CN111032725B - 支化聚酯的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及具有平均至少2.8个端基的支化聚酯作为可固化预聚物组合物的添加剂的用途,其中所述支化聚酯充当消泡剂。
Description
本发明涉及支化聚酯作为消泡剂和作为内脱模剂(internal release agent)的用途。本发明还涉及可固化预聚物组合物。
在许多工业过程中,发泡是重要的问题。消泡或防沫剂是已知的。消泡剂或防沫剂是减少和阻碍工业工艺液体中的泡沫形成的化学添加剂。术语消泡剂和防沫剂经常可互换使用。常用消泡剂是不溶性油、聚二甲基硅氧烷和其它有机硅、某些醇、硬脂酸酯和二醇。基于小尺度粒子如脲的消泡剂也是已知的。这些添加剂通常用于防止泡沫形成或添加它们以使已形成的泡沫破裂。
消泡剂和组合物的生产通常昂贵,并且消泡剂的使用增加可固化预聚物组合物的总成本。消泡剂的加入也提高可固化预聚物组合物的整体配方的复杂性和组分之间的不可预测相互作用的风险。
因此,需要解决上述问题的替代性消泡剂。
根据本发明已经发现,具有平均至少2.8个端基的支化聚酯可用作可固化预聚物组合物中的消泡剂。
该支化聚酯相对便宜并且没有显著增加可固化预聚物组合物的总成本,但其充当消泡剂并改善可固化预聚物配制剂中的截留气泡的释放。
该支化聚酯具有平均至少2.8个端基。支化聚酯可通过通常已知的方法使用具有超过2.0的成酯官能团的平均官能度的结构单元制备。合适的结构单元的实例包括多元醇、多元酸和具有羧酸和羟基官能的结构单元。合适的多元醇包括甘油、三羟甲基丙烷、二-三羟甲基丙烷、季戊四醇和二-季戊四醇。合适的多元酸包括柠檬酸、乌头酸、均苯三酸和偏苯三酸。也可使用上文提到的化合物的酐和低碳醇酯。二羟甲基丙酸是具有两个羟基和一个羧基的结构单元的实例。更高官能结构单元的使用决定支化度和因此支化聚酯的端基数。在一个优选实施方案中,该支化聚酯具有平均至少3.1,更优选至少3.5个端基。通常,该支化聚酯具有平均最多7.0个端基。优选地,该聚酯具有平均最多6.0个端基。通常,该支化聚酯具有3.5至5.5的端基平均数。
根据本发明,该支化聚酯用作可固化预聚物组合物中的添加剂。可固化预聚物组合物是包含聚合物前体(例如具有能够发生化学固化反应的官能团的单体和/或低聚物)的液体或粘性组合物。化学固化反应导致分子量提高以将聚合物前体转化成聚合物。在一些实施方案中,通过固化反应形成交联聚合物。该支化聚酯充当预聚物组合物中的消泡剂。该支化聚酯导致预聚物组合物中的更低空气截留程度和可能在加工过程中截留在液体预聚物组合物中的气泡的更快释放。
根据本发明已经发现,该支化聚酯在预聚物组合物中表现出双重效应并充当内脱模剂和消泡剂。因此,单一添加剂在预聚物组合物中提供两种有益的功能。脱模剂提供模具与模制部件之间的分离性质。内脱模剂是在模制和/或固化前包括在预聚物混合物中的添加剂。脱模剂减轻成型的聚合物部件与模具内表面之间的粘附。因此,脱模剂促进成型部件与模具的分离。这防止损伤成型部件的表面。另外,脱模剂可使生产线更快、更经济和更有利润。内脱模剂常用于片状模塑配混物(sheet molding compounds)、块状模塑配混物(bulk molding compounds)和在金属模子(die)中压缩模塑的预聚物组合物的生产。许多注射成型和浸注操作(infusion operations)也使用内脱模剂。用于提到的所有这些用途的典型脱模剂是硬脂酸的盐以及线性脂肪醇乙氧基化物磷酸盐。
在一个优选实施方案中,根据本发明使用的支化聚酯的一定比例的端基被具有8至40,优选10至30个碳原子的烃基封端。通常,至少50%,优选至少70%的端基被这样的烃基封端。有可能支化聚酯的基本所有或所有端基都被具有8至40个碳原子的烃基封端。或者,最多95%或最多90%的端基被具有8至40个碳原子的烃基封端。
烃基可以是脂族或芳族的,并且它们可以是或包含线性、支化或环状基团。烃基可以是饱和或不饱和的。在一些实施方案中,烃基含有一个或多个烯属不饱和基团。在一个优选实施方案中,末端烃基包含具有10至30个碳原子的脂肪酸和/或脂肪醇的残基。
根据本发明使用的支化聚酯通常具有1200至15000的数均分子量Mn。通常,该支化聚酯的Mn为至少1500或至少1700。合适地,Mn不超过12000或9000。优选地,Mn为1600至10,000。该支化聚酯的多分散性(重均分子量除以数均分子量)通常为1.8至6.0。优选地,多分散性为2.4至4.8。
分子量以g/mol表示并合适地通过凝胶渗透色谱法使用四氢呋喃作为洗脱剂和聚苯乙烯作为校准标样测定。
