Гибкие, низкотемпературные композиции наполненного композитного материала, покрытия и способы

Гибкие, низкотемпературные композиции наполненного композитного материала, покрытия и способы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к композициям композитного материала, покрытиям и к способам применения сегментированных сополимеров и, в частности, к композициям композитного материала, покрытиям и способам применения сегментированных сополимерных эластомеров и наполнителей из твердых частиц.

Эластомерные материалы необходимы в широкой области использования, включая применение в низкотемпературной, подмороженной среде, такой как менее -50°С. Эластомерные материалы, которые обладают способностью демонстрировать высокую степень жесткости путем сильного удлинения, а также и прочности на растяжение, находят применение во множестве сред, таких как аэрокосмическая среда, где обычны такие низкие температуры.

Однако многие известные эластомеры не могут поддерживать их выгодные эластичные свойства при таких низких температурах, потому что такие известные эластомеры могут содержать полимерные соединения, которые заставляют эластомеры принимать жесткость и становиться ломкими. Кроме того, известные эластомерные полимеры, такие как полисилоксаны, которые способны индивидуально поддерживать гибкость при низких температурах, могут иметь пониженную механическую прочность при низких температурах. Известные эластомерные системы могут демонстрировать резкое ужесточение при низких температурах вследствие наличия температуры стеклования (T_g) полимерных цепей в материале. Ниже T_g этот эластомер может испытывать резкое увеличение модуля в 10-100 раз после охлаждения, что придает материалу твердость и ломкость. Многие смолы, состоящие из силиконов или полиуретанов, которые обычно используют на внешних поверхностях самолета, могут подвергаться этому переходу при температуре от -30°C до -40°C. Однако в связи с тем что температура на больших высотах часто значительно ниже этого диапазона, желательно найти альтернативу, которая будет сохранять гибкость при более низких температурах.

Добавление частиц наполнителей в интервале 10-100 нм (нанометров) может оказывать положительный эффект на механические свойства эластомеров, и они как правило относят к "армирующим наполнителям". Однако частицы большего размера, такого как в интервале 1-100 мкм (микрометр), могут оказывать вредное влияние на механические свойства эластомера, еще эти частицы часто нужны, чтобы придавать дополнительные функциональные возможности всему композитному материалу. Более того, хотя некоторые эластомерные материалы могут обладать более низкими T_gS, они могут быть не способными быть обработанными в смешанном растворе с высокими уровнями содержания твердых наполнителей и легко применимыми во всех областях транспортных средств.

Кроме того, известны системы и способы относительно применения соединений простых полиэфиров для улучшения механических свойств сегментированных полимочевинсилоксанов. Однако эти материалы используют соединения простых полиэфиров в качестве второго мягкого сегментного блока, чтобы находиться между силиконом и жесткими сегментами мочевины, а не в качестве удлинителя цепи или вулканизирующего средства, тем самым производя иную структуру полимерной цепи. Такой промежуточный сегмент простого полиэфира вводит структурный элемент в полимерную систему с более высокой температурой стеклования (T_g) выше, приблизительно, -50°C, который может снижать низкотемпературный интервал, в котором материал является эластичным. Более того, желательно добавление наполнителей к этим материалам.

Далее, для эластомерных материалов желательно, чтобы они были способны быть сформированы в композиции в форме, которая могла бы быть удобной для получения и применения в этой области. Могут потребоваться предшественники компонентов, которые могут храниться и быть устойчивыми на протяжении приемлемых периодов времени. При комбинации эластомерные предшественники могут демонстрировать приемлемый срок годности или быть суспендированными в среде, которая позволяет удобное применение. Также желательны низкая общая токсичность индивидуальных компонентов, химическая устойчивость к жидкостям, обычно находящихся в аэрокосмических средах, и способность быть совместимыми с наполняющими материалами.

Соответственно, существует потребность в наполненных композитных материалах, которые могут поддерживать классические эластичные свойства и продолжать демонстрировать высокие степени жесткости при низкой температуре, требования к окружающей среде, а также потребность в гибких, низкотемпературных наполненных композициях из композитного материала, покрытиях, и способах, которые обеспечивают преимущества по сравнению с известными композициями, покрытиями и способами.

