具有低吸水性的低密度環(huán)氧組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可固化組合物，其包含(i)至少一種芳族環(huán)氧樹脂；(ii)至少一種用于固化所述芳族環(huán)氧樹脂的固化劑，所述固化劑包含至少一種脂環(huán)族胺；(iii)至少一種熔點為100℃至145℃的脂肪酸聚酰胺，其中所述脂肪酸聚酰胺包含根據(jù)式(I)的至少兩個端基-NRa-CO-Rb，其中，Ra表示H或具有1至4個碳原子的烷基基團(tuán)，并且Rb表示包含3至27個碳原子的飽和或不飽和烷基鏈；以及(iv)至少一種包含中空粒子的填料材料。本發(fā)明還提供了包含所述可固化組合物的固化反應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物的經(jīng)固化的組合物、包含所述可固化組合物的涂層以及使用所述可固化組合物涂布制品的外表面的方法。
【專利說明】具有低吸水性的低密度環(huán)氧組合物

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 總體而言，本公開涉及基于環(huán)氧樹脂的可固化組合物。所述組合物特別適合作為 用于制品的外部部件的涂料組合物。本公開還涉及經(jīng)固化的組合物、包含所述經(jīng)固化的組 合物的制品以及使用所述可固化組合物涂布制品的外表面的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 運(yùn)輸車輛和發(fā)電裝置，特別是使用風(fēng)能的那些，正越來越多地使用輕體材料來制 造并使用復(fù)合材料來替代金屬。復(fù)合材料，通常為纖維增強(qiáng)的聚合物樹脂，往往具有粗糙且 不平坦的表面或切緣。這給施加高質(zhì)量油漆和罩面漆提出了問題并還可能不利地影響空氣 動力學(xué)?；诙嗔蚧锏慕M合物已被用來涂布飛行器的外表面，或更特別地，飛行器的外部 組件的表面。
[0003] 然而，需要替代的涂料組合物。有利地，這樣的組合物和所得涂層的重量輕（或是 密度低）。除其低密度外，它們最好具有低吸水性以在潮濕條件下也保持其輕的重量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 下文提供如權(quán)利要求中所限定并如本文中所述的可固化組合物。具體而言，提供 了一種可固化組合物，所述可固化組合物包含：
[0005] (i)至少一種芳族環(huán)氧樹脂；
[0006] (ii)至少一種用于固化所述芳族環(huán)氧樹脂的固化劑，所述固化劑包含至少一種脂 環(huán)族胺；
[0007] (iii)至少一種熔點為100°C至145°C的脂肪酸聚酰胺，其中所述脂肪酸聚酰胺包 含根據(jù)式（I)的至少兩個端基
[0008] -NRa-CO-Rb
[0009] 其中，Ra表示H或具有1至4個碳原子的烷基基團(tuán)，并且Rb表示包含3至27個碳 原子的飽和或不飽和烷基鏈；以及
[0010] (iv)至少一種包含中空粒子的填料材料。
[0011] 在另一方面，提供了通過固化所述可固化組合物獲得的經(jīng)固化的組合物。
[0012] 在又一個方面，提供了一種涂布基材的方法，所述方法包括：
[0013] i)提供可固化組合物；
[0014] ii)向基材施用可固化組合物；
[0015] iii)使可固化組合物經(jīng)受固化。
[0016] 在再一個方面，提供了一種具有外表面的制品，所述表面包含涂層，所述涂層包含 經(jīng)固化的組合物。

【具體實施方式】
[0017] 在詳細(xì)說明本公開的任何實施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本公開的應(yīng)用并不限于以下描 述中所提及的構(gòu)造和組件布置方式的細(xì)節(jié)。本發(fā)明可以具有其它實施例，并且能夠以各種 方式實踐或?qū)嵤?。還應(yīng)當(dāng)理解，本文所用的措辭和術(shù)語的目的在于描述，而不應(yīng)當(dāng)被視作具 有限制性。與使用"組成"相反，"包括"、"包含"或"具有"及其變體的使用意指涵蓋后面 列舉的項目及其等同物，以及其他的項目。使用的"一個"意指涵蓋"一個或多個"。本文列 舉的任何數(shù)值范圍旨在包括從該范圍的下限值到上限值的所有值。例如，1%至50%的濃 度范圍意為縮寫，并且明確地公開了介于1%與50%之間的值，例如2%、40%、10%、30%、 1. 5%、3· 9%等。
