[发明专利]环氧树脂的新型固化剂

说明书

技术领域

本发明涉及包含氰胺和至少一种脲衍生物的新型混合物，用于固化环氧树脂的液态固化剂，以及用于制备纤维复合材料的包含液态固化剂的环氧树脂-组合物。

背景技术

由于热固性环氧树脂的良好化学品耐抗性，非常好的热特性和动力-机械特性以及高的电绝缘能力而广泛应用。此外，环氧树脂显示出对很多基材良好的附着，并且因此最适合用在纤维复合材料（复合材料）中。对于在纤维复合材料中的使用，既期望纤维的良好润湿，也就是,所选的用于制备复合材料的树脂配制品的低粘度，也期望完全固化之后高的机械特性。

使用各种方法由纤维复合材料制备模制件，例如预浸渍方法、各种灌注方法或注射方法，在此尤其是RTM-方法（树脂传递模制）。这些方法中,最近几年，灌注方法或注射方法变得尤其重要。例如，在灌注方法中，位于敞开工具中的干燥增强材料如纤维垫、非织造物、纺织物或针织物，用致密的真空膜覆盖并在施加真空之后经由分配通道用树脂配制品浸渍。该方法的优点在于，可以在短时间内成型具有复杂几何形状的大元件。

用于灌注方法或RTM方法的环氧树脂配制品必须具有低粘度，以便实现在相应的时间内在真空中浸渍纤维材料。如果使用具有过高粘度的树脂配制品，或者如果使用在注射期间过快产生过高粘度的树脂配制品，则在所产生的复合材料中得到未浸渍的部件和其他缺陷。

环氧树脂的固化以不同的机制进行。除了用苯酚或酸酐固化之外，通常用胺来实施固化。这些材料大多数是液态的，并且可以非常好地与环氧树脂混合在一起。由于高反应性和由此非常低的潜伏性，这类环氧树脂组合物被设计成双组分的。这意味着，树脂（A-组分）和固化剂（B-组分）是分开保存，并且仅在要使用之前即刻以合适的比例混合。“潜伏性”在此意味着，单组分的混合物在限定的储存条件下稳定存在。这种双组分树脂配制品也被称为所谓的冷固化性树脂配制品，其中用于此处的固化剂大多数选自胺或酰胺胺的组。

相反，单组分、热固化的环氧树脂配制品是预制成的可即用的，也就是说，环氧树脂和固化剂是在工厂混合的。因此，排除了在现场使用时单组分的混合错误。前提就是形成潜伏的固化剂体系，其在室温下不与环氧树脂反应（可以储存），但是在加热条件下根据能量导入情况而自发发生反应。对于这种单组分的环氧树脂-配制品，例如，双氰胺是尤其适合并且价格低廉的固化剂。在环境条件下，相应的树脂-固化剂-混合物可以以即用状态存放直至12个月。

遗憾的是，具有高潜伏性双氰胺或其他高潜伏性固化剂的这种环氧树脂混合物的缺点在于，固化剂只是极少地溶于环氧树脂中，并且在用于制备纤维复合材料的灌注方法或注射方法中，它在树脂的吸入口处被纤维垫截留（festgehalten）并被过滤掉。因此，阻碍了在使用前固化剂均匀混合物到复合材料的树脂中。由此妨碍了整个复合材料的完全固化。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供新型材料或混合物，用于固化可固化的聚合物树脂，尤其是环氧树脂，它们可以用于制备复合材料和纤维增强的基质。另外，必要性还在于，这种固化剂将公知的胺固化剂和公知的二氰胺-粉末固化剂的优点统一起来，而没有它们的缺点，如低潜伏性或颗粒的过滤。这种新型固化剂应在15℃至30℃的温度范围内应具有足够高的潜伏性，并且可以完全实现环氧树脂的交联，可溶于环氧树脂中或者可与其完全混合，并且适用于灌注、注射或RTM方法。

所述目的通过根据权利要求1的液态固化剂和根据权利要求7的液态混合物来实现。因此，本发明的主题是作为用于固化聚合物树脂的固化剂的液态混合物，所述聚合物树脂尤其是可固化的聚合物树脂，尤其是环氧树脂，该液态混合物包含a)氰胺和b)至少一种式(I)或式(II)的脲衍生物

其中，在每种情况下对于残基同时或者互相独立地适用的是，并且残基R¹、R²、R³中至少一个不是氢：

R¹、R²=同时或互相独立地代表氢、C₁-至C₁₅-烷基、C₃-至C₁₅-环烷基，或者一起形成环的条件下代表C₃-至C₁₀-亚烷基；

R³=氢、C₁-至C₁₅-烷基、C₃-至C₁₅-环烷基、芳基、芳基烷基、