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CN118119648A - 接枝共聚物及包含其的可固化热固性组合物 - Google Patents

接枝共聚物及包含其的可固化热固性组合物 Download PDF

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CN118119648A
CN118119648A CN202280070059.0A CN202280070059A CN118119648A CN 118119648 A CN118119648 A CN 118119648A CN 202280070059 A CN202280070059 A CN 202280070059A CN 118119648 A CN118119648 A CN 118119648A
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substituted
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埃伊莱姆·塔尔金-塔斯
胡塞因·塔斯
普拉卡什·西斯塔
蒂莫西·爱德华·巴纳赫
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SABIC Global Technologies BV
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Abstract

接枝共聚物包括具有从其接枝的亚苯基醚低聚物的烃主链。接枝共聚物尤其可用于可固化组合物、热固性组合物以及由其形成的制品。

Description

接枝共聚物及包含其的可固化热固性组合物
相关申请的交叉引证
本申请要求于2021年10月22日提交的欧洲专利申请第21204237.8号的优先权和权益,其内容通过引用以其全文并入本文。
背景技术
本公开涉及接枝共聚物、包含其的可固化的热固性组合物以及由其衍生的制品。
热固性树脂是固化形成极硬塑料的材料。这些材料可以用于各种各样的消费品和工业产品中。例如,热固性材料用于保护涂层、粘合剂、电子层压材料(诸如用于制造计算机电路板的那些)、地板和铺料(paving)应用、玻璃纤维增强管、以及汽车部件(包括板簧、泵、以及电气组件)。
聚(苯醚)低聚物可以改善热固性材料的介电性能(dielectric performance)、耐热性、阻燃性和吸湿性,使得它们特别适合于各种应用,特别是电子应用。烃类树脂对于优异的介电性能也是已知的,但是在粘附性、阻燃性和热性能方面受到限制。聚(苯醚)低聚物已经与烃树脂结合;然而,材料的相容性仍然是技术限制。
因此,提供用于可固化热固性组合物的具有改善的相容性的聚(亚苯基醚)低聚物/烃组合物将是有利的。
发明内容
接枝共聚物包含烃主链,该烃主链具有从其接枝的亚苯基醚低聚物,该亚苯基醚低聚物包含衍生自取代的或未取代的一元酚的重复单元,其中接枝共聚物包含在烃主链与亚苯基醚低聚物之间的连接基团-L1-(R)n-L2-,其中L1是取代的或未取代的C1-6亚烷基、取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,R是取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,n是0或1,以及L2是单键或C1-6亚烷基,优选单键或亚甲基;条件是当L1是取代的或未取代的亚苯基时,n是0。
制备接枝共聚物的方法代表了本公开的另一方面。
可固化的热固性组合物包含接枝共聚物。
固化的热固性组合物包含该可固化的热固性组合物的固化产物。
制品包含固化的热固性组合物。
通过以下附图和详细描述来举例说明上述和其他特征。
附图说明
以下附图是示例性实施方式。
图1示出了接枝共聚物的制备方法的化学方案。
图2示出了接枝共聚物的制备方法的化学方案。
图3示出了接枝共聚物的制备方法的化学方案。
图4示出了接枝共聚物的制备方法的化学方案。
图5示出了接枝共聚物的制备方法的化学方案。
具体实施方式
本发明人已经发现接枝共聚物可以由亚苯基醚低聚物和烃树脂制备。接枝共聚物可以有利地用于提供可固化的热固性组合物,其具有介电性能、阻燃性、和热性能的期望组合,同时保持亚苯基醚低聚物与烃树脂之间的相容性。
因此,本公开的一个方面是接枝共聚物。如在本文中使用的,术语“接枝共聚物”是指分支共聚物结构,其中线性聚合物主链具有一个或多个与其连接的聚合物侧链。聚合物侧链的化学性质不同于聚合物主链。聚合物侧链可以沿着主链随机分布。具有聚合物主链A和一个或多个聚合物侧链B的接枝共聚物可以表示为A(B)m,其中m表示每个聚合物主链A的聚合物侧链B的数目。在一个方面,至少一个聚合物侧链B接枝至聚合物主链A的不是末端重复单元的重复单元(即,在聚合物主链A的链端)。
本公开的接枝共聚物包含具有从烃主链接枝的一种或多种亚苯基醚低聚物的烃主链。亚苯基醚低聚物通过具有结构-L1-(R)n-L2-的连接基团接枝至烃主链,并且被定位成使得L1直接连接至烃链并且L2直接连接至亚苯基醚低聚物。连接基团的L1可以是取代的或未取代的C1-6亚烷基、取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-。在一个方面,L1是C1-2亚烷基或-(C=O)-,优选C1-2亚烷基。连接基的R是取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,并且n是0或1。在一个方面,n是0,并且R不存在。当L1是取代的或未取代的亚苯基时,n是0。在一个方面,n是1,并且R是取代的亚苯基,优选二甲基取代的苯基。在一个方面,R可以是衍生自2-甲氧基苯酚的取代的亚苯基。连接基团的L2是单键或C1-6亚烷基,例如二价亚乙基或亚甲基。当L2是单键时,应当理解的是,R(当存在时)或L1(当R不存在时)通过单个共价键直接连接至亚苯基醚低聚物。
描述了各种示例性连接基团。在一个方面,L1可以是亚乙基基团,n是0并且L2是单键(即,L1基团的-CH2-直接结合至亚苯基醚低聚物)。这种连接基团可见于图1中。在一个方面,L1可以是亚乙基,n是1,R是未取代的亚苯基,以及L2是亚甲基。这种连接基团可见于图2a。在一个方面,L1可以是亚乙基(例如,取代的亚乙基,优选地包括甲基取代基),n是1,R是-(C=O)-,并且L2是单键。这种连接基团可见于图2b中。在一个方面,L1可以是取代的或未取代的亚苯基,优选未取代的亚苯基,n是0,以及L2是亚甲基。这种连接基团可以在图3a中看到。在一个方面,L1可以是-(C=O)-,n是0并且L2是单键。这种连接基团可见于图3b中。在一个方面,L1可以是取代的或未取代的亚乙基(例如,羟基取代的亚乙基),n是0并且L2是单键。这种连接基团可见于图4中。在一个方面,L1可以是取代的或未取代的亚乙基(例如,羧酸取代的亚乙基),n是0,并且L2是单键。这种连接基团可见于图5中。应当理解的是,本公开不限于前述示例性连接基团,并且可以使用在-L1-(R)n-L2-的最广泛定义内的任何连接基团,并且将取决于制备接枝共聚物的方法,如将在以下实例中进一步解释的。
因此,接枝共聚物可以具有结构A(-L1-(R)n-L2-B)m,其中L1、L2、R和n如以上所定义,A是烃主链,B是亚苯基醚低聚物,并且m是1至50,优选1至25,最优选1至10。
接枝共聚物的烃树脂主链包含碳和氢原子并且排除除了碳和氢之外的原子。烃树脂可以是饱和或不饱和的。在一个方面,烃树脂包含不饱和度,例如以碳-碳双键的形式。在一个方面,用于制备接枝共聚物的烃树脂可以最初包含不饱和度,并且在接枝亚苯基醚低聚物之后,由于与亚苯基醚低聚物的反应,烃树脂可以具有减少量的不饱和度或可以是完全饱和的。不饱和度可以在烃树脂的主链(即,聚合物主链)中(例如,在聚(1,4-丁二烯)重复单元中)、作为沿烃树脂的侧基(例如,在聚(1,2-丁二烯)重复单元中)、在烃树脂的链端、或它们的组合。烃树脂优选不包括芳族基团或环状烃。
在一个方面,烃树脂包含衍生自不饱和C4-12烃,优选C4-6烃的重复单元。在一个方面,烃树脂的重复单元衍生自含二烯的烃以及它们的组合。这种烃的代表性实例可以包括但不限于取代的或未取代的丁烯(例如,2-甲基-1-丁烯、2,3-二甲基-1-丁烯、2,3-二甲基-2-丁烯、3,3-二甲基-1-丁烯);取代的或未取代的戊烯(例如,1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-戊烯、2-甲基-2-戊烯、3-甲基-2-戊烯、4-甲基-1-戊烯、4-甲基-2-戊烯);取代的或未取代的己烯(例如,2-己烯);取代的或未取代的二烯(例如,1,3-丁二烯和异戊二烯)。在一个方面,烃树脂包含衍生自取代的或未取代的二烯诸如聚丁二烯、聚异戊二烯或它们的组合的重复单元。在一个方面,烃树脂可以包括聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、或它们的组合。
在一个方面,烃树脂可以是包含衍生自不饱和C4-12烃和不同于C4-12烃的单体(例如烯基芳族单体)的重复单元的共聚物。示例性的烯基芳族单体是苯乙烯。因此,在一个方面,烃树脂可以是烯基芳香族化合物和不饱和C4-12烃的共聚物。例如,烃树脂可以包括聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚(苯乙烯-共-异戊二烯)等。在一个方面,烃树脂可以包含苯乙烯和丁二烯(例如,1,2-丁二烯、1,4-丁二烯、或它们的组合)的嵌段共聚物。
除了烃聚合物主链之外,接枝共聚物还包含接枝至烃聚合物主链的至少一种亚苯基醚低聚物。亚苯基醚低聚物包含衍生自取代的或未取代的一元酚的重复单元。取代的或未取代的一元酚可以具有以下结构:
其中,每次出现的Q1独立地是卤素、未取代或取代的C1-12伯或仲烃基、C1-12烃硫基、C1-12烃氧基、或C2-12卤代烃氧基,其中至少两个碳原子分隔卤素和氧原子;并且其中每次出现的Q2独立地是氢、卤素、未取代或取代的C1-12伯或仲烃基、C1-12烃硫基、C1-12烃氧基、或C2-12卤代烃氧基,其中至少两个碳原子分隔卤素和氧原子。在一个方面,取代的或未取代的一元酚包含2,6-(二-C1-6烷基)酚。在一个方面,每次出现的Q1是甲基并且每次出现的Q2是氢,并且一元酚是2,6-二甲苯酚(也称为2,6-二甲基苯酚或“DMP”)。
因此,亚苯基醚低聚物包含下式的重复单元:
其中,Q1和Q2可以如上所述。在一个方面,亚苯基醚低聚物可以包含衍生自包含以下的一元酚的重复单元:2,6-(二-C1-18烷基)苯酚、或2,6-二苯基苯酚、2-苯基-6-(C1-18烷基)苯酚、2-苯基-6-(环烷基)苯酚、2,6-(二环烷基)苯酚、2-(C1-18烷基)-6-(环烷基)苯酚、或它们的组合。在一个方面,亚苯基醚低聚物包括衍生自2,6二甲基苯酚的重复单元。
亚苯基醚低聚物可以具有小于20,000克/摩尔、或小于10,000克/摩尔、或小于5,000克/摩尔、或600至4,500克/摩尔的数均分子量。分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)相对于聚苯乙烯标准物来确定。本领域技术人员认识到,当通过包括使来自烃树脂的亚苯基醚低聚物氧化聚合的方法制备线性嵌段共聚物时,使用GPC不可以进行亚苯基醚低聚物的分子量表征。在这种情况下,数均分子量可以从使用核磁共振(NMR)光谱确定的聚合度计算。
亚苯基醚低聚物包括一个自由链端。如在本文中使用的,术语“自由链端”是指未附接至烃主链的链端。该自由链端可以包括官能团,例如乙烯基苯醚端基、甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、环氧端基、羟基端基、氰酸酯端基、胺端基、马来酰亚胺端基、烯丙基端基、苯乙烯端基、活化的酯端基、或酸酐端基。在一个方面,亚苯基醚低聚物的链端包含甲基丙烯酸酯基团。在一个方面,接枝共聚物可以包含与烃树脂共价结合的乙烯基苯醚端基、甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、环氧端基、羟基端基、氰酸酯端基、胺端基、马来酰亚胺端基、烯丙基端基、苯乙烯端基、活化的酯端基、或酸酐端基。
在一个方面,接枝共聚物包含主链和至少一种接枝亚苯基醚低聚物,该主链包含优选衍生自聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、丁基橡胶、聚异戊二烯、或它们的组合的线性烃树脂,该接枝亚苯基醚低聚物包含衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元。
接枝共聚物可以通过各种方法制备。在一个方面,可以通过使来自酚官能化的烃树脂的取代的或未取代的一元酚氧化聚合以提供接枝共聚物来制备接枝共聚物。
