一种可固化组合物及其应用方法技术

描述了一种包含硅烷改性聚合物的可固化组合物；环氧末端基团封端的环氧树脂；具有至少一个硅烷基团和至少一个环氧端基或至少一个含氮基团的增容剂；和任选的固化剂；其中，所述组合物还任选地包含含氮不饱和杂环化合物催化剂和含氮苯酚催化剂中的至少一个。该可固化组合物表现出高气密性、快速固化、快速粘合、干燥表面和强粘合强度。还提供了一种将可固化组合物施加到基材表面上的方法。组合物施加到基材表面上的方法。组合物施加到基材表面上的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种可固化组合物及其应用方法
专利

[0001]本公开涉及一种可固化组合物，特别是快干组合物以及将其应用于基材表面的方法。该可固化组合物表现出优异的特性，例如高气密性、快速固化、快速粘合、干燥表面和强粘合强度。

技术介绍

[0002]硅烷改性聚合物(SMP)，也称为硅烷化聚合物，是一种用途广泛、高价值的工业树脂，广泛用于各种应用。基于硅烷改性聚合物(SMP)的粘合剂/密封剂由于具有诸如VOC低、无异无气泡、性能特性与耐久性的良好平衡等诸多优点，故越来越受到人们的欢迎。特别是基于SMP的粘合剂优于基于有机硅的粘合剂，因为前者表现出更高的粘合强度，并且可以用额外的油漆或涂层材料进行复涂。此外，基于SMP的粘合剂在耐久性方面优于使用聚氨酯预聚物配制的粘合剂。
[0003]基于SMP的粘合剂/密封剂已用于各种应用，包括预制施工(PC)、家居装饰、运输业[车辆、船舶、汽车、飞机和高速铁路(HSR)]、工业装配和家用电器等。这些应用通常需要快速的干燥/固化速度，同时仍保持良好的机械强度，例如高粘合强度、剪切强度、断裂伸长率、弹性等，特别是对于运输业、工业装配和家用电器。例如，相当多的客户一直要求基于SMP的粘合剂具有5分钟到20分钟的结皮时间(skin formation time)，在20分钟内建立可接受的粘合强度，一周后的剪切强度大于2MPa，良好的表面特性(例如，干燥表面)以及在整个使用寿命期间的可靠气密性。
[0004]对固化速度和机械强度的如此高要求通常被认为是对基于SMP的粘合剂的巨大挑战，因为市场上销售的大多数基于SMP的粘合剂只能实现30分钟以上的干燥时间，并且即使在24小时后或1周后，将会表现出较差的机械强度和气密性。许多研究人员已经做出了许多努力来修改诸如填料、树脂比例、助粘剂和催化剂等因素，但是现有技术的这些研究都不能成功地满足上述要求。
[0005]现有的基于SMP的粘合剂都不能达到可接受的固化速度，同时在最终粘合涂层中保持优异的机械强度。不受任何特定理论的限制，可以怀疑之所以现有基于SMP的粘合剂的机械强度较低，至少部分是由于SMP相和与之结合使用的其他相之间没有任何化学键。现有技术的粘合剂组合物如图1所示，其中，加入各种添加剂(如固化剂、催化剂、反应促进剂、表面活性剂等)和增容剂不会在SMP相和环氧相(epoxy phase)之间建立任何化学键。因此所得共混物包含化学分离的SMP相和环氧相，因此表现出较差的机械强度。此外，现有技术基于SMP的粘合剂固化速度慢是由于配方中缺乏合适的催化剂包装(catalyst packaging)和水。此外，增塑剂广泛应用于现有的基于SMP的密封剂中，油性表面或粘性表面是一个需要解决的大问题。
[0006]在持续的探索之后，专利技术人已经令人惊讶地开发了一种环氧
‑
SMP混合可固化组合物，其可实现上述一个或多个目标。特别是，发现在环氧
‑
SMP混合配方中加入特定的催化剂包装和水成功地实现了高固化速度，添加特定的增容剂可以进一步将机械强度提高到理想
的水平，并且可以通过特别设计上述添加剂的相对量来实现理想的表面感。

