[发明专利]改善的固化剂组合物

说明书

公开了一种固化剂树脂，其包含至少50wt％环氧酚醛树脂且包含羧酸酰肼和有羟基取代的urone的混合物。

技术领域

本发明涉及固化剂制剂，特别涉及用于使热固性树脂制剂、特别是包含线型酚醛环氧树脂的制剂固化的固化剂制剂。

背景技术

复合材料以很多形式制备。浸渍有可固化树脂基质制剂的纤维层称为预浸料。模塑混配物通常包含短切的各向同性或准各向同性形式的纤维材料与树脂基质制剂的组合。这些材料中的树脂基质制剂可以是线型酚醛环氧树脂，其可以是未固化的或部分固化的。

树脂基质制剂可以选自范围广泛的可聚合组分和添加剂。常见的可聚合组分包括环氧树脂，聚酯，乙烯基酯，多异氰酸酯，和酚醛树脂。包含这些组分的制剂通常分别称为环氧树脂制剂，聚酯制剂，乙烯基酯制剂，多异氰酸酯制剂，和酚醛树脂制剂。本发明涉及包含热固性树脂的制剂，其中树脂成分含有至少50wt％环氧酚醛树脂、特别是线型酚醛环氧树脂。

酚醛树脂通常通过苯酚和甲醛的反应制备。根据催化剂(酸性相对于碱性)以及甲醛与苯酚的摩尔比，苯酚线型酚醛树脂或甲阶碱性酚醛树脂可以由该反应形成。这些树脂可以进一步与表氯醇反应以分别形成苯酚线型酚醛环氧树脂(通常也称为“线型酚醛环氧树脂”)和甲阶碱性酚醛环氧树脂(epoxy phenol resol resins)(通常称为“甲阶酚醛环氧树脂”)形式的环氧酚醛树脂。

虽然本发明可以应用于包含至少50wt％任一类型树脂的树脂体系，其可特别应用于包含至少50wt％线型酚醛环氧树脂的树脂体系。

复合材料所需的性质是，当固化时，其具有所需的玻璃化转变温度(Tg)，并且也具有根据其所要投放于的用途所需的机械性质。在某些应用中重要的是，Tg在微湿或潮湿的条件下保持。期望使用热固性材料用于结构部件，因为相比于热塑性材料具有较好的机械性能和抗蠕变性。对于这些应用，热固性基质具有的初始固化Tg必须足够高以允许在固化温度脱模。较高的固化Tg能力使得能够在较高的固化温度固化；较高的固化温度将使得当反应性随着温度升高而增加时具有较快的固化循环。

包含至少50wt％环氧酚醛树脂的热固性树脂制剂包括催化剂和/或固化剂，且它们根据树脂的性质、带制备的产品和所需的树脂的固化循环来选择。为支持高批量制造速率，复合材料的固化需要短的固化循环。2.5分钟的固化循环可以提供约166000个零件/模具/年的制造速率(假设30秒的携载-重新装载时间和95％的利用率)。

基于咪唑的固化剂广泛用于使树脂固化。遗憾的是，这些固化剂的反应性非常高，因此树脂和这些固化剂的混合溶液存在的问题是，它们显示出较早的固化起始，且无法用作在使用时制造然后交付的单组分环氧树脂组合物，因为这些组合物会在运输或储存过程中增稠、凝胶化和固化。

认为己二酸二酰肼和间苯二甲酸二酰肼是环氧树脂制剂的固化剂。已经提出，它们可以与促进剂如基于脲的材料一起使用，如公开于美国专利4404356和4507445。但是，仍然需要环氧酚醛树脂的固化剂，这些固化剂使树脂组合物快速固化(在3分钟以内、优选在2分钟以内或更快以达到至少95重量％的固化组合物)、并得到下述组合物，所述组合物具有至少120℃、优选至少130℃的玻璃化转变温度(Tg)，并且特别是在升高温度特别是经受湿气时在一段时间内保持Tg。

发明内容

本发明旨在总地解决上述问题和/或提供改进。

根据本发明，提供了根据所附权利要求任一项的固化剂树脂、用途、组合物、复合材料和方法。

我们已经发现，如果己二酸二酰肼和/或间苯二甲酸二酰肼与羟基urone一起用作包含至少50重量％(wt％)环氧酚醛树脂的热固性树脂组合物的固化剂，可以得到具有快速固化性质、高玻璃化转变温度(Tg)与良好Tg保留率的制剂。