氧化聚合可以在有机溶剂的存在下进行。合适的有机溶剂可包括醇、酮、脂族和芳族烃、氯代烃、硝基烃、醚、酯、酰胺、混合的醚-酯、亚砜等,条件是它们不干扰或进入氧化反应。高分子量聚(苯醚)可以大大增加反应混合物的粘度。因此,有时希望使用溶剂体系,该溶剂体系将引起它们沉淀,同时允许较低分子量的聚合物保持在溶液中直到它们形成较高分子量的聚合物。有机溶剂可包括例如甲苯、苯、氯苯、邻二氯苯、硝基苯、三氯乙烯、二氯乙烷、二氯甲烷、氯仿或其组合。优选的溶剂包括芳族烃。在一个方面,有机溶剂包括甲苯、苯、二甲苯、氯仿、氯苯或它们的组合,优选甲苯。
基于一元酚、烃树脂和溶剂的总重量,一元酚可以以5至90重量百分数、或10至85重量百分数、或40至60重量百分数的量存在于氧化聚合反应混合物中。一元酚与酚封端的烃树脂的摩尔比可以基于期望的亚苯基醚低聚物的分子量来确定。例如,一元酚与酚封端的烃树脂的摩尔比可以是1:1至50:1。
氧化聚合进一步在铜-胺催化剂存在下进行。铜胺催化剂的铜源可包含铜或亚铜离子的盐,包括卤化物、氧化物和碳酸盐。可替代地,铜可以以亚烷基二胺配体的预形成的盐的形式提供。优选的铜盐包括卤化亚铜、卤化铜和它们的组合。尤其优选的是溴化亚铜、溴化铜以及它们的组合。
优选的铜-胺催化剂包含仲亚烷基二胺配体。合适的仲亚烷基二胺配体描述于Hay的美国专利第4,028,341号并且由下式表示:
Rb-NH-Ra-NH-Rc
其中,Ra是取代的或未取代的二价残基,其中两个或三个脂肪族碳原子形成在两个二胺氮原子之间的最接近的连接;并且Rb和Rc各自独立地是异丙基或取代的或未取代的C4-8叔烷基。Ra的实例包括亚乙基、1,2-亚丙基、1,3-亚丙基、1,2-亚丁基、1,3-亚丁基、2,3-亚丁基、具有二至三个碳原子将两个游离价隔开的不同亚戊基异构体、苯基亚乙基、甲苯基亚乙基、2-苯基-1,2-亚丙基、环己基亚乙基、1,2-亚环己基、1,3-亚环己基、1,2-亚环丙基、1,2-亚环丁基、1,2-亚环戊基等。优选地,Ra是亚乙基。Rb和Rc的实例可以包括异丙基、叔丁基、2-甲基-丁-2-基、2-甲基-戊-2-基、3-甲基-戊-3-基、2,3-二甲基-丁-2-基、2,3-二甲基戊-2-基、2,4-二甲基-戊-2-基、1-甲基环戊基、1-甲基环己基等。Rb和Rc的高度优选的实例是叔丁基。示例性的仲亚烷基二胺配体是N,N’-二-叔丁基乙二胺(DBEDA)。铜与仲亚烷基二胺的合适摩尔比为1:1至1:5、优选1:1至1:3、更优选1:1.5至1:2。
优选的包含仲亚烷基二胺配体的铜-胺催化剂可以进一步包含仲单胺。合适的仲单胺配体描述于Bennett等的共同转让的美国专利第4,092,294号中,并且由下式表示:
Rd-NH-Re
其中,Rd和Re各自独立地是取代的或未取代的C1-12烷基,并且优选为取代的或未取代的C3-6烷基。仲单胺的实例包括二正丙胺、二异丙胺、二正丁胺、二仲丁胺、二叔丁胺、N-异丙基叔丁胺、N-仲丁基叔丁胺、二正戊胺、双(1,1-二甲基丙基)胺等。高度优选的仲单胺是二正丁胺(DBA)。铜与仲一元胺的合适摩尔比是1:1至1:10、优选1:3至1:8、并且更优选1:4至1:7。
优选的包含仲亚烷基二胺配体的铜-胺催化剂可以进一步包含叔单胺。合适的叔单胺配体描述于上述Hay的美国专利第4,028,341号和Bennett的美国专利第4,092,294号专利中,并且包括杂环胺和某些三烷基胺(其特征在于胺氮连接至至少两个具有小横截面积的基团)。在三烷基胺的情况下,优选至少两个烷基是甲基,第三个是伯C1-8烷基或仲C3-8烷基。尤其优选第三取代基具有不超过4个碳原子。高度优选的叔胺是二甲基丁基胺(DMBA)。铜与叔胺的合适摩尔比小于1:20、优选小于1:15、优选1:1至小于1:15、更优选1:1至1:12。
铜-胺催化剂(以金属的摩尔测量)与聚(苯醚)低聚物起始材料的合适的摩尔比是1:50至1:400、优选1:100至1:200、更优选1:100至1:180。
在铜-胺催化剂存在下进行的反应可以任选地在溴离子存在下进行。已经提到溴离子可以作为溴化亚铜或溴化铜盐提供。还可以通过添加4-溴苯酚(如2,6-二甲基-4-溴苯酚)来提供溴离子。另外的溴离子可以以氢溴酸、碱金属溴化物或碱土金属溴化物的形式提供。溴化钠和氢溴酸是高度优选的溴化物来源。溴离子与铜离子的合适比率为2至20,优选3至20,更优选4至7。
在一个方面,同时向氧化聚合反应中加入上述铜-胺催化剂的每种组分。
氧化聚合可以可选地进一步在一种或多种另外的组分(包括低级烷醇或二醇、少量的水、或相转移剂)的存在下进行。通常没有必要在反应期间除去反应副产物水。
在一个方面,存在相转移剂。合适的相转移剂可以包括,例如,季铵化合物、季鏻化合物、叔锍化合物、或它们的组合。优选地,相转移剂可以是式(R3)4Q+X,其中每个R3相同或不同,并且为C1-10烷基;Q是氮或磷原子;并且X是卤素原子或C1-8烷氧基或C6-18芳氧基。示例性相转移催化剂包括(CH3(CH2)3)4NX、(CH3(CH2)3)4PX、(CH3(CH2)5)4NX、(CH3(CH2)6)4NX、(CH3(CH2)4)4NX、CH3(CH3(CH2)3)3NX、和CH3(CH3(CH2)2)3NX,其中X是Cl-、Br-、C1-8烷氧基或C6-18芳氧基。相转移剂的有效量可以是0.1至10wt%,或0.5至2wt%,各自基于反应混合物的重量。在一个方面,存在相转移剂,并且包括N,N,N’N’-二癸基二甲基氯化铵。
氧化聚合可以在20至70℃、优选30至60℃、更优选45至55℃的温度下进行。根据所选择的精确的反应条件,总的聚合反应时间(即,在引发氧化聚合与终止氧化聚合之间流逝的时间)可以变化,但它通常是100至250分钟,确切地145至210分钟。
该方法进一步包括终止氧化聚合以形成终止后(post-termination)反应混合物。当停止氧气流至反应容器时,终止反应。通过用无氧气体诸如氮气冲洗除去反应容器顶部空间中的残余氧。
在聚合反应终止之后,将聚合催化剂的铜离子从反应混合物中分离。这通过将螯合剂与终止后反应混合物结合以形成螯合混合物来实现。螯合剂包括氨基多羧酸的碱金属盐,优选氨基乙酸的碱金属盐,更优选次氮基三乙酸、乙二胺四乙酸的碱金属盐,或它们的组合,甚至更优选次氮基三乙酸的钠盐、乙二胺四乙酸的钠盐,或它们的组合。在一个方面,螯合剂包括次氮基三乙酸的碱金属盐。在一个方面,螯合剂是次氮基三乙酸的钠盐或钾盐,具体地次氮基三乙酸三钠。在搅拌螯合混合物之后,该混合物包含含有螯合铜离子的水相和含有溶解的聚(苯醚)的有机相。螯合混合物可以排除Cooper等的美国专利第4,110,311号所要求的二元酚、Cooper等的美国专利第4,116,939号所要求的芳族胺、以及Coooper等的美国专利第4,110,311号的温和还原剂,这些还原剂包括二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、氯化锡(II)、硫酸铁(II)、硫酸铬(II)、氯化钛(III)、羟胺及其盐、磷酸盐、葡萄糖、以及它们的混合物。将螯合混合物在40至55℃,具体地45至50℃的温度下保持5至100分钟,具体地10至60分钟,更具体地15至30分钟。温度和时间的这种组合对于铜螯合是有效的,同时还将聚(苯醚)的分子量降解最小化。螯合步骤包括(并结束于)分离螯合混合物的水相和有机相。该分离步骤在40至55℃,具体地45至50℃的温度下进行。用于将螯合混合物保持在40-55℃下5至100分钟的时间间隔是从终止后反应混合物首次与螯合剂组合的时间至水相和有机相的分离完成的时间测量的。
在一个方面,接枝共聚物可以通过包括使烃树脂和亚苯基醚低聚物共价偶联的方法制备,其中烃树脂和亚苯基醚低聚物包含互补的反应性基团。在一个方面,烃树脂可以包含至少一个末端碳-碳双键,并且亚苯基醚低聚物可以包含具有烯属不饱和度的端基,并且交叉复分解反应可以用于偶联烃树脂和亚苯基醚低聚物。
在一个方面,接枝共聚物可以通过包括使不饱和烃单体和亚苯基醚低聚物共聚的方法制备,该亚苯基醚低聚物包含链末端可聚合基团,例如甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、烯丙基端基、苯乙烯端基、或乙烯基苯醚端基。
接枝嵌段共聚物可以例如通过沉淀至嵌段共聚物的合适非溶剂中(例如,至甲醇中)来分离。
制备接枝共聚物的方法可以进一步包括使包含至少一种接枝的亚苯基醚低聚物(例如,羟基封端的亚苯基醚低聚物)的嵌段共聚物与化合物反应,该化合物被选为在亚苯基醚低聚物接枝的链端提供所期望的官能团,例如乙烯基苯醚端基、甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、环氧端基、羟基端基、氰酸酯端基、胺端基,马来酰亚胺端基、烯丙基端基、苯乙烯端基、活化的酯端基或酸酐端基。本领域技术人员容易确定包含期望的官能团和对羟基封端的亚苯基醚低聚物具有反应性的基团的合适的化合物。反应可以在溶剂中进行。在一个方面,接枝共聚物可以作为粉末获得,其随后与包含所期望的官能团的化合物和溶剂结合。在一个方面,接枝共聚物可以作为溶液从聚合反应中获得而不去除溶剂,并且接枝共聚物在进行反应之前没有被分离。
在以下实例中进一步描述了用于制备接枝共聚物的各种方法。
还提供了包含接枝共聚物的可固化的热固性组合物。例如,基于可固化热固性组合物的总重量,接枝共聚物可以以1至95重量百分数(wt%)、或5至95wt%、或10至85wt%、或20至80wt%、30至70wt%、或5至30wt%、或5至15wt%的量存在于可固化热固性组合物中。
除了接枝共聚物之外,本公开的可固化热固性组合物可以进一步包含交联剂、固化剂、固化催化剂、固化引发剂、或它们的组合中的一种或多种。在一个方面,可固化的热固性组合物可以进一步包含阻燃剂、填料、偶联剂、或它们的组合中的一种或多种。例如,可固化的热固性组合物可以包含交联剂、固化剂、固化催化剂、固化引发剂、或它们的组合中的一种或多种;并且可以进一步包含阻燃剂、填料、偶联剂、或它们的组合中的一种或多种。
热固性树脂、交联剂和偶联剂之间存在相当大的重叠。如本文中使用的,术语“交联剂”包括可以用作热固性树脂、交联剂、偶联剂、或它们的组合的化合物。例如,在一些情况下,作为热固性树脂的化合物也可以用作交联剂、偶联剂、或两者。
热固性树脂没有特别限制,并且热固性树脂可以单独使用或以两种或更多种热固性树脂(例如,包括一种或多种辅助热固性树脂)的组合使用。示例性热固性树脂包括环氧树脂、氰酸酯树脂、(双)马来酰亚胺树脂、(聚)苯并噁嗪树脂、乙烯基树脂(例如,乙烯基苄基醚树脂)、酚醛树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、芳基环丁烯树脂、全氟乙烯基醚树脂、具有可固化不饱和度(例如,乙烯基官能度)的单体、低聚物或聚合物等、或它们的组合。
环氧树脂通常可以是适用于热固性树脂的任何环氧树脂。在此背景中,术语“环氧树脂”是指含环氧乙烷环的化合物的可固化组合物,例如,C.A.May,Epoxy Resins,2.sup.nd Edition,(New York&Basle:Marcel Dekker Inc.),1988。环氧树脂可以包括双酚A型环氧树脂,诸如从双酚A获得的那些以及通过用卤素原子、具有6个或更少碳原子的烷基或苯基取代双酚A的2-位、3-位和5-位中的至少一个位置获得的树脂;双酚F型环氧树脂,诸如从双酚F获得的那些以及通过用卤素原子、具有6个或更少碳原子的烷基或苯基取代双酚F的2位、3位和5位中的至少一个位置获得的树脂;缩水甘油基醚化合物,其衍生自二价或三价或更多价酚,诸如氢醌、间苯二酚、三-4-(羟苯基)甲烷和1,1,2,2-四(4-羟苯基)乙烷;酚醛清漆型环氧树脂(其由酚醛清漆树脂衍生,该酚醛清漆树脂是酚诸如苯酚与邻甲酚和甲醛之间的反应产物),包括双酚A酚醛清漆型环氧树脂和甲酚酚醛清漆型环氧树脂;脂环族环氧化合物诸如2,2-双(3,4-环氧环己基)丙烷、2,2-双[4-(2,3-环氧丙基)环己基]丙烷、乙烯基环己烯二氧化物、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯;含有二环戊二烯的聚环氧化物;胺型环氧树脂,衍生自苯胺、对氨基苯酚、间氨基苯酚、4-氨基-间甲酚、6-氨基-间甲酚、4,4’-二氨基二苯基-乙烷、3,3’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯醚、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(3-氨基苯氧基)-苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)-苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、2,2-双(4-氨基-苯氧基苯基)丙烷、对苯二胺、间苯二胺、2,4-甲苯二胺、2,6-甲苯二胺、对苯二甲基二胺、间苯二甲基二胺、1,4-环己烷-双(甲胺)、5-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满、6-氨基-1-(4’-氨基苯基)-1,3,3-三甲基-茚满等;杂环环氧化合物和缩水甘油酯型环氧化合物,例如,衍生自芳族羧酸诸如对羟基苯甲酸、间羟基苯甲酸、对苯二甲酸和间苯二甲酸的缩水甘油酯的那些。“环氧树脂”还可以包括包含两个或更多个环氧基的化合物和芳族二羟基化合物(其可以是可选地卤素取代的并且可以单独地或以两种或更多种的组合使用)的反应产物。