Сущность изобретения

Удовлетворяется необходимость в наполненных композитных материалах, которые могут поддерживать классические эластичные свойства и продолжать демонстрировать высокие степени жесткости при низкой температуре, требования окружающей среды, а также удовлетворяется необходимость в гибких, низкотемпературных наполненных композициях из композитного материала, покрытиях и способах их получения. Варианты выполнения гибких, низкотемпературных наполненных композиций из композитного материала, покрытий, и способы обеспечения многочисленных преимуществ наиболее подробно обсуждаются далее в описании.

В одном из вариантов выполнения данного изобретения обеспечивают гибкую низкотемпературную наполненную композицию из композитного материала. Эта композиция из композитного материала содержит сегментированный сополимерный эластомер, содержащий соединения полисилоксана с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, диизоцианатные соединения и удлинитель цепи с концевыми аминными или гидроксильными группами. Эта композиция из композитного материала дополнительно содержит наполнитель из твердых частиц. Эта композиция из композитного материала имеет высокую гибкость при температуре ниже -100°C, имеет процент удлинения более около 100%, и имеет прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

В другом варианте выполнения обеспечивают гибкое, низкотемпературное наполненное композитное покрытие. Это покрытие содержит композицию из композитного материала, содержащую сегментированный сополимерный эластомер и наполнитель из твердых частиц. Этот сегментированный сополимерный эластомер содержит полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, диизоцианатные соединения и удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами. Это покрытие имеет высокую гибкость при температуре ниже -100°C, имеет процент удлинения более около 100%, и имеет прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

В другом варианте выполнения обеспечивают способ получения гибкой, низкотемпературной наполненной композиции из композитного материала. Этот способ содержит смешивание полисилоксановых соединений с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, диизоцианатных соединений и удлинителя цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами, чтобы сформировать сегментированный сополимерный эластомер. Способ дополнительно содержит смешивание сегментированного сополимерного эластомера с наполнителем из твердых частиц, чтобы формировать композицию из композитного материала. Эта композиция из композитного материала имеет высокую гибкость при температуре до около -100°C, имеет процент удлинения более около 100% и имеет прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

В еще одном аспекте изобретения обеспечивают гибкую, низкотемпературную наполненную композицию из композитного материала, содержащую: сегментированный сополимерный эластомер, содержащий: полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами; диизоцианатные соединения; и удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами; и наполнитель из твердых частиц, где эта композиция из композитного материала имеет высокую гибкость при температуре ниже -100°C, имеет процент удлинения более около 100% и имеет прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

Предпочтительно полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами выбраны из группы, состоящей из поли(диметилсилоксана) (ПДМС), сополимера дифенил- и диметилсилоксана, поли(метил-3,3,3-трифторпропилсилоксана), поли(метил-н-октилсилоксана), поли(ди-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-гексилсилоксана), поли(ди-н-пропилсилоксана), поли(метил-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-бутилсилоксана), поли(ди-н-бутилсилоксана), поли(метил-н-пропилсилоксана), поли(метилэтилсилоксана), поли(метилгидридсилоксана) и полидиэтилсилоксана. Где полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами представляют собой поли(диметилсилоксан) (ПДМС); где полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами присутствует в количестве от около 30% масс. до около 80% масс., относительно общей массы композиции из композитного материала; где диизоцианатные соединения выбраны из группы, состоящей из 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианата) (ГМДИ), диизоцианатов на основе циклоалкилов, толуилен-2,4-диизоцианата (ТДИ), 4,4'-метиленбис(фенилизоцианата) (МДИ), и изофорондиизоцианата (ИФДИ); где диизоцианатные соединения представляют собой 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианат) (ГМДИ): где диизоцианатные соединения присутствует в количестве от около 5% масс. до около 40% масс., относительно общей массы композиции из композитного материала; где удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами представляет собой линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега) аминными или гидроксильными концевыми группами, имеющие среднюю молекулярную массу от 400 граммов на моль до около 5000 граммов на моль; где олигомерные соединения с линейными α,ω-(альфа, омега) аминными или гидроксильными концевыми группами выбраны из группы, состоящей из олигомерного диола или амина простого полиэфира, линейного простого полиэфира, поли(этиленоксида), поли(пропиленоксида), сополимера поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида), линейного поликарбоната, и смеси из двух или нескольких этих компонентов; где удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами представляет собой поли(пропиленоксид) или сополимер поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида); где удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами присутствует в количестве от около 10% по весу до около 50% по весу, относительно процента полного веса этой композиции из композитного материала; где сочетание диизоцианатных соединений и удлинителя цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами содержит один или несколько жестких сегментов, и далее где один или несколько жестких сегментов присутствует в количестве от около 5% масс. до около 60% масс. относительно общей массы этой композиции из композитного материала; где наполнитель из твердых частиц выбран из группы, состоящей из пылевидного или порошкообразного металла, пылевидной или порошкообразной соли, пылевидного или порошкообразного неорганического оксида, пылевидного или порошкообразного углерода, пылевидной или порошкообразной керамики, и смеси из двух или более компонентов; и где наполнитель из твердых частиц присутствует в количестве от 5% об. до около 70% об., относительно общего объема этой композиции из композитного материала.

