[发明专利]基于环氧树脂和多异氰酸酯的具有高冲击强度和耐热性的固化组合物

说明书

本发明涉及一种由液体反应性混合物开始制备固化组合物的方法，其中所述组合物具有至少一个噁唑烷酮环和至少一个异氰脲酸酯环，且因此交联，其中所述液体反应混合物基于其总重量含有至少一种环氧树脂、至少一种多异氰酸酯、至少一种多元醇和至少一种催化剂组合物。本发明还涉及可由此获得的固化组合物。

本发明涉及一种由液体反应混合物开始制备固化组合物的方法以及通过所述方法获得的固化组合物，其中所述组合物包含至少一个噁唑烷酮环(Oxazolidinonring)和至少一个异氰脲酸酯环且因此交联，所述液体反应混合物基于其总重量含有至少一种环氧树脂、至少一种多异氰酸酯、至少一种多元醇和至少一种催化剂组合物。

固化的聚合物组合物在其生产和应用过程中会暴露于高机械应力和热应力下。为了提高所述聚合物组合物的冲击韧性，将增韧剂加入到制备组合物的树脂体系中。现有技术中已知的增韧剂不仅导致冲击韧性的增加，而且玻璃化转变温度会降低，因此它们不适合在高温下使用。

此外，由于低储存稳定性和长的固化周期，具有高玻璃化转变温度的市售聚合物组合物是不利的。其他可能的树脂体系通常为固体或高粘性的，因而它们不能用于需要液体树脂体系的常规使用的树脂传递模塑(RTM)方法中。

本发明基于发明人的发现，即通过向在室温下稳定且在特别比例下具有低粘度和短固化周期的聚环氧或多异氰酸酯单体中加入多元醇，可以制备噁唑烷酮交联和异氰脲酸酯交联的塑料材料，并且在该方法中不降低玻璃化转变温度的情况下提高冲击韧性。因此，该塑料材料可用于制造方法及其后续其中暴露于高温的应用中。由此获得的塑料材料显示出其他有利的机械性能，特别是高冲击韧性，其适用于汽车制造中。此外，通过控制固化条件和催化剂体系的类型，可以在很宽的范围内改变由此获得的聚合物的性能和性质。最后，这种体系的优点还在于它们在室温下保持稳定，因此不需要以冷却状态储存。

现在令人惊讶地发现，基于其总重量，包含至少一种液体芳族环氧树脂、至少一种液体芳族多异氰酸酯、1-20重量％的至少一种多元醇和至少一种合适的催化剂组合物的反应混合物，与环氧基团相比存在过量的NCO基团，在固化过程中产生了噁唑烷酮交联的和异氰脲酸酯交联的聚合物组合物，其具有提高的机械稳定性，因此特别适用于生产纤维增强的塑料模塑制品，例如汽车部件。由于使用基于反应混合物的总重量为1-20重量％的至少一种多元醇，所得固化的聚合物组合物的冲击韧性在不降低玻璃化转变温度的情况下而得以增加。与环氧基团相比，使用摩尔过量的NCO基团令人惊讶地突出了这种现象。

因此，在第一个方面，本发明涉及制备固化的聚合物组合物的方法，所述固化的聚合物组合物包含至少一个噁唑烷酮环和至少一个异氰脲酸酯环，该方法包括以下步骤：

(1)提供液体反应混合物，基于总重量，其包含：

(a)9.0-82.5重量％的至少一种液体芳族环氧树脂；

(b)16.5-90.0重量％的至少一种液体芳族多异氰酸酯；

(c)1.0-20.0重量％的至少一种多元醇；和

(d)0.01-10.0重量％的至少一种催化剂组合物，

其中基于所述至少一种多异氰酸酯，至少一种环氧树脂的用量使得异氰酸酯基团与环氧基团的摩尔当量比大于1.2，优选在1.2和10之间，更优选在1.25和5之间，甚至更优选在1.3和4之间，最优选在1.4和2之间；以及

(2)固化所述反应混合物，以获得包含至少一个噁唑烷酮环和至少一个异氰脲酸酯环的固化的聚合物组合物。

在另一方面，本发明涉及通过这里所述方法而得到的纤维增强的固化组合物。