氰酸酯不受限制,并且可以使用由氰酸酯单体组成的任何树脂,这些单体聚合以形成包含多个氰酸酯(-OCN)官能团的聚合物。氰酸酯单体、预聚物(即部分聚合的氰酸酯单体或氰酸酯单体的共混物)、使用氰酸酯前体制备的均聚物和共聚物,以及这些化合物的组合。例如,氰酸酯可以根据如Ian HamertoN,Blackie Academic and Professional的“Chemistry and Technology of Cyanate Ester Resins”;美国专利第3,553,244号,和JP-A-7-53497中公开的方法制备。示例性的氰酸酯树脂包括2,2-双(4-氰酰苯基)-丙烷、双(4-氰酰苯基)乙烷、双(3,5-二甲基-4-氰酰苯基)甲烷、2,2-双(4-氰酰苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、α,α′-双(4-氰酰苯基)-间-二异丙基-苯、由二环戊二烯-苯酚共聚物制备的氰酸酯树脂、以及由这些单体制备的预聚物。预聚物的实例是PRIMASET BA-230S(Lonza)。氰酸酯预聚物可以是均聚物或可以是并入其他单体的共聚物。这种共聚物的实例包括可从Mitsubishi Gas Chemical获得的BT树脂,例如BT 2160和BT 2170,它们是用氰酸酯单体和双马来酰亚胺单体制成的预聚物。在US 7393904、US 7388057、US 7276563和US 7192651中公开了其他氰酸酯聚合物、单体、预聚物以及氰酸酯单体与其他非氰酸酯单体的共混物。
双马来酰亚胺树脂可以通过单体双马来酰亚胺与亲核体诸如二胺、氨基苯酚或氨基苯酰肼的反应制备,或通过双马来酰亚胺与二烯丙基双酚A的反应制备。示例性双马来酰亚胺树脂包括1,2-双马来酰亚胺基乙烷、1,6-双马来酰亚胺基己烷、1,3-双马来酰亚胺基苯、1,4-双马来酰亚胺基苯、2,4-双马来酰亚胺基甲苯、4,4’-双马来酰亚胺基二苯基甲烷、4,4’-双马来酰亚胺基-二苯基醚、3,3’-双马来酰亚胺基二苯基砜、4,4’-双马来酰亚胺基-二苯基砜、4,4’-双马来酰亚胺基二环己基甲烷、3,5-双(4-马来酰亚胺基苯基)吡啶、2,6-双马来酰亚胺基-吡啶、1,3-双(马来酰亚胺基甲基)环己烷、1,3-双(马来酰亚胺基甲基)苯、1,1-双(4-马来酰亚胺基苯基)环己烷、1,3-双(二氯马来酰亚胺基)苯、4,4’-双(柠康酰亚胺基)二苯基甲烷、2,2-双(4-马来酰亚胺基苯基)丙烷、1-苯基-1,1-双(4-马来酰亚胺基苯基)乙烷、N,N-双(4-马来酰亚胺基苯基)甲苯、3,5-双马来酰亚胺基-1,2,4-三唑、N,N’-亚乙基双马来酰亚胺、N,N’-六亚甲基双马来酰亚胺、N,N’-间亚苯基-双马来酰亚胺、N,N’-对亚苯基双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基醚双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯砜双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二环己基甲烷-双马来酰亚胺、N,N’-α,α’-4,4’-二亚甲基环己烷双马来酰亚胺、N,N’-间-甲基二甲苯-双马来酰亚胺、N,N’-4,4’-二苯基环己烷双马来酰亚胺、和N,N’-亚甲基-双(3-氯-对亚苯基)双马来酰亚胺、以及在US 3,562,223;US 4,211,860;以及US 4,211,861中公开的那些,或通过例如在US 3,018,290中描述的方法制备的。
苯并噁嗪化合物在分子中具有苯并噁嗪环。示例性苯并噁嗪单体可以在有或没有溶剂的情况下由醛、酚和伯胺的反应制备。用于形成苯并噁嗪的酚类化合物包括苯酚和多酚。使用具有两个或更多个在形成苯并噁嗪中反应性的羟基的多酚可以产生分支的产物、交联的产物或分支的产物和交联的产物的组合。将酚基连接成酚的基团可以是聚苯并噁嗪中的分支点或连接基团。
用于制备苯并噁嗪单体的示例性酚包括苯酚、甲酚、间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、2-烯丙基苯酚、3-烯丙基苯酚、4-烯丙基苯酚、2,6-二羟基萘、2,7-二氢氧萘、2-(二苯基-磷酰基)对苯二酚、2,2’-联苯酚、4,4-联苯酚、4,4’-异丙叉基二酚、4,4’-异丙叉基双(2-甲基-苯酚)、4,4’-异丙叉基双(2-烯丙基苯酚)、4,4’(1,3-亚苯基二异丙叉基)双酚(双酚M)、4,4’-异丙叉基双(3-苯基苯酚)、4,4’-(1,4-亚苯基二异丙叉基)-双酚、4,4’-乙叉基联苯酚、4,4’-氧二酚、4,4’-硫代二酚、4,4’-磺酰二酚、4,4’-亚磺酰基二酚、4,4’-六氟异丙叉基)双酚、4,4’(1-苯基乙叉基)-双酚、双(4-羟基苯基)-2,2-二氯乙烯、双(4-羟苯基)甲烷、4,4’-(环戊叉基)二酚、4,4’-(环己叉基)二酚、4,4’-(环十二烷叉基)二酚、4,4’-(双环[2.2.1]庚叉基)二酚、4,4’-(9H-芴-9,9-二基)二酚、异丙叉基-双(2-烯丙基苯酚)、3,3-双(4-羟基苯基)异苯并呋喃-1(3H)-酮、1-(4-羟基苯基)-3,3-二甲基-2,3-二氢-1H-茚-5-醇、3,3,3’,3’-四甲基-2,2’,3,3’-四氢-1,1’-螺二-[茚]5,6’-二醇、二羟基二苯甲酮、三(4-羟基苯基)甲烷、三(4-羟基苯基)乙烷、三(4-羟基苯基)丙烷、三(4-羟基苯基)丁烷、三(3-甲基-4-羟基苯基)甲烷、四(4-羟基苯基)乙烷二环戊二烯基双(2,6-二甲基苯酚)、二环戊二烯基双(邻甲酚)、二环戊二烯基双酚等。
用于形成苯并噁嗪的醛可为任何醛,例如具有1至10个碳原子的醛。例如,醛可以是甲醛。用于形成苯并噁嗪的胺可为芳族胺、脂族胺、烷基取代的芳族或芳族取代的烷基胺。胺可为多胺,例如以制备用于交联的多官能苯并恶嗪单体。
用于形成苯并噁嗪的胺具有1至40个碳原子,除非它们包括芳环,并且然后它们可以具有6至40个碳原子。二-或多官能的胺可以是将一个聚苯并噁嗪连接至另一个的分支点。
在一些实例中,在150℃到300℃下的热聚合可用于聚合苯并噁嗪单体。聚合可以以本体、溶液或其它方式进行。催化剂(如羧酸)可以用于在相同温度下降低聚合温度或加快聚合速率。
乙烯基苄基醚树脂可以由苯酚与乙烯基苄基卤化物(诸如乙烯基苄基氯化物)的缩合制备。双酚-A和三酚和多酚通常用于生产聚(乙烯基苄基醚),其可以用于生产交联的热固性树脂。示例性乙烯基苄基醚可以包括由乙烯基苄基卤化物与以下的反应产生的那些乙烯基苄基醚:间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2-(二苯基-磷酰基)对苯二酚、双(2,6-二甲基苯酚)、2,2’-联苯酚、4,4-联苯酚、2,2’,6,6’-四甲基联苯酚、2,2’,3,3’,6,6’-六甲基联苯酚、3,3’,5,5’-四溴-2,2’6,6’-四甲基联苯酚、3,3’-二溴-2,2’,6,6’-四甲基联苯酚、2,2’,6,6’-四甲基-3,3’5-二溴联苯酚、4,4’-异丙叉基二酚、4,4’-异丙叉基双(2,6-二溴苯酚)、4,4’-异丙叉基双(2,6-二甲基苯酚)(四甲基双酚A)、4,4’-异丙叉基双(2-甲基苯酚)、4,4’-异丙叉基双(2-烯丙基苯酚)、4,4’(1,3-亚苯基二异丙叉基)双酚、4,4’-异丙叉基双(3-苯基苯酚)、4,4’-(1,4-亚苯基二异丙叉基)双酚、4,4’-乙叉基二酚、4,4’-氧二酚、4,4’-硫代二酚、4,4’-硫代双(2,6-二甲基苯酚)、4,4’-磺酰二酚、4,4’-磺酰基双(2,6-二甲基苯酚)、4,4’-亚磺酰基二酚、4,4’-六氟异丙叉基)双酚、4,4’(1-苯基乙叉基)双酚、双(4-羟苯基)-2,2-二氯-乙烯、双(4-羟基苯基)甲烷、双(2,6-二甲基-4-羟基苯基)甲烷、4,4’-(环戊叉基)二酚、4,4’-(环己叉基)二酚、4,4’-(环十二烷叉基)二酚、4,4’-(双环[2.2.1]庚叉基)二酚、4,4’-(9H-芴-9,9-二基)二酚、3,3-双(4-羟基苯基)-异苯并呋喃-1(3H)-酮、1-(4-羟基苯基)-3,3-二甲基-2,3-二氢-1H-茚-5-醇、1-(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-1,3,3,4,6-五甲基-2,3-二氢-1H-茚-5-醇、3,3,3’,3’-四甲基-2,2’,3,3’-四氢-1,1’-螺二[茚]-5,6’-二醇、二羟基苯甲酮、三(4-羟苯基)甲烷、三(4-羟苯基)乙烷、三(4-羟苯基)-丙烷、三(4-羟苯基)丁烷、三(3-甲基-4-羟苯基)甲烷、三(3,5-二甲基-4-羟基-苯基)甲烷、四(4-羟基苯基)乙烷、四(3,5-二甲基-4-羟基苯基)-乙烷、双(4-羟基苯基)苯基膦氧化物、二环戊二烯基-双(2,6-二甲基苯酚)、二环戊二烯基双酚等。
芳基环丁烯类包括衍生自以下结构的化合物的那些:
其中,B是价态n的有机或无机基团(包括羰基、磺酰基、亚磺酰基、硫化物、氧基、烷基膦酰基、芳基膦酰基、异烷叉基、环烷叉基、芳基烷叉基、二芳基甲叉基、甲叉基二烷基硅烷基、芳基烷基硅烷基、二芳基硅烷基以及C6-20酚类化合物);每次出现的X独立地是羟基或C1-24烃基(包括线性和分支烷基和环烷基);并且每次出现的Z独立地是氢、卤素、或C1-12烃基;并且n是1至1000、或1至8,或n是2、3、或4。其他示例性芳基环丁烯类以及芳基环丁烯合成方法可以在US 4,743,399、US 4,540,763、US 4,642,329、US 4,661,193、US 4,724,260、以及5391,650中找到。
全氟乙烯基醚通常由酚和溴四氟乙烷合成,接着进行锌催化的还原消除,产生ZnFBr和所需的全氟乙烯基醚。通过这种途径,双-、三-、和其他多酚可以产生双-、三-、和聚(全氟乙烯基醚)。在它们的合成中有用的酚包括间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、2,6-二羟基萘、2,7-二羟基萘、2-(二苯基-磷酰基)对苯二酚、双(2,6-二甲基苯酚)、2,2’-联苯酚、4,4-联苯酚、2,2’,6,6’-四甲基联苯酚、2,2’,3,3’,6,6’-六甲基联苯酚、3,3’,5,5’-四溴-2,2’6,6’-四甲基联苯酚、3,3’-二溴-2,2’,6,6’-四甲基联苯酚、2,2’,6,6’-四甲基-3,3’5-二溴联苯酚、4,4’-异丙叉基二酚(双酚A)、4,4’-异丙叉基双(2,6-二溴苯酚)、4,4’-异丙叉基双(2,6-二甲基苯酚)、4,4’-异丙叉基双(2-甲基苯酚)、4,4’-异丙叉基双(2-烯丙基苯酚)、4,4’(1,3-亚苯基二异丙叉基)-双酚、4,4’-异丙叉基双(3-苯基苯酚)、4,4’-(1,4-亚苯基二异丙叉基)-双酚、4,4’-乙叉基二酚、4,4’氧二酚、4,4’硫二酚、4,4’-硫代双(2,6-二甲基苯酚)、4,4’-磺酰基二酚、4,4’-磺酰基双(2,6-二甲基苯酚)、4,4’-亚磺酰基二酚、4,4’-六氟异丙叉基)双酚、4,4’(1-苯基乙叉基)-双酚、双(4-羟基苯基)-2,2-二氯乙烯、双(4-羟基苯基)-甲烷、双(2,6-二甲基-4-羟基苯基)甲烷、4,4’-(环戊叉基)二酚、4,4’-(环己叉基)二酚、4,4’-(环十二烷叉基)二酚、4,4’-(双环[2.2.1]庚叉基)二酚、4,4’-(9H-芴-9,9-二基)二酚、3,3-双(4-羟基苯基)异苯并呋喃-1(3H)-酮、1-(4-羟基苯基)-3,3-二甲基-2,3-二氢-1H-茚-5-醇、1-(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-1,3,3,4,6-五甲基-2,3-二氢-1H-茚-5-醇、3,3,3’,3’-四甲基-2,2’,3,3’-四氢-1,1’-螺双[茚]-5,6’-二醇(螺二茚满)、二羟基二苯甲酮、三(4-羟苯基)甲烷、三(4-羟苯基)乙烷、三(4-羟苯基)丙烷、三(4-羟苯基)丁烷、三(3-甲基-4-羟苯基)甲烷、三(3,5-二甲基-4-羟苯基)甲烷、四(4-羟基苯基)乙烷、四(3,5-二甲基-4-羟基苯基)乙烷、双(4-羟基苯基)-苯基膦氧化物、二环戊二烯基双(2,6-二甲基苯酚)、二环戊二烯基双(2-甲基苯酚)、二环戊二烯基双酚等。