В еще одном аспекте изобретения обеспечивают гибкое, низкотемпературное наполненное композитное покрытие, содержащее: композицию из композитного материала, содержащую сегментированный сополимерный эластомер и наполнитель из твердых частиц, причем сегментированный сополимерный эластомер содержит: полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами; диизоцианатные соединения; и удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами, где это покрытие имеет высокую гибкость при температуре ниже -100°C, имеет процент удлинения более чем около 100% и имеет прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

Предпочтительно, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами выбраны из группы, состоящей из поли(диметилсилоксана) (ПДМС), сополимера дифенил- и диметилсилоксана, поли(метил-3,3,3-трифторпропилсилоксана), поли(метил-н-октилсилоксана), поли(ди-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-гексилсилоксана), поли(ди-н-пропилсилоксана), поли(метил-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-бутилсилоксана), поли(ди-н-бутилсилоксана), поли(метил-н-пропилсилоксана), поли(метилэтилсилоксана), поли(метилгидридсилоксана) и полидиэтилсилоксана; где диизоцианатные соединения выбраны из группы, состоящей из 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианата) (ГМДИ), диизоцианатов на основе циклоалкилов, толуол-2,4-диизоцианата (ТДИ), 4,4'-метиленбис(фенилизоцианата) (МДИ) и изофорондиизоцианата (ИФДИ); где удлинитель цепи с аминными концевыми группами представляет собой линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега) аминными или гидроксильными концевыми группами, выбранные из группы, состоящей из олигомерного диола или амина простого полиэфира, линейного простого полиэфира, поли(этиленоксида), поли(пропиленоксида), сополимера поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида), линейного поликарбоната, и смеси из двух или нескольких этих компонентов; и где наполнитель из твердых частиц выбран из группы, состоящей из пылевидного или порошкообразного металла, пылевидной или порошкообразной соли, пылевидного или порошкообразного неорганического оксида, пылевидного или порошкообразного углерода, пылевидной или порошкообразной керамики, и смесей из двух или более компонентов.

В еще одном аспекте изобретения предлагается способ получения гибкой, низкотемпературной наполненной композиции из композитного материала, содержащий: смешивание полисилоксановых соединений с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, диизоцианатных соединений, и удлинителя цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами, чтобы сформировать сегментированный сополимерный эластомер; и

смешивание сегментированного сополимерного эластомера с наполнителем из твердых частиц, чтобы сформировать композицию из композитного материала, имеющую высокую гибкость при температуре до около -100°C, имеющую процент удлинения более около 100%, и имеющую прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

Предпочтительно, смешивание сегментированного сополимерного эластомера с наполнителем из твердых частиц содержит смешивание наполнителя из твердых частиц в количестве от 5% об. до около 70% об., относительно общего объема смеси сегментированного сополимерного эластомера и наполнителя из твердых частиц; где смешивание сегментированного сополимерного эластомера с наполнителем из твердых частиц дополнительно содержит добавление пирогенного диоксида кремния в качестве армирующего наполнителя; и дополнительно содержит объединение композиции из композитного материала с раствором для нанесения посредством способа напыления покрытия на поверхность, которая подвергается растяжению при температурах ниже точки замерзания.

Признаки, функции и преимущества изобретения, которые были описаны, могут быть независимо достигнуты в различных вариантах выполнения этого изобретения или могут быть объединены в других вариантах выполнения, дополнительные подробности которых могут быть видны со ссылкой на следующее описание и чертежи.

