯壳颗粒，该芯壳颗粒各自包括弹性体芯和涂覆在该弹性体芯上的聚合物外壳层。该芯壳颗粒可至少部分地彼此聚集，包括位于芯层和外科层之间的聚合物中间层，和/或具有多峰粒径分布。该可固化组合物还可任选地包括分散在该可固化组合物中的无机亚微米颗粒，该无机亚微米颗粒具有使该无机亚微米颗粒与该环氧树脂相容的表面键合的有机基团。

Curable Composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可固化组合物
本专利技术提供了可固化组合物。所提供的可固化组合物包括适用于纤维复合材料和其他航空航天应用的那些。
技术介绍
某些工业和商业应用需要在极端环境中提供稳健机械性能的可固化树脂。此类应用的示例包括粘合剂、涂层、底胶组合物和基质材料。本领域已知的可固化树脂一般衍生自酚醛树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。由于是可固化的，这些树脂可在固化或以其他方式硬化之前被涂布、模塑或以其他方式成形，用于结构性应用的最终用途。一些特别具有挑战性的结构性应用驻留在用于高性能复合材料的基质材料领域中。由于它们的重量-强度比率高，复合材料在一般航空和航空航天应用中变得越来越普遍。常见用途为在初级结构和次级结构以及内部复合应用中，包括短舱、翼片、地板、储物仓、以及门窗内部。某些应用需要轻质、坚韧的树脂，并且可耐受在高空遇到的极端的热和压力波动。例如，风扇容纳箱需要极大的韧性，以防止杂散扇叶片段逸出发动机并且潜在地损坏航空器的机身。为了符合适航规格，此类材料通常也需要是耐火的。配制可固化树脂以获得用于这些应用的必要韧性仍然是一个重大的技术挑战。提高韧性的一个途径使用专用的芴胺固化剂，其增加玻璃化转变温度，同时避免高水平的交联。芴固化剂能够使基质树脂能够显示高湿热服役温度和高抗冲击性。
技术实现思路
芴胺固化剂趋于导致使用这些固化剂的树脂体系的低熔体粘度。树脂在固化期间流动的趋势可用于树脂转移模塑工艺中，所述工艺可用于制造碳纤维复合材料。这些树脂体系可表现出高抗冲击性，尤其是在添加嵌入的粒状橡胶增韧剂的情况下。尽管具有这些优点，但这些可固化树脂的服役温度在某些高温应用(诸如喷气发动机中的部件)中可能是限制性的。在一些情况下，虽然仍可使用这些树脂，但可能需要绝缘来保护这些树脂制成的构件。该问题可通过使用其中环氧树脂与基于9,9-双(氨基苯基)芴的固化剂和协同颗粒增韧剂混合的可固化树脂克服。可用的粒状增韧剂包括例如芯壳颗粒，该颗粒具有弹性体芯、具有两个或更多个双键的中间层、和壳层，芯壳颗粒的每个组分化学键合到其相邻组分。有利的是，发现这些芯壳颗粒的最大负载通过存在基于9,9-双(氨基苯基)芴固化剂而得到增强，从而得到改善的断裂韧度。作为进一步的选择，可将无机亚微米颗粒分散在环氧树脂中以进一步增强由此衍生的复合材料的强度。在一方面，提供一种可固化组合物。该可固化组合物包含：环氧树脂、9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物、和芯壳颗粒，该芯壳颗粒各自包括弹性体芯和涂覆在所述弹性体芯上的聚合物外壳层；其中所述芯壳颗粒至少部分地彼此聚集。在第二方面，提供一种可固化组合物，该组合物包含：环氧树脂、9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物、和芯壳颗粒，该芯壳颗粒各自包括弹性体芯和设置在所述弹性体芯上的聚合物外壳层；其中所述芯壳颗粒具有多峰粒径分布。在第三方面，提供一种可固化组合物，该组合物包含：环氧树脂、9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物、和芯壳颗粒，该芯壳颗粒各自包括：弹性体芯、设置在弹性体芯上的聚合物中间层，以及设置在所述聚合物中间层上的聚合物外壳层，所述聚合物外壳层具有比聚合物中间层的不饱和度大的不饱和度。在第四方面，提供一种可固化组合物，该组合物包含：环氧树脂、9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物、芯壳颗粒，该芯壳颗粒各自包括弹性体芯和涂覆在所述弹性体芯上的聚合物外壳层，以及分散在所述可固化组合物中的无机亚微米颗粒，所述无机亚微米颗粒具有使所述无机亚微米颗粒与所述环氧树脂相容的表面键合的有机基团。在另外方面，固化的组合物和它们的衍生物是通过固化任何上述可固化组合物而获得的。定义术语“氨基”是指含有具有孤对(-NHR)的碱性氮原子的化学基团，并且可以是伯化学基团或仲化学基团。术语“平均”通常是指数量平均，但当涉及粒径时，也表示数量平均或体积平均。术语“固化”是指暴露于呈任何形式的辐射、加热，或使其经历导致硬化或粘度增加的物理或化学反应。热固性材料可通过加热或以其他方式暴露于照射由此使得材料硬化来固化。术语“粒径”表示颗粒的最大横向尺寸。如本文所用，除非另外指明，否则术语“卤素”基团是指氟、氯、溴或碘原子。术语“亚微米颗粒”是指平均直径小于1微米的粒状填料(其可包括平均直径小于100纳米的纳米粒子)。术语“聚合物”是指具有至少一个重复单元的分子，并且可包括共聚物。如本文所用，如本文所定义的与分子或有机基团共同使用的术语“取代的”是指其中在那里包含的一个或多个氢原子被一个或多个非氢原子取代的状态。术语“官能团”或“取代基”是指可以是或被取代到分子或有机基团上的基团。