[發明專利]用于制備纖維復合材料的液體浸漬工藝用潛伏性環氧樹脂組合物

在審

• 申請號: 201611128605.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106947061A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: M.奧爾泰爾特;D.富克斯曼;E.朗卡貝爾;B.科爾施特魯克;J.巴爾塔薩爾
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限公司
• 主分類號: C08G59/50
• 分類號: C08G59/50;C08G59/18;C08G59/40;C08J5/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張華,周齊宏

技術領域

本發明提供由至少一種樹脂組分和至少一種硬化劑組分構成的環氧化物組合物，該組合物適合作為用于制備纖維-基質-半成品和硬化的纖維-基質-層壓物，所謂的復合材料的熱固性基質。

背景技術

由至少一種環氧樹脂和至少一種硬化劑，例如胺、醛、雙氰胺，構成的環氧化物組合物長期以來是已知的，并用于例如涂料、復合材料或地板應用領域中。在此上下文中，將復合材料理解為是指纖維和塑料基質的復合材料。

在日益增長的有效利用稀缺資源的要求的范圍內，輕質結構解決方案在各種行業中越來越受到關注。在必須移動大量/物料（Massen）的所有地方，纖維復合材料/復合材料都是令人感興趣的選擇，因為其在提供低重量的同時提供了高的比剛度和強度。由于這個原因，復合材料在航空領域已投入使用了幾十年，而且如果沒有纖維復合材料技術，例如用于風能源設備的轉子葉片也是不可想象的。由于其優異的性能特征，這些材料在汽車制造中也越來越受到關注。在所提及的所有3個細分市場中均需要高機械強度的部件，如這可通過連續纖維增強的聚合物材料來實現。然而，對這些部件的幾何形狀的要求變得越來越高（例如，風能源設備的轉子葉片的長度不斷增加，以便能夠盡可能多地“收獲”風能），同時需要越來越高的生產率。

在本發明范圍內，將術語復合材料（Composites）尤其與術語復合材料（Verbundstoff）、復合部件、復合材料（Verbundwerkstoff）、纖維復合材料、復合-模制品、纖維增強塑料或纖維增強部件、預浸料、纖維-基質-半成品、SMC(片狀模塑料(Sheet Moulding Compound))、SMC-復合材料(SMC-纖維-基質-半成品)、CFK、GFK和FVK同義使用。

制備復合材料的方法可分為單級法，例如RTM(樹脂轉換模塑法(Resin Transfer Moulding))、VARTM(真空輔助樹脂轉換模塑法(Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding))，以及多級法，例如預浸料技術、SMC(片狀模塑料(Sheet Moulding Compound))。

在多級法中經由纖維半成品（例如用預聚物浸漬的基于玻璃纖維或碳纖維的紡織平面構型物品，預浸料）的路線具有優點。特別是在連續纖維增強的結構部件的范圍內，由于樹脂基質對纖維的優異潤濕性能，預浸料技術提供了獲得極高機械品質的部件的途徑，因此，在航空領域中，預浸料技術多年來已作為生產復合材料部件的最重要的加工方法。然而，纖維半成品由于它們的性質是二維平面構型物品，因此其應用可能性局限于生產具有有限幾何復雜性的平的基本為二維或三維部件，例如翼或尾翼部件。預浸料技術在風能源設備用的轉子葉片的制造中也是已采用的方法。

與此相比，具有高復雜度的三維幾何形狀的連續纖維增強的復合材料部件以RTM方法來制備。該方法的特征在于，首先由紡織平面構型物品制備所謂的近凈形預成型件。在這種情況中，將未用樹脂浸漬的纖維產品（即，織物、稀松布、無紡織物等以交付狀態）近凈形預成型為三維構型物品，并且同時粘合各層以固定，或者在特別復雜的部件的情況下，縫合。然后，將這種純纖維預成型件引入腔中，并且在封閉腔，例如加熱的鋼模具中，用不含溶劑的液體樹脂組合物浸漬，并且在該封閉的腔中立即完全硬化直至最終狀態（單級法）。在此出現的部分具有高復雜度的流動幾何（Flie?geometrien）需要具有長適用期的低粘度樹脂，以便有效地潤濕所有纖維長絲。因此，用于此的樹脂體系具有低反應性，并且需要在高溫下長的硬化時間。硬化后，將制成的部件脫模，并任選還進一步處理，例如去毛刺。

然而，如上所述的單級RTM法在生產具有非常大的尺寸的部件，諸如例如風能源設備的轉子葉片時，或在以小的件數制造原型時在技術上或經濟上是不可行的（鋼模具過高的重量和/或過高的成本）。在此，在開放-模具-制造方式中使用不同的液體浸漬方法（真空灌注方法，壓力最大1巴），例如記載在F. Henning/E. Moeller ?Handbuch Leichtbau“, Carl-Hanser-verlag, 第641頁及以后幾頁中。 該模具僅由下半部組成，并且除了金屬材料而外也可以由復合材料制成; 在這些方法中，由待浸漬的增強纖維和任選的其它預制部件或芯材料構成的結構從頂部用真空薄膜密封。施加真空產生最大1巴的壓力差，因此，在灌注法中使用的樹脂體系必須具有非常低的粘度并且必須具有長的加工時間。 通常，在制造大部件時流動路徑長，并且由于小的壓力差，流速小。