[发明专利]环氧树脂组合物及应用其制备预浸料和复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合物，尤其涉及一种环氧树脂组合物及应用其制备预浸料和复合材料的方法。

背景技术

由于环氧树脂具有较好的力学性能和热性能，在各种领域中有着较为广泛的应用。特别是在以纤维增强塑料为中心的复合材料领域中，环氧树脂多被用作基体树脂，玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等多被用作增强纤维。

纤维增强塑料复合材料由于其比强度、耐腐蚀、重量与历来的金属材料相比特别的优良，所以特别在要求轻量化的飞机等用途和钓鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等运动制品的用途中被广泛的应用。

当今70％以上的先进纤维增强塑料复合材料产品是用预浸料铺迭固化而成的。预浸料是制备复合材料的中间基材，其质量直接影响到复合材料构件的质量。预浸料根据固化温度的不同份为高温固化(180℃以上)，中温固化(120～180℃)，低温固化(室温～100℃)。

对于预浸料所使用的环氧树脂来说，例如在有关飞机的用途中所使用的耐热性树脂，已知的有四缩水甘油二氨基二甲苯等多官能环氧树脂和二氨基二苯基砜之类的芳香族多胺树脂组合物，另外，使用于有关运动制品的用途的广泛使用的预浸料，已知的有酚醛型环氧树脂和双酚A型环氧树脂等的环氧树脂和作为它们的固化剂双氰胺所组成的树脂组合物。用于飞机用途的树脂需要较好的耐热性，其玻璃化转变温度要求达到200℃以上，所以把高价多官能的环氧树脂作为主要成份，并且其与纤维复合制备的预浸料固化条件为用180℃固化两小时，及180℃～200℃/2～4小时，但是这样的成型工艺需要高温和长时间。而高温固化预浸料成型的复合材料时往往在复合材料内产生较大的内应力，从而影响尺寸精度，并且成型工艺复杂，耗能较高，并且制备芯模、模具等辅助材料选材范围窄，最终导致复合材料的成型成本昂贵。据相关数据表明，高温模具的制造成本已占到复合材料制造成本的60％以上。因而用在运动和娱乐用途中使用的这种预浸料，尤其从生产效率和价格方面来看，是不可取的。

为了解决高温固化预浸料出现的上述问题，人们已经做了许多工作。研究和开发微胶囊固化剂技术和潜伏性固化体系是解决预浸料低温固化和较长室温贮存期间矛盾的有效方法，也是低温固化剂的当前主要发展方向。例如在美国专利5567792说明书和美国专利5859096说明书中提出采用乳化技术将固化剂用热塑性树脂包覆起来形成微胶囊，该微胶囊平均粒径5～50μm，能与环氧树脂调和成真胶液。室温下隔绝固化剂与环氧树脂接触，达到固化温度时，热塑性树脂膜溶解释放出固化剂与环氧树脂固化，可同时解决室温贮存期稳定性和低温固化。但是微胶囊尺寸一般需要在5μm下，目前较难制备该尺寸下得微胶囊，由于颗粒较大，无法进入纤维间而均匀份散，无法制备高质量预浸料，同时从其产率和价格上来看，难于适用在作为有关休闲、体育运动制品等用途的预浸料上。

另外，人们利用咪唑环上3位氮原子对咪唑进行改性以期达到一个能低温固化且与环氧树脂配合时贮存期长的效果。例如3位氮原子碱性较强，可以中和异氰脲酸、偏苯三酸、乳酸、异辛酸等有机酸成盐。酸量多少决定这固化剂的固化温度高低和贮存期长短，该方法对咪唑的改性产物固化环氧树脂时室温贮存期长固化温度低，但是该配合物缺点是和环氧树脂体系的相容性不好，影响力学性能，同时从产品性能和广泛使用性来看，也难适用在作为有关休闲、体育运动制品等用途的预浸料上。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种室温下贮存期为8天且能在85℃下能完成初步固化的环氧树脂组合物，还提供了一种原料来源广泛、工艺简单实用、成本低廉、产品质量好的预浸料的制备方法，以及该预浸料成型复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种液态环氧树脂组合物，其由以下的A成份、B成份、C成份、D成份和E成份构成的环氧树脂组合物。

A成份：液态双酚A环氧树脂

B成份：固态双酚A环氧树脂

C成份：酸酐固化剂

D成份：季铵盐促进剂

E成份：乙酰丙酮金属盐促进剂