[发明专利]复合材料组合物

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及用于复合材料的可热固组合物，更具体来说，本发明涉及用于复合材料和电气用层压制品的可热固组合物；以及由可热固组合物制成的复合材料和电气用层压制品。

背景和相关技术

对于电气用层压制品和复合材料来说，不随环境条件例如湿度和温度的变化而改变性质的热固性材料是非常合乎需要的。对用于这些应用的芳基缩水甘油基醚来说，三个理想的性质是高的玻璃化转变温度(使用双氰胺固化通过动态力学热分析得到的T_g高于190℃)、低的单体粘度(在150℃下低于200mPa-s)和高的环氧当量。本发明的环氧化物表现出低至120mPa-s的粘度，并且双氰胺固化的热固性材料具有最高达202℃的T_g以及大于190克/当量(g/eq)的EEW(环氧当量)。

对于复合材料将会暴露于高温的应用，例如在其使用期限内在环境温度和高温之间循环多次的印刷电路板中，需要高的T_g。在高于T_g的温度下，复合材料的性质急剧降级低，并且一般地，高的T_g提供了广范围的使用温度。

各种方法被用于制备复合材料，并且低粘度树脂通常是必需的。例如，复合材料部件制造的常用方法是灌注含有纤维预制物的铸模。如果树脂粘度过高，纤维预制物将会变形。低粘度还具有其他优点。例如，对于低粘度树脂，与纤维的附着性通常更好，这是由于润湿性得到改善并且树脂能够插入到纤维束中。

最后，具有高EEW的环氧树脂提供了在骨架中具有相对低羟基浓度的热固性材料。羟基通常在环氧树脂与例如双氰胺，一种多官能胺的固化反应期间形成。热固性材料的羟基浓度与吸水性之间存在直接相关性。尤其在电气用层压制品中，高吸水性是不合需要的，因为其性质例如介电性能随湿度变化而改变。

许多芳基缩水甘油基醚能够单独实现这些性质，但是不能同时满足所有性质。难以获得性质的这种平衡。例如对于高T_g，一种常用策略是使用高官能多酚的多缩水甘油基醚，特别是被称为环氧酚醛清漆树脂的酚醛清漆树脂。然而，这种粘度低于200mPa-s的酚醛清漆树脂的实例不能获得与本发明的环氧树脂相当的高T_g。例如，一种工业环氧酚醛清漆树脂标准品D.E.N.^TM 438，具有＜200mPa-s的粘度，但是其双氰胺固化的热固性材料的T_g仅为173℃。

因此，在工业上开发新的可用于涂层的热固性树脂仍存在需求，所述热固性树脂是双官能的并提供具有平衡性质的热固性材料，所述性质包括高T_g(＞150℃)、低单体粘度(在150℃下＜150mPa-s)和高EEW(＞190g/eq)。

发明概述

本发明满足了开发可用于层压制品和复合材料、表现出韧性和高T_g(使用双氰胺固化可实现＞190℃)并且源自于低粘度(在150℃下＜150mPa-s)、高EEW(＞190g/eq)树脂的制剂的目标。这可以通过使用在骨架中含有环烷的硬化剂和树脂来实现。这些树脂描述在式I和II中，酚类硬化剂描述在式III中。本发明的层压制品和复合材料能够提供低吸水性。例如，当使用双氰胺(dicy)作为硬化剂时，可以制备吸收少于2.5wt％的水(以在不含玻璃或填充剂的基体树脂中的吸收来表示)的层压制品。

本发明的一个实施方案涉及用于复合材料和电气用层压制品的可固化树脂组合物，其包含(I)至少一种热固性树脂组合物；(II)至少一种固化剂或硬化剂；和(III)至少一种强化材料；其中复合材料或电气用层压制品具有平衡的性质，包括(a)至少约150℃的T_g与(b)低于约2.5wt％的吸水性的结合。

本发明的另一个实施方案涉及层压制品和复合材料，其由如下式I的通用化学结构所表示的环氧树脂组合物、例如由二羟基二苯基-环烷化合物制备的环氧树脂来制备：

式I