交联剂(也包括辅助交联剂)不受特别限制。交联剂可单独使用或以两种或更多种不同交联剂的组合使用。示例性交联剂和辅助交联剂包括具有可固化的乙烯基官能度的低聚物或聚合物。此类材料包括具有可交联不饱和度的低聚物和聚合物。实例包括基于丁二烯的具有不饱和键的丁苯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)和丁腈橡胶(NBR);基于异戊二烯的具有不饱和键的天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、氯丁二烯橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)和卤化丁基橡胶;基于二环戊二烯(DCPD)、乙叉基降冰片烯(ENB)或1,4-二己二烯(1,4-HD)的具有不饱和键的乙烯-α-烯烃共聚物弹性体(例如,通过使乙烯、α-烯烃和二烯共聚获得的乙烯-α-烯烃共聚物,诸如乙烯-丙烯-二烯三聚物(EPDM)和乙烯-丁烯-二烯三聚物(EBDM))。实例还包括氢化丁腈橡胶、氟碳橡胶,诸如偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物和偏二氟乙烯-五氟丙烯共聚物、环氧氯丙烷均聚物(CO)、由环氧氯丙烷和环氧乙烷制备的共聚物橡胶(ECO)、环氧氯丙烷烯丙基缩水甘油基共聚物、环氧丙烷烯丙基缩水甘油醚共聚物、环氧丙烷环氧氯丙烷烯丙基缩水甘油醚三聚物、丙烯酸橡胶(ACM)、聚氨酯橡胶(U)、硅橡胶(Q)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、聚硫橡胶(T)以及乙烯丙烯酸橡胶。其他实例包括各种液体橡胶,例如几种类型的液体丁二烯橡胶,并且液体无规丁二烯橡胶为通过阴离子活性聚合制备的具有1,2-乙烯基连接的丁二烯聚合物。还可以使用液体苯乙烯丁二烯橡胶、液体腈丁二烯橡胶(Ube Industries,Ltd.的CTBN、VTBN、ATBN等)、液体氯丁二烯橡胶、液体聚异戊二烯、二环戊二烯型烃聚合物和聚降冰片烯(例如,由Elf Atochem销售)。
含有升高水平的1,2添加的聚丁二烯树脂对于热固性基质是令人希望的。实例包括由Ricon Resins,Inc.出售的功能化的聚丁二烯和聚(丁二烯-苯乙烯)无规共聚物,商品名为RICON、RICACRYL和RICOBOND树脂。这些包括含有低乙烯基含量的丁二烯,例如RICON130、131、134、142;含有高乙烯基含量的聚丁二烯,例如RICON 150、152、153、154、156、157和P30D;苯乙烯和丁二烯的无规共聚物,包括RICON 100、181、184和马来酸酐接枝的聚丁二烯以及由其衍生的醇缩合物,例如RICON 130MA8、RICON MA13、RICON 130MA20、RICON131MAS、RICON 131MA10、RICON MA17、RICON MA20、RICON 184MA6和RICON 156MA17。还包括可用于改善粘合性的聚丁二烯,包括RICOBOND 1031、RICOBOND 1731、RICOBOND 2031、RICACRYL 3500、RICOBOND 1756、RICACRYL 3500;聚丁二烯RICON 104(25%聚丁二烯在庚烷中)、RICON 257(35%聚丁二烯在苯乙烯中)和RICON 257(35%聚丁二烯在苯乙烯中);(甲基)丙烯酸官能化的聚丁二烯,诸如聚丁二烯二丙烯酸酯和聚丁二烯二甲基丙烯酸酯。这些材料以商品名RICACRYL 3100、RICACRYL 3500和RICACRYL 3801出售。还包括功能性聚丁二烯衍生物的粉末分散体,包括例如RICON 150D、152D、153D、154D、P30D、RICOBOND01731HS和RICOBOND 1756HS。其他丁二烯树脂包括聚(丁二烯-异戊二烯)嵌段和无规共聚物,诸如分子量为3,000至50,000g/mol的那些以及分子量为3,000至50,000g/mol的聚丁二烯均聚物。还包括用马来酸酐官能团、2-羟乙基马来酸官能团、或羟基化官能团功能化的聚丁二烯、聚异戊二烯、以及聚丁二烯-异戊二烯共聚物。
具有可固化乙烯基官能度的低聚物和聚合物的其他实例包括基于马来酸酐、富马酸、衣康酸和柠康酸的不饱和聚酯树脂;含有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的不饱和环氧(甲基)丙烯酸酯树脂;含有乙烯基或烯丙基的不饱和环氧树脂、氨基甲酸乙酯(甲基)丙烯酸酯树脂、聚醚(甲基)丙烯酸酯树脂、多元醇(甲基)丙烯酸酯树脂、醇酸丙烯酸酯树脂、聚酯丙烯酸酯树脂、螺缩醛丙烯酸酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、四溴邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、二乙二醇双烯丙基碳酸酯树脂和聚乙烯多硫醇树脂。例如,交联剂。其他示例性交联剂进一步包括多官能团交联单体,诸如每个单体分子具有两个或更多个(甲基)丙烯酸酯部分的(甲基)丙烯酸酯单体。示例性多官能单体包括二(甲基)丙烯酸酯类,诸如1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-环己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇丙氧基化物二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇乙氧基化物二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇丙氧基化物二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇乙氧基化物二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯等;三(甲基)丙烯酸酯类,诸如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-丁三醇三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷乙氧基化物三(甲基)丙烯酸酯等;三(甲基)烯丙基类,诸如三(甲基)烯丙基氰脲酸酯、三(甲基)烯丙基异氰脲酸酯、柠檬酸的三(甲基)烯丙基酯、磷酸的三(甲基)烯丙基酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、三(羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯等;四(甲基)丙烯酸酯类,诸如季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯等;五(甲基)丙烯酸酯类,诸如二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯等;六(甲基)丙烯酸酯类,诸如二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨醇六(甲基)丙烯酸酯等;缩水甘油基化合物,诸如缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)烯丙基缩水甘油醚、1-氯-2,3-环氧丙基(甲基)丙烯酸酯、2-溴-3,4-环氧丁基(甲基)丙烯酸酯、2-(环氧乙氧基)-乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(3,4-环氧丁氧基)-乙基(甲基)丙烯酸酯等;多硫醇化合物,诸如三羟甲基丙烷三(巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)等;硅烷类,诸如四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、乙烯基三(甲基乙基肟基)硅烷、乙烯基三-(丙酮肟基)硅烷、甲基三(甲基乙基肟基)硅烷、甲基三(丙酮肟基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三(异丙烯氧基)硅烷、四乙酰氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、二-叔丁氧基-二乙酰氧基硅烷、甲基三(乳酸乙酯)硅烷、乙烯基三(乳酸乙酯)硅烷等;碳二亚胺类,诸如N-(3-二甲基氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺盐酸盐、二环己基碳二亚胺等;或它们的组合。可固化热固性组合物可以任选地包括交联催化剂,诸如羧酸盐。
当可固化热固性组合物包括交联剂时,基于可固化热固性组合物的总重量,交联剂可以以1wt%至60wt%、或5wt%至45wt%、或10wt%至30wt%的量被包括。
可固化的热固性组合物可以包括一种或多种固化剂。如在本文中使用的,术语“固化剂”包括各种描述为固化剂、硬化剂等、或两者的化合物。
示例性的固化剂和硬化剂包括胺、醇、酚、羧酸、酸酐等。例如,酚类硬化剂包括酚醛清漆型酚树脂、甲阶型(resole type)酚树脂、甲酚酚醛清漆树脂、芳烷基型酚树脂、苯酚芳烷基树脂、甲酚芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂、二环戊二烯型酚树脂、萜烯改性的酚树脂、联苯型酚树脂、联苯改性的苯酚芳烷基树脂、双酚、三苯甲烷型酚树脂、四苯醇乙烷树脂、萘酚酚醛清漆树脂、萘酚-苯酚共缩合酚醛清漆树脂、萘酚-甲酚共缩合酚醛清漆树脂、氨基三嗪改性的酚树脂、或它们的组合。酸酐硬化剂的实例包括甲基六氢邻苯二甲酸酐(MHHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐、苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和烯烃-马来酸酐共聚物,诸如马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯或它们的组合。其他固化剂和硬化剂包括化合物,诸如二氰二胺(dicyandiamide)、聚酰胺、酰胺基胺、酚醛胺(phenalkamine)、曼尼希碱、酸酐、酚醛树脂、胺醛树脂、酚醛树脂、羧酸官能聚酯、多硫化物、聚硫醇、异氰酸酯、氰酸酯化合物、或它们的任何组合。其他示例性固化剂包括叔胺、路易斯酸和具有不饱和度的低聚物或聚合物。
当可固化热固性组合物包含固化剂时,基于可固化热固性组合物的总重量,固化剂可以以0.01至50wt%、或0.1至30wt%、或0.1至20wt%的量被包括。
可固化的热固性组合物可以包括固化催化剂。如在本文中使用的,术语“固化催化剂”包括被不同地描述为固化加速剂(curing accelerator)、固化促进剂、固化催化剂和固化助催化剂的化合物。
示例性固化加速剂包括杂环加速剂,诸如包含1至4个环杂原子的取代的或未取代的C3-6杂环,其中每个杂原子独立地为相同或不同的,并且为氮、氧、磷、硅或硫。杂环加速剂包括苯并三唑类;三嗪类;哌嗪类,诸如氨乙基哌嗪、N-(3-氨基丙基)哌嗪等;咪唑类,诸如1-甲基咪唑、2-甲基咪唑、3-甲基咪唑、4-甲基咪唑、5-甲基咪唑、1-乙基咪唑、2-乙基咪唑、3-乙基咪唑、4-乙基咪唑、5-乙基咪唑、1-正丙基咪唑、2-正丙基咪唑,1-异丙基咪唑、2-异丙基咪唑、1-正丁基咪唑、2-正丁基咪唑、1-异丁基咪唑、2-异丁基咪唑、2-十一烷基-1H-咪唑、2-十七烷基-1H-咪唑、1,2-二甲基咪唑、1,3-二甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-苯基咪唑、2-苯基-1H-咪唑、4-甲基-2-苯基-1H-咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-甲基咪唑,1-氰基乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、1-氰基乙基-2-十一烷基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、2-苯基-4,5-二羟基甲基咪唑、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基-4,5-二(2-氰基乙氧基)甲基咪唑;环状脒,诸如4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷、二氮杂双环十一烯、2-苯基咪唑啉等;N,N-二甲基氨基吡啶;磺胺内酯(sulfamidate);或它们的组合。
胺固化加速剂包括异佛尔酮二胺、三亚乙基四胺、二亚乙基三胺、1,2-和1,3-二氨基丙烷、2,2-二甲基丙二胺、1,4-二氨基丁烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,12-二氨基十二烷、4-氮杂七亚甲基二胺、N,N’-双(3-氨基丙基)丁烷-1,4-二胺、二氰胺、二酰胺二苯甲烷、二酰胺二苯磺酸(胺加合物)、4,4’-亚甲基二苯胺、二乙基甲苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、三聚氰胺甲醛树脂、脲甲醛树脂、四亚乙基五胺、3-二乙基氨基丙胺、3,3’-亚氨基二丙胺、2,4-双(对氨基苄基)苯胺、四亚乙基五胺、3-二乙基氨基丙胺、2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺、1,2-和1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基-3,6-二乙基环己烷、1,2-二氨基-4-乙基环己烷、1,4-二氨基-3,6-二乙基环己烷、1-环己基-3,4-二氨基环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-二氨基二环己基丙烷、2,2-双(4-氨基环己基)丙烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷、3-氨基-1-环己烷氨基丙烷、1,3-和1,4-双(氨基甲基)环己烷、间苯二甲二胺和对苯二甲二胺,或二乙基甲苯二胺;或叔胺硬化加速剂,诸如三乙胺、三丁胺、二甲基苯胺、二乙基苯胺、苄基二甲胺(BDMA)、α-甲基苯甲基二甲胺、N,N-二甲基氨基吡啶、N,N-二甲基氨基乙醇、N,N-二甲基氨基甲酚、或三(N,N-二甲基氨基甲基)苯酚;或它们的组合。