技术实现思路

[0007]本公开提供了一种独特的可固化组合物，特别是一种快干组合物以及将该可固化组合物应用于基材表面的方法。
[0008]在本公开的第一方面，本公开提供了一种可固化组合物，特别是一种快干组合物，其包含
[0009]至少一种硅烷改性聚合物；
[0010]至少一种环氧基团封端的环氧树脂；
[0011]至少一种增容剂，其在同一分子中具有至少一个硅烷基团和至少一个环氧末端基团，或者具有至少一个硅烷基团和至少一个含氮基团，例如胺基或亚胺基；
[0012]任选地，至少一种固化剂；
[0013]任选地，至少一种含氮不饱和杂环化合物催化剂；和
[0014]任选地，至少一种含氮苯酚催化剂。
[0015]在本公开的第二方面，本公开提供一种将所述可固化组合物施涂到基材表面上的方法，其包括以下步骤：将硅烷改性聚合物、环氧树脂、增容剂和任选的任选的固化剂结合、含氮不饱和杂环化合物催化剂和含氮苯酚催化剂混合以形成前体共混物；(2)将前体共混物施加到基材表面上；(3)固化前体共混物，或使前体共混物固化。
[0016]应当理解，前面的一般性描述和以下的详细描述均仅为示例性和解释性的，而非对如所要求保护的本专利技术的限制。
附图说明
[0017]图1是现有技术的可固化组合物的示意图；
[0018]图2是本文所述的可固化组合物的一个实施方式的示意图；
[0019]图3示出了根据本公开的一个实施方式的制备基于多元醇的SMP的硅烷化反应的反应机理；
[0020]图4示出了根据本公开的另一个实施方式的制备基于多元醇的SMP的硅氢化反应的反应机理；
[0021]图5示出了根据本公开的一个实施方式的制备基于聚氨酯的SMP的硅烷化反应的反应机理；
[0022]图6示出了根据本公开的几个实施方式的SMP/环氧重量比对搭接剪切强度的影响；
[0023]图7示出了根据本公开的一个实施方式的可固化组合物在不同基材上的搭接剪切强度；
[0024]图8示出了根据本公开的几个实施方式的可固化组合物的配方对搭接剪切强度的影响；和
[0025]图9示出了根据本公开的几个实施方式的可固化组合物的配方对搭接剪切强度的影响。
具体实施方式
[0026]除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员通常所理解相同的含义。此外，本文所提及的所有公开案、专利申请、专利以及其它参考文献均以引用的方式并入。
[0027]如本文所公开的，“和/或”意指“以及，或作为替代方案”。除非另外指示，否则所有范围均包含端点。除非另有指示，否则所有百分比和比例均按重量计算，并且所有分子量均为数均分子量。
[0028]根据本公开的一个优选实施方式，本公开的可固化组合物是一种“双组分”、“两部分”或“双包装”组合物，其包含组分(A)，其具有硅烷改性聚合物、环氧树脂、具有至少一个硅烷基团和至少一个环氧末端基团的增容剂；和组分(B)，其具有固化剂、含氮不饱和杂环化合物催化剂和含氮苯酚催化剂。
[0029]根据本公开的另一个优选实施方式，本公开的可固化组合物为“双组分”、“两部分”或“双包装”组合物，其包含组分(A)，其具有硅烷改性聚合物、在同一分子中具有至少一个硅烷基团和至少一个含氮基团(如胺基或亚胺基)的增容剂，任选地，含氮不饱和杂环化合物催化剂；和组分(B)，其包含环氧树脂。
[0030]根据本公开的另一个优选实施方式，本公开的可固化组合物为“三组分”、“三部分”或“三包装”组合物，其包含组分(A1)，其具有硅烷改性聚合物；组分(A2)，其包含环氧树脂；和组分(B)，其具有固化剂、含氮不饱和杂环化合物催化剂和含氮苯酚催化剂。增容剂可以包含在组分(A1)或组分(A2)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可固化组合物，其包含：至少一种硅烷改性聚合物；至少一种环氧基团封端的环氧树脂；至少一种增容剂，其在同一分子中具有至少一个硅烷基团和至少一个环氧末端基团，或者具有至少一个硅烷基团和至少一个含氮基团；任选地，至少一种固化剂；任选地，至少一种含氮不饱和杂环化合物催化剂；和任选地，至少一种含氮苯酚催化剂。2.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述可固化组合物中没有有意地添加水；或者基于所述可固化组合物的总重量，所述可固化组合物包含0.1wt％至6wt％的水。3.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述可固化组合物为包含组分A和组分B的双组分可固化组合物，其中，所述组分A包含所述硅烷改性聚合物、所述环氧树脂和具有至少一个硅烷基团和至少一个环氧端基的所述增容剂，并且所述组分B包含所述固化剂、所述含氮不饱和杂环化合物催化剂和所述含氮苯酚催化剂；或者其中，所述组分A包含所述硅烷改性聚合物、在同一分子内具有至少一个硅烷基团和至少一个含氮基团的所述增容剂以及可选地所述含氮不饱和杂环化合物催化剂，并且所述组分B包含所述环氧基树脂。4.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述含氮不饱和杂环化合物催化剂选自由以下组成的组：1,8
‑
二氮杂双环[5.4.0]十一碳
‑7‑
烯、1,5
‑
二氮杂双环[4.3.0]壬
‑5‑
烯、2,3
‑
二氮杂双环[2.2.0]己
