通過物理混合乙烯基官能樹脂與熱塑性樹脂組合物而生產(chǎn)的乙烯基官能互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物 ...的制作方法
【專利說明】通過物理混合乙烯基官能樹脂與熱塑性樹脂組合物而生產(chǎn) 的乙烯基官能互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物、使用方法和制備方法
[0001] 交叉引用相關(guān)申請
[0002] 該申請涉及2012年7月5日提交的題為Resins,Resin/Fibre Composites,MethodsofUseandMethodsofPreparation的國際PCT(說明書編號 16722207) ;2011 年 7 月 6 日提交的題為Resin/FibreComposites,MethodsofUseand MethodsofPreparation的美國臨時申請?zhí)?1/457, 916 ;2006年10月17日提交的國際申 請：PCT/AU2006/001536 ;2005年10月17日提交的澳大利亞臨時申請?zhí)?005905733 ;2005 年12月1日提交的澳大利亞臨時申請?zhí)?005906723 ;2006年2月3日提交的澳大利亞臨 時申請?zhí)?006900511和2006年5月24日提交的澳大利亞臨時申請?zhí)?006902791，這些申 請中的每個以引用方式全部并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本披露涉及通過將，例如，選定的熱固性樹脂和熱塑性塑料組合來制造互穿聚合 物網(wǎng)絡(luò)（IPN)組合物和/或偽互穿網(wǎng)絡(luò)（SIPN)聚合物組合物的方法。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 將可溶的熱塑性樹脂溶解在活性稀釋劑中，然后將這些混合形成乙烯基官能樹脂 以降低收縮是本領(lǐng)域已知的。但是，這個過程不生產(chǎn)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)組合物和/或偽互穿 網(wǎng)絡(luò)聚合物組合物，經(jīng)所得的固化物質(zhì)的物理性質(zhì)證明，其只不過是一種混合物。簡單地混 合兩種或多種聚合物，用彼此結(jié)合以形成一個聚合物分子（雜聚物或共聚物）的兩種或更 多種單體創(chuàng)造聚合物網(wǎng)絡(luò)都不會產(chǎn)生互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（聚合物共混物）。
[0006] 例如，在制造玻璃纖維、熱固性IPN復合材料時，如果可以減少所需玻璃的量或 在某些應(yīng)用中，不需要玻璃，那么可以配制更加牢固的樹脂體系。這是因為與配制它們的 熱固性物相比，熱固性IPN具有優(yōu)良的延展率和低得多的收縮率。當將市售的熱固性樹脂 用作基體樹脂時，在注塑部件的固化期間中，玻璃短纖維在極短的纖維聚合液體復合材料 (VSFPLC)中的存在對于防止（或減少）裂縫形成是有用的。這些纖維的存在增加了屈服應(yīng) 力和模量，但降低了固化復合材料的延展率。在某些應(yīng)用中延展率的減少相當于脆性的增 加。玻璃也在凝膠化期間中被用于復合材料以加強樹脂以及以降低收縮率。因此，玻璃纖 維的存在通常被用于乙烯基官能液體熱固性物中。如果在樹脂凝膠化和最終固化期間有了 極小的收縮率，那么玻璃纖維將不會需要或可能被減少以生產(chǎn)耐用的模制零件。收縮率的 降低和延展率的增加使得SIPN和/或IPN樹脂可以成型而無需玻璃增強。
[0007] 本技術(shù)披露用VSFPLC樹脂組合物生產(chǎn)的復合材料。然而，對于某些應(yīng)用來說，這 些組合物中的某些缺乏足夠的韌性（如應(yīng)力應(yīng)變曲線下區(qū)域所測量的）。加工廠都需要更 牢固的產(chǎn)品。
[0008] 影響韌性的一個因素是延展率。市面上有具有足夠延展率和屈服應(yīng)力的樹脂。然 而，這些樹脂傾向于具有低的熱變形溫度（HDT)。對于外部應(yīng)用，預(yù)期固化樹脂的HDT至少 應(yīng)為80°C。
[0009] 這已經(jīng)通過某些橡膠改性的乙烯基酯（VE)樹脂達到，但這些樹脂相對昂貴并具 有局限性。例如，橡膠改性的VE樹脂可具有下列一個或多個問題：它們粘在模具中、昂貴、 固化時收縮，它們的HDT被限制到約80°C并且它們具有最小的可接受的延展率，所有這些 都限制了它們被市場更廣泛地接納。
[0010] 乙烯基官能熱固性物的一個其他問題是它們聚合成玻璃質(zhì)固體以及具有固有的 脆性。在不飽和聚酯（UP)或VE分子中對乙烯基團相距的距離有實際的限制。這是延展率越 高（即乙烯基團相距的距離越大）則HDT越低的原因之一。這是由較低的交聯(lián)密度造成的 以及是交聯(lián)點之間分子內(nèi)距離增加的直接后果。需要新的乙烯基官能樹脂，以提高VSFPLC 的性能以及提供商業(yè)上可行的牢固耐用的樹脂。本文披露的些方法和/或系統(tǒng)提供提供商 業(yè)上可行的牢固耐用的樹脂的IPN和/或SIPN。