固化加速剂可以是潜在阳离子固化催化剂,包括例如二芳基碘鎓盐、膦酸酯、磺酸酯、羧酸酯、膦叶立德、三芳基锍盐、苄基锍盐、芳基重氮盐、苄基吡啶鎓盐、苄基铵盐、异噁唑鎓盐等、或它们的组合。二芳基碘鎓盐可以具有结构[(R10)(R11)I]+X-,其中R10和R11各自独立地是C6-14单价芳烃基团,可选地用1至4个选自C1-20烷基、C1-20烷氧基、硝基和氯的单价基团取代;并且其中X-是阴离子。另外的固化加速剂可以具有结构[(R10)(R11)I]+SbF6 -,其中R10和R11各自独立地是C6-14单价芳烃,可选地用1至4个C1-20烷基、C1-20烷氧基、硝基、或氯取代;例如4-辛氧基苯基碘鎓六氟锑酸盐。
固化加速剂可以是金属盐络合物,诸如脂肪族或芳族羧酸的铜(II)、铝(III)、锌、钴、锡盐,其选自乙酸的铜(II)、锡(II)和铝(III)盐、硬脂酸盐、葡萄糖酸盐、柠檬酸盐、苯甲酸盐以及它们的混合物。例如,固化加速剂可以是β-二酮配合物的铜(II)或铝(III)盐;乙酰丙酮化物的铜(II)、铁(II)、铁(III)、钴(II)、钴(III)或铝(III)盐;辛酸的锌(II)、铬(II)、或锰(II)盐;或它们的组合。
当可固化热固性组合物包含固化催化剂时,基于可固化热固性组合物的总重量,固化催化剂可以以0.01至5wt%、或0.05至5wt%、或0.1至5wt%的量被包括。
可固化热固性组合物可以任选地包括固化引发剂,诸如过氧化物化合物。示例性过氧化物固化引发剂可以包括过氧化苯甲酰、二枯基过氧化物、甲基乙基酮过氧化物、月桂基过氧化物、环己酮过氧化物、叔丁基过氧化氢、叔丁基苯过氧化氢、叔丁基过氧辛酸酯、叔丁基过氧苯甲酸酯、叔丁基过氧基2-乙基己基碳酸酯、2,4-二氯苯甲酰基过氧化物、2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、丁基-4,4-双(叔丁基二氧基)戊酸酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)-己-3-炔、二叔丁基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、α,α′-双(叔丁基过氧基-间-异丙基)苯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、二枯基过氧化物、二(叔丁基过氧基间苯二甲酸酯)、叔丁基过氧苯甲酸酯、2,2-双(叔丁基过氧基)丁烷、2,2-双(叔丁基过氧基)辛烷、2,5-二甲基-2,5-二(苯甲酰基过氧基)己烷、1,1-二-(叔丁基过氧基)-3,3,5-三甲基环己烷、二(三甲基甲硅烷基)过氧化物、三甲基甲硅烷基苯基三苯基甲硅烷基过氧化物等,或它们的组合。
当热固性可固化组合物包含固化引发剂时,基于热固性可固化组合物的总重量,固化引发剂可以以0.1至5wt%、或0.5至5wt%、或1至5wt%的量被包括。
阻燃剂包括例如包含磷、溴或氯的有机化合物。出于监管原因,在某些应用中可优选非溴化和非氯化的含磷阻燃剂,例如,有机磷酸酯和包含磷-氮键的有机化合物。
磷阻燃剂的实例包括磷酸酯、磷腈、亚磷酸酯、膦、次膦酸酯、多磷酸酯和鏻盐。磷酸酯包括三苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、异丙基化三苯基磷酸酯、苯基双(十二烷基)磷酸酯、苯基双(新戊基)磷酸酯、苯基双(3,5,5’-三甲基己基)磷酸酯、乙基二苯基磷酸酯、2-乙基己基二(对甲苯基)磷酸酯、双(2-乙基己基)对甲苯基磷酸酯、三甲苯基磷酸酯、双(2-乙基己基)苯基磷酸酯、三(壬基苯基)磷酸酯、双(十二烷基)对甲苯基磷酸酯、二丁基苯基磷酸酯、2-氯乙基二苯基磷酸酯、对甲苯基二(2,5,5’-三甲基己基)磷酸酯、2-乙基己基二苯基磷酸酯、二甲苯基-二苯基磷酸酯;甲苯基-二苯基磷酸酯;1,3-亚苯基双(二-2,6-二甲苯基磷酸酯);9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、四苯基二磷酸酯(RDP)、缩合磷酸酯化合物诸如芳族缩合磷酸酯化合物;以及环状磷酸酯化合物、对苯二酚的双(二苯基)磷酸酯、双酚A的双(二苯基)磷酸酯等,或它们的低聚或聚合对应物,或它们的组合。
磷腈化合物的实例包括环状磷腈化合物和链状磷腈化合物。环状磷腈化合物(环磷腈)具有其中磷-氮双键存在于分子中的环状结构。次膦酸盐(phosphinate,次膦酸酯)化合物的实例包括二烷基次膦酸铝、三-(二乙基次膦酸)铝、三-(甲基乙基次膦酸)铝、三-(二苯基次膦酸)铝、双-(二乙基次膦酸)锌、双-(甲基次膦酸)锌、双-(二苯基次膦酸)锌、钛氧基双-(二乙基次膦酸)、钛氧基双-(甲基乙基次膦酸)和钛氧基双-(二苯基次膦酸)。多磷酸酯化合物的实例包括三聚氰胺多磷酸酯、蜜白胺(melam)多磷酸酯和蜜勒胺(melem)多磷酸酯。鏻盐化合物的实例包括四苯基鏻四苯基硼酸盐。亚磷酸酯化合物的实例包括三甲基亚磷酸酯和三乙基亚磷酸酯。含磷-氮键的阻燃剂化合物包括氯化磷腈、磷酯酰胺、磷酸酰胺、膦酸酰胺、次膦酸酰胺、以及三(氮丙啶基)氧化膦。
卤化材料也可以用作阻燃剂,例如双酚诸如2,2-双-(3,5-二氯苯基)-丙烷;双-(2-氯苯基)-甲烷;双(2,6-二溴苯基)-甲烷;1,1-双-(4-碘苯基)-乙烷;1,2-双-(2,6-二氯苯基)-乙烷;1,1-双-(2-氯-4-碘苯基)乙烷;1,1-双-(2-氯-4-甲基苯基)-乙烷;1,1-双-(3,5-二氯苯基)-乙烷;2,2-双-(3-苯基-4-溴苯基)-乙烷;2,6-双-(4,6-二氯萘基)-丙烷;和2,2-双-(3,5-二氯-4-羟基苯基)-丙烷;2,2-双-(3-溴-4-羟基苯基)-丙烷。其他卤化材料包括1,3-二氯苯、1,4-二溴苯、1,3-二氯-4-羟基苯、和联苯诸如2,2’-二氯联苯、多溴化1,4-二苯氧基苯、2,4’-二溴联苯、和2,4’-二氯联苯以及十溴联苯醚、十溴二苯乙烷、以及低聚和聚合的卤化芳香族化合物诸如溴化苯乙烯、4,4-二溴联苯、乙烯-双(四溴邻苯二甲酰亚胺)、或双酚A和四溴双酚A与碳酸酯前体(例如,光气)的共聚碳酸酯。金属增效剂,例如锑氧化物,也可以与阻燃剂一起使用。
还可以使用无机阻燃剂,例如C1-16烷基磺酸盐,诸如全氟丁烷磺酸钾(Rimar盐)、全氟辛烷磺酸钾、全氟己烷磺酸四乙铵、和二苯砜磺酸钾;盐诸如Na2CO3、K2CO3、MgCO3、CaCO3和BaCO3,或氟阴离子复合物诸如Li3AlF6、BaSiF6、KBF4、K3AlF6、KAlF4、K2SiF6、或Na3AlF6
当可固化热固性组合物包含阻燃剂时,基于可固化热固性组合物的总重量,阻燃剂可以以大于1wt%、或1至20wt%、或5至20wt%的量被包括。
可固化热固性组合物可以进一步包括无机或有机填料,诸如颗粒填料、纤维填料等,或它们的组合。任何无机和有机填料,包括本领域已知的那些,可以没有限制地使用。
示例性填料包括,例如粘土、滑石、高岭土、硅灰石、云母(mica)、碳酸钙、碳酸镁;氧化铝、硫脲、玻璃粉、B-或Sn-基填充剂诸如硼酸锌、锡酸锌以及羟基锡酸锌;金属氧化物,诸如氧化锌和氧化锡、氧化铝、二氧化硅(包括熔融二氧化硅、气相二氧化硅、球形二氧化硅、和结晶二氧化硅)、氮化硼(包括球形氮化硼)、氮化铝、氮化硅、镁砂(magnesia)、硅酸镁、三氧化锑、玻璃纤维(短切、研磨、或布)、玻璃垫、玻璃泡、中空玻璃微球、芳纶纤维、石英等、或它们的组合。其他示例性无机填料包括粉末状钛陶瓷,诸如钡、铅、锶、钙、铋、镁等的钛酸盐中的任何一种。无机填料还包括水合物,诸如氢氧化铝、氢氧化镁、沸石和水滑石。在一个方面,填料可以用本文公开的偶联剂处理。
玻璃纤维包括基于E、A、C、ECR、R、S、D、和NE玻璃、以及石英的那些。玻璃纤维可以具有任何合适的直径,诸如2至30微米(μm)、或5至25μm、或5至15μm。玻璃纤维在复合之前的长度不受限制并且可以是2至7毫米(mm)、或1.5至5mm。可替代地,可以使用较长的玻璃纤维或连续的玻璃纤维。合适的玻璃纤维可从供应商诸如Owens Corning、Nippon ElectricGlass、PPG和Johns Manville商购获得。
有机填料可以是,例如聚四氟乙烯粉末、聚苯硫醚粉末、和聚(醚砜)粉末、聚(苯醚)粉末、聚苯乙烯、二乙烯基苯树脂等、或它们的组合。
可以基于热膨胀系数(CTE)和热导率要求来选择填料。例如,Al2O3、BN、AlN或它们的组合可以用于具有高热导率的电子模块。例如,MgO可以用于增加的热导率和增加的CTE。例如,SiO2(例如,无定形SiO2)可以用于具有低CTE和小介电常数的轻质模块。
当可固化热固性组合物包含填料时,基于可固化热固性组合物的总重量,填料可以以大于1wt%、或1至50wt%、或1至30wt%、或10至30wt%的量被包括。
偶联剂,也称为粘合促进剂,包括铬络合物、硅烷、钛酸盐、锆石-铝酸盐、烯烃-马来酸酐共聚物、反应性纤维素酯等。示例性的烯烃-马来酸酐共聚物可以包括马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的聚丙烯、或它们的组合。示例性硅烷可以包括环氧硅烷化合物、氨基硅烷化合物、甲基丙烯酰氧基硅烷化合物、乙烯基硅烷化合物、或它们的组合。
氨基硅烷偶联剂的实例是γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨基丙基甲基-二甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷和N-β(氨乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷。说明性的环氧硅烷偶联剂包括γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、和γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷。甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂的实例包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基二乙氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷。
其他示例性硅烷偶联剂包括双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯甲酰基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯单硫化物、双(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)四硫化物、3-巯基丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲氧基甲基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代-氨基甲酰基四硫化物、二甲氧基甲基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物等、或它们的组合。硅烷偶联剂可以是具有2至4个硫原子形成多硫化物桥的多硫化物硅烷偶联剂。例如,偶联剂可以是双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二-、三-、或四硫化物。
当可固化热固性组合物包含偶联剂时,基于可固化热固性组合物的总重量,偶联剂可以以0.01至5wt%、或0.05至5wt%、或0.1至5wt%的量被包括。