根据本发明,支化聚酯以基于总预聚物组合物的重量计0.1至15.0重量%的量添加到预聚物组合物中。通常,预聚物组合物中的支化聚酯的量为至少0.5,优选至少1.5,最优选至少2.5重量%,例如3.0或4.0重量%。通常,预聚物组合物中的支化聚酯的量不超过12.5,优选10.0重量%。
为了促进支化聚酯和预聚物组合物的混合,支化聚酯优选以液体形式提供。根据支化聚酯的结构单元和分子量,该材料本身可具有足够低的粘度以使支化聚酯和预聚物组合物容易混合。在另一些实施方案中,支化聚酯作为在有机溶剂中的溶液提供。优选地,该溶剂是非挥发溶剂。非挥发溶剂通常具有在大气压下高于250℃,优选高于300℃的沸点。合适的溶剂的实例包括具有足够高的沸点的酯或酯的混合物。已经发现脂肪酸和具有至少6个碳原子,例如6至16个碳原子的醇的酯非常适用于溶解根据本发明使用的支化聚酯。合适的溶剂的一个具体实例是硬脂酸异十三烷基酯。所用溶剂的量取决于所需粘度降低。通常,溶剂的量为基于支化聚酯的量计8至50重量%,更尤其是12至28重量%。
可固化预聚物组合物是包含具有官能团的单体分子或低聚分子的液体或粘性组合物。该官能团能够发生化学反应以提高单体分子或低聚分子的分子量。这些反应因此产生通常为固体的固化聚合物。该固化聚合物可交联或未交联。可以各种方式引发官能团的化学反应。
在一些实施方案中,可固化预聚物组合物作为双组分或更多组分的组合物提供,其中这些组分包含在使用前混合的相互反应性官能团。实例包括环氧基团,其可与胺基团、羟基或羧酸基团反应;异氰酸酯基团,其可与胺、羟基或硫醇基团反应;和缺电子烯属不饱和基团,其可与胺基团或硫醇基团反应。在进一步实施方案中,这些官能团是可自由基聚合的官能团。在这种情况下,固化反应是可通过产生自由基的引发剂(如过氧化物)或通过光化辐射(如紫外线辐射或电子束辐射)或通过其组合引发的自由基聚合反应。在一个具体实施方案中,可固化预聚物组合物包含不饱和聚酯基础料(base)和可聚合单体稀释剂,如苯乙烯或丙烯酸系或甲基丙烯酸系单体。
除具有官能团的单体或低聚分子外,可固化预聚物组合物还可包含一般存在于这样的组合物中的其它成分。这样的成分的实例包括有机或无机微粒填料、颜料、分散剂或分散助剂、稳定剂如UV稳定剂和纤维。
本发明进一步涉及一种可固化预聚物组合物,其包含可固化预聚物和具有平均至少2.8个端基的支化聚酯,其中所述端基包含具有10至30个碳原子的脂肪酸和/或脂肪醇的残基。支化聚酯以基于可固化预聚物组合物的重量计2.5至15.0重量%的量存在。该组合物进一步包含具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂。
本发明还涉及一种同时改进包含可固化预聚物的可固化预聚物组合物的脱模性质和消泡特性的方法,其包含向可固化预聚物组合物中加入具有平均至少2.8个端基的支化聚酯的步骤。
实施例
支化聚酯的制备用于制备支化聚酯的一般程序
表1中所示的原材料在室温下混合并随后加热到220℃。蒸馏出水并继续加热直至达到根据DIN EN ISO 2114测定的低于10mg KOH/g的酸值。施加真空以除去残余水并将反应混合物冷却到室温。
表1:用于制备支化聚酯的原材料
在不同树脂体系中测试上文概述的支化聚酯A至F作为消泡剂的效力。在下表2中提到用于测试的原材料:
表2
试验体系1:
向100克Epikote Resin MGS RIM R 135中加入试验物质(量和描述:见表3)。手动搅拌该混合物直至该混合物均匀。此后,加入30克Epikure Curing Agent MGS RIM H 135。该混合物使用溶解器(Pendraulik TD 100,溶解器板直径:40±10mm)在2800rpm±250rpm的速度下搅拌60秒±10秒以制造泡沫。将50g±1g的最终混合物转移到圆柱玻璃管并测定包括泡沫在内的填充位。基于含泡沫的填充高度,将样品以1(极好的消泡性质,低泡沫高度)至5(差消泡性质,高泡沫高度)的分数评级。
表3
从表3中可以推断,在实施例1至10中根据本发明使用的支化聚酯表现出非常有用的消泡性质。对比例11至18证实当不包括添加剂或包括与根据本发明的那些不同的添加剂时,泡沫形成严重阻碍该试验体系。
试验体系2至4
向体系的A部分(在表4中作为A部分列出)中加入试验物质(量和描述:见表4)。手动搅拌该混合物直至该混合物均匀。此后,加入体系的B部分(在表4中作为B部分列出)和体系的C部分(在表4中作为C部分列出)。该混合物使用溶解器(Pendraulik TD 100,溶解器板直径:40±10mm)在2800rpm±250rpm的速度下搅拌60秒±10秒以均化和制造泡沫。
