Стекловолоконные пряди и содержащие их армированные изделия

Стекловолоконные пряди и содержащие их армированные изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка притязает на приоритет по заявке на патент Соединенных Штатов №13/075640, поданной 30 марта 2011 г., которая представляет собой заявку с частичным продолжением предшествующей заявки на патент Соединенных Штатов №12/267963, поданной 10 ноября 2008 г., которая притязает на приоритет согласно разделу 35 Свода законов США, § 119(e), по предварительной заявке на патент Соединенных Штатов №61/002370, поданной 8 ноября 2007 г., каждая из которых включена в данную заявку путем ссылки во всей полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к клеящей композиции для стекловолокон, склеенным стекловолокнам, стекловолоконным прядям и изделиям, армированным склеенными стекловолокнами.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Клеящую композицию, функция которой заключается в придании желаемых свойств, типично наносят на стекловолокна после формирования стекловолокон. Используемые здесь термины "клеящая композиция", "проклейка", "связующая композиция", "связующее" или "клей" относятся к кроящей композиции, наносимой на волокна после формования. В некоторых вариантах осуществления клеящую композицию наносят на волокна непосредственно после формирования. Клеящие композиции могут обеспечивать защиту в ходе последующих технологических стадий, таких, при которых волокна проходят точки контакта, как при наматывании волокон и прядей на формовочную паковку, сушке клеящей композиции на водной основе или на основе растворителя, чтобы удалить воду или растворитель, скручивании с одной паковки на катушку, навивании для того, чтобы поместить пряжу на очень крупные паковки, обычно используемые в качестве основы ткани, мелкой резке во влажном или сухом состоянии, получении ровинга с формированием более крупных пучков или групп прядей, разматывании для использования в качестве армирующего материала и при других последующих технологических процессах.

Кроме того, клеящие композиции могут играть двойную роль при размещении на волокнах, которые армируют полимерные матрицы при получении композитов и других изделий. В некоторых областях приложения клеящая композиция может обеспечивать защиту, а также может обеспечивать совместимость между волокном и матричным полимером или смолой. Например, в некоторых областях приложения стекловолокна, имеющие формы тканых или нетканых материалов, матов, ровингов и рубленых прядей, использовались для компаундирования со смолами, такими как термореактивные и термопластичные смолы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к водным клеящим композициям для стекловолокон. Более того, варианты осуществления настоящего изобретения дополнительно относятся к стекловолоконным прядям, включающим в себя по меньшей мере одно стекловолокно, по меньшей мере частично покрытое водной клеящей композицией настоящего изобретения. Стекловолоконные пряди, по меньшей мере частично покрытые водной клеящей композицией настоящего изобретения, могут быть использованы в областях приложения, относящихся к инкапсуляции, импрегнированию и армированию разнообразных смол, включая термопластичные и/или термореактивные смолы.

Варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют водную клеящую композицию, включающую в себя кислотно-аминовый компонент, причем кислотно-аминовый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты. В некоторых вариантах осуществления молекулы по меньшей мере одного амина связаны с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты или серосодержащей кислоты посредством льюисовских кислотно-основных взаимодействий.

В некоторых вариантах осуществления амин кислотно-аминового компонента включает в себя один или более химических типов амина, обычно используемых в клеящих композициях для стекловолокон, включая следующие, но без ограничения ими: аминосилановые связывающие агенты и аминные смазки. В некоторых вариантах осуществления амин кислотно-аминового компонента включает в себя имидазолины, алкилимидазолины, этоксилированные аминоксиды, производные полиаминовых жирных кислот или их смеси.

Более того, в некоторых вариантах осуществления фосфорсодержащая кислота кислотно-аминового компонента включает в себя фосфористую кислоту, фосфорноватистую кислоту, фосфоновую кислоту, фосфорорганические кислоты, фосфорную кислоту или их смеси. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления серосодержащая кислота включает в себя сульфоновую кислоту, органосульфоновые кислоты, сероводород, сернистую кислоту, серную кислоту или их смеси. В некоторых вариантах осуществления фосфорсодержащая кислота или серосодержащая кислота могут включать в себя кислотные формы стабилизаторов, предложенных в патенте Соединенных Штатов №6207737, авторы Schell и др., который включен в данную заявку путем ссылки.

