[发明专利]用于制备储存稳定的复合材料的环氧树脂组合物

说明书

本发明涉及用于制备储存稳定的复合材料的环氧树脂组合物。具体地，本发明涉及由至少一种树脂组分和至少一种固化剂组分组成的环氧树脂组合物，其中所述组合物适合作为热固性基质用于制备纤维‑基质‑半成品和固化的纤维‑基质‑层压物，也称为复合材料。

技术领域

本发明涉及由至少一种树脂组分和至少一种固化剂组分组成的环氧树脂组合物，其中所述组合物适合作为热固性基质用于制备纤维-基质-半成品和固化的纤维-基质-层压物，也称为复合材料。

背景技术

由至少一种环氧树脂和至少一种固化剂例如胺、酸酐、双氰胺构成的环氧树脂组合物是长久以来已知的，并且用于例如涂料、复合材料或地板之类的应用领域中。

术语复合材料在本发明中特别是与术语复合物、复合部件、复合料、纤维复合材料、复合模制件、纤维增强塑料或纤维增强部件、预浸料、丝束预浸料（Towpregs）、纤维-基质-半成品、纤维-基质-层压物、SMC（片材模塑料）、SMC复合材料（SMC-纤维-基质-半成品）、BMC（块状模塑料）、BMC复合材料（BMC-纤维-基质-半成品）同义使用。

复合材料在上下文中理解为是指来自纤维和塑料-或树脂基质的复合材料。此类复合材料的特征在于高的比刚度和强度以及低重量，因此，它们在对有效利用紧缺资源的提高的要求的情况下越来越获得各种工业，例如汽车工业的注意。在汽车建造中，除了高机械要求之外还对部件的表面品质提出高要求（“A类”）。

用于制备复合材料的方法可以分为一步法，例如RTM（树脂传递模塑）和VARTM（真空辅助的树脂传递模塑）和多步法，例如预浸料技术和SMC（片材模塑料）。

在用于制备储存稳定的复合材料的两步法中，在第一步中将纤维用基质浸渍。随后将该复合材料、纤维-基质-半成品转移到B阶段中。B阶段对于本领域技术人员而言理解为是指反应性组分仅已部分地相互反应直至达到转化率或粘度平稳的状态。该基质在这种状态下是储存稳定的，并且尚未完全反应完，且是可熔融和能流动的。但是，粘度明显高于初始状态时。在第二步中，然后将该复合材料、纤维-基质-半成品在压机中在施加温度和压力的情况下完全地固化成成品复合材料、纤维-基质-层压物。

储存稳定、热固化、粘性和非粘性且基于环氧树脂的预浸料-和SMC-体系是已知的。在这一类中，双氰胺（“DiCy”）固化环氧树脂体系具有最大的市场份额。粘性预浸料例如用于航空、风力（转子叶片）和汽车工业中。相反，非粘性预浸料用于电气-和电子工业中，在那里它们被加工成所有类型的电路板基材或绝缘-或构造元件。环氧-SMC体系同样用于汽车工业中。在此，环氧体系用作传统使用的UP树脂和VE树脂的替代品，这些树脂一方面含有毒理学危险的苯乙烯且另一方面具有比环氧化物体系更差的机械性能。

由于低价、易于获得、高潜能和由其制备的纤维复合材料的平衡的热-/机械性能，优选并大量地使用双氰胺作为用于预浸料和SMC-纤维-基质-半成品或层压物的环氧树脂制剂中的固化剂组分。

基于双氰胺的环氧体系例如描述在US 5508328中。如上所述，为了浸渍纤维，在第一方法步骤中低粘度是必要的。因为双氰胺是固体，必须将其首先溶解并然后部分地与环氧树脂反应。在用于预浸料应用的环氧化物体系中使用双氰胺的缺点特别是其差的溶解性。溶解可行的少数溶剂之一是DMF（二甲基甲酰胺）。但是，DMF在毒理学上极其危险。在粘性预浸料的范围中，如今可用特别的微粒化Dicy类型，其作为第二相分散到树脂制剂中。但是，固体的分解不总是完全地，以致Dicy聚结物留在树脂基质中，这导致不均匀分布的固化剂和因此出于技术以及光学原因导致次品。此外，微粒化颗粒的分散导致粘度升高。进一步地，在Dicy和环氧树脂的剩余反应性基团的随后固化过程中，释放大量热形式的反应热，这可能导致层压物和部件的受损，以致在建造厚壁部件时受限。用于SMC应用的基于双氰胺的环氧体系例如描述在US 5508328、WO98022527、WO2014209601、DE 2131929中。在此的缺点还有，DiCy（本身是固体）的分散导致更高的初始粘度。