[0018] 可固化涂料纟目合物:
[0019] 根據(jù)本公開的可固化組合物包含：
[0020] 至少一種芳族環(huán)氧樹脂，
[0021] 至少一種用于固化所述芳族環(huán)氧樹脂的固化劑，所述固化劑包含至少一種脂環(huán)族 胺，
[0022] 至少一種脂肪酸聚酰胺，和
[0023] 至少一種包含中空粒子的填料材料。
[0024] 雖然已知可固化環(huán)氧樹脂組合物適合作為運(yùn)輸行業(yè)中組件的填料或粘合劑（所 謂的車身外殼粘合劑或填料），但這些應(yīng)用常常關(guān)系到運(yùn)輸車輛的內(nèi)部組件。本文提供的可 固化組合物表現(xiàn)出顯著減少的吸水并因此有利地用在外部區(qū)域上，所述外部區(qū)域即其中經(jīng) 固化的組合物暴露于濕氣并且其中要減少因吸水所致的重量增加的區(qū)域。因此，由所述可 固化組合物制得的涂層適合于制品的外表面，特別是當(dāng)組裝在其中時形成飛行器或風(fēng)力發(fā) 電站的外部部件的組件、風(fēng)輪機(jī)或直升機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片或者飛行器的翼部。
[0025] 除其低的吸水性外，來自所述可固化組合物的反應(yīng)產(chǎn)物還提供光滑的表面而無可 見的裂紋或孔洞或者可見的裂紋或孔洞的數(shù)量小。如果需要，這樣的表面可被方便地噴漆 或涂漆。
[0026] 環(huán)氣樹脂：
[0027] 環(huán)氧樹脂為具有一個或多個環(huán)氧官能的聚合物有機(jī)化合物。它們通?？赏ㄟ^環(huán)氧 官能的開環(huán)反應(yīng)聚合或固化。環(huán)氧樹脂可具有至少1個、大于1個、或至少2個或大于2個 的平均環(huán)氧官能。
[0028] 環(huán)氧樹脂通常是芳族的。優(yōu)選地，環(huán)氧樹脂包含縮水甘油醚或多縮水甘油醚型的 部分。這樣的部分可例如通過羥基官能（例如但不限于二元或多元酚或包括多元醇的脂肪 醇）與表氯醇官能的反應(yīng)來獲得。本文中的二元酚是包含結(jié)合到酚的芳環(huán)的至少兩個羥 基（也稱為"芳族"羥基）的酚或者在多酚的情況下至少兩個羥基結(jié)合到芳環(huán)。這意味著 羥基基團(tuán)可結(jié)合到多酚的同一個環(huán)或多酚的不同環(huán)。因此，術(shù)語"二元酚"不限于包含兩個 "芳族"羥基的酚或多酚，還包括多元酚，即具有超過兩個"芳族"羥基的化合物。可用的二 元酚的例子包括間苯二酚、兒茶酚、氫醌和多酚，多酚包括P，-二羥基聯(lián)芐、P，P'-二 羥基苯基砜、p，p'-二羥基二苯甲酮、2, 2'-二羥基苯基砜、p，p'-二羥基二苯甲酮、2， 2_二羥基-1，1-二萘基甲烷和二羥基二苯基甲烷的2,2^、2,3^、2，f、3,3^、3，f及4， V異構(gòu)體、二羥基二苯基二甲基甲烷、二羥基二苯基乙基甲基甲烷、二羥基苯基甲基丙基 甲燒、-輕基-苯基乙基苯基甲燒、-輕基-苯基丙基苯基甲燒、-輕基-苯基丁基苯基甲 烷、二羥基二苯基甲苯基乙烷、二羥基二苯基甲苯基甲基甲烷、二羥基二苯基二環(huán)己基甲烷 和二羥基二苯基環(huán)己烷。
[0029] 優(yōu)選的環(huán)氧樹脂包括包含二元或多元酚的縮水甘油醚或多縮水甘油醚的環(huán)氧樹 月旨，所述二元或多元酚例如但不限于雙酚A、雙酚F、雙酚A/F以及它們的組合。它們含有一 個或多個衍生自雙酚A和/或F的重復(fù)單元。這樣的醚或這樣的重復(fù)單元可例如通過雙酚 A和/或F的縮水甘油醚與表氯醇的聚合獲得。雙酚A的二縮水甘油醚類型的環(huán)氧樹脂可 由式（II)表示，其中η指重復(fù)單元（在n = 0的情況下，式（II)表示雙酚A的二縮水甘油 醚）：
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種可固化組合物，包含： (i) 至少一種芳族環(huán)氧樹脂； (ii) 至少一種用于固化所述芳族環(huán)氧樹脂的固化劑，所述固化劑包含至少一種脂環(huán)族 胺； (iii) 至少一種熔點為100°C至145°C的脂肪酸聚酰胺，其中所述脂肪酸聚酰胺包含根 據(jù)式（I)的至少兩個端基： -NRa-C〇-Rb 其中，Ra表示H或具有1至4個碳原子的烷基基團(tuán)，并且Rb 表示包含3至27個碳原子的飽和或不飽和烷基鏈；以及 (iv) 至少一種包含中空粒子的填料材料。
2. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的可固化組合物，其還包含具有介于100°C和 145 °C之間的溫度下的熔點的飽和烴固體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2中任一項所述的可固化組合物，其中所述中空粒子為中空玻璃 粒子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的可固化組合物，當(dāng)在23°C的溫度和5巴的壓力 下用時60秒通過直徑為4. Omm的圓形孔擠出時，所述可固化組合物具有約10g/min至50g/ min的擠出速率。
5. -種涂層，其包含根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的可固化組合物的固化反應(yīng)的 反應(yīng)產(chǎn)物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂層，所述涂層具有介于約0. 4和約0. 6g/cm3之間的密度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6中任一項所述的涂層，所述涂層在23°C下具有約22至約32MPa 的壓縮強(qiáng)度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的涂層，所述涂層在23°C下浸泡在水中1000小 時后具有小于約10重量％的吸水性。
9. 涂布基材的方法，所述方法包括： i) 提供根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所限定的可固化組合物， ii) 向所述基材施用所述可固化組合物， iii) 使所述可固化組合物經(jīng)受固化。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述基材選自包含鋁、鋼、復(fù)合材料的基材，所述 復(fù)合材料包含纖維增強(qiáng)的聚合物樹脂。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10中任一項所述的方法，其中所述基材為制品的外表面，其中所 述制品為運(yùn)輸車輛或風(fēng)能發(fā)電裝置的組件，其中當(dāng)安裝在所述運(yùn)輸車輛或所述風(fēng)能發(fā)電裝 置中時，所述制品的外表面形成所述運(yùn)輸車輛或所述風(fēng)能發(fā)電裝置的外表面的一部分。
12. -種制品，所述制品具有外表面，所述表面包含根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述 的涂層，其中所述制品為運(yùn)輸車輛或風(fēng)能發(fā)電裝置的組件，其中當(dāng)安裝在所述運(yùn)輸車輛或 所述風(fēng)能發(fā)電裝置中時，所述制品的外表面為所述運(yùn)輸車輛或所述風(fēng)能發(fā)電裝置的外表面 的一部分。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的制品，其中所述制品為翼部、翅片或轉(zhuǎn)子葉片的組件。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13中任一項所述的組件，其中所述外表面包含復(fù)合材料，所述 復(fù)合材料包含聚合物樹脂和一種或多種纖維材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項所述的組件，所述組件為飛行器的翼部的翼片或所 述翼部的翼片的組件。
【文檔編號】C08G59/00GK104411737SQ201380020865
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月20日
【發(fā)明者】蘇海勃·埃爾吉姆阿維 申請人:3M創(chuàng)新有限公司