Молекулы по меньшей мере одного амина согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения связаны с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты посредством электростатических взаимодействий, ковалентных связей, дипольных взаимодействий, водородных связей или вандерваальсовых взаимодействий или их сочетаний. В некоторых вариантах осуществления молекулы по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты по меньшей мере частично нейтрализуют молекулы по меньшей мере одного амина. В результате, в некоторых вариантах осуществления фосфорсодержащие кислоты и/или серосодержащие кислоты могут содействовать регулированию рН водных клеящих композиций настоящего изобретения.

В некоторых вариантах осуществления водной клеящей композиции настоящего изобретения кислотно-аминовый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты и по меньшей мере одной дополнительной кислоты. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дополнительная кислота выбрана для нейтрализации аминовых функциональностей молекул амина, которые не связаны с фосфорсодержащей кислотой или серосодержащей кислотой. По меньшей мере одна дополнительная кислота может также содействовать регулированию рН водной клеящей композиции при нейтрализации аминовых функциональностей, не связанных с фосфорсодержащей кислотой или серосодержащей кислотой.

В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дополнительная кислота выбрана в соответствии со способностью нейтрализовать аминовые функциональности и содействовать обеспечению желаемого рН для водной клеящей композиции. В одном варианте осуществления по меньшей мере одна дополнительная кислота включает в себя карбоновую кислоту. Согласно некоторым вариантам осуществления карбоновые кислоты могут включать в себя алкановые кислоты, включая следующие, но без ограничения ими: муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, валериановую кислоту, капроновую кислоту, энантовую кислоту, каприловую кислоту, пеларгоновую кислоту, каприновую кислоту, лауриновую кислоту, стеариновую кислоту или их смеси. Карбоновые кислоты в других вариантах осуществления могут включать в себя ненасыщенные карбоновые кислоты, такие как ароматические карбоновые кислоты, акриловые кислоты или их производные. В некоторых вариантах осуществления карбоновые кислоты могут включать в себя жирные кислоты или кетокислоты, такие как пировиноградная кислота и ацетоуксусная кислота. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дополнительная кислота включает в себя угольную кислоту, аскорбиновую кислоту или их смеси.

В другом варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет клеящую композицию, включающую в себя кислотно-аминосилановый компонент, причем кислотно-аминосилановый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного аминосилана, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты. Аминосилан может включать в себя любой аминосилан для использования в клеящей композиции, известный специалисту в данной области. Например, в некоторых вариантах осуществления аминосилан может включать в себя аминопропилтриалкоксисиланы, такие как γ-аминопропилтриметоксисилан и γ-аминопропилтриэтоксисилан, β-аминоэтилтриэтоксисилан, N-β-аминоэтиламино-пропилтриметоксисилан, 3-аминопропилдиметоксисилан или их смеси. Более того, фосфорсодержащие и серосодержащие кислоты, подходящие для связывания с по меньшей мере одним аминосиланом, соответствуют таковым, уже описанным здесь.

В некоторых вариантах осуществления кислотно-аминосилановый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного аминосилана, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты и по меньшей мере одной дополнительной кислоты. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дополнительная кислота включает в себя карбоновые кислоты, как описано здесь.

В некоторых вариантах осуществления кислотно-аминовый компонент, такой как кислота-аминосилан, может придавать желаемые пленкообразующие свойства клеящей композиции, так что отдельный пленкообразующий компонент может быть исключен из клеящей композиции, или его количество в ней может быть существенно уменьшено. Кислотно-аминовый компонент может содействовать формированию пленки посредством обеспечения присутствия химических агентов с более высокой молекулярной массой, включающих в себя молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты.

В некоторых вариантах осуществления, тем не менее, клеящая композиция настоящего изобретения может далее включать по меньшей мере один пленкообразователь, который дополняет любые пленкообразующие характеристики, обеспечиваемые кислотно-аминовым компонентом. В одном варианте осуществления, например, клеящая композиция включает в себя по меньшей мере один пленкообразователь и кислотно-аминовый компонент, причем кислотно-аминовый компонент включает молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты.

Альтернативно, поскольку кислотно-аминовые компоненты могут придавать желаемые пленкообразующие характеристики клеящим композициям настоящего изобретения, в некоторых вариантах осуществления клеящая композиция настоящего изобретения не включает в себя химические агенты, которые в основном функционируют в качестве пленкообразователя. Кислотно-аминовый компонент может содействовать формированию пленки посредством обеспечения присутствия химических агентов с более высокой молекулярной массой, включающих в себя молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты.

