聚醚-环氧聚合物组合物制造技术

公开了聚醚‑环氧聚合物组合物。该组合物含有聚环氧化合物与多元醇组合物的反应产物，该多元醇组合物含有聚醚多元醇。环氧当量与羟基当量的比值是在0.5：1至3：1的范围内。聚醚‑环氧组合物具有在‑40℃至60℃的范围内的T

Polyether epoxy polymer composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚醚-环氧聚合物组合物
本专利技术涉及含聚醚-环氧聚合物组合物及其在涂层、弹性体、粘合剂和其它应用中的用途。
技术介绍
环氧官能组合物长期以来一直被认为是用来制造环氧树脂的结构单元，例如，双酚和环氧氯丙烷的反应产物是环氧树脂行业的主要支柱，并且作为树脂(瀚森特种化学公司)已经销售多年。环氧树脂与“硬化剂”或其他交联剂(通常是多胺、多元羧酸，或者多硫醇)反应，以为粘合剂和其他最终用途应用提供固化的高聚物。环氧树脂通常也与丙烯酸或甲基丙烯酸反应以生产“乙烯基酯”树脂。乙烯基酯具有羟基和丙烯酸官能团，并且被视为“高端”品种的不饱和聚酯树脂。与不饱和聚酯树脂一样，乙烯基酯树脂用苯乙烯和自由基引发剂固化，但它们可以使塑料具有通用不饱和聚酯树脂不易实现的性能。聚醚多元醇占据另一个不同的领域。这些产物通常通过一种或多种羟基或胺官能引发剂与环氧化物(通常为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或它们的混合物)、环醚(例如四氢呋喃)或它们的混合物开环聚合反应得到。环氧化物聚合通常由碱(例如KOH)、金属配合物(例如双金属氰化物化合物)或路易斯酸(例如BF3)催化。强酸(例如氟硼酸、发烟硫酸)更常用于聚合四氢呋喃，而弱酸可与某些活化剂(例如蒙脱土和乙酸)一起使用。聚醚多元醇是与多异氰酸酯反应得到聚氨酯的中间体。根据选择的引发剂，聚醚多元醇具有很宽的羟基官能度范围。聚醚多元醇通常用于生产柔性、模塑或硬质聚氨酯泡沫和聚氨酯弹性体、涂层、粘合剂和密封剂。尽管聚醚多元醇至少在理论上可以用于固化环氧树脂，但常规实践表明，多胺与环氧基团的反应更快，多胺更适合于此目的。因此，尽管环氧树脂和聚醚多元醇长期存在，但关于这些反应产物可能的益处的报道却相对较少。大多数环氧基产品的挑战在于以低成本制造具有所需柔性的产品，同时保留其他重要性能。大多数环氧树脂基产品具有相对较高的玻璃化转变温度(Tg>80℃)和较低的极限伸长率(<10％)。以前，我们制备聚酯-环氧化物聚合物组合物，其是聚环氧化合物和聚酯多元醇组合物的反应产物。我们发现，可以组装来自不同聚合物技术(聚氨酯、环氧树脂、UPR)的众所周知的结构单元(buildingblocks)，以提供一类新的聚合物，该聚合物可用于涂层、弹性体、粘合剂、密封剂和其他有价值的产品。具有低平均羟基官能度的市售聚酯多元醇(例如2-3)提供了良好的结果。聚酯-环氧化物聚合物保留了传统环氧化物聚合物产品的许多益处，但它们具有增加的伸长率和更低的Tg。工业将受益于额外的环氧基产品的可用性，环氧基产品具有增加的伸长率、较低的Tg值，以及在粘合剂、涂层、弹性体和其他类似产品中有利的总体性能平衡。理想地，这些产品可以使用市售或易于制备的原料、常规设备和普通工艺条件制备。优选地，可以定制产品以满足柔性、抗冲击性、硬度、刚度、耐磨性，以及对涂层、粘合剂、密封剂和弹性体生产商重要的其它性能。理想情况下，在不使用异氰酸酯或多胺固化剂的情况下实现具有优异物理和机械性能的产品，异氰酸酯或多胺固化剂带来了环境和其他挑战。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及一种聚醚-环氧聚合物组合物。该组合物含有聚环氧化合物和多元醇组合物的反应产物。该聚环氧化合物具有在125至250g/eq.范围内的当量重量。该多元醇组合物含有聚醚多元醇，聚醚多元醇具有在150至800mgKOH/g范围内的羟值，在3.5至8.0范围内的平均羟基官能度。聚环氧化合物的环氧当量与该多元醇组合物的羟基当量的比值在0.5：1至3：1的范围内。聚醚-环氧聚合物组合物具有通过差示扫描量热法测量的在-40℃至60℃的范围内的玻璃化转变温度。在一些方面，多元醇组合物还含有聚酯多元醇。聚酯多元醇的引入可以使配方提高弹性体的模量、伸长率和总能量吸收性能，涂层的抗冲击性和耐磨性，以及粘合剂的粘合强度。本专利技术包括制备上述聚醚-环氧聚合物组合物的方法。