[發(fā)明專利]樹脂組合物和包含樹脂組合物的材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880055903.6
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN111051379A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N·弗奇;C·哈林頓
• 申請（專利權(quán)）人: 赫克塞爾合成有限公司
• 主分類號: C08G59/38
• 分類號: C08G59/38;C08G59/40;C08G59/50;C09J163/00
• 代理公司: 北京坤瑞律師事務(wù)所 11494
• 代理人: 封新琴

本發(fā)明涉及樹脂組合物。樹脂組合物包含：第一多官能環(huán)氧組分(i)，其包含基于烷醇烷烴三縮水甘油醚單體的環(huán)氧樹脂；和第二組分(ii)，其包含環(huán)氧樹脂。組合物進一步包含第三組分(iii)，其包含基于酰肼的固化劑與以下任一者或兩者的組合：(a)基于urone的固化劑，或(b)基于咪唑的固化劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及樹脂組合物和包含樹脂組合物的材料，特別但不排他地涉及在模塑混配物的生產(chǎn)中可用作可固化基質(zhì)的包含基于烷醇烷烴三縮水甘油醚單體的環(huán)氧樹脂的樹脂組合物，粘合劑和預(yù)浸料。

背景技術(shù)

復(fù)合材料以很多形式制備。浸漬有可固化樹脂基質(zhì)組合物或樹脂組合物的纖維層在本申請稱為預(yù)浸料。模塑混配物通常包含短切、各向同性或準各向同性形式的纖維材料與樹脂基質(zhì)組合物的組合。這些材料中的樹脂基質(zhì)組合物可以是未固化的或部分固化的。

樹脂基質(zhì)組合物可以選自廣泛的可聚合組分和添加劑。常用可聚合組分包括環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、聚異氰酸酯、和酚類樹脂。包含這些組分的組合物通常分別稱為環(huán)氧樹脂、聚酯、乙烯基酯、聚異氰酸酯和酚類樹脂組合物。

環(huán)氧樹脂組合物廣泛用于復(fù)合材料。這些組合物中的環(huán)氧組分根據(jù)待使用的固化循環(huán)和待制備的最終制品選自廣泛的含環(huán)氧樹脂的材料。環(huán)氧樹脂可以是固體、液體或半固體，其特征在于它們的官能度和環(huán)氧當(dāng)量。環(huán)氧樹脂的官能度是每分子可用于反應(yīng)并固化以形成固化的結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性環(huán)氧位點的數(shù)目。例如，雙酚-A環(huán)氧樹脂的官能度為2，而某些縮水甘油胺的官能度可以大于4。EEW是以克計的環(huán)氧樹脂材料的重量，包括1克/mol環(huán)氧基團。

環(huán)氧樹脂組合物通常在模具中固化，其中將纖維增強材料例如碳纖維、玻璃纖維、Kevlar和/或芳族聚酰胺纖維疊置以形成疊層。然后在模具中通過加熱使體系固化，同時通常也施加壓力。

雖然固化的環(huán)氧樹脂組合物具有所需的機械性質(zhì)，這些性質(zhì)可以通過包括改性劑和添加劑來進一步提高。例如，公知在環(huán)氧樹脂體系中包括抗沖改性劑以提高它們的韌性。已經(jīng)提出的典型的抗沖改性劑是熱塑性材料，例如聚酰胺(包括尼龍6，尼龍11，尼龍12和尼龍66)，或聚醚，聚砜和核殼橡膠。

復(fù)合材料所需的性質(zhì)是下述那些：當(dāng)復(fù)合材料固化時，其具有所需的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，并且根據(jù)其將被投入的用途也具有所需的機械性質(zhì)。在某些應(yīng)用中，重要的是在濕氣或潮濕條件下保持Tg。

環(huán)氧樹脂組合物也包括催化劑和/或固化劑，并且這些也根據(jù)環(huán)氧樹脂的性質(zhì)、待制備的產(chǎn)物、和所需的固化循環(huán)選擇。

復(fù)合材料為支持高批量生產(chǎn)率的固化需要非常短的固化循環(huán)。2.5分鐘的固化循環(huán)可以提供約166000個零件/模具/年的生產(chǎn)率(假設(shè)為30秒的卸載-重新裝載時間和95％的利用率)。對于結(jié)構(gòu)部件期望使用熱固性材料，因為它們相比于熱塑性材料具有較好的機械性能和抗蠕變性。對于這些應(yīng)用，熱固性基質(zhì)必須具有初始固化Tg，其足夠高以允許在固化溫度脫模。較高的固化Tg能力使得能夠在較高的固化溫度進行固化，而當(dāng)反應(yīng)性隨溫度升高而加快時，較高的固化溫度將允許產(chǎn)生較快的固化循環(huán)。

通過被制備并注入到纖維預(yù)制件中的多組分混合的環(huán)氧樹脂組合物，可以在較低溫度實現(xiàn)非常快的固化。但是，這需要另外的混合和計量設(shè)備，這增加了復(fù)雜性，因此增加了故障發(fā)生的可能性，這在高批量生產(chǎn)環(huán)境中可能較昂貴。而且，這些方法除了另外的之前步驟之外還需要構(gòu)造干燥纖維預(yù)制件。這種干燥預(yù)制件生產(chǎn)起來可能很耗時，并且難以準確地定位到所需的復(fù)雜形狀的模具中。因此，包含纖維增強材料和可固化樹脂組合物兩者的預(yù)浸料對于大批量的結(jié)構(gòu)部件制造是較優(yōu)選的。此類材料可以在自動方法中進行切割、取向和堆疊，從而可以輕松地放入模具中以進行固化。

可固化熱固性基質(zhì)組合物在室溫(21℃)維持穩(wěn)定(潛伏型)且在它們的所選固化溫度快速固化，該可固化熱固性基質(zhì)組合物通常使用潛伏型胺固化劑，其由基于urone的固化劑促進。盡管對初始固化有效，但這些固化劑可能導(dǎo)致較低的Tg溫度，因此在使用中是不期望的，因為潛伏型胺和urone組合易于吸收大量水和出現(xiàn)高水平的基質(zhì)增塑。