В некоторых вариантах осуществления клеящие композиции настоящего изобретения могут далее включать один или более связывающих агентов, смазок, биоцидов и/или противовспенивающих агентов. В некоторых вариантах осуществления, в которых связывающие агенты и/или смазки включают в себя аминовые функциональности, связывающие агенты и/или смазки используются в дополнение к любому аминосилану аминофункциональной смазки, участвуя в формировании кислотно-аминового компонента.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют стекловолоконную прядь, включающую в себя по меньшей мере одно стекловолокно, по меньшей мере частично покрытое клеящей композицией настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления клеящая композиция настоящего изобретения представляет собой первичную проклейку. В других вариантах осуществления клеящая композиция настоящего изобретения представляет собой вторичную проклейку. Термин "первичная проклейка" относится к клеящей композиции, наносимой на волокна непосредственно после формирования волокна. Термин "вторичная проклейка" относится к клеящей композиции, наносимой на волокна после нанесения первичной проклейки.

В некоторых вариантах осуществления, например, клеящую композицию настоящего изобретения, включающую в себя по меньшей мере один пленкообразователь и кислотно-аминовый компонент, наносят на по меньшей мере одно стекловолокно в качестве первичной проклейки. Клеящую композицию, включающую в себя кислотно-аминовый компонент без отдельного пленкообразователя, впоследствии наносят на по меньшей мере одно стекловолокно в качестве вторичной проклейки. Альтернативно, в других вариантах осуществления, например, клеящую композицию настоящего изобретения, включающую в себя кислотно-аминовый компонент без отдельного пленкообразователя, наносят на по меньшей мере одно стекловолокно в качестве первичной проклейки и клеящую композицию настоящего изобретения, включающую в себя кислотно-аминовый компонент и по меньшей мере один пленкообразователь, впоследствии наносят на по меньшей мере одно стекловолокно в качестве вторичной проклейки.

Варианты осуществления настоящего изобретения подразумевают применение любой описанной здесь клеящей композиции в качестве первичной проклейки или вторичной проклейки. В некоторых вариантах осуществления, в которых первичная проклейка включает в себя кислотно-аминовый компонент, впоследствии наносимая вторичная проклейка не включает в себя кислотно-аминовый компонент. Более того, в некоторых вариантах осуществления, в которых вторичная проклейка включает в себя кислотно-аминовый компонент, первичная проклейка, наносимая на стекловолокно, не включает в себя кислотно-аминовый компонент.

Некоторые варианты осуществления стекловолоконных прядей, включающих по меньшей мере одно волокно, по меньшей мере частично покрытое клеящей композицией настоящего изобретения, могут включать в себя непрерывные пряди или рубленые пряди. Более того, согласно некоторым вариантам осуществления непрерывные стекловолоконные пряди могут быть смотаны в единственную паковку, такую как формовочная паковка или паковка прямой вытяжки.

В некоторых вариантах осуществления стекловолоконные пряди настоящего изобретения включают в себя стекловолокна, имеющие диаметр по меньшей мере 21 мкм. В некоторых вариантах осуществления стекловолоконные пряди включают в себя стекловолокна, имеющие диаметр вплоть до примерно 35 мкм. В некоторых вариантах осуществления стекловолоконные пряди включают в себя стекловолокна, имеющие диаметр по меньшей мере примерно 22 мкм. В некоторых вариантах осуществления стекловолоконные пряди включают в себя стекловолокна, имеющие номинальный диаметр примерно 24 мкм. В некоторых вариантах осуществления стекловолоконные пряди, включающие в себя волокна большего диаметра (например, более примерно 21 мкм), могут быть использованы в качестве армирования в композите и могут приводить к композиту, предпочтительно имеющему физические свойства, сравнимые с композитами, армированными волокнами меньшего диаметра.

В другом аспекте настоящее изобретение предоставляет армированные стекловолокном термопластичные или термореактивные композиты. В некоторых вариантах осуществления армированный стекловолокном термопластичный или термореактивный композит включает в себя термопластичную смолу или термореактивную смолу и по меньшей мере одно стекловолокно, по меньшей мере частично покрытое клеящей композицией настоящего изобретения. Как предлагается здесь, стекловолокна, по меньшей мере частично покрытые клеящей композицией настоящего изобретения, могут иметь любую желаемую длину. В некоторых вариантах осуществления стекловолокна, по меньшей мере частично покрытые клеящей композицией настоящего изобретения, имеют размеры, подходящие для применения в областях приложения, относящихся к армированию длинными волокнами, включая G-LFT (гранулированный длинноволоконный термопласт) и D-LFT (прямой длинноволоконный термопласт).