Краткое описание чертежей

Раскрытие изобретения может быть более понятным, если сослаться на следующее подробное описание, которое представлено вместе с чертежами, иллюстрирующими предпочтительные и типичные варианты выполнения изобретения, но которые не обязательно ограничены объемом, где:

Фиг.1А представляет собой изображение химической структуры поли(диметилсилоксана) (ПДМС), используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиции из композитного материала согласно раскрытию изобретения;

Фиг.1В представляет собой изображение химической структуры диизоцианата 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианата) (ГМДИ), используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиции из композитного материала согласно изобретению;

Фиг.1С представляет собой изображение химической структуры удлинителя цепи из поли(пропиленоксида) с концевыми аминными группами, используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиции из композитного материала согласно изобретению;

Фиг.1D представляет собой изображение химической структуры удлинителя цепи из сополимера поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида) с концевыми аминными группами, используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиции из композитного материала согласно изобретению;

Фиг.2 представляет собой таблицу, показывающую интервалы композиции для полимерных компонентов, используемых в одном или нескольких вариантах выполнения композиций из композитного материала по изобретению;

Фиг.3 представляет собой таблицу, показывающую механический характер изменение свойств ненаполненных композиций из композитного материала по изобретению;

Фиг.4 представляет собой таблицу, показывающую механический характер изменения свойств наполненных композиций из композитного материала по изобретению;

Фиг.5 представляет собой график, показывающий модульный характер изменения свойств относительно температуры ненаполненных композиций из композитного материала фиг.3;

Фиг.6 представляет собой график, показывающий модульный характер изменения свойств относительно температуры наполненных композиций из композитного материала фиг.4;

Фиг.7 представляет собой график, показывающий модульный характер изменения свойств относительно времени наполненного полиуретана и композиции из композитного материала наполненного образца 3 фиг.4;

Фиг.8 представляет собой таблицу, показывающую температуру пропитки, продолжительность пропитки и конечный модуль наполненного полиуретана и композиции из композитного материала наполненного образца 3, показанного на фиг.7;

Фиг.9 представляет собой таблицу, показывающую процент изменения объема наполненных композиций из композитного материала по изобретению после выдержки в жидкости; и

Фиг.10 представляет собой иллюстрацию блок-схемы варианта выполнения способа получения гибкой, низкотемпературной наполненной композиции из композитного материала по изобретению.

Подробное описание изобретения

Варианты выполнения согласно изобретению будут описаны далее более полно с ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых показаны некоторые, но не все раскрытые варианты выполнения изобретения. Действительно, могут быть обеспечены несколько различных вариантов выполнения, и они не должны быть рассмотрены как ограничение указанными здесь вариантами выполнения. Скорее, эти варианты выполнения позволяют, чтобы это раскрытие изобретения было полным и полностью передавало сущность раскрытия изобретения специалистам в данной области техники.

Здесь раскрыты варианты выполнения гибких, низкотемпературных наполненных композиций из композитного материала, покрытия и способы. Раскрытые варианты выполнения могут быть использованы в или на композитных частях для авиации и аэрокосмического воздушного судна и транспортных средств, судна, вертолета, автомобилей, грузовиков, строительных структур и других транспортных средств и аппаратов. Раскрыты композиции из композитного материала, покрытия и способы, которые объединяют свойства высокой механической прочности на растяжение с гибкостью в широких пределах температур.

В одном из вариантов осуществления согласно изобретению обеспечивают гибкую, низкотемпературную наполненную композицию из композитного материала. Эта композиция из композитного материала содержит сегментированный сополимерный эластомер, содержащий полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, диизоцианатные соединения и удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами. Композиция из композитного материала дополнительно содержит наполнитель из твердых частиц. Композиция из композитного материала имеет высокую гибкость при температуре до около (-100) °C, имеет процент удлинения более около (100%), и имеет прочность на растяжение более около пяти мегапаскалей (5 МПа).

