[发明专利]树脂固化剂体系中的改善

说明书

提供了环氧树脂的固化剂体系，其包含烷基苯二胺和另外的芳族胺。也提供了：烷基苯二胺在用于生产纤维增强的复合材料的灌注方法中增强作为环氧树脂固化剂的芳族胺的性能的用途；可固化环氧树脂组合物，其包含环氧树脂和根据本发明的固化剂体系的混合物；根据本发明的组合物在纤维增强的复合材料的生产中作为可固化树脂的用途和/或在通过灌注方法进行的纤维增强的复合材料的生产中的用途；包含纤维增强材料和固化的环氧树脂的纤维增强的复合材料，该固化的环氧树脂可通过使根据本发明的可固化环氧树脂组合物固化获得；和生产纤维增强的复合材料的方法，其中铺叠纤维增强材料，和在80至130℃的温度将根据本发明的可固化环氧树脂组合物灌注通过纤维增强材料，以及一旦组合物已经灌注纤维增强材料，则将温度升高到150至190℃。

本发明涉及热固性树脂的固化剂体系，特别涉及可固化环氧树脂组合物的固化剂体系、尤其是用于生产纤维增强的复合材料的灌注法的可固化环氧树脂组合物的固化剂体系。

使用固化剂以便活化和控制环氧树脂的固化以提供所需的固化循环、固化放热以及最终固化的树脂的性质。已经提出并广泛使用了用于环氧树脂的大范围的固化剂。例如，胺例如双氰胺是广泛使用的固化剂，砜也是如此，例如二氨基二苯基砜。

环氧树脂的固化剂的要求是：其可溶于环氧树脂，并在固化循环过程中所涉及的温度与环氧树脂一起使用；以及其容易与环氧树脂混合，以使固化剂均匀分散在整个树脂中。另外，固化剂应该可活化，从而为纤维/环氧树脂体系提供所需的时间/温度固化循环，特别提供快速固化但是低的固化反应焓。此外，固化剂应该与可包括在体系中的其它添加剂相容。

一种特定类别的固化剂是取代的4,4’亚甲基二苯胺，例如描述于以下文献的那些：US 4,950,792，US4,978,791，EP2542610和GB2524873。

纤维增强的复合材料在很多应用中用作结构材料，例如航空航天和汽车部件，风力涡轮机部件例如叶片，体育用品例如滑雪用品，以及在电子业、建筑业和家具业中的结构材料。纤维增强的复合材料通常包括包埋在聚合物材料的固体基质中的纤维材料。聚合物材料可以是热塑性树脂或热固性树脂。本发明涉及热固性树脂的固化剂、特别是用于生产纤维增强的复合材料的那些树脂的固化剂，特别涉及环氧树脂的固化剂。

基于热固性树脂的纤维增强的复合材料通常使用两种基本方法之一制备。在一种方法中，称为预浸料的材料如下形成：用未固化或部分固化的液体树脂浸渍可以为机织或非机织单向或多向的纤维材料的层。然后根据最终制品和固化的树脂的要求使预浸料成型，通常通过加热形成高强度轻质最终产品进行。用于这些体系的树脂通常是环氧树脂、酯树脂或马来酰亚胺树脂，且树脂制剂通常包含特定树脂的固化剂。

在可替换的制造技术中，提出将纤维材料铺叠在封闭件内，其中可以将液体树脂灌注到该封闭件中以包封纤维材料，然后在该封闭件中使液体树脂固化以制得最终制品。封闭件可以完全围绕纤维材料，并在真空下吸入树脂(有时称为真空袋技术)。或者，封闭件可以是模具，可以将树脂注射进模具中(有时称为树脂传递模塑)，该过程也可以是真空辅助的(称为真空辅助树脂传递模塑)。如同之前关于预浸料所述的体系，液体树脂体系可以是环氧树脂、酯树脂或马来酰亚胺树脂，并且液体树脂体系也将包含特定树脂的固化剂。

由于制造的经济性以及待生产的模制件尺寸的增加，灌注技术的使用正日益普及，这样的技术特别用于制造汽车和航空航天部件以及风力涡轮机叶片。液体灌注方法有利地使复合材料以降低的制造成本形成，这是因为材料是在高压釜外方法中固化的。但是，关键的是，组件和叶片具有特定的拉伸强度和压缩强度。此外，考虑到复合材料的用途，同样重要的是，其在可形成用于附接的孔的位置保持特定的强度。

已经开发了各种试验来评估纤维增强的复合材料的强度，其中一种称为开孔压缩试验，这是对已在复合材料上形成的孔的位置(例如用于固定附接物)采用的作为标准试验的试验。该试验是广泛使用的，特别是航空航天业，用于判断材料的可接受性，并且是ACEMA标准pr EN 6036。已经发现，当使用第一所述预浸料制造方法时在该试验中提供令人满意性能的固化剂体系、特别是环氧树脂的固化剂体系，当在第二灌注方法中用作固化剂体系时，可能导致性能下降。