Со стекловолокнами, по меньшей мере частично покрытыми клеящей композицией настоящего изобретения, может быть использована любая желаемая термопластичная или термореактивная смола. В некоторых вариантах осуществления термопластичные смолы, армированные стекловолокнами настоящего изобретения, могут включать в себя полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, полиамиды, полифениленоксид, полистиролы или сложные полиэфиры, такие как полибутилентерефталат (ПБТ) и полиэтилентерефталат (ПЭТ). В некоторых вариантах осуществления термореактивные смолы, армированные стекловолокнами настоящего изобретения, могут включать в себя сложные полиэфирные смолы, полиимидные смолы, фенольные смолы и эпоксидные смолы.

В дополнительном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет способы изготовления армированного стекловолокном термопластичного или термореактивного композита. В одном варианте осуществления способ изготовления армированного стекловолокном термопластичного или термореактивного композита включает в себя предоставление множества стекловолокон, по меньшей мере частичное покрытие множества стекловолокон клеящей композицией настоящего изобретения и размещение множества покрытых стекловолокон в термопластичной или термореактивной смоле. Как предлагается здесь, стекловолокна могут быть собраны в непрерывные стекловолоконные пряди. Стекловолоконные пряди могут быть разрублены, оставлены непрерывными или собраны в ровинги для применения в приложениях, относящихся к армированию.

Эти и другие варианты осуществления описаны подробнее в нижеследующем подробном описании.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Применительно к данному описанию, если не указано иное, все числа, выражающие количества ингредиентов, реакционные условия и так далее, использованные в описании, следует понимать как модифицируемые во всех случаях термином "примерно". Соответственно, если не указано обратное, числовые параметры, изложенные в нижеследующем описании, представляют собой приближения, которые могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые стремятся получить настоящим изобретением. Как минимум, но не в качестве попытки ограничить применение принципа эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр следует по меньшей мере истолковывать в свете числа приведенных значащих цифр и с использованием обычных методов округления.

Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, устанавливающие широкий объем изобретения, представляют собой приближения, числовые величины, представленные в конкретных примерах, приведены насколько возможно точными. Любая числовая величина, однако, по своей природе включает в себя определенные ошибки, неизбежно являющиеся результатом стандартного отклонения, обнаруживаемого в соответствующих им проверочных измерениях. Более того, следует понимать, что все диапазоны, раскрытые здесь, охватывают все возможные поддиапазоны, входящие в них. Например, заявленный диапазон "от 1 до 10" следует рассматривать как включающий все возможные поддиапазоны между (и включая) минимальной величиной 1 и максимальной величиной 10; то есть все поддиапазоны, начиная с минимальной величины 1 или более, например от 1 до 6,1, и заканчивая максимальной величиной 10 или менее, например от 5,5 до 10. Кроме того, любую ссылку, именуемую как "включенную здесь", следует понимать как включенную во всей своей полноте.

Следует дополнительно отметить, что использованные в данном описании формы единственного числа включают объекты во множественном числе, если они не ограничены явно и недвусмысленно одним объектом.

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к новым клеящим композициям для стекловолокон. Описанные здесь клеящие композиции, в общем, относятся к водным клеящим композициям. Некоторые варианты осуществления клеящих композиций настоящего изобретения совместимы с разнообразными смолами, включая термореактивные смолы, термопластичные смолы и/или другие полимерные смолы. Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения также относятся к стекловолоконным прядям, покрытым клеящими композициями. Кроме того, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к продуктам, которые включают стекловолоконные пряди, таким как армированные волокном полимерные материалы.

Настоящее изобретение будет описано, в общем, в контексте его использования при получении, сборке и применении стекловолокон. Однако специалисту обычной квалификации в данной области было бы понятно, что настоящее изобретение может быть использовано при обработке других тканевых материалов.