在搅拌后直接将该材料倾倒在聚酯片上。在30秒后用第二聚酯片覆盖该材料的表面并在片材之间固化该混合物。
在固化后,移除这两个片材并从该材料上切割10x 10cm的板。通过以1(极好的消泡性质,几乎没有截留气泡)至5(差消泡性质,截留许多气泡)的分数比较截留在板中的气泡总量而将板评级。
试验体系2:
A部分Atlac Premium 100
B部分Accelerator NL-49P
C部分Butanox LPT-IN
试验体系3:
A部分Palatal P4-01
B部分Accelerator NL-49P
C部分Butanox M 50
试验体系4:
A部分Laromer 8986
B部分二丙二醇二丙烯酸酯
C部分Irgacure 500
表4
从表4中可以推断,在实施例19至22、26至30和34中根据本发明使用的支化聚酯表现出非常有用的消泡性质。对比例23至25、31至33、35和36证实当不包括添加剂或包括与根据本发明的那些不同的添加剂时,泡沫形成严重阻碍该试验体系。
脱模性质的试验
将两层玻璃织物(Saertex X-E-830g/m2,粗纱PPG 2002(尺寸:350x 350mm))置于输注模具(infusion mold)(40x 40cm内径,铝,表面硬质阳极化,在模具的上半部和下半部中环绕密封,经软管从顶部出口施加真空;在模具的下半部有四个树脂入口,树脂入口经由软管)中并施加真空直至实现至少10毫巴的压力。
经过底侧的四个软管输注使用Dispermat TYPE CN 40 F2(溶解器板直径:40±10mm)使用50毫巴±5毫巴的真空在930rpm±50rpm的速度下新鲜混合300秒±10秒的100份Epikote Resin MGS RIMR 135、试验物质(量和描述:见表5)和30份Epikure Curing AgentMGS RIM H 137的均匀混合物直至在顶侧的软管中出现液体树脂混合物。
在输注后,在入口和出口上用塞子密封软管并将整个模具带着软管置于对流烘箱以在80℃下将板固化10小时。
此后,打开模具并取出固化的板。在不同试验中比较将板脱模所需的力。
以1(非常容易脱模,不需要力)至5(差脱模,在脱模过程中在板中破裂)的分数评定将板脱模所需的力。
表5
Exp.-No. | 试验物质 | 试验物质的量 | 脱模评级 |
37 | A | 1g | 2-3 |
38 | A | 2g | 1 |
39 | A | 3g | 1 |
40 | C | 1g | 2-3 |
41 | C | 2g | 2 |
42 | C | 3g | 1 |
43 | D | 1g | 2 |
44 | D | 2g | 1 |
45 | E | 1g | 2 |
46 | E | 2g | 1-2 |
47 | F | 1g | 2 |
48 | F | 2g | 1-2 |
49* | 硬脂酸钙 | 2g | 3-4 |
50* | 硬脂酸钙 | 3g | 2 |
51* | 硬脂酸锌 | 3g | 2 |
52* | 硬脂酸异十三烷基酯 | 3g | 2-3 |
52* | - | - | 5 |
从表5中可以推断,在实施例37至48中根据本发明使用的支化聚酯非常有效地作为内脱模剂。它们在少量使用时有效并提供与根据对比例49至52使用的已知内脱模剂同等或更好的脱模性质。因此,该支化聚酯具有双重有益作用,因为它们在根据本发明使用时充当脱模剂和消泡剂。
Claims (35)
1.具有平均至少2.8个端基的支化聚酯作为可固化预聚物组合物的添加剂的用途,其中所述支化聚酯充当消泡剂,
其中所述支化聚酯的至少50%的端基被具有8至40个碳原子的烃基封端,
其中所述可固化预聚物组合物包含选自烯属不饱和基团、环氧基团、异氰酸酯基团、羟基、胺基团和羧酸基团的可固化官能团。
2.根据权利要求1的用途,其中所述支化聚酯充当内脱模剂和充当消泡剂。
3.根据权利要求1的用途,其中所述支化聚酯具有平均至少3.1个端基。
4.根据权利要求2的用途,其中所述支化聚酯具有平均至少3.1个端基。
5.根据权利要求1至4任一项的用途,其中所述支化聚酯的至少70%的端基被具有8至40个碳原子的烃基封端。
6.根据权利要求1至4任一项的用途,其中所述端基包含具有10至30个碳原子的脂肪酸的残基。
7.根据权利要求5的用途,其中所述端基包含具有10至30个碳原子的脂肪酸的残基。
8.根据权利要求1至4任一项的用途,其中所述端基包含具有10至30个碳原子的脂肪醇的残基。