Сегментированный сополимерный эластомер содержит полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами. Полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами состоят из, предпочтительно, поли(диметилсилоксана) (ПДМС), сополимера дифенил- и диметилсилоксана, поли(метил-3,3,3-трифторпропилсилоксана), поли(метил-н-октилсилоксана), поли(ди-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-гексилсилоксана), поли(ди-н-пропилсилоксана), поли(метил-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-бутилсилоксана), поли(ди-н-бутилсилоксана), поли(метил-н-пропилсилоксана), поли(метилэтилсилоксана), поли(метилгидридсилоксана), полидиэтилсилоксана, или других подходящих полисилоксановых соединений с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами. Более предпочтительно, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами представляют собой поли(диметилсилоксан) (ПДМС). Фиг.1А представляет собой иллюстрацию химической структуры поли(диметилсилоксана) (ПДМС), используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиций из композитного материала согласно изобретению.

Фиг.2 представляет собой таблицу, показывающую интервалы в композиции для полимерных компонентов, используемых в одном или нескольких вариантах выполнения композитного материала согласно изобретению. Как показано на фиг.2, предпочтительно, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами присутствуют в самом широком интервале количеств от около 30 масс.% до около 80 масс.%, относительно общей массы композиции из композитного материала. Более предпочтительно, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами присутствуют в практическом интервале в количестве от около 40 масс.% до около 65 масс.%, относительно общей массы композиции из композитного материала. Наиболее предпочтительно, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами присутствуют в предпочтительном варианте в количестве 52 масс.% композиции из композитного материала, относительно общей массы композиции из композитного материала.

Полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами могут содержать один или несколько первых мягких полисилоксановых сегментов с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, имеющих среднюю молекулярную массу между около 2500 граммов на моль до около 10000 граммов на моль. Предпочтительно, один или несколько первых мягких полисилоксановых сегментов с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами имеют среднюю молекулярную массу между около 4000 граммов на моль до около 7000 граммов на моль. Более предпочтительно, один или несколько первых мягких полисилоксановых сегментов с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами имеют среднюю молекулярную массу 5000 граммов на моль.

Сегментированный сополимерный эластомер дополнительно содержит диизоцианатные соединения. В другом варианте выполнения изобретения сегментированный сополимерный эластомер содержит один или нескольких диизоцианатных соединений. Эти диизоцианатные соединения, предпочтительно, состоят из 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианата) (ГМДИ представляет собой гексаметилендиизоцианат), диизоцианатов на основе циклоалкилов, толуол-2,4-диизоцианата (ТДИ), 4,4'-метиленбис(фенилизоцианата) (МДИ), изофорондиизоцианата (ИФДИ), или других подходящих соединений диизоцианатов. Более предпочтительно, диизоцианатные соединения представляют собой 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианат) (ГМДИ представляет собой гексаметилендиизоцианат). Фиг.1В представляет собой иллюстрацию химической структуры 14 диизоцианата 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианата) (ГМДИ), используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиций из композитного материала по этому раскрытию.

Как показано на фиг.2, предпочтительно, диизоцианатные соединения присутствуют в самом широком интервале в количестве от около 5 масс.% до около 40 масс.% относительно общей массы композиции из композитного материала. Более предпочтительно, диизоцианатные соединения присутствуют в практическом интервале в количестве от около 10% масс. до около 20% масс. относительно общей массы композиции из композитного материала. Наиболее предпочтительно, диизоцианатные соединения присутствуют в предпочтительном варианте в количестве 16 масс.%, относительно общей массы композиции из композитного материала.

