[发明专利]用于复合材料的环氧基树脂组合物

说明书

一种可固化的环氧基树脂组合物，该树脂组合物可以与增强纤维组合并且然后固化以形成在韧性上是优异的并且展现出高开孔拉伸(OHT)强度的固化的产物。根据一个实施例，该树脂组合物含有双酚F双官能环氧树脂、蒽基化合物、三官能环氧树脂、热塑性聚合物、和含胺固化剂。

本申请要求于2014年12月16日提交的美国临时专利申请号62/092448的权益，将所述美国临时专利申请的披露内容以其全文通过援引方式并入本申请。背景

聚合物基质复合(PMC)材料广泛应用于多种应用。例如，此类复合材料作为高强度、低重量材料越来越多地用于高性能航空航天结构(诸如飞机和汽车的零件)来代替金属。PMC材料含有嵌入聚合物基质材料中的增强纤维，诸如碳纤维、玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维。PMC材料展现出良好的机械特性(例如强度、刚度、韧性)，而且能够实现宽的加工温度窗口以及易于制造，使得它们非常适用于航空航天应用。

用于生产纤维增强的复合材料的方法包括通过用未固化的基质树脂浸渍片状增强纤维形成预浸料的方法。这种方法通常称为“预浸”方法。层压、固结并且随后固化多层预浸料以形成复合零件。可替代地，可以使用树脂传递模制(RTM)方法形成复合零件，该方法涉及将液体树脂注入布置在模具中或模具上的增强纤维的预成型件中，并且随后加热该树脂灌注的预成型件以固化该树脂。

作为PMC材料中使用的基质树脂，热固性树脂由于其高耐溶剂性和耐热性而被主要使用。因为环氧树脂与增强纤维之间的粘合性以及所获得的复合材料的机械特性诸如强度和刚度，经常使用环氧树脂。

详细说明

可以控制预浸料特性和所得复合结构的品质以操纵由这些预浸料制成的所得复合结构的品质和特性。

根据表征所考虑的复合材料的应力状态、几何形状和边界条件，在复合材料的制造中可以使用不同的设计考虑。一种此类设计考虑是缺口特性。当所设计的复合零件含有用于接收紧固件的孔时，缺口特性是非常重要的。一旦在复合材料自身的负荷承载区域上钻孔，缺口特性量度给定复合材料承载负荷的能力。用于测量此类缺口特性的一种方法是开孔拉伸(OHT)强度测试，例如，ASTM D5766，其是用于确定孔对纤维增强的聚合物复合物的拉伸强度的影响的得到确认的静态方法。

开孔拉伸特性主要受碳纤维强度的影响，其中较小影响来自固化的树脂基质。这对于开孔压缩是相反的，其中固化的树脂基质占主导地位。对于给定的纤维，可以操纵所配制的树脂基质特性以增加OHT或OHC，但很少可以改进这些特性之一而不负面影响另一种特性。

在许多复合零件中，OHT和OHC都是重要的，因此不希望以一种特性的降低来实现另一种特性。在其中复合零件正在被弯曲的情况下，一侧将处于拉伸并且另一侧处于压缩，诸如具有上部和下部机翼蒙皮的飞机机翼。其中增加的拉伸强度是重要的另一个实例是在其中内部被加压的复合储罐中。

在此披露了一种可固化的环氧基树脂组合物，该树脂组合物可以与增强纤维组合并且然后固化以形成固化的产物/结构，该产物/结构在韧性上是优异的并且展现出高OHT，使其特别适用于航空航天应用。这种组合物在复合结构中的结合允许增加OHT特性而对OHC特性没有负面影响。

环氧基树脂组合物

根据本披露的一个实施例，该环氧基树脂组合物含有：

(A)环氧树脂组分，其包括：

(i)由以下结构(I)表示的双酚F双官能环氧树脂：

(ii)由以下结构(II)表示的蒽基化合物：

以及

(iii)三官能环氧树脂；

(B)热塑性聚合物；以及

(C)含胺固化剂，