[發明專利]含有苯并噁嗪環氧共混物的可固化組合物及其用途

有效

• 申請號: 201680034414.3
• 申請日: 2016-05-26
• 公開（公告）號: CN107743508B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: L.戴爾斯;M.R.博諾;J.M.格里芬
• 申請（專利權）人: 塞特工業公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K5/357;C08G59/24;C08J5/04;C08J5/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 林毅斌;周李軍

當用于聚合物基質復合物中時，能夠在升高的溫度下提供良好的OHC性能的可固化樹脂組合物。該樹脂組合物包含一種或多種多官能苯并噁嗪化合物和脂環族環氧樹脂作為主要組分。

本申請要求于2015年6月12日提交的在先的美國臨時申請號62/174,759的權益，將所述美國臨時申請通過援引方式并入本申請。

具體實施方式

近年來，聚合物基質復合物(PMC)材料已被用于高性能結構如飛機零件和汽車零件中，作為高強度、低重量材料來代替金屬。PMC材料含有嵌入聚合物基質材料中的增強纖維，諸如碳纖維、玻璃纖維和芳香族聚酰胺纖維。作為PMC材料中使用的基質樹脂，熱固性樹脂由于其高耐溶劑性和耐熱性而被主要使用。

在PMC中使用最廣泛的聚合物是熱固性樹脂，其屬于一類當固化時交聯并且形成三維網狀結構的樹脂。一旦固化，網狀結構是不可逆的，并且不能被再成形或使其在低于其分解溫度下流動。

因為環氧樹脂與增強纖維之間的粘合性以及所獲得的復合材料的機械特性諸如強度和剛度，經常使用環氧樹脂作為聚合物基質材料。許多航空航天應用使用胺固化的多官能環氧樹脂，這些環氧樹脂要求在升高的溫度和壓力下固化。抵消由于高交聯度的脆性的增韌的含環氧的熱塑性塑料和/或反應性橡膠化合物已經成為復合機身中的規范。

如與其他熱固性樹脂如環氧樹脂相比，苯并噁嗪提供了多個優點。這些優點包括相對長的壽命、分子設計靈活性、低成本、高玻璃化轉變溫度(T_g)、高模量、相對低的粘度、良好的阻燃性、低吸濕性、在固化過程中沒有釋放副產物以及固化時非常低的收縮。此外，苯并噁嗪能夠在加熱時自固化；即不需要附加的固化劑。然而，目前可獲得的多官能苯并噁嗪是在低于120℃的溫度下的玻璃質固體，從而使它們難以使用標準航空航天技術如預浸和樹脂灌注加工。

用于航空航天結構中的復合材料的設計典型地考慮材料的熱/濕性能。航空器必須考慮極端的環境因素，如高溫和高水平的濕度，因為它們可能經歷小時高溫數同時濕度水平也是未知的。

航空航天復合材料的重要特性之一是熱濕壓縮性能(即，在熱/濕條件下的熱濕開孔壓縮或HW-OHC強度)，這是指OHC強度在長時間暴露于濕氣之后在升高的溫度下降低的方式。

標準慣例是使用螺栓、鉚釘和其他緊固件來組裝用于主要結構如飛機的機身的復合層壓件。鉆出的容納這些緊固件的孔被認為是人工缺陷并且可能是在壓縮應力下的失效點。OHC測試是預測復合材料中的這種失效的公認方法。

許多現有PMC材料的OHC強度在室溫(例如21℃)或更低下典型地是恒定的，但是當用濕氣飽和時在升高的溫度下可顯著地惡化。已知高溫加之濕氣降低了復合壓縮強度。

從氰特工業公司(Cytec Industries Inc.)可商購的樹脂體系如977-3(高度交聯的環氧樹脂)和5250-4(雙馬來酰亞胺)已經被開發用于高性能航空航天應用。基于這些樹脂體系的復合物在熱/濕條件下在升高的溫度下展示了良好的熱濕開孔壓縮(HW-OHC強度)，因此它們特別適合于制造飛機的主要結構。

雖然存在許多關于苯并噁嗪化合物及其合成的公開物，但是其在通常用于BMI的使用溫度(即149℃)下在熱濕條件下的OHC性能知之甚少。如與高度交聯的環氧體系和雙馬來酰亞胺體系的壓縮和拉伸強度相比，苯并噁嗪基復合物已經被認為具有固有地良好壓縮和拉伸強度。因此，將令人希望的具有含苯并噁嗪的樹脂體系，其可用于制造在升高的溫度(例如105℃)下具有良好的HW-OHC強度的高性能復合物。為此，令人希望的是，在升高的溫度下的HW-OHC強度等同于或好于與用于航空航天應用的環氧體系和雙馬來酰亞胺體系相關的HW-OHC強度。

在此披露了當用于聚合物基質復合物中時，能夠在升高的溫度(例如105℃)下提供良好的OHC性能的可固化樹脂組合物。該樹脂組合物包含一種或多種多官能苯并噁嗪化合物和脂環族環氧樹脂作為主要組分。

樹脂體系