[发明专利]用于环氧树脂(I)的固化的液体固化剂

说明书

本发明涉及用于可固化聚合物树脂，特别是环氧树脂的固化的新型液体固化剂，以及包含所述固化剂的用于制备纤维复合材料的环氧树脂-组合物。

由于热固性环氧树脂良好的耐化学性，极好的热性能和动态力学性能及其高的电绝缘能力，热固性环氧树脂被广泛应用。此外，环氧树脂在许多基材上显示出良好的粘附并且因此特别适合用在纤维复合材料(复合物)中。为了用在纤维复合材料中，纤维的良好湿润(即用于制备复合材料所选择的树脂配制剂的低粘度)以及在固化之后的高的机械性能是合意的。

为了由纤维复合材料制备成型件，使用不同的方法，例如预浸渍方法，不同的灌注方法或注射方法，特别是RTM-方法(树脂传递成型)。在这些方法中，特别是灌注方法或注射方法在过去的几年中具有重要意义。因此例如在灌注方法中，其中位于敞口模具中的干燥增强材料，例如纤维垫、非织造物、织物或针织物，被密封真空膜覆盖并且在施加真空之后通过分配器通道用树脂配制剂浸渍。所述方法的优点在于，可以在较短时间内成型具有复杂几何形状的大型元件。

用于灌注方法或注射方法的环氧树脂配制剂必须具有低粘度，从而能够在真空中在相应的时间内浸渍纤维材料。当使用具有过高粘度的树脂配制剂时或者当使用在注射期间过快形成过高粘度的树脂配制剂时，在所产生的复合物中获得未浸渍部分和其它缺陷位点。

环氧树脂的固化根据不同的机理进行。除了用苯酚或酸酐固化之外，通常用胺进行固化。这些物质通常为液体并且可以与环氧树脂极好地混合。由于高的反应性和因此极低的潜伏性(Latenz)，这种环氧树脂组合物以双组份的形式制备。这意指树脂(A-组份)和固化剂(B-组份)分开储存并且在使用之前才以正确比例进行混合。在本文中，“潜伏性”意指各个组份的混合物在限定的储存条件下稳定存在。双组份树脂配制剂也被称为所谓的冷固化树脂配制剂，其中为此使用的固化剂通常选自胺或酰胺基胺。

相反，单组份热固化环氧树脂配制剂以可供使用的形式预先生产，亦即环氧树脂和固化剂以由生产商混合的形式存在。因此排除了在现场使用时各个组份的混合错误。潜伏性固化剂体系构成其前提，所述潜伏性固化剂在室温下不与环氧树脂反应(可储存)，然而在加热时根据能量输入易于反应。对于所述单组份环氧树脂-配制剂，例如双氰胺是特别合适且成本有利的固化剂。在环境条件下，相应的树脂-固化剂-混合物可以以可供使用的形式储存至多十二(12)个月。

遗憾的是具有高潜伏性双氰胺或其它高潜伏性固化剂的环氧树脂混合物具有的缺点在于，固化剂难以溶解在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在树脂的进入位点处被纤维垫捕获和滤出。因此在应用之前无法将固化剂均匀地混入复合物的树脂中。因此阻碍了整个复合物的固化。

在专利文献中对用于克服这些缺点的提议鲜有描述。德国专利申请DE 27 43 015 A1和奥地利专利AT 351 772各自描述了通过使用具有至多75重量％脲的氰胺混合物或氰胺的水溶液从而固化环氧树脂的方法。也可以通过使用催化量的促进剂进行固化。相应制备的环氧树脂-组合物可以用于制备预浸渍的玻璃纤维织物，所谓的预浸材料。因此这两篇专利文献描述了液体固化剂水溶液。然而其缺点在于，所述固化剂为溶液，在固化过程中必须除去其溶剂水，从而不造成完成的经固化成型件的质量下降。所述缺点与溶剂的选择无关，因为在固化过程中始终必须除去溶剂。

此外，未公开的专利申请PCT/EP2012/053092和PCT/EP2012/053091描述了用于可固化聚合物树脂的固化的液体固化剂，所述固化剂包含氰胺和至少一种给定式的脲衍生物。

本发明的目的在于，提供用于可固化聚合物树脂，特别是可固化环氧树脂的固化的新型固化剂，以及环氧树脂-组合物，所述环氧树脂-组合物可以用于制备复合物和纤维增强的基质。此外，所述固化剂还需要结合已知的胺固化剂和已知的双氰胺粉末固化剂的优点而不具有其缺点，例如低潜伏性或颗粒的过滤。所述新型固化剂应当具有高潜伏性因此具有固化温度下的高储存稳定性以及固化温度下的高反应性，能够使环氧树脂完全交联，可以溶于环氧树脂或可以与环氧树脂完全混合并且适合用于灌注方法、注射方法或RTM-方法。