9.根据权利要求5的用途,其中所述端基包含具有10至30个碳原子的脂肪醇的残基。
10.根据权利要求1至4、7、9任一项的用途,其中所述支化聚酯具有1500至15000的数均分子量。
11.根据权利要求5的用途,其中所述支化聚酯具有1500至15000的数均分子量。
12.根据权利要求6的用途,其中所述支化聚酯具有1500至15000的数均分子量。
13.根据权利要求8的用途,其中所述支化聚酯具有1500至15000的数均分子量。
14.根据权利要求1至4、7、9、11至13任一项的用途,其中所述支化聚酯以基于预聚物组合物的重量计0.1至15.0重量%的量添加到预聚物组合物中。
15.根据权利要求5的用途,其中所述支化聚酯以基于预聚物组合物的重量计0.1至15.0重量%的量添加到预聚物组合物中。
16.根据权利要求6的用途,其中所述支化聚酯以基于预聚物组合物的重量计0.1至15.0重量%的量添加到预聚物组合物中。
17.根据权利要求8的用途,其中所述支化聚酯以基于预聚物组合物的重量计0.1至15.0重量%的量添加到预聚物组合物中。
18.根据权利要求10的用途,其中所述支化聚酯以基于预聚物组合物的重量计0.1至15.0重量%的量添加到预聚物组合物中。
19.根据利要求1至4、7、9、11至13、15至18任一项的用途,其中所述支化聚酯作为在具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂中的溶液提供。
20.根据利要求5的用途,其中所述支化聚酯作为在具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂中的溶液提供。
21.根据利要求6的用途,其中所述支化聚酯作为在具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂中的溶液提供。
22.根据利要求8的用途,其中所述支化聚酯作为在具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂中的溶液提供。
23.根据利要求10的用途,其中所述支化聚酯作为在具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂中的溶液提供。
24.根据利要求14的用途,其中所述支化聚酯作为在具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂中的溶液提供。
25.根据权利要求19的用途,其中所述溶剂是脂肪酸和具有至少6个碳原子的醇的酯。
26.根据权利要求20至24任一项的用途,其中所述溶剂是脂肪酸和具有至少6个碳原子的醇的酯。
27.根据权利要求1至4、7、9、11至13、15至18、20至25任一项的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
28.根据权利要求5的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
29.根据权利要求6的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
30.根据权利要求8的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
31.根据权利要求10的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
32.根据权利要求14的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
33.根据权利要求19的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
34.根据权利要求26的用途,其中所述可固化预聚物组合物包含选自填料、颜料、稳定剂、分散剂和纤维的附加组分。
35.一种可固化预聚物组合物,其包含
i)可固化预聚物,其中所述可固化预聚物包含选自烯属不饱和基团、环氧基团、异氰酸酯基团、羟基、胺基团和羧酸基团的可固化官能团,
ii)具有平均至少2.8个端基的支化聚酯,其中至少50%所述端基是具有10至30个碳原子的脂肪酸和/或脂肪醇的残基,并且其中所述支化聚酯以基于可固化预聚物组合物的重量计2.5至15.0重量%的量存在,和
iii)具有在大气压下高于250℃的沸点的溶剂。
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