[发明专利]用于高生产量制造过程的快速固化环氧组合物

说明书

提供环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物具有含有恶唑烷酮的第一环氧树脂组分；第二环氧树脂组分；包含具有颗粒分布的双氰胺颗粒的潜伏硬化剂，其中至少35％的所述双氰胺颗粒具有小于2微米的粒度；和环氧可溶性潜伏催化剂。已经发现，所述环氧组分、具有双氰胺颗粒的潜伏硬化剂，其中至少35％的所述双氰胺颗粒具有小于2微米的粒度，和环氧可溶性潜伏催化剂的组合提供环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物提供将所述树脂更均匀地灌注到用于形成预浸料坯的纤维材料中。结果，获得更快固化的环氧树脂组合物，这又减少制备模制制品和零件的模具循环时间。

技术领域

本发明一般涉及快速固化环氧配制剂，并且特别是用于可用于制备纤维增强复合材料的环氧配制剂。

背景技术

纤维增强复合材料由于其相对较轻的重量和较高的强度而越来越多地用于各种各样的应用中。一个这类应用的实例为汽车工业，其中期望通过减轻车辆重量来改善燃料效率。纤维增强复合材料结构提供具有比包含金属合金的对应结构更低密度的材料，同时保持与钢和铝相当的机械特性。

通常，纤维增强复合材料包含用纤维(如碳纤维)增强的树脂基质。纤维增强复合材料通常在其中用树脂浸渍包含纤维的织物或丝束以形成所谓的预浸料坯的过程中制备。术语预浸料坯通常用于描述包含用树脂浸渍的纤维并且处于未固化或部分固化状态的增强复合材料。然后可通过使预浸料坯经受足以固化树脂的条件而将预浸料坯模制成最终或半成品模制零件。通常，通过在足够的温度下并且持续足够的时间将预浸料坯在模具中加热以固化树脂来进行固化。环氧树脂通常用于纤维增强复合材料的生产。

汽车工业的需求要求模制零件的制备在通常见于汽车工厂的速度和自动化条件下完成。结果，用于制备模制零件的环氧配制剂必须具有相对较快的固化速率，并且必须能够在自动化系统中进行处理。然而，目前可得到的许多商业环氧配制剂不适合大容量处理和自动化系统。

因此，仍然需要具有快速固化速率的改善的环氧配制剂，其可用于高通过制造过程。

发明内容

本发明的实施例涉及环氧树脂组合物，其特别可用于制备满足与高速自动化制造系统相关的需求的纤维增强复合材料。特别地，本发明的实施例基于本发明人的认识，要用于大容量自动化制造系统(如通常与汽车工业相关的那些)中的环氧树脂组合物需要具有相对较快的固化速率、低至可忽略的粘性、低粘度，和高固化玻璃化转变温度(Tg)。根据本发明的实施例，这些和附加的优点可由环氧树脂组合物提供。

除了上述期望的特性之外，重要的是用于某些行业(如汽车工业)的纤维增强复合材料必须具有类似于钢和铝的机械特性。更具体地，本发明人已经发现，在固化之后具有高Tg和韧性的纤维增强复合材料特别适用于在汽车工业中使用的制品和零件的生产。在优选的实施例中，本发明提供在固化之后显示改善的韧性的环氧树脂组合物。如下面更详细讨论的，在固化之后具有较低交联度的环氧配制剂通常在给定的Tg下具有较高的韧性。

在一个实施例中，本发明提供环氧树脂组合物，其包含含有恶唑烷酮的第一环氧树脂组分；第二环氧树脂组分；包含具有颗粒分布的双氰胺颗粒的潜伏硬化剂，其中98％的双氰胺颗粒具有小于10微米的直径，并且至少35％的双氰胺颗粒具有小于2微米的粒度；和环氧可溶性潜伏催化剂。

如下所述，本发明人已经发现环氧组分、包含双氰胺颗粒的潜伏硬化剂，其中至少35％的双氰胺颗粒具有小于2微米的粒度；和环氧可溶性潜伏催化剂的组合提供环氧树脂组合物，其提供将树脂更均匀地灌注到用于形成预浸料坯的纤维材料中。结果，获得更快固化的环氧树脂组合物，这又减少制备模制制品和零件的模具循环时间。

在一个实施例中，第二环氧树脂组分包含液体环氧树脂和环氧酚醛清漆树脂。优选地，第二环氧组分中的液体环氧树脂包含双酚A的二缩水甘油醚