Некоторые варианты осуществления стекловолоконных прядей настоящего изобретения могут иметь различные свойства. Например, некоторые варианты осуществления стекловолоконных прядей могут быть по меньшей мере частично покрыты клеящей композицией настоящего изобретения, в результате чего по меньшей мере частично покрытые стекловолоконные пряди совместимы с рядом смол, демонстрируя при этом приемлемые содержания порванных нитей, желаемое сопротивление истиранию и/или желаемую целостность пряди, а также другие свойства.

В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение предоставляет клеящую композицию, включающую в себя кислотно-аминовый компонент, причем кислотно-аминовый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты. В некоторых вариантах осуществления молекулы по меньшей мере одного амина связаны с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты или серосодержащей кислоты посредством льюисовских кислотно-основных взаимодействий.

В некоторых вариантах осуществления амин кислотно-аминового компонента включает в себя любой амин, имеющий одну или более аминогрупп, пригодных для формирования связи с фосфорсодержащей кислотой или серосодержащей кислотой. В некоторых вариантах осуществления амин включает в себя первичный амин, вторичный амин или третичный амин или их смеси.

В некоторых вариантах осуществления амин кислотно-аминового компонента включает в себя один или более химических типов амина, обычно используемых в клеящих композициях для стекловолокон, включая аминосилановые связывающие агенты и аминные смазки. В некоторых вариантах осуществления амин кислотно-аминового компонента включает в себя аминосиланы, имидазолины, алкилимидазолины, этоксилированные аминоксиды, полиэтиленимин, полиаминовые производные жирной кислоты или их смеси. Подходящие аминосиланы могут включать в себя любой аминосилан для использования в клеящих композициях, известных специалисту в данной области. В одном варианте осуществления, например, аминосилан может включать в себя аминопропилтриалкоксисиланы, такие как γ-аминопропилтриметоксисилан и γ^_аминопропилтриэтоксисилан, β-аминоэтилтриэтоксисилан, N-β-аминоэтиламинопропилтриметоксисилан, 3-аминопропилдиметоксисилан или их смеси.

В некоторых вариантах осуществления кислота кислотно-аминового компонента может включать в себя фосфорсодержащую кислоту. В некоторых вариантах осуществления атом фосфора фосфорсодержащей кислоты может находиться в любом из состояний окисления 3, 4 или 5. В других вариантах осуществления атом фосфора фосфорсодержащей кислоты не находится в наивысшем состоянии окисления, равном 5. Фосфорсодержащая кислота в некоторых вариантах осуществления включает в себя фосфористую кислоту, фосфорноватистую кислоту, гипофосфорную кислоту, фосфоновую кислоту, фосфорную кислоту или фосфорорганические кислоты.

Фосфорорганические кислоты, подходящие для использования в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, могут включать в себя таковые формулы (I)

,

в которой R¹ представляет собой -алкил, -алкенил, -алкинил, -циклоалкил, -циклоалкенил, -гетероцикл, -арил или -гетероарил, a R² представляет собой -водород, -алкил, -алкенил, -алкинил, -циклоалкил, -циклоалкенил, -гетероцикл, -арил или -гетероарил.

В другом варианте осуществления фосфорорганические кислоты, подходящие для использования в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, могут включать в себя таковые формулы (II)

,

в которой R³ и R⁴ независимо выбраны из группы, состоящей из -водорода, -алкила, -алкенила, -алкинила, -циклоалкила, -циклоалкенила, -гетероцикла, -арила или -гетероарила.

Фосфорорганические кислоты в некоторых вариантах осуществления могут включать в себя фенилфосфиновую кислоту, дифенилфосфиновую кислоту, 4-метоксифенилфосфоновую кислоту, 4-гидроксифенилфосфоновую кислоту, 4-гидроксибутилфосфоновую кислоту, бензилгидрилфосфоновую кислоту, бензилфосфоновую кислоту, бутилфосфоновую кислоту, додецилфосфоновую кислоту, гептадецилфосфоновую кислоту, метилбензилфосфоновую кислоту, нафтилметилфосфоновую кислоту, октадецилфосфоновую кислоту, октилфосфоновую кислоту, пентилфосфоновую кислоту, фенилфосфоновую кислоту, стиролфосфоновую кислоту или их смеси.

