[发明专利]用于纤维-基质半成品的快速固化性环氧树脂组合物

说明书

本发明涉及作为用于片状模塑料(SMC)和/或团状模塑料(BMC)的基质组分的环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包括：树脂组分，其包括至少一种环氧树脂；和硬化剂组分，其包括至少一种氨基烷基咪唑化合物、至少一种二氮杂双环烯烃化合物和至少一种潜在性硬化剂。在所述环氧树脂组合物中，所使用的氨基烷基咪唑化合物的量在整个组合物的每摩尔环氧基团0.007‑0.025摩尔的范围内。本发明还涉及以所述环氧树脂组合物作为基质组分并且其中悬浮有具有0.3‑5.0cm的平均长度的短增强纤维的纤维‑基质半成品组合物(SMC组合物或BMC组合物)。所述纤维‑基质半成品组合物可经由如下而制造：将各成分混合，由此所述组合物变稠。所得变稠的产品(半固体纤维‑基质半成品)特征在于比较短的熟化时间和比较长的可用操作时间。本发明还涉及相应的半固体纤维‑基质复合物、特别是半固体SMC以及相应的固化的纤维‑基质半成品、特别是固化的SMC。

说明

本发明涉及包括如下的环氧树脂组合物：树脂组分，其包括至少一种环氧树脂；和硬化剂组分，其包括至少一种氨基烷基咪唑化合物、至少一种二氮杂双环烯烃(diazabicycloalkylen)化合物和至少一种潜在性(latent)硬化剂，其中所述环氧树脂组合物适合作为用于制造纤维-基质半成品(树脂毡片(mat)(片状模塑料(片状模塑混配物，SMC))或者未成型的纤维-基质半成品(团状模塑料(BMC)))、特别是SMC的热固性基质，而无需改变制造和使用例如基于聚酯的纤维-基质半成品的常规工艺。在所述环氧树脂组合物中，所使用的氨基烷基咪唑化合物的量在整个组合物的每摩尔环氧基团0.007-0.025摩尔的范围内。所述环氧树脂组合物的另一特征是，脂族伯胺基团的全部量不超过整个组合物的每摩尔环氧基团0.09摩尔的比例。本发明还涉及纤维-基质半成品组合物、特别是SMC组合物，其包括所提及的环氧树脂组合物以及悬浮在其中的具有0.3-5.0cm的平均长度的短增强纤维。所述纤维-基质半成品组合物可经由如下制造：将所述各成分混合，由此所述组合物变稠(预固化)。所得变稠的产品(半固体(预固化的)纤维-基质半成品、特别是半固体(预固化的)SMC可被存储一些天或星期。然后可将其在合适的固化条件下硬化以得到固化的纤维-基质半成品(特别是固化的SMC)。本发明还涉及半固体纤维-基质半成品、特别是半固体(预固化的)SMC和固化的纤维-基质半成品、特别是固化的SMC。

基于SMC的模塑工艺的用途在近些年过程期间已经被大幅拓展，特别是在汽车工业(减震器、行李箱盖等)中以及在电器工业(铸件、低电压应用等)中。该技术中最常用的树脂为不饱和聚酯树脂。通过使用反应性单体、通常乙烯基单体、并且特别是苯乙烯单体使这些树脂交联。

在所述常规工艺中，将由在乙烯基单体(例如苯乙烯)中的不饱和的、羧基封端的聚酯制成的溶液与过氧化物或者另外的引发剂、增稠剂例如氧化镁、和填料例如碳酸钙或氧化铝混合。然后将该液体混合物例如与玻璃纤维或其它纤维的段在两个箔(例如，由聚乙烯或聚酰胺制成)之间混合，并且在此使用挤压辊以除去气泡。粘度经过几天从通常为0.01-100Pa*s的初始值上升至通常在30 000-150 000Pa*s的范围内的值。该粘度升高是经由所述聚酯的末端羧基与所述增稠剂的反应而引起的。在氧化镁作为增稠剂的情况下，形成了聚合型碳酸镁。一旦所述增稠剂已经被消耗，则粘度达到一个平台。该半固体的基于聚酯的SMC组合物于是具有适合于插入到压缩模具中的非粘性的、皮革状稠度。该变稠的产品的粘度应当在优选为至少三个月的时期(这是所述基于聚酯的SMC组合物的可用加工时间)期间保持大致恒定。

如果粘度太低，则液体树脂在成型过程期间从模具逸出。相反，如果粘度太高，则SMC变成板状，并且因此难以插入到模具中并且可缺乏对于完成模具的填充而言所必需的流动性。该变稠的基于聚酯的SMC组合物然后经由通过过氧化物引发的不饱和键的聚合而被固化(典型地，在120-180℃的温度下在2-10分钟内)。