[发明专利]1K热固性环氧树脂组合物

说明书

技术领域

随着汽车工业朝向更燃料高效的汽车移动，一种减少燃料使用的途径是减轻车辆重量。然而，重量需要在不牺牲车辆完整性和安全性的情况下减轻。如碳纤维复合材料的强化复合材料提供密度较低同时保留与钢和铝类似的机械特性的材料。然而，制备这些复合材料的传统方法通常是劳动密集型并且缓慢的，使得其与汽车厂中通常需要的速度和自动化不相容。本发明提供一种含有固体环氧基封端的聚噁唑烷酮树脂的复合材料以允许产生容易自动处理同时实现高固化玻璃转化温度的低粘性预浸物或碳纤维模制化合物。

本发明还涉及一种单组分热固性组合物，其可以与如连续编织垫、短切或再循环纤维的强化组分在熔体中组合以产生用于形成复合材料的可模制化合物。这种组合物实现用于自动处理和快速压缩模制循环时间(例如在3分钟内)的非冷冻、储存稳定、低粘性预浸物。在具有短切或再循环纤维的系统中，本发明组合物允许优良的粘度控制、纤维浸湿以及压缩模制处理循环时间在3分钟内的非冷冻、储存稳定碳纤维环氧树脂模制化合物。本发明组合物使得可能低本高效地大量制造复合部件。

发明内容

本发明的树脂组合物包含固体环氧基封端的聚噁唑烷酮树脂和一些额外的基于双酚A(“双A”)环氧树脂的环氧树脂或环氧酚醛树脂。树脂组合物可以用如双氰胺(“DICY”)的潜伏硬化剂在如经取代的脲的潜伏催化剂存在下固化。这些树脂组合物能够在低于显著固化发生(＜120℃)的温度下制造。组合物还展示室温储存稳定性，并且能够在接近150℃的固化温度下快速固化(＜5分钟)到高玻璃转化温度(Tg)(≥150℃)。在短切或再循环纤维的情况下，纤维可以添加到树脂组合物中以形成具有足够流动能力的掺合物以允许纤维和树脂在极少树脂分离下填充复杂模具。

附图说明

图1说明制造无规纤维模制化合物的双螺杆挤压工艺。

图2说明具有复杂形状的模制复合部件。

具体实施方式

环氧基封端的聚噁唑烷酮树脂

环氧基封端的聚噁唑烷酮树脂是通过使聚环氧化物化合物与聚异氰酸酯化合物反应形成的反应产物。这种噁唑烷酮的代表性化学结构以下显示于式I中：

式I

适用于本发明的聚环氧化物化合物适合地是拥有一个以上1，2-环氧基的化合物。一般来说，聚环氧化物化合物是拥有一个以上1，2-环氧基的饱和或不饱和脂肪族、环脂肪族、芳香族或杂环化合物。聚环氧化物化合物可以经一个或多个不与异氰酸酯基反应的取代基(如低级烷基和卤素)取代。这些聚环氧化物化合物在所属领域中众所周知。适用于本发明的实践的说明性聚环氧化物化合物也描述于H.E.李(H.E.Lee)和K.内维尔(K.Neville)的在1967年由纽约麦格劳-希尔(McGraw-Hill，NewYork)出版的环氧树脂手册(HandbookofEpoxyResins)和美国专利第4,066,628号中。

可以用于本发明中的尤其适用聚环氧化物化合物是具有以下通式的聚环氧化物

其中R是经取代或未经取代的芳香族、脂肪族、环脂肪族或杂环多价基团并且n具有大于约1到小于约5的平均值。优选的二环氧化物包括2，2-双(4-羟苯基)丙烷(一般称为双酚A)的二缩水甘油醚和2，2-双(3，5-二溴-4-羟苯基)丙烷(一般称为四溴双酚A)的二缩水甘油醚以及其任何混合物。

适用于本发明中的聚异氰酸酯化合物由以下通式表示：(O＝C＝N)_m-R′，其中R′是经取代或未经取代的脂肪族、芳香族或杂环多价基团并且m具有大于约1到小于约5，优选地约1.5到约4，最优选地约2到约3的平均值。适合的聚异氰酸酯的实例包括4，4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)和其异构体、MDI的较高官能同源物(通常称为“聚合MDI”)、二异氰酸甲苯酯(TDI)(如二异氰酸2，4-甲苯酯和二异氰酸2，6-甲苯酯)、二异氰酸间二甲苯酯、六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)和异佛尔酮二异氰酸酯或其任何混合物。其它适合的聚异氰酸酯化合物描述于美国专利第3,313,747号、第4,066,628号以及第4,742,146号中。

优选的聚异氰酸酯化合物是4，4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)(MDI)和其异构体、聚合MDI以及二异氰酸甲苯酯(TDI)。最优选的聚异氰酸酯化合物是4，4′-亚甲基双(苯基异氰酸酯)、其异构体以及聚合MDI