В некоторых вариантах осуществления кислота кислотно-аминового компонента может включать в себя серосодержащую кислоту. В некоторых вариантах осуществления атом серы серосодержащей кислоты может находиться в любом из состояний окисления 2, 4 или 6. В других вариантах осуществления атом серы серосодержащей кислоты не находится в наивысшем состоянии окисления, равном 6. В одном варианте осуществления серосодержащая кислота включает в себя сульфоновую кислоту, органосульфоновые кислоты, сероводород, сернистую кислоту, серную кислоту или их смеси.

В некоторых вариантах осуществления кислотно-аминовый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного амина, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты и по меньшей мере одной дополнительной кислоты. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере одна дополнительная кислота включает в себя карбоновую кислоту, как описано в настоящей заявке.

Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения молекулы по меньшей мере одного амина связаны с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты посредством электростатических взаимодействий, ковалентных связей, водородных связей, дипольных взаимодействий или вандерваальсовых взаимодействий или их сочетаний. Например, в одном варианте осуществления молекулы по меньшей мере одного амина связаны с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты посредством электростатических взаимодействий, как показано в формуле (III).

,

в которой R¹-R⁴ независимо выбраны из группы, состоящей из -водорода, -алкила, -алкенила, -алкинила, -циклоалкила, -циклоалкенила, -гетероцикла, -арила или -гетероарила. Без ограничения какой-либо теорией, можно полагать, что фосфорсодержащая кислота предоставляет электрофильный ион водорода аминогруппе, нейтрализуя аминогруппу при взаимодействии "кислота Льюиса-основание". Перенос водорода приводит к положительному заряду на азоте аминогруппы, содействуя тем самым формированию электростатического взаимодействия с диссоциированной фосфорсодержащей кислотой. При нейтрализации основности аминовой функциональности молекулы фосфорсодержащей и/или серосодержащей кислоты могут способствовать регулировке рН водной клеящей композиции.

В некоторых вариантах осуществления молекула амина кислотно-аминового комплекса включает в себя единственную аминовую функциональность для связывания с фосфорсодержащей кислотой или серосодержащей кислотой. В некоторых вариантах осуществления молекула амина включает в себя множество аминовых функциональностей для связывания с одной или множеством молекул фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты.

Например, в некоторых вариантах осуществления молекулы фосфорсодержащей и/или серосодержащей кислоты нейтрализуют по существу все аминовые функциональности молекул амина. В других вариантах осуществления молекулы фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты нейтрализуют менее чем по существу все аминовые функциональности молекул амина.

В некоторых вариантах осуществления клеящая композиция настоящего изобретения включает в себя стехиометрические соотношения молекул фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты к молекулам амина. В других вариантах осуществления клеящая композиция настоящего изобретения включает в себя нестехиометрические соотношения молекул фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты к молекулам амина.

В некоторых вариантах осуществления молярное соотношение молекул фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты к молекулам амина основано на молярном количестве аминовых функциональных групп, присутствующих в молекулах амина. В таких вариантах осуществления, например, молярное соотношение фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты к амину определяется согласно формуле (IV):

В некоторых вариантах осуществления молярное соотношение, определяемое по формуле (IV), составляет менее примерно 1. В некоторых вариантах осуществления молярное соотношение, определяемое по формуле (IV), составляет менее примерно 0,75 или менее примерно 0,5. В некоторых вариантах осуществления молярное соотношение, определяемое по формуле (IV), составляет менее примерно 0,25 или менее примерно 0,10. В других вариантах осуществления молярное соотношение, определяемое по формуле (IV), составляет более примерно 1. В одном варианте осуществления молярное соотношение, определяемое по формуле (IV), составляет более примерно 2 или более примерно 3.

При использовании формулы (IV) учитывается, что молекула амина, например, может включать в себя две аминовые функциональные группы. Следовательно, если в клеящей композиции представлен один моль молекул амина, то присутствуют два моля аминовых функциональных групп. Более того, если один моль фосфорсодержащей кислоты добавлен к клеящей композиции, включающей в себя молекулы амина, и не добавлены моли серосодержащей кислоты, формула (IV) приобретает вид (1+0)/2, что дает молярное соотношение фосфорсодержащей кислоты к амину, равное 0,5.