可固化热固性组合物可以任选地包括溶剂。该溶剂可以是例如C3-8酮、C3-8 N,N-二烷基酰胺、C4-16二烷基醚、C6-12芳香烃、C1-3氯代烃、C3-6烷基烷酸酯、C2-6烷基氰化物、或它们的组合。具体的酮溶剂包括,例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、或它们的组合。具体的C4-8 N,N-二烷基酰胺溶剂包括,例如,二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、或它们的组合。具体的二烷基醚溶剂包括,例如,四氢呋喃、乙二醇单甲醚、二噁烷、或它们的组合。具体的芳香族烃溶剂包括,例如,苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、二乙烯基苯、或它们的组合。芳族烃溶剂可以是非卤化的。具体的C3-6烷基链烷酸酯包括例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯或它们的组合。具体的C2-6烷基氰化物包括例如乙腈、丙腈、丁腈或它们的组合。具体的C2-6烷基氰化物包括例如乙腈、丙腈、丁腈或它们的组合。例如,溶剂可以是N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N,N-二甲基甲氧基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮、N-甲基己内酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,1,2-二甲氧基乙烷、1,3-二噁烷、1,4-二噁烷、四氢呋喃、γ-丁内酯、γ-己内酯、二甲亚砜、二苯甲酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、N,N-二甲基乙烯脲、N,N-二甲基丙烯脲、四甲基脲、丙二醇苯基醚、苯甲醚、藜芦醚、邻二氯苯、氯苯、三氯乙烷、二氯甲烷、氯仿、吡啶、甲基吡啶、乳酸乙酯、乙酸正丁酯、丁基溶纤剂乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乙基卡必醇乙酸酯、碳酸亚丙酯、环丁砜、离子液体、或它们的组合。
当使用溶剂时,基于可固化热固性组合物的总重量,可固化热固性组合物可包含2至99重量%的溶剂。例如,基于可固化的热固性组合物的总重量,溶剂的量可以是5至80wt%,或10至60wt%,或20至50wt%。可以部分地选择该溶剂以调节该可固化的热固性组合物的粘度。因此,溶剂量可取决于变量,包括接枝嵌段共聚物的类型和量、其他组分诸如固化添加剂的类型和量、任何辅助热固性树脂的类型和量、以及用于可固化热固性组合物的任何后续加工的加工温度,例如,用可固化热固性组合物浸渍增强结构以制备复合材料。该溶剂可以是无水的。例如,基于溶剂的总重量,溶剂可以包括小于100份/百万(ppm)、或小于50ppm、或小于10ppm的水。
可固化的热固性组合物可以进一步包括可固化的不饱和单体组合物,其可以包括,例如,单官能苯乙烯类化合物(例如,苯乙烯)、单官能(甲基)丙烯酸类化合物等、或它们的组合。例如,可固化的不饱和单体组合物可以是含烯烃的单体或含炔的单体。示例性的含烯烃和炔的单体包括在Yeager等的美国专利第6,627,704号中描述的那些,并且包括在Heilman等的美国专利第4,304,705号中公开的(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、以及乙烯基氮代内酯(vinylazalactone)。示例性单官能单体包括单(甲基)丙烯酸酯,诸如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸异辛酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、(甲基)丙烯腈等,或它们的组合。
可固化热固性组合物可以可选地进一步包括一种或多种另外的添加剂。另外的添加剂包括,例如,染料、颜料、着色剂、抗氧化剂、热稳定剂、光稳定剂、增塑剂、消泡剂、润滑剂、分散剂、流动改性剂、防滴剂、防粘剂、抗静电剂、流动-促进剂、加工助剂、基底粘合剂、脱模剂、增韧剂(toughening agent)、低-剖面添加剂(low-profile additive)、应力消除添加剂等、或它们的组合。当存在时,基于可固化的热固性组合物的总重量,可以以任何有效量,例如0.01至20wt%、或0.01至10wt%、或0.01至5wt%、或0.01至1wt%的量包含另外的添加剂。
可使用任何合适的方法通过结合接枝共聚物和本文所公开的其他任选组分来制备可固化热固性组合物。
还提供了固化的热固性组合物,其包含可固化的热固性组合物的固化产物。对于可固化热固性组合物可以固化的方法没有特别限制。可固化组合物可以例如热固化或通过使用照射技术(包括UV照射或电子束照射)固化。例如,固化产物可通过将本文所定义的可固化热固性组合物加热足以蒸发溶剂并实现固化的时间和温度来获得。当使用热固化时,温度可以是30℃至400℃、或50℃至250℃、或100℃至250℃。加热可以是1分钟至24小时、或1分钟至6小时、或3小时至5小时。固化可以分阶段以产生部分固化并且通常无粘性的树脂,然后通过加热上述范围内的更长时期或温度来完全固化。如本文所使用的,术语“固化的”涵盖部分固化或完全固化的产品。
固化的热固性组合物可以具有一种或多种所希望的特性。例如,热固性组合物可以具有大于或等于165℃,优选大于或等于170℃,更优选165至180℃的玻璃化转变温度。热固性组合物还可以有利地展现出低介电常数(Dk)、低耗散因子(Df)、以及降低的吸湿性。例如,热固性组合物在10GHz的频率下可以具有小于3.0、优选小于2.75、更优选小于2.6的介电常数。热固性组合物在10GHz的频率下可以具有小于0.01或小于0.005的耗散因子。因此,包含本公开的线性嵌段共聚物的热固性组合物可以特别适合用于电子应用中。
可固化的热固性组合物和固化的热固性组合物可以用于多种应用和用途,包括使用常规热固性组合物的任何应用。例如,包括可固化的热固性组合物或固化的热固性组合物的有用制品可以是以下的形式:复合材料、泡沫、纤维、层、涂层、封装剂、粘合剂、密封剂、模制部件、预浸料、外壳(casing)、层压体、金属包覆(metal clad)层压体、电子复合材料、结构复合材料、或它们的组合。示例性用途和应用包括涂层,诸如保护性涂层、密封剂、耐气候性(weather resistant)涂层、耐划伤性(scratch resistant)涂层和电绝缘涂层;粘合剂;粘结剂;胶;复合材料,诸如使用碳纤维和玻璃纤维增强物的那些。当用作涂层时,所公开的化合物和组合物可以沉积在多种下面的基底的表面上。例如,这些组合物可以沉积在金属、塑料、玻璃、纤维胶料、陶瓷、石材、木材、或它们的任何组合的表面上。所公开的组合物可以用作金属容器(例如,铝或钢)的表面上的涂层,诸如通常用于漆和表面覆盖工业中的包装和容纳的那些。可固化的热固性组合物和由其衍生的固化的热固性组合物也可以特别适合用于形成电气组件和计算机组件。
形成复合材料的方法可以包括用可固化的热固性组合物浸渍增强结构;部分地固化可固化的热固性组合物以形成预浸料;以及层压多个预浸料。增强结构可以是多孔基底材料,诸如纤维预制件(preform)或基底,或包含陶瓷、聚合物、玻璃、碳或它们的组合的其他多孔材料。例如,多孔基底材料可以是织造或非织造的玻璃织物、玻璃纤维织物、或碳纤维。当制品包括纤维预制件时,制造制品的方法可包括通过用可固化组合物涂布或浸渍预制件由可固化的热固性组合物形成制品。浸渍的纤维预制件可任选地在去除溶剂之前或之后成形。在一个方面,可固化的热固性组合物层可以进一步包括织造或非织造的玻璃织物。例如,可固化层可以通过用可固化组合物浸渍玻璃织物并且从浸渍的玻璃织物中去除溶剂来制备。例如,示例性增强结构描述于Anonymous(Hexcel Corporation),“PrepregTechnology”,March 2005,Publication No.FGU 017b;Anonymous(Hexcel Corporation),“Advanced Fibre Reinforced Matrix Products for Direct Processes”,June 2005,Publication No.ITA272;和Bob Griffiths,“Farnborough Airshow Report 2006”,CompositesWorld.com,September 2006中。增强结构的重量和厚度根据复合材料的预期用途使用纤维增强树脂复合材料生产的技术人员熟知的标准来选择。增强结构可含有适用于可固化热固性组合物的热固性组分的各种饰面(finish)。
由可固化热固性组合物制造制品的方法可包括使可固化热固性组合物部分固化以形成预浸料,或使可固化热固性组合物完全固化以形成复合制品。本文提及“固化的组合物”的特性是指基本上完全固化的组合物。例如,由预浸料形成的层压体中的树脂通常基本上完全固化。热固领域的技术人员可以确定样品是部分固化还是基本上完全固化,而无需过多的实验。固化可以是在从可固化组合物去除溶剂之前或之后。此外,可以在除去溶剂之前或在除去溶剂之后、在固化之前、在部分固化之后、或在完全固化之后,例如通过热成形来进一步成形制品。在一个方面,形成制品,并去除溶剂;制品部分固化(B-阶段);任选地成形;然后进一步固化。
形成复合材料的商业规模的方法在本领域中是已知的,并且本文描述的可固化的热固性组合物易于适用于现有的工艺和设备。例如,预浸料通常在处理器上生产。处理器的主要部件包括进料辊、树脂浸渍罐、处理炉和接收辊。增强结构(例如,E玻璃)通常被卷成大的线轴(spool)。然后将线轴放在进料辊上,该进料辊转动并缓慢滚出增强结构。增强结构随后移动通过包含可固化的热固性组合物的树脂浸渍罐。可固化组合物浸渍增强结构。在从罐中出现之后,涂覆的增强结构向上移动通过垂直处理烘箱,其通常在175至200℃的温度下,并蒸发溶剂。树脂此时开始聚合。当复合材料从塔出来时,它充分固化,使得纤网不湿或不发粘。然而,固化过程在未完成时停止,使得当制造层压体时可发生额外固化。然后纤网将预浸料滚到接收辊上。
还提供了包括或源自可固化的热固性组合物的电气和电子制品。制品包括包含诸如医疗或航天工业中使用的印刷电路的那些。其他制品包括天线(antennae)和类似制品。制品诸如印刷电路板用于例如照明、太阳能、显示器、相机、音频和视频设备、个人计算机、移动电话、电子记事本和类似设备、或办公自动化设备中。例如,电气部件可以安装在包括层压板的印刷电路板上。由用于各种应用的可固化组合物制备的其他示例性制品可以包括铜包覆层压体(CCL),例如金属芯(metal core)铜包覆层压体(MCCCL)、复合制品以及涂覆的制品,例如多层制品。
可以由可固化热固性组合物制备的介电层可用于电路组件中,例如用于金属包覆层压体诸如铜包覆层压体中。例如,层压体可包括介电层、设置在介电层上的导电金属电路层,以及可选地,在与导电金属层相对的一侧上设置在介电层上的散热金属基体层。介电层可任选地包括纤维预制件(例如,织物层)。例如,介电层还可以包括玻璃织物层。
导电金属层可以是电路的形式,并且可以是铜、锌、锡、黄铜、铬、钼、镍、钴、铝、不锈钢、铁、金、银、铂、钛等、或它们的组合。其他金属包括铜钼合金、镍钴铁合金诸如KOVAR(可从Carpenter Technology Corporation获得)、镍铁合金诸如INVAR(可从NationalElectronic Alloys,Inc.获得)、双金属材料、三金属材料、源自两层铜和一层INVAR的三金属材料、和源自两层铜和一层钼的三金属材料。示范性金属层包括铜或铜合金。替代地,可以使用锻造的铜箔。导电金属层可以具有2至200微米(μm)、或5至50μm、或5至40μm的厚度。
散热金属基体层可以是导热金属,诸如铝、氮化硼、氮化铝、铜、铁、钢等、或它们的组合。可以使用导热导电金属,条件是金属与金属电路层电隔离。优选的支撑金属基体层可以具有0.1至20毫米(mm)、或0.5至10mm、或0.8至2mm的厚度。
导电金属层和支撑金属基体层可经预处理以具有高表面粗糙度以增强对介电层的粘附。处理方法包括例如洗涤、火焰处理、等离子体放电、电晕放电等,以增强金属层的粘附。介电层可牢固地粘附至导电金属层或散热层而不使用粘合剂,或者可使用粘合剂来提高介电层对导电金属层或散热层的粘附。用于将复合片材结合至金属的示例性粘合剂包括聚酰亚胺粘合剂、丙烯酸粘合剂、环氧树脂等、或它们的组合。
铜包覆层压体可以通过在压力下不使用热固性粘合剂热层压一个或多个介电层、一个或多个导电金属层和支撑金属基体层来制备。介电层可以由可固化热固性组合物制备,并且可以在热层压步骤之前通过溶剂浇铸工艺制备以形成层。例如,介电层、导电金属层和散热层可在压力下通过无粘合剂工艺热层压在一起以形成层压体。导电金属层可以可选地在层压之前为电路的形式,或者导电金属层可以可选地在层压之后被蚀刻以形成电路。层压可以通过热压或辊压延方法,例如辊对辊方法进行。铜包覆层压体中的导电金属层可以进一步被图案化以提供印刷电路板。此外,铜包覆层压体可以成形为提供具有片、管、或杆形状的电路板。
替代地,用于电路组件的层压体可以通过溶液浇铸法制成,其中将可固化的热固性组合物直接浇铸到导电金属层上,随后层压到散热金属基体层上。例如,可固化热固性组合物可以直接浇铸到散热金属基体层上,随后层压到导电金属层上。
包括附加层的多层层压体也可通过在一个步骤中或两个或更多个连续步骤中通过诸如热压工艺或辊压延方法进行热层压制备。例如,在层压体中可存在七层或更少层,或十六层或更少层。在一个方面,层压体可以在一个步骤中或两个或更多个连续步骤中形成,其中织物-热固性材料-金属-热固性材料-织物-热固性材料-金属箔的连续层或其具有较少层的子组合,使得层压体包括在任何金属箔层和任何织物层之间的热固性薄膜层。在另一个方面,可以在一个步骤中或在两个或更多个连续步骤中形成第一层压体,其中织物层位于两个热固性材料层之间,诸如织造玻璃织物层位于两个热固性材料层之间。然后可通过将金属箔层压到第一层压体的热固性材料侧来制备第二层压体。