Сегментированный сополимерный эластомер дополнительно содержит удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами, также известный как сшиватель. Этот удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами предпочтительно содержит линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, состоящие из олигомерного диольного или аминного простого полиэфира, линейного простого полиэфира, поли(этиленоксида), поли(пропиленоксида), поли(пропиленоксид)диамина, сополимера поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида), линейного поликарбоната, смеси из двух или нескольких этих компонентов, или другого подходящего удлинителя цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами. Более предпочтительно, удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами может содержать поли(пропиленоксид) с аминными концевыми группами (на который также ссылаются как на поли(пропиленоксид)диамин), такой как, например, JEFFAMINE D400. (JEFFAMINE представляет собой зарегистрированную торговую марку Huntsman Corporation из Вудлендс, Техас.) (JEFFAMINE D400 представляет собой дисфункциональный первичный амин со средней молекулярной массой около 430. Первичные аминные группы расположены на вторичных углеродных атомах в конце цепей простого алифатического полиэфира.) Фиг.1С представляет собой иллюстрацию химической структуры 16 удлинителя цепи поли(пропиленоксида) с концевыми аминными группами (JEFFAMINE D400), используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиции из композитного материала по этому раскрытию. Кроме того, более предпочтительно, удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами может содержать сополимер поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида), такой как, например, JEFFAMINE ED600. (JEFFAMINE представляет собой зарегистрированную торговую марку Huntsman Corporation из Вудлендс, Техас.) (JEFFAMINE ED600 представляет собой алифатический простой полиэфирдиамин (полиэфирамин), получаемый из полиэтиленгликоля с концевыми группами пропиленоксида, и он имеет приблизительную молекулярную массу 600. Первичные аминогруппы присоединены к концу цепи простого полиэфира, которая может быть основана на пропиленоксиде, этиленоксиде или сочетании пропиленоксида и этиленоксида). Фиг.1D представляет собой иллюстрацию химической структуры 18 удлинителя цепи с аминными концевыми группами из сополимера поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида) (JEFFAMINE ED600), используемого в одном или нескольких вариантах выполнения композиции из композитного материала согласно изобретению.

Как показано на фиг.2, предпочтительно, удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами (сшиватель) присутствует в самом широком интервале в количестве от около 10 масс.% до около 50 масс.%, относительно общей массы композиции из композитного материала. Более предпочтительно удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами (сшиватель) присутствует в практическом интервале в количестве от около 20 масс.% до около 40 масс.%, относительно общей массы композиции из композитного материала. Наиболее предпочтительно удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами (сшиватель) присутствует в предпочтительном варианте согласно изобретению в количестве 31 масс.%, относительно общей массы композиции из композитного материала.

Предпочтительно, удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами представляет собой линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, такие как линейный простой полиэфир или поликарбонат, имеющий среднюю молекулярную массу удлиненных цепей, равную или более 400 граммов на моль. Более предпочтительно, удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами представляет собой линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега)-аминными или гидроксильными концевыми группами, такие как линейный простой полиэфир или поликарбонат, имеющий среднюю молекулярную массу удлиненных цепей от 400 граммов на моль до около 5000 граммов на моль. Наиболее предпочтительно удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами представляет собой линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега)-аминными или гидроксильными концевыми группами, такие как линейный простой полиэфир или поликарбонат, имеющий среднюю молекулярную массу удлиненных цепей от 400 граммов на моль до около 2000 граммов на моль.

Комбинация диизоцианатных соединений и удлинителя цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами может содержать один или более жестких сегментов. Эти компоненты добавляют в таком отношении, чтобы эквивалентные функциональные группы соединений изоцианата были стехиометрически равны всем гидроксильным и/или аминным группами в композиции. Предпочтительно один или несколько жестких сегментов, содержащихся в комбинации одного или нескольких диизоцианатных соединений и одного или нескольких удлинителей цепи с аминными или гидроксильными группами, присутствуют в количестве от около 5 масс.% до около 60 масс.% относительно общей массы композиции из композитного материала. Более предпочтительно один или несколько жестких сегментов, содержащихся в комбинации из одного или нескольких диизоцианатных соединений и одного или нескольких удлинителей цепи с аминными или гидроксильными группами, присутствуют в количестве от около 15 масс.% до около 40 масс.%, относительно общей массы этой композиции. Наиболее предпочтительно один или несколько жестких сегментов, содержащихся в комбинации из одного или нескольких диизоцианатных соединений и одного или нескольких удлинителей цепи с аминными или гидроксильными группами, присутствуют в количестве 25 масс.%, относительно общей массы композиции.