Клеящая композиция в некоторых вариантах осуществления включает в себя кислотно-аминовый компонент в количестве вплоть до примерно 100 массовых процентов в расчете на сумму твердых веществ. В некоторых вариантах осуществления клеящая композиция может включать в себя кислотно-аминовый компонент в количестве вплоть до примерно 80 массовых процентов или, в других вариантах осуществления, вплоть до примерно 60 массовых процентов в расчете на сумму твердых веществ. В некоторых вариантах осуществления клеящая композиция включает в себя кислотно-аминовый компонент в количестве более примерно 1 массового процента в расчете на сумму твердых веществ. В некоторых вариантах осуществления клеящая композиция включает в себя кислотно-аминовый компонент в количестве более примерно 10 массовых процентов в расчете на сумму твердых веществ. В одном варианте осуществления клеящая композиция включает в себя кислотно-аминовый компонент в количестве более примерно 40 массовых процентов в расчете на сумму твердых веществ. В некоторых вариантах осуществления клеящая композиция может включать в себя любое количество кислотно-аминового компонента, эффективное для придания желаемых свойств клеящей композиции.

Как здесь описано, кислотно-аминовый компонент водной клеящей композиции в некоторых вариантах осуществления включает в себя кислотно-аминосилановый компонент, причем кислотно-аминосилановый компонент включает в себя молекулы по меньшей мере одного аминосилана, связанные с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты. Молекулы по меньшей мере одного аминосилана связаны с молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты электростатическими взаимодействиями, ковалентными связями, диполь-дипольными взаимодействиями, водородными связями или вандерваальсовыми взаимодействиями или их сочетаниями. В некоторых вариантах осуществления молекулы по меньшей мере одного аминосилана по меньшей мере частично нейтрализуются молекулами по меньшей мере одной фосфорсодержащей кислоты и/или серосодержащей кислоты при формировании кислотно-аминосиланового компонента. Например, в одном варианте осуществления фосфорсодержащая кислота, включающая в себя кислотную форму стабилизатора, может по меньшей мере частично нейтрализовать аминосилан в соответствии с тем, как представлено выше в формуле (III).

Неограничивающие примеры коммерчески доступных аминосиланов включают в себя γ-аминопропилтриэтоксисилан А-1100, N-(β-аминоэтил)-γ-аминопропилтриметоксисилан А-1120 и другие аминофункциональные силаны из серии А-1100 от OSi Specialties, а также 3-аминопропилтриэтоксисилан DYNASYLAN® АМЕО от Degussa AG, Дюссельдорф, Германия.

В некоторых вариантах осуществления клеящие композиции настоящего изобретения могут дополнительно включать в себя по меньшей мере один пленкообразователь, способный дополнять пленкообразующие характеристики кислотно-аминового компонента. В некоторых вариантах осуществления клеящие композиции настоящего изобретения могут включать в себя множество пленкообразователей. Может быть использован любой пленкообразователь, известный специалисту в данной области, не противоречащий целям настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления подходящие пленкообразователи, например, могут быть совместимыми с одной или более полимерными смолами.

Выбор пленкообразователя может зависеть от подлежащей армированию полимерной смолы, определяясь задачей улучшения совместимости между смолой и стекловолокнами, покрытыми клеящей композицией, включающей в себя пленкообразователь. Кроме того, выбор пленкообразователя может зависеть от типа подлежащего склеиванию волокна.

В различных вариантах осуществления настоящего изобретения может быть использован ряд пленкообразователей. Неограничивающие примеры пленкообразователей для использования в различных вариантах осуществления настоящего изобретения включают в себя химически модифицированные полиолефины, полиуретаны, эпоксиды или их смеси или их водные дисперсии. В некоторых вариантах осуществления пленкообразователь может включать в себя один или более полиакрилатов, сложных полиэфиров или поли(винилацетатов).

В некоторых вариантах осуществления пленкообразователь, включающий в себя химически модифицированный полиолефин, предоставлен в виде водной эмульсии. Термин "химически модифицированный полиолефин" относится к полиолефинам, модифицированным кислотой или ангидридом кислоты, являющимся либо аморфными, либо кристаллическими, таким как таковые, полученные способом, подробно описанным в патенте Соединенных Штатов №3416990, патенте Соединенных Штатов №3437550 и патенте Соединенных Штатов №3483276, каждый из которых включен в данную заявку путем ссылки. Описание данных полиолефинов, их модификации и эмульсификации можно найти в патенте Соединенных Штатов №5130197, который включен в данную заявку путем ссылки.

Примером кристаллического карбоксилированного полипропиленового полимера, подходящего для использования в качестве пленкообразователя в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, является смола типа HERCOPRIME®, коммерчески доступная о