一种用于制备所述组合物的这样的方法(“低温方法”)包括在催化剂存在下，在0℃至40℃的温度范围内，使含有如上所述的聚环氧化合物和多元醇组合物的混合物反应，该多元醇组合物含有聚醚多元醇。所述聚环氧化合物的环氧当量与所述多元醇组合物的羟基当量的比值是在0.5：1至3：1的范围内，所得的聚醚-环氧聚合物组合物具有在在-40℃至60℃的范围内的Tg。用于该方法的催化剂优选地含有路易斯酸化合物。在一个优选的方面，反应在室温下进行。另一种方法(“高温方法”)包括在40℃至100℃的温度范围内，可选地在催化剂存在下加热含有如上所述的聚环氧化合物和多元醇组合物的混合物，该多元醇组合物含有聚醚多元醇。所述聚环氧化合物的环氧当量与所述多元醇组合物的羟基当量的比值是在0.5：1至3：1的范围内，并且所述聚醚-环氧聚合物组合物具有在-40℃至60℃的范围内的Tg。在一些方面，加热在碱或路易斯酸催化剂的存在下进行。上述任何一种方法都可以进行后固化。当使用路易斯酸时，可以在室温或升高的温度(50℃至150℃)下进行后固化。当使用碱催化剂时，需要高温后固化。可以将来自不同聚合物技术(聚氨酯、环氧树脂)的众所周知的结构单元进行聚合以提供一类新的聚合物(“聚醚-环氧聚合物组合物”)，该聚合物可用于涂层、弹性体、粘合剂、密封剂和其他有价值的产品。令人惊讶的是，这些产品满足了工业需求而不依赖于多胺或多异氰酸酯，多胺是最广泛使用的环氧化物硬化剂，多异氰酸酯是聚氨酯的主要反应物。所述聚醚-环氧聚合物组合物保留了传统环氧化物聚合物产品的许多益处，但它们可具有增加的伸长率、改善的抗冲击性和可调节的Tg。优异的产品可以由市售或易于合成的材料制成，特别是高官能度的聚醚多元醇。通过将聚醚与聚酯多元醇(特别是芳香族聚酯多元醇)共混，可以得到额外的益处。所述聚醚-环氧聚合物组合物便于用一步法制备。总的来说，本专利技术创造了一类新的聚合物并向配方人员提供了进一步探索这种简单而创新的合成热固性聚合物的方法的机会。具体实施方式一方面，本专利技术涉及一种聚醚-环氧聚合物组合物，所述聚醚-环氧聚合物组合物含有聚环氧化合物与多元醇组合物的反应产物，该多元醇组合物含有聚醚多元醇。聚环氧化合物合适的聚环氧化合物每分子具有两个或更多个环氧基团，并且具有在125至250g/eq.的范围内的当量重量，或在一些方面，具有在150至240g/eq.的范围内的当量重量，或者具有在170至235g/eq.的范围内的当量重量。在优选的方面，每分子聚环氧化合物具有平均2至4个环氧基团(“平均环氧官能度”)。在一些方面，平均环氧官能度为2至3，2.0至2.8，或为约2。一些合适的聚环氧化合物是可商购的，而其他的聚环氧化合物很容易由环氧氯丙烷与合适的多元醇或多胺前体的反应合成，优选地由环氧氯丙烷与芳香族或脂环族多元醇或多胺的反应合成。在一些方面，聚环氧化合物是双酚(例如双酚A、双酚AP、双酚BP、双酚C、双酚F、双酚S或双酚Z等)与环氧氯丙烷的反应产物。在其他方面，聚环氧化合物是氢化双酚与环氧氯丙烷的反应产物。换句话说，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚醚-环氧聚合物组合物，含有以下物质的反应产物：/n(a)聚环氧化合物，所述聚环氧化合物具有在125至250g/eq.的范围内的当量重量；和/n(b)多元醇组合物，所述多元醇组合物含有聚醚多元醇，其中，所述聚醚多元醇具有在150至800mg KOH/g的范围内的羟值，并且所述聚醚多元醇具有在3.5至8.0的范围内的平均羟基官能度；并且/n其中，所述聚环氧化合物的环氧当量与所述多元醇组合物的羟基当量的比值是在0.5：1至3：1的范围内，并且所述含聚醚-环氧聚合物组合物具有通过差示扫描量热法测量的在-40℃至60℃的范围内的玻璃化转变温度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 62/479,8711.一种聚醚-环氧聚合物组合物，含有以下物质的反应产物：
(a)聚环氧化合物，所述聚环氧化合物具有在125至250g/eq.的范围内的当量重量；和
(b)多元醇组合物，所述多元醇组合物含有聚醚多元醇，其中，所述聚醚多元醇具有在150至800mgKOH/g的范围内的羟值，并且所述聚醚多元醇具有在3.5至8.0的范围内的平均羟基官能度；并且
其中，所述聚环氧化合物的环氧当量与所述多元醇组合物的羟基当量的比值是在0.5：1至3：1的范围内，并且所述含聚醚-环氧聚合物组合物具有通过差示扫描量热法测量的在-40℃至60℃的范围内的玻璃化转变温度。


