[发明专利]可固化树脂组合物及纤维增强树脂基质复合材料

说明书

一种可固化树脂组合物，其含有可固化树脂、一种或多种固化剂以及固化促进量的一种或多种酸酐化合物，该可固化树脂包含至少一种非芳族环氧化合物、至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物、或其混合物，该一种或多种固化剂选自路易斯酸:路易斯碱络合物。一种促进可固化树脂组合物的固化的方法，该方法包括将固化促进量的一种或多种酸酐化合物添加到包含可固化树脂和固化剂的可固化树脂组合物中，该可固化树脂包含至少一种非芳族环氧化合物或非芳族氧杂环丁烷化合物，该固化剂包含一种或多种路易斯酸‑碱络合物。该组合物和方法可用于制