‑1‑
烯和1,3
‑
二氮杂双环[3.1.0]己
‑3‑
烯。5.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述含氮苯酚催化剂选自由以下组成的组：2,4,6
‑
三(R0)苯酚、2,4
‑
双(R0)苯酚、2,3
‑
双(R0)苯酚、3,4
‑
双(R0)苯酚、2,6
‑
双(R0)苯酚、2,5
‑
双(R0)苯酚和3,5
‑
双(R0)苯酚，其中，每个R0是独立地选自以下组成的组：氨基(C1‑
C6)烷基、(C1‑
C6)烷氨基(C1‑
C6)烷基和二(C1‑
C6)烷氨基(C1‑
C6)烷基。6.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述硅烷改性聚合物由式I表示：R
1m
(R2O)
(3
‑
m)
Si
‑
R7‑
(聚合物主链)
‑
R8‑
SiR
3n
(R4O)
(3
‑
n)
式I其中，所述聚合物主链衍生自多元醇，或衍生自至少一种多异氰酸酯和至少一种多元醇，并且任选地用至少一种
‑
R9‑
SiR
5s
(R6O)
(3
‑
s)
官能化，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立地表示氢原子或C1‑
C6烷基，m、n和s各自表示0、1或2的整数，R7、R8和R9各自独立地表示直接键(directbond)、
‑
O
‑
、二价(C1至C6亚烷基)基团、
‑
O
‑
(C1至C6亚烷基)基团、(C1至C6亚烷基)
‑
O
‑
基团、
‑
O
‑
(C1至C6亚烷基)
‑
O
‑
基团、
‑
N(R
N
)
‑
(C1至C6亚烷基)基团或
‑
C(＝O)
‑
N(R
N
)
‑
(C1至C6亚烷基)基团，其中，R
N
代表氢原子或C1‑
C6烷基。7.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，固化剂选自由以下组成的组：脂族胺、脂环族胺、芳族胺、聚氨基酰胺、咪唑、双氰胺、环氧改性的胺、曼尼希改性的胺、迈克尔加成改性的胺和酮亚胺。8.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述增容剂为具有至少一个硅烷基团和至少一个环氧末端基团且由式II表示的化合物或其缩合低聚物/聚合物：
其中，R
10
选自由以下组成的组选自由以下组成的组其中*代表连接位点，R
11
选自由以下组成的组：C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
C2‑
C6亚烷基，
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
[O
‑
Si(C1‑
C6烷基)2]
x
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基，
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
[O
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2]
x
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基，其中，R
12
和R
13
各自独立地表示氢原子或任选被C1‑
C6烷基、C1‑
C6烷氧基、卤素原子、C2‑
C6烯基、C2‑
C6炔基、
‑
Si(C1‑
C4烷基)3、
‑
Si(C1‑
C4烷氧基)3、
‑
Si
‑
{O
‑
[Si(C1‑
C4烷氧基)3]3、
‑
(C1‑
C6)亚烷基
‑
Si(C1‑
C4烷基)3、
‑
(C1‑
C6)亚烷基
‑
Si(C1‑
C4烷氧基)3或
‑
(C1‑
C6)亚烷基
‑
Si
‑
{O
‑
[Si(C1‑
C4烷氧基)3]3取代的C1‑
C6烷基，t表示0、1或2的整数，且x表示1至100的整数。9.根据权利要求8所述的可固化组合物，其中，所述增容剂为由式III表示的缩合低聚物或缩合聚合物，其中，R
10
选自由以下组成的组选自由以下组成的组其中*代表连接位点，
R
11
选自由以下组成的组：C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
C2‑
C6亚烷基，
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基、
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷基)2‑
[O
‑
Si(C1‑
C6烷基)2]
x
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
(O
‑
CH2)
‑
CH(OH)
‑
CH2‑
NH
‑
C2‑
C6亚烷基，
‑
(CH2‑
O)
‑
C2‑
C6亚烷基
‑
Si(C1‑
C6烷氧基)2‑
[O<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永春，唐铮铭，陈红宇，J，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：