取代基或官能团的示例包括但不限于卤素(例如F、Cl、Br和I)；基团中有氧原子的，诸如羟基基团、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；基团中有硫原子的，诸如硫醇基团、烷基和芳基硫醚基团、亚砜基团、砜基团、磺酰基基团和磺酰胺基团；基团中有氮原子的，诸如胺、羟胺、腈、硝基基团、N-氧化物、酰肼、叠氮化物和烯胺；以及各种其他基团中有其他杂原子的。附图说明结合附图来考虑本公开的以下各个实施方案的详细描述可以更全面地理解本公开。图1-3为示出根据各种示例性实施方案的经固化的组合物的亮场图像透射电子显微图。为了对比，每种组合物事先用四氧化锇(OsO4)染色。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。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。可固化组合物环氧树脂环氧树脂是能够与合适的固化剂反应以产生硬化树脂的单体或预聚物。由于它们的热稳定性和耐化学性、粘附性和耐磨性的组合，这些树脂可作为基质树脂用于纤维增强的复合材料和其他结构性应用中。所提供的可固化树脂包括一种或多种环氧树脂。环氧树脂通过一般称为环氧基团的3元环状醚基的存在来表征。环氧树脂可含有一个以上环氧基团，在这种情况下其被称为聚环氧化物。环氧树脂可为饱和的或不饱和的、脂族的、脂环族的、芳族的或杂环的，或它们的组合。通过添加固化剂来固化或硬化环氧树脂。已知的固化剂包括酸酐、胺、聚酰胺、路易斯酸、盐等。芳族聚环氧化物可基于它们在高温下的稳健性而尤其有用。芳族聚环氧化物是其中存在至少一个芳环结构(例如，苯环)和一个以上环氧基团的化合物。可用的芳族聚环氧化物可含有至少一个任选地被卤素、具有1至4个碳原子的烷基(例如，甲基或乙基)或具有1至4个碳原子的羟烷基(例如，羟甲基)取代的芳环(例如苯基)。在一些实施方案中，芳族聚环氧化物含有至少两个或更多个芳环，并且在一些实施方案中，可包含1至4个芳环。对于含有两个或更多个芳环的聚环氧化物和环氧树脂重复单元，该环可例如通过具有1至4个碳原子且任选地被卤素取代(如，氟代、氯代、溴代、碘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可固化组合物，所述可固化组合物包含：环氧树脂；9,9‑双(氨基苯基)芴或其衍生物；和芯壳颗粒，所述芯壳颗粒各自包括弹性体芯和涂覆在所述弹性体芯上的聚合物外壳层；其中所述芯壳颗粒至少部分地彼此聚集。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 US 62/439,9831.一种可固化组合物，所述可固化组合物包含：环氧树脂；9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物；和芯壳颗粒，所述芯壳颗粒各自包括弹性体芯和涂覆在所述弹性体芯上的聚合物外壳层；其中所述芯壳颗粒至少部分地彼此聚集。2.一种可固化组合物，所述可固化组合物包含：环氧树脂；9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物；和芯壳颗粒，所述芯壳颗粒各自包括：弹性体芯；聚合物中间层，所述聚合物中间层设置在所述弹性体芯上；和聚合物外壳层，所述聚合物外壳层设置在所述聚合物中间层上，所述聚合物外壳层具有比所述聚合物中间层的不饱和度大的不饱和度。3.根据权利要求2所述的可固化组合物，其中所述聚合物中间层衍生自第一单体，所述第一单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、异氰尿酸衍生物、芳族乙烯基单体、芳族多元羧酸酯或它们的组合的聚合物或共聚物，并且其中所述聚合物外壳层衍生自第二单体，所述第二单体包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或它们的组合的聚合物或共聚物。4.一种可固化组合物，所述可固化组合物包含：环氧树脂；9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物；和芯壳颗粒，所述芯壳颗粒各自包括弹性体芯和设置在所述弹性体芯上的聚合物外壳层；其中所述芯壳颗粒具有多峰粒径分布。5.根据权利要求4所述的可固化组合物，其中所述粒径分布包括：第一模式，所述第一模式具有从120nm至500nm的平均粒径D1；和第二模式，所述第二模式具有从30nm至200nm的平均粒径D2。6.一种可固化组合物，所述可固化组合物包含：环氧树脂；9,9-双(氨基苯基)芴或其衍生物；芯壳颗粒，所述芯壳颗粒各自包括弹性体芯和涂覆在所述弹性体芯上的聚合物外壳层；和无机亚微米颗粒，所述无机亚微米颗粒分散在所述可固化组合物中，所述无机亚微米颗粒具有使所述无机亚微米颗粒与所述环氧树脂相容的表面键合的有机基团。7.根据权利要求6所述的可固化组合物，其中每个无机亚微米...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·C·哈克特，布雷特·A·拜尔曼，安布吉·夏尔马，霍华德·S·克里尔，温迪·L·汤普森，
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