[发明专利]改善的快速固化环氧树脂及由其得到的预浸料

说明书

本发明涉及组合物，其包含半固体环氧树脂，所述半固体环氧树脂包含分散其中的固化剂。所述固化剂的粒度使得在21℃的环境温度至少90％颗粒的粒度小于25pm，其中所述组合物进一步包含稀释剂，所述稀释剂包含粒状填料。所述组合物用作预浸料中的基体。使用稀释剂在使组合物与金属或木质基材接触时增加所述组合物的剥离强度。

本发明涉及快速固化环氧树脂及其用途。本发明特别涉及由浸渍有可固化环氧树脂的纤维制备基于树脂的纤维增强结构。这样的其中树脂未固化的可固化结构有时称为预浸料。在一个实施方式中，本发明涉及提供预浸料从而制备体育用品例如滑板。

预浸料为用于描述浸渍有未固化或部分固化状态并且易于固化的树脂的纤维的术语。所述纤维的形式可以为丝束或织物，所述丝束通常包含多根细纤维。对预浸料中所用的纤维材料和树脂的化学组成的选择将取决于固化纤维增强材料所需性质和固化材料所投入的用途。在一个实施方式中，本发明提供基于一种环氧树脂并且可迅速固化的体系。

因此，本发明也涉及预浸料，所述预浸料包含纤维和快速固化环氧树脂，所述预浸料可固化形成增强复合材料，以及涉及由此制备的纤维增强材料。所述增强材料质轻并且强度高。

环氧树脂经常用于这样的应用中。树脂为可固化的，并且固化剂和固化剂促进剂通常包括在该树脂中以缩短固化循环时间。环氧树脂制剂包含树脂和一种或多种热活化的固化剂。通常制剂通过加热至一定温度一定的时间来固化，开发制剂以提供需要的固化温度和固化时间。制剂的反应性根据保持在一定温度时实现一定固化度所需要的时间来测量。

在制备成品时，预浸料可以固化和层合在一起例如为叠层形式或预浸料可以与其他材料一起层合。通常，通过将预浸料在模具、压机或真空袋中加热进行固化。用于固化预浸料和预浸料叠层的固化循环为温度和时间的平衡，这要考虑到树脂的反应性以及树脂和纤维的使用量。从经济的角度，在许多应用中需要循环时间尽可能短以及固化剂和促进剂通常包括在环氧树脂中从而加速固化循环。

也需要加热以引发树脂固化，固化反应本身可高度放热，这需要考虑到时间/温度固化循环。随着制备层合体用于工业应用的情形日益增加，在工业应用中使用大量环氧树脂以及由于树脂固化反应放热导致叠层内产生高温，固化大而厚的预浸料叠层是特别重要的。要避免过高温度，因为这会损害模具增强材料或引起树脂分解。过高温度也可引起对树脂固化的失控，导致固化失控。

除了这些问题之外，还需要由预浸料制备层合结构，其中固化树脂具有高的玻璃化转变温度(Tg)例如高于80℃从而通过改善其对于长时间段内暴露于高温和/或高湿的耐受性来扩展结构的实用性，而长时间段内暴露于高温和/或高湿可引起不需要的Tg降低。增大Tg可以通过使用较大反应性的树脂实现。但是，树脂的反应性越高，在硬化剂和促进剂存在下在树脂固化过程中释放的热就越多，这增加前述随之而来的问题。

需要加速树脂体系的固化。已经使用的技术包括使用环氧树脂溶液，预先反应的(有时称为B阶化)树脂或催化的热熔环氧树脂体系。这些技术各有缺点。使用溶液需要使用溶剂，所述溶剂必须除去和处置。溶剂通常沸点低和易燃，有时通过燃烧处置溶剂可破坏环境。

形成预浸料之前使树脂预先反应可降低预浸料在环境条件下的贮存期，并且预浸料的处理性可受到损害，因为使树脂预先反应可导致预浸料变脆性。热熔体系成本高，需要多阶段过程，包括熔融，共混和催化。

这些快速固化树脂在与诸如木质或金属等基材接触时也显示出差的剥离强度。这阻止将这些树脂施用于大批量生产体育用品，例如滑板，滑雪板，冲浪板，滑冰板，曲棍球棒。

欧洲专利1279688涉及快速固化碳纤维增强的环氧树脂。树脂体系为两种不同分子量的环氧树脂与潜在固化剂例如基于脲的催化剂在一起的共混物。树脂体系可以浸渍到纤维增强材料中从而使预浸料迅速固化。EP1279688体系(该体系包含聚环氧化物，双氰胺(DICY)和2,4-甲苯双二甲脲催化剂)在130℃在19分钟内得到95％固化以及在150℃在短至3分钟内得到95％固化。