由可固化的热固性组合物制备的印刷电路板可以具有0.1mm至20mm,并且具体地0.5mm至10mm的总厚度,其中总厚度是指包括每个介电层、导电金属层和支撑金属基体层的层的组件。电路组件可以具有0.5至2mm,并且具体地0.5至1.5mm的总厚度。对介电层的厚度没有具体限制,并且可以是5至1500μm、或5至750μm、或10至150μm、或10至100μm。例如,印刷电路板可以是用于发光二极管(LED)应用的金属芯印刷电路板(MCPCB)。
可固化的热固性组合物可以用作涂层,例如在多层制品的制备中。制造涂层的方法可包括将可固化的热固性组合物与任选的含氟聚合物结合,并在基底上形成涂层。例如,多层制品可以通过以下来制造:形成包含可固化的热固性组合物的层、从该层去除溶剂并且任选地固化以提供底漆层,在底漆层上形成包含陶瓷(例如,Al2O3、TiO2、ZrO2、Cr2O3、SiO2、MgO、BeO、Y2O3、Al2O3-SiO2、MgO-ZrO2、SiC、WC、B4C、TiC、Si3N4、TiN、BN、AlN、TiB、ZrB2等)、热塑性聚合物、含氟聚合物(例如,聚四氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯等)、或它们的组合的第二层以提供多层制品,以及任选地热处理多层制品以固化可固化的热固性组合物。在一个方面,第二层可以进一步包含可固化的热固性组合物。
可固化热固性组合物的其他应用包括,例如,酸浴容器;中和罐;飞机部件;桥接梁;桥板;电解池;排气管;洗涤器(scrubber);运动装备;楼梯;走道;汽车外部面板,诸如机罩(hood)和后备箱盖;底盘;风斗;管线和管道,包括加热器管道;工业风扇、风扇壳体和鼓风机;工业混合器;船体和甲板;船用终端挡泥板;瓷砖和涂层;建筑镶板;商用机器外壳;托盘,包括电缆托盘;混凝土改性剂;洗碗机和冰箱部件;电密封剂;电气面板;罐,包括电解精炼罐、软水器罐、燃料罐和各种长丝缠绕罐和罐衬;家具;车库门;格栅(grating);保护体齿轮;行李箱;户外机动车辆;压力罐;光波导;天线罩;栏杆;铁路部件,诸如坦克车;漏斗车盖;车门;卡车底板衬层;卫星碟;标志;太阳能板;电话开关设备外壳;牵引车零件;变压器盖;卡车部分,诸如挡泥板、机罩、车身、车厢和床;用于旋转机器的绝缘件,包括地面绝缘件、转向绝缘件和相分离绝缘件;整流子(commutator,换向器);芯绝缘层和帘线以及系带带;驱动轴联接件;螺旋桨桨叶;导弹部件;火箭发动机外壳;机翼区段;抽油杆;机身区段;机翼蒙皮(skin)和襟翼(flaring);发动机通风管;货舱门;网球拍;高尔夫球杆杆;钓竿;滑雪板和滑雪杆;自行车部件;横向板簧;泵,诸如汽车烟雾泵;电气部件、嵌入件和工具,诸如电缆接头;丝线圈和密集封装的多元件组件;机电装置的密封;电池壳体;电阻器;熔丝和热切断器件;用于印刷线路板的涂层;铸造物品,诸如电容器、变压器、曲轴箱加热器;小型模制电子部件,包括线圈、电容器、电阻器和半导体;在化学处理、纸浆造纸、发电和废水处理中作为钢的替代物;洗涤塔;用于结构应用的拉挤部件,包括结构构件、格栅和安全轨;游泳池、游泳池滑管(slide)、热浴盆和桑拿浴;机罩应用下的驱动轴;用于复印机的干墨粉树脂;船舶工具和复合材料;隔热屏;潜艇船体;原型生成;开发实验模型;层压镶边件;钻孔夹具;粘合夹具;检查夹具;工业金属成型模具;飞机拉伸块和锤形式;真空模制工具;地板,包括用于生产和组装区域的地板、洁净室、机器商店、控制室、实验室、停车库、冷冻机、冷却器、以及室外装载坞;用于抗静电应用的导电组合物;用于装饰地板;用于桥的伸缩接头;用于修补和修复结构混凝土中的裂缝的可注射砂浆;用于瓷砖的灌浆;机械导轨;金属榫钉;螺栓和柱;油和燃料储罐的修理,以及许多其他应用。
可用于制备制品和材料的方法包括本领域通常已知的用于加工热固性树脂的那些。这种方法已描述在文献例如Engineered Materials Handbook,Volume 1,Composites,ASM International Metals Park,Ohio,copyright 1987Cyril A.Dostal Senior Ed,pp.105-168and 497-533以及“Polyesters and Their Applications”by BjorkstenResearch Laboratories,Johan Bjorksten(pres.)Henry Tovey(Ch.Lit.Ass.),BettyHarker(Ad.Ass.),James Henning(Ad.Ass.),Reinhold Publishing Corporation,NewYork,1956中。加工技术包括树脂传递模塑;片材模制;整体模制;拉挤成型;注射模制,包括反应注射模制(RIM);大气压模塑(APM);浇铸,包括离心和静态浇铸、开模浇铸;层压,包括湿法或干法铺层和喷雾铺层;还包括接触模制,包括圆柱形接触模制;压缩模制;包括真空辅助树脂传递模制和化学辅助树脂传递模制;匹配的模具模制;高压釜固化;在空气中热固化;真空装袋;拉挤成型;Seeman的复合树脂灌注制造处理(SCRIMP);开放式模制,树脂和玻璃的连续组合;以及长丝绕组,包括圆柱形长丝绕组。例如,可以通过树脂传递模制方法制备制品。
还提供了源自可固化热固性组合物的制品,其中制品是复合材料、泡沫、纤维、层、涂层、封装剂、粘合剂、密封剂、模制部件、预浸料、外壳、浇铸制品、层压体或它们的组合;或其中制品是金属包覆层压体、电子复合材料、结构复合材料、或它们的组合。制品可以如本文公开的来制造,例如通过浇铸、模制、挤出等,并且从所形成的制品中去除溶剂。在一个方面,制品可以是层,并且可以通过将可固化组合物浇铸到基材上以形成浇铸层来形成。可通过许多方法除去溶剂,包括通过加热浇铸层,在热和压力下加热浇铸层,例如通过将浇铸层层压到另一个基底上。在一些方面,通过上述方法制备的制品可以包括粘合剂、封装材料、电容器膜、或电路板层。在一些方面,由可固化组合物制备的制品可以是布置在基板上的介电层、或涂层,例如电线或电缆涂层。例如,制品可以是电路材料(例如印刷电路板)中的介电层,用于例如照明或通信应用中。由可固化组合物制备的其他示例性制品可以是一个或多个涂漆层。可固化组合物可以用于制备本文公开的用于其他可固化热固性组合物的制品。
本公开通过以下非限制性的实施例进一步说明。
实施例
预知实施例1:聚苯醚接枝聚丁二烯(PPE-g-PBD)的制备:使用接枝的方法进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备在图1中说明。
2,6-二甲基苯酚接枝的聚丁二烯(I)的合成:2,6-二甲基苯酚与聚丁二烯的烷基化使用路易斯酸催化剂诸如AlCl3实现。可以使用的其他催化剂可以包括三氟化硼苯酚络合物、对甲苯磺酸、甲磺酸、阳离子交换催化剂、硫酸、磷酸等。聚丁二烯将溶解在过量的2,6-二甲基苯酚中并且将添加催化剂。反应温度将增加到140-150℃并且维持4-6小时。该材料将通过沉淀到甲醇中来分离。
聚苯醚接枝聚丁二烯(II)的合成:2,6-二甲基苯酚-接枝聚丁二烯(I)将通过氧化偶联聚合与2,6-二甲基苯酚聚合。在500ml玻璃反应器中,将2,6-二甲基苯酚接枝的聚丁二烯和2,6-二甲基苯酚溶解于甲苯中。向该溶液中加入二甲基丁胺、二丁胺、二叔丁基乙胺、MaquatTM以及Cu2O和HBr(aq)的混合物。氧将在25-40℃的温度下鼓泡通过该反应持续2小时。停止氧气流动后,加入三腈醋酸的三钠盐水溶液。温度将增加至60℃并且维持2小时。甲苯相将分离,并且PPE-g-PBD共聚物将通过沉淀至甲醇中分离。将产物在真空和氮气下干燥。
甲基丙烯酸酯封端的聚苯醚接枝聚丁二烯(III)的合成:PPE-g-PBD共聚物将溶解在甲苯中。温度将增加至120℃以进行共沸蒸馏。将温度降至75℃,并且将二甲基氨基吡啶加入到反应溶液中。一旦DMAP溶解,将甲基丙烯酸酐缓慢添加(20min)到该反应混合物中。在添加之后,将温度升高至110℃以用于温和回流。该材料将通过沉淀到甲醇中来分离。
替换地,PPE-g-PBD共聚物可以在强碱催化剂的存在下用乙烯基苄基氯或烯丙基溴封端。
预知实施例2:聚苯醚接枝聚丁二烯(PPE-g-PBD)的制备
使用接枝的方法进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备在图2中显示。
苯乙烯封端的聚苯醚(Ia)的合成:单官能低分子量聚苯醚共聚物将溶解在甲苯中。向该溶液中添加50% NaOH(aq)溶液和相转移剂。将乙烯基苄基氯在室温下逐滴加入。将温度升高至75℃并保持4小时。在冷却至室温之后,将该溶液转移到萃取漏斗中并且用0.1N HCl水溶液中和,随后进行DI水洗涤。将有机相分离,并且通过沉淀到甲醇中来分离产物。将产物在真空和氮气下在室温下干燥。
通过自由基偶联合成聚苯醚接枝聚丁二烯(IIa):苯乙烯-封端的聚苯醚和聚丁二烯将溶解在甲苯中。将反应温度在压力下升高至140℃并且维持5小时。将产物沉淀到甲醇中,过滤并干燥。
替换地,可以合成丙烯酸酯-、甲基丙烯酸酯-或烯丙基-封端的聚苯醚并用作(I)。例如,用于接枝至聚丁二烯的甲基丙烯酸酯封端的亚苯基醚低聚物在图2b中显示。
预知实施例3:聚苯醚接枝聚丁二烯(PPE-g-PBD)的制备
使用共聚进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备在图3a中显示。
苯乙烯封端的聚苯醚(Ia)的合成:将单官能低分子量聚苯醚共聚物溶解在甲苯中。向该溶液中添加50% NaOH(aq)溶液和相转移剂。将乙烯基苄基氯在室温下逐滴加入。将温度升高至75℃并保持4小时。在冷却至室温之后,将该溶液转移到萃取漏斗中并且用0.1N HCl水溶液中和,随后进行DI水洗涤。将有机相分离,并且通过沉淀到甲醇中来分离产物。将产物在真空和氮气下在室温下干燥。
聚苯醚接枝共聚物(IIa)的合成:苯乙烯封端的聚苯醚(Ia)和丁二烯的阴离子共聚以不同的组合物在配备有三通阀的玻璃管中在干燥氮气下在50℃下进行。将纯化的丁二烯添加至苯乙烯封端的聚苯醚(I)在干燥的甲苯中的5-10wt%溶液(具有所需量的THF)。然后通过将所需量的s-BuLi溶液加入所得混合物中,随后根据目标转化率将聚合混合物搅拌不同反应时间来引发共聚。通过加入少量甲醇终止共聚,并通过将聚合混合物沉淀到过量甲醇中,然后在真空烘箱中干燥来分离最终产物。
替代地,可以合成丙烯酸酯-、甲基丙烯酸酯-或烯丙基-封端的聚苯醚并用作(I)。异戊二烯可以用作共聚单体,并且共聚反应可以使用自由基或氮氧化物介导的聚合进行。用于与丁二烯共聚的甲基丙烯酸酯封端的亚苯基醚低聚物的实施例在图3b中显示。
预知实施例4:使用接枝的方法进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备
由环氧化聚丁二烯进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备在图4中显示。
聚苯醚接枝聚丁二烯的合成:将环氧化聚丁二烯和聚苯醚低聚物(单官能或双官能)溶解在溶剂(甲苯、氯仿)中。在室温下将催化剂加入到该溶液中。反应在回流下进行4小时。聚苯醚接枝聚丁二烯通过沉淀到非溶剂(例如甲醇)中来分离。
预知实施例5:使用接枝的方法进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备
由马来酸酐官能化的聚丁二烯进行聚苯醚接枝聚丁二烯的制备在图5中显示。
聚苯醚接枝聚丁二烯的合成:将马来酸酐接枝的聚丁二烯和聚苯醚低聚物(单官能或双官能的)溶解在溶剂(甲苯、氯仿)中。在室温下将催化剂加入到该溶液中。反应在回流下进行4小时。聚亚苯基醚接枝的聚丁二烯通过沉淀到非溶剂(甲醇)中来分离。
本公开进一步涵盖以下方面。
方面1:接枝共聚物包含:烃主链,该烃主链具有从其接枝的亚苯基醚低聚物,该亚苯基醚低聚物包含源自取代的或未取代的一元酚的重复单元,其中接枝共聚物包含在烃主链与亚苯基醚低聚物之间的连接基团-L1-(R)n-L2-,其中L1是取代的或未取代的C1-6亚烷基、取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,R是取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,n是0或1,并且L2是单键或C1-6亚烷基,优选单键或亚甲基;条件是当L1是取代的或未取代的亚苯基时,n是0。
方面2:根据方面1的接枝共聚物,其中接枝共聚物具有结构A(-L1-(R)n-L2-B)m,其中A是烃主链,L1是C1-6亚烷基或-C(O)-,优选C1-2亚烷基,n是0或1,R是取代的或未取代的亚苯基,L2是单键或C1-6亚烷基,优选单键或亚甲基,B是亚苯基醚低聚物;并且m是1至50,优选1至25,最优选1至10。