2.根据权利要求1所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述多元醇组合物还含有聚酯多元醇。


3.根据权利要求2所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，以多元醇组合物的量为基准，聚酯多元醇的量是在10至90mol％的范围内。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述聚环氧化合物是芳香族聚环氧化物。


5.根据权利要求4所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述芳香族聚环氧化物是双酚和环氧氯丙烷的反应产物，所述芳香族聚环氧化物具有在170至200g/eq.的范围内的当量重量。


6.根据权利要求1至5中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述多元醇组合物含有至少部分由蔗糖引发剂制备的聚醚多元醇。


7.根据权利要求1至6中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述聚醚多元醇具有在150至550mgKOH/g的范围内的羟值，并且所述聚醚多元醇具有在4.0至8.0范围内的平均羟基官能度。


8.根据权利要求1至7中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述聚醚-环氧聚合物组合物具有在-30℃至35℃的范围内的玻璃化转变温度。


9.根据权利要求1至8中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物，其中，所述聚环氧化合物的环氧当量与所述多元醇组合物的羟基当量的比值是在0.8：1至2：1的范围内。


10.一种涂层，含有权利要求1至9中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物。


11.根据权利要求10所述的涂层，其中，所述涂层具有使用CS-17轮在1000次循环和1kg负荷下小于20mg的泰伯磨损值。


12.一种弹性体或微孔弹性体，含有权利要求1至9中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物。


13.根据权利要求12所述的弹性体或微孔弹性体，其中，所述聚醚多元醇含有蔗糖引发的聚醚多元醇，并且所述弹性体具有至少90的肖氏A硬度、至少1000psi的峰值拉伸应力和至少25,000psi的模量。


14.一种粘合剂或密封剂，含有权利要求1至9中任意一项所述的聚醚-环氧聚合物组合物。


15.一种制备聚醚-环氧聚合物组合物的方法，该方法包括使混合物在催化剂存在下在0℃至40℃的温度范围内反应，所述混合物含有聚环氧化合物和含有聚醚多元醇的多元醇组合物，所述聚环氧化合物具有在125至250g/eq.的范围内的当量重量，其中，所述聚醚多元醇具有在150至800mgKOH/g的范围内的羟值，以及在3.5至8.0的范围内的平均羟基官能度，其中，所述聚环氧化合物的环氧当量与所述多元醇组合物的羟基当量的比值在0.5：1至3：1的范围内，所述聚醚-环氧聚合物组合物具有通过差示扫描量热法测量的在-40℃至60℃的范围内的玻璃化转变温度。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多元醇组...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·A·卡普兰，J·S·韦斯特福尔，
申请(专利权)人：斯泰潘公司，
类型：发明
国别省市：美国;US