Эта композиция из композитного материала дополнительно содержит наполнитель из твердых частиц. Этот наполнитель из твердых частиц предпочтительно содержит или состоит из пылевидного или порошкообразного металла, пылевидной или порошкообразной соли, пылевидного или порошкообразного неорганического оксида, пылевидного или порошкообразного углерода, пылевидной или порошкообразной керамики, смеси из двух или нескольких этих компонентов, или другого подходящего наполнителя из твердых частиц. Более предпочтительно этот пылевидный или порошкообразный металл содержит или состоит из пылевидного или порошкообразного железа, алюминия, кремния, титана, хрома, марганца, кобальта, никеля, меди, цинка, палладия, серебра, кадмия, олова, тантала, ванадия, неодима, самария, иттрия, вольфрама, платины, золота, и их сочетания в виде сплавов, или другого соответствующего пылевидного или порошкообразного металла. Более предпочтительно, этот пылевидный или порошкообразный неорганический оксид и пылевидная или порошкообразная керамика содержит или состоит из керамик; соединений неорганических оксидов, где анион представляет собой кислород (O^2-), включая оксид алюминия, диоксид кремния, диоксид циркония, оксид иттрия, оксид церия, оксиды олова и цинка; соединений неорганических оксидов, где анион представляет собой карбонат (), включая карбонат кальция, карбонат калия, карбонат натрия, карбонат железа и карбонат аммония; соединений неорганических оксидов, где анион представляет собой фосфат (), включая минералы из группы апатитов; или другие соответствующие пылевидные или порошкообразные неорганические оксиды или керамику. Более предпочтительно, пылевидный или порошкообразный углерод содержит или состоит из элементарных неметаллических частиц, таких как углероды в форме графита, углеродных нанотрубок, углеродного волокна, сажи, кокса или другого подходящего пылевидного или порошкообразного углерода. Наполнитель из твердых частиц может присутствовать в количестве от около 5% об. до около 70% об. относительно общего объема композиции из композитного материала. Предпочтительно, наполнитель из твердых частиц может присутствовать в количестве от около 10% об. до около 60% об. относительно всего объема композиции из композитного материала. Более предпочтительно наполнитель из твердых частиц может присутствовать в количестве более или равном 40% об., относительно всего объема композиции из композитного материала. Наиболее предпочтительно, наполнитель из твердых частиц может присутствовать в количестве от около 30% об. до около 40% об. относительно всего объема композиции из композитного материала.

В другом варианте выполнения согласно изобретению обеспечивают гибкое низкотемпературное наполненное композитное покрытие. Это покрытие содержит композицию из композитного материала, содержащую сегментированный сополимерный эластомер и наполнитель из твердых частиц. Этот сегментированный сополимерный эластомер содержит полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами, диизоцианатные соединения и удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами. Это покрытие имеет высокую гибкость при температуре до около -100°C, имеет процент удлинения более около 100%, и имеет прочность на растяжение более около 5 МПа (мегапаскалей).

Как подробно было указано выше, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами предпочтительно состоят из поли(диметилсилоксана) (ПДМС), сополимера дифенил- и диметилсилоксана, поли(метил-3,3,3-трифторпропилсилоксана), поли(метил-н-октилсилоксана), поли(ди-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-гексилсилоксана), поли(ди-н-пропилсилоксана), поли(метил-н-пентилсилоксана), поли(метил-н-бутилсилоксана), поли(ди-н-бутилсилоксана), поли(метил-н-пропилсилоксана), поли(метилэтилсилоксана), поли(метилгидридсилоксана), полидиэтилсилоксана, или других подходящих полисилоксановых соединений с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами. Более предпочтительно, полисилоксановые соединения с α,ω-(альфа, омега)-дигидроксильными концевыми группами представляют собой поли(диметилсилоксан) (ПДМС).

Как подробно было указано выше, диизоцианатные соединения предпочтительно состоят из 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианата) (ГМДИ представляет собой гексаметилендиизоцианат), диизоцианатов на основе циклоалкилов, толуол-2,4-диизоцианата (ТДИ), 4,4'-метиленбис(фенилизоцианата) (МДИ), изофорондиизоцианата (ИФДИ) или других подходящих соединений диизоцианатов. Более предпочтительно, диизоцианатные соединения представляют собой 4,4'-метиленбис(циклогексилизоцианат) (ГМДИ представляет собой гексаметилендиизоцианат).

Как было указано подробно выше, удлинитель цепи с аминными или гидроксильными концевыми группами предпочтительно содержит линейные олигомерные соединения с α,ω-(альфа, омега)-аминными или гидроксильными концевыми группами, состоящие из олигомерного диольного или аминного простого полиэфира, линейного простого полиэфира, поли(этиленоксида), поли(пропиленоксида), поли(пропиленоксид)диамина, сополимера поли(этиленоксида) и поли(пропиленоксида), линейного поликарбоната, смеси из двух или нескольких этих компонентов, или