方面3:根据方面1或2的接枝共聚物,其中通过核磁共振光谱测定的,亚苯基醚低聚物具有小于20,000克/摩尔、优选地小于10,000、更优选地600至4,500克/摩尔的重均分子量。
方面4:根据方面1至3中任一项的接枝共聚物,其中亚苯基醚低聚物包含衍生自以下的重复单元:其中亚苯基醚低聚物包含衍生自2,6-(二-C1-18烷基)苯酚、或2,6-二苯基苯酚、2-苯基-6-(C1-18烷基)苯酚、2-苯基-6-(环烷基)苯酚、2,6-(二环烷基)苯酚、2-(C1-18烷基)-6-(环烷基)苯酚、或它们的组合的重复单元。
方面5:根据方面1至4中任一项的接枝共聚物,其中烃树脂包括不饱和度,优选地,其中烃树脂包括聚丁二烯、聚异戊二烯、烯基芳族化合物和不饱和C4-12烃的共聚物、或它们的组合,更优选聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚(苯乙烯-共-异戊二烯)、或它们的组合,甚至更优选聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、或它们的组合。
方面6:根据方面1至5中任一项的接枝共聚物,其中接枝共聚物包含至少一个端基,该端基包含乙烯基苯醚端基、甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、环氧端基、羟基端基、氰酸酯端基、胺端基、马来酰亚胺端基、烯丙基端基、苯乙烯类(styrenic)端基、活化酯端基、或酸酐端基。
方面7:根据方面1的接枝共聚物,包含线性烃主链;以及接枝至烃主链的链端的亚苯基醚低聚物。
方面8:根据方面7的接枝共聚物,烃主链包含聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、烯基芳族化合物和不饱和C4-12烃的共聚物、丁基橡胶或它们的组合;并且亚苯基醚低聚物包含衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元并且具有小于6,000克/摩尔的重均分子量。
方面9:一种制备方面1至8中任一项的接枝共聚物的方法,该方法包括使来自酚官能化的烃树脂的取代的或未取代的一元酚氧化聚合以提供接枝共聚物;或使烃树脂和亚苯基醚低聚物共价偶联,其中烃树脂和亚苯基醚低聚物包含互补的反应性基团;或共聚烯键式不饱和单体和可聚合的亚苯基醚低聚物,其中可聚合的亚苯基醚低聚物包括甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、烯丙基端基、苯乙烯端基或乙烯基苯醚端基。
方面10:一种可固化的热固性组合物,包含方面1至8中任一项的接枝共聚物。
方面11:根据方面10的可固化的热固性组合物,进一步包含交联剂、固化剂、固化催化剂、固化引发剂、或它们的组合。
方面12:根据方面10或11的可固化的热固性组合物,进一步包含阻燃剂、填料、偶联剂、或它们的组合中的一种或多种。
方面13:一种固化的热固性组合物,包含方面10至12中任一项的可固化的热固性组合物的固化产物。
方面14:一种包含方面13的固化的热固性组合物的制品,其中制品是复合材料、泡沫、纤维、层、涂层、封装剂、粘合剂、密封剂、模塑部件、预浸料、外壳、浇铸制品、层压体或它们的组合;或其中制品是金属包覆层压体、电子复合材料、结构复合材料、或它们的组合。
方面15:一种由包含方面10至12中任一项的可固化的热固性组合物和溶剂的清漆组合物制造的制品,优选其中制品是纤维、层、涂层、浇铸制品、预浸料、复合材料或层压体;或其中制品是金属包覆层压体。
替代地,组合物、方法和制品可以包含以下、由以下组成、或基本上由以下组成:本文公开的任何合适的材料、步骤或组分。组合物、方法和制品可以另外地、或替代地被配制以便不含或基本上不含对于实现组合物、方法和制品的功能或目的不是必要的任何材料(或物种)、步骤、或组分。
本文公开的所有范围包括端点,并且端点可彼此独立地组合。“组合物”包括共混物、混合物、合金、反应产物等。术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性,而是用于区分一个要素与另一个要素。除非本文中另有说明或与上下文明显矛盾,否则术语“一”和“一个”以及“该”不表示数量的限制,而是解释为覆盖单数和复数。除非另有明确说明,否则“或”是指“和/或”。贯穿说明书提及“一个方面”是指结合该方面描述的特定要素包括在本文描述的至少一个方面,并且可以或可以不存在于其他方面。在本文中使用的术语“它们的组合”包括一个或多个列出的要素,并且是开放的,允许存在一个或多个没有命名的类似要素。此外,应当理解,所描述的要素可在各个方面中以任何合适的方式组合。
除非在本文中相反地指定,否则所有测试标准均为从本申请的申请日起生效的最新标准,或者如果要求优先权,则为测试标准出现的最早优先权申请的申请日。
除非另外定义,本文使用的技术和科学术语具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。所有引用的专利、专利申请、以及其他参考文献通过引用以其全部内容并入本文。然而,如果本申请中的术语与结合的参考文献中的术语相矛盾或冲突,则来自本申请的术语优先于来自结合的参考文献的冲突术语。
使用标准命名法描述化合物。例如,未被任何指示基团取代的任何位置应理解为使其化合价被所指示的键或氢原子填充。不在两个字母或符号之间的破折号(“-”)用于指示取代基的连接点。例如,-CHO通过羰基基团的碳连接。
如本文中使用的,术语“烃基”,无论是单独使用,还是作为另一术语的前缀、后缀或片段使用,是指仅包含碳和氢的残基。该残基可以是脂族的或芳族的、直链的、环状的、双环的、支链的、饱和的、或不饱和的。它还可以包含脂族的、芳族的、直链的、环状的、双环的、支链的、饱和的和不饱和的烃部分的组合。然而,当烃基残基被描述为取代的时,它可以可选地包含取代基残基的碳和氢成员之外和之上的杂原子。因此,当具体地描述为取代的时,烃基残基还可以包含一个或多个羰基、氨基、羟基等,或它可以在烃基残基的主链内包含杂原子。术语“烷基”是指支链的或直链的、饱和的脂族烃基,例如,甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、仲戊基以及正己基和仲己基。“烯基”是指具有至少一个碳-碳双键(例如,乙烯基(-HC=CH2))的直链的或支链的单价烃基。“烷氧基”是指通过氧连接的烷基(即,烷基-O-),例如甲氧基、乙氧基和仲丁氧基。“亚烷基”是指直链的或支链的、饱和的二价脂族烃基(例如,亚甲基(-CH2-)或亚丙基(-(CH2)3-))。“亚环烷基”是指二价环状亚烷基,-CnH2n-x,其中x是被环化替代的氢的数目。“环烯基”是指具有一个或多个环以及在该环中的一个或多个碳-碳双键的单价基团,其中所有的环成员是碳(例如,环戊基和环己基)。“芳基”是指包含指定数目的碳原子的芳族烃基,诸如苯基、环庚三烯酮(tropone)、茚满基、或萘基。“亚芳基”是指二价芳基。“烷基亚芳基”是指被烷基取代的亚芳基。“芳基亚烷基”是指被芳基(例如苄基)取代的亚烷基。前缀“卤代”是指包括氟、氯、溴、或碘取代基中的一个或多个的基团或化合物。可以存在不同卤素原子(例如,溴和氟)或仅氯原子的组合。前缀“杂”是指化合物或基团包括至少一个为杂原子的环成员(例如,1、2或3个杂原子),其中杂原子各自独立地是N、O、S、Si、或P。“取代的”是指化合物或基团被至少一个(例如,1、2、3或4个)取代基取代来代替氢,该取代基可以各自独立地是C1-9烷氧基、C1-9卤代烷氧基、硝基(-NO2)、氰基(-CN)、C1-6烷基磺酰基(-S(=O)2-烷基)、C6-12芳基磺酰基(-S(=O)2-芳基)、硫醇(-SH)、硫氰基(-SCN)、甲苯磺酰基(CH3C6H4SO2-)、C3-12环烷基、C2-12烯基、C5-12环烯基、C6-12芳基、C7-13芳基亚烷基、C4-12杂环烷基、以及C3-12杂芳基,条件是不超过取代原子的正常化合价。基团中指示的碳原子数不包括任何取代基。例如,-CH2CH2CN是被腈取代的C2烷基。
虽然已经描述了具体实施方式,但是申请人或本领域的其他技术人员可以想到目前无法预见或可能无法预见的替代、修改、变化、改进和实质等效物。因此,如提交的和如它们可以被修改的所附权利要求旨在涵盖所有这种替代、修改、变化、改进和实质等效物。

Claims (15)

1.一种接枝共聚物,包括:
烃主链,所述烃主链具有从其接枝的亚苯基醚低聚物,所述亚苯基醚低聚物包含衍生自取代的或未取代的一元酚的重复单元,
其中,所述接枝共聚物包括在所述烃主链与所述亚苯基醚低聚物之间的连接基团-L1-(R)n-L2-,
其中,
L1是取代的或未取代的C1-6亚烷基、取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,
R是取代的或未取代的亚苯基或-(C=O)-,
n是0或1,以及
L2是单键或C1-6亚烷基,优选单键或亚甲基;
条件是当L1是取代的或未取代的亚苯基时,n是0。
2.根据权利要求1所述的接枝共聚物,其中所述接枝共聚物具有以下结构:
A(-L1-(R)n-L2-B)m
其中,
A是所述烃主链,
L1是C1-6亚烷基或-C(O)-,优选C1-2亚烷基,
n是0或1,
R是取代的或未取代的亚苯基,
L2是单键或C1-6亚烷基,优选单键或亚甲基,
B是所述亚苯基醚低聚物;以及
m是1至50,优选1至25,最优选1至10。
3.根据权利要求1或2所述的接枝共聚物,其中所述亚苯基醚低聚物具有通过核磁共振光谱测定的小于20,000克/摩尔、优选小于10,000、更优选600至4,500克/摩尔的数均分子量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的接枝共聚物,其中所述亚苯基醚低聚物包含衍生自2,6-(二-C1-18烷基)苯酚、或2,6-二苯基苯酚、2-苯基-6-(C1-18烷基)苯酚、2-苯基-6-(环烷基)苯酚、2,6-(二环烷基)苯酚、2-(C1-18烷基)-6-(环烷基)苯酚、或它们的组合的重复单元。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接枝共聚物,其中所述烃主链包括不饱和度,优选地其中烃树脂包括聚丁二烯、聚异戊二烯、烯基芳族化合物和不饱和C4-12烃的共聚物、或它们的组合,更优选聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、聚(苯乙烯-共-丁二烯)、聚(苯乙烯-共-异戊二烯)、或它们的组合,甚至更优选聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、或它们的组合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的接枝共聚物,其中所述接枝共聚物包括至少一个端基,所述端基包括乙烯基苯醚端基、甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、环氧端基、羟基端基、氰酸酯端基、胺端基、马来酰亚胺端基、烯丙基端基、苯乙烯类端基、活化酯端基或酸酐端基。
7.根据权利要求1所述的接枝共聚物,包括:
线性的烃主链;以及
接枝至所述烃主链的链端的亚苯基醚低聚物。
8.根据权利要求7所述的接枝共聚物,其中
所述烃主链包括聚(1,2-丁二烯)、聚(1,4-丁二烯)、聚异戊二烯、烯基芳族化合物和不饱和C4-12烃的共聚物、丁基橡胶、或它们的组合;并且
所述亚苯基醚低聚物包含衍生自2,6-二甲基苯酚的重复单元并且具有小于6,000克/摩尔的重均分子量。
9.一种制备权利要求1至8中任一项所述的接枝共聚物的方法,所述方法包括:
使来自酚官能化的烃树脂的取代的或未取代的一元酚氧化聚合以提供所述接枝共聚物;或
使烃树脂和亚苯基醚低聚物共价偶联,其中所述烃树脂和所述亚苯基醚低聚物包含互补的反应性基团;或
使烯键式不饱和单体和可聚合的亚苯基醚低聚物共聚合,其中所述可聚合的亚苯基醚低聚物包含甲基丙烯酸酯端基、丙烯酸酯端基、烯丙基端基、苯乙烯类端基或乙烯基苯醚端基。
10.一种可固化的热固性组合物,包含权利要求1至8中任一项所述的接枝共聚物。
11.根据权利要求10所述的可固化的热固性组合物,进一步包含交联剂、固化剂、固化催化剂、固化引发剂、或它们的组合。
12.根据权利要求10或11所述的可固化的热固性组合物,进一步包含阻燃剂、填料、偶联剂、或它们的组合中的一种或多种。
13.一种固化的热固性组合物,包含权利要求10至12中任一项所述的可固化的热固性组合物的固化产物。
14.一种包含权利要求13所述的固化的热固性组合物的制品,其中所述制品是复合材料、泡沫、纤维、层、涂层、封装剂、粘合剂、密封剂、模制部件、预浸料、外壳、浇铸制品、层压体或它们的组合;
或其中所述制品是金属包覆层压体、电子复合材料、结构复合材料、或它们的组合。
15.一种由包含权利要求10至12中任一项所述的可固化的热固性组合物和溶剂的清漆组合物制造的制品,优选地,其中所述制品是纤维、层、涂层、浇铸制品、预浸料、复合材料或层压体;或其中所述制品是金属包覆层压体。
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