[0011] 將聚氨酯和乙烯基官能樹脂組合以形成各種樹脂是本領(lǐng)域已知的。這些工藝涉及 使用化學過程使聚氨酯穿過乙烯基官能熱固性物，與本文披露的物理過程相比較，這是一 種化學方法。這些類型的樹脂組合物需要精心的儲存條件，以防止過早聚合。此外，所需要 的樹脂注射設(shè)備涉及額外的注射泵，這使得系統(tǒng)更加難以使用。由于在控制這些系統(tǒng)方面 的困難，它們沒有被廣泛使用。此外，這些系統(tǒng)具有高收縮因素，這使得它們更難以模壓部 件。
[0012] 相應(yīng)地，需要改善本技術(shù)中披露的這些和其他問題的系統(tǒng)、方法、樹脂組合物和/ 或樹脂復合材料。本披露旨在克服和/或改善現(xiàn)有技術(shù)缺點中的至少一個，這點將從本文 的討論內(nèi)容中看出。本披露還提供，如本文所討論的其他的優(yōu)點和/或改進。
[0013] 發(fā)明概述
[0014] 本披露的某些實施方式針對用于在乙烯基官能單體和/或聚合物中制造熱塑性 塑料溶液的系統(tǒng)和/或其方法，其目的為使該溶液的固體含量最大化。
[0015] 本披露的某些實施方式針對用于通過在混合器中，在層流條件下物理混合乙烯基 官能熱固性物與熱塑性樹脂溶液直至發(fā)生足夠的滲透來制造IPN組合物和/或SIPN聚合 物組合物的系統(tǒng)和/或其方法。
[0016] 某些實施方式針對通過混合至少一種乙烯基官能熱固性樹脂與至少一種熱塑性 樹脂溶液來生產(chǎn)樹脂組合物的方法，其中當混合物在混合期間具有在混合溫度下測量的至 少5,OOOcPs(優(yōu)選10,OOOcPs至50,OOOcPs)的粘度時，所述兩種樹脂是充分地混溶的，以 便所述兩種樹脂能夠形成IPN和/或SIPN。繼續(xù)混合直至發(fā)生足夠的滲透。在某些方面， 該方法進一步包括充分混合后，大量形成IPN和/或SIPN。在某些應(yīng)用中，在混合期間混 合器中的雷諾數(shù)可低于2100。在某些應(yīng)用中，在混合期間混合器中的雷諾數(shù)可低于2000、 1500、1000、500、200、100、50、30、20 或 10 以確保足夠的層流。
[0017] 某些實施方式針對通過混合至少一種乙烯基官能熱固性樹脂與至少一種熱塑性 樹脂溶液來生產(chǎn)樹脂組合物的方法，其中所述兩種樹脂在混合溫度下測量的至少5,OOOcPs 的混合粘度下是充分地混溶的，以及當混合的整個過程中有足夠的層流，所述兩種樹脂則 基本上形成IPN和/或SIPN。
[0018] 某些實施方式針對通過混合至少一種乙烯基官能熱固性樹脂與至少一種熱塑性 樹脂來生產(chǎn)樹脂組合物的方法，其中：所述兩種樹脂在混合溫度下測量的至少5,OOOcPs的 混合粘度下是充分地混溶的，以及當混合的整個過程中有足夠的層流，所述兩種樹脂則形 成基本上不含熱塑性膠束的IPN樹脂組合物和/或SIPN。
[0019] 某些實施方式針對生產(chǎn)包括至少一種乙烯基官能熱固性樹脂與至少一種熱塑性 樹脂的樹脂組合物的方法，其中所述兩種樹脂在混合溫度下測量的至少5,OOOcPs的混合 粘度下是充分地混溶的，以及當混合的整個過程中有足夠的層流，所述兩種樹脂則形成基 本上不含熱塑性膠束的IPN樹脂和/或SIPN組合物，其中固化后，該樹脂組合物具有大于 90MPa的彎曲屈服應(yīng)力、大于6%的彎曲延展率、80到120°C之間的HDT、大于3J/cm的無缺 口Izod強度、2. 5GPa和3. 6GPa之間的模量、小于1%的線性收縮率和小于3%的體積收縮 率。
[0020] 某些實施方式針對通過混合至少一種乙烯基官能熱固性樹脂與至少一種熱塑性 樹脂來生產(chǎn)樹脂組合物的方法，其中所述兩種樹脂在混合溫度下測量的至少5,OOOcPs的 混合粘度下是充分地混溶的，以及當混合的整個過程中有足夠的層流，所述兩種樹脂則形 成基本上不含熱塑性膠束的IPN樹脂組合物，其中固化后，該樹脂組合物具有以下一種或 多種特性：大于90MPa的彎曲屈服應(yīng)力、大于7%的延展率、80到110°C之間的HDT、大于3J/ cm的無缺口Izod強度、2. 5GPa和3. 6GPa之間的模量、小于1%的線性收縮率和小于3%的 體積收縮率。
[0021] 某些實施方式針對通過混合乙烯基官能熱固性樹脂與熱塑性樹脂來制造液體IPN 和/或液體SIPN的方法，其中混合物具有在混合過程中產(chǎn)生相當一部分層流的粘度。
[0022] 本發(fā)明概述中所披露的實施方式是本文披露的一些實施方式的示例性實施方式。 也考慮到本披露其它部分中，基于本文披露的技術(shù)的其它實施方式或?qū)嵤┓绞降慕M合。本 披露的各個方面可以與本披露的其它方面相結(jié)合，以產(chǎn)生其他實施方式。
[0023] 附圖概述
[0024] 為了更好地理解本披露，以及更清楚地顯示如何可以根據(jù)其一個或多個實施方式 對其進行實施，現(xiàn)將通過示例的方式參考附圖，其中：
[0025] 圖1示出Cowels分散器。
[0026] 圖2示出行星式混合器。