[發明專利]環氧樹脂組合物和由其制備的纖維增強復合材料

有效

• 申請號: 201780063634.3
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN109890866B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: B·萊曼;J·休斯;S·T·段;荒井信之
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: C08G59/68
• 分類號: C08G59/68;C08J5/24
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

用于纖維增強復合材料的環氧樹脂組合物，其包含成分[A]、[B]、[C]、[D]和[E]，環氧樹脂組合物固化后的玻璃轉化溫度大于220℃，且通過特定方法定義的儲能模量小于35MPa，儲能模量是根據于高于玻璃轉化溫度至少35℃的溫度測得的彈性剪切模量確定的，成分[A]、[B]、[C]、[D]和[E]包含：[A]至少一種EEW為190至260g/mol之間的萘系環氧樹脂；[B]至少一種官能度為三或更多的環氧樹脂；[C]至少一種胺固化劑；[D]至少一種潛酸催化劑；和[E]至少一種脂環族環氧樹脂。該環氧樹脂組合物對纖維增強復合材料的成型是有用的。更具體而言，能夠提供用于纖維增強復合材料的環氧樹脂組合物，通過加熱而得的固化后的材料具有高水平的耐熱性和耐微裂紋性。

相關申請的交叉引用

本申請涉及2016年10月21日提出申請的美國臨時專利申請第62/411,278號、和2017年10月4日提出申請的美國臨時專利申請第62/567,990號，并且主張享有上述申請的優先權，出于所有目的，上述兩項申請的內容通過引用整體并入本文。

技術領域

本發明涉及對于制備纖維增強復合材料而言有用的高玻璃轉化溫度環氧樹脂組合物。

背景技術

近年來，使用碳纖維和芳族聚酰胺纖維等增強纖維的纖維增強復合材料由于其高比強度和高比彈性模量而已被用作航空器和汽車的結構材料、網球拍、高爾夫球桿、和釣魚竿等體育用途、以及一般產業用途等。用于制備纖維增強復合材料的方法包括：使用預浸料坯作為中間片狀材料的方法，所述方法包括用未固化的基體樹脂含浸增強纖維而形成預浸料坯，將多層預浸料坯進行層合，繼而加熱以使基體樹脂固化；和樹脂傳遞模塑法，其中，向配置于模具中的增強纖維注入液體樹脂，繼而加熱樹脂使其固化。

這些制備方法中，使用預浸料坯方法的優點在于，由于能夠嚴格地控制增強纖維的取向、并且層合構成的設計自由度高，因此能夠容易地得到具有高性能的纖維增強復合材料。從耐熱性和生產率的觀點考慮，主要將熱固性樹脂用作預浸料坯中的基體樹脂，在熱固性樹脂中，從樹脂與增強纖維之間的粘合性、尺寸穩定性、以及所得復合材料的強度和剛性等機械特性的觀點考慮，適合使用環氧樹脂。

迄今為止，作為用于提高環氧樹脂的韌性的方法，例如，有混合橡膠成分的方法，在美國專利申請公開第20110049426號和第20140100320號中嘗試了用于與環氧樹脂一同形成相分離結構的韌性優異的熱塑性樹脂或嵌段共聚物。但是，在環氧樹脂組合物被用于纖維增強復合材料用途的情況下，不可避免地會包括用環氧樹脂組合物含浸增強纖維的階段，因此，用以于穩定溫度實現低樹脂粘度的流變控制技術是極其重要的。

美國專利申請公開第20110049426號和第20140100320號中公開的樹脂組合物等中使用的縮水甘油基環氧樹脂能夠于用于含浸增強纖維的穩定溫度實現低樹脂粘度。但是，添加至這些環氧樹脂組合物中的共聚物使室溫下的粘度上升，導致將這些組合物含浸于增強纖維而得到預浸料坯難以于環境溫度進行操作。

如美國專利申請公開第20030064228號中所公開的，通過在樹脂組合物中含有脂環族環氧樹脂，能夠使粘度較之僅含有縮水甘油型環氧樹脂的環氧樹脂組合物而言降低。但是，在美國專利申請公開第20030064228號的情況下，由于用于降低粘度的脂環式環氧樹脂的脂肪族骨架較大，因此也降低了固化后的基體的玻璃轉化溫度。為了解決該問題，本發明包含引入下述脂環式環氧樹脂，其中，所述脂環族環氧樹脂部分由分子量小于45g/mol的連接基團連接，以同時實現固化后的基體的高水平耐熱性和室溫下的低樹脂粘度。

因此，本發明旨在通過克服上述現有技術的缺點，從而提供能夠固化而形成耐熱性和韌性優異的固化物的環氧樹脂組合物。另一目的為提供耐熱性和對于熱循環后的微裂紋的耐性優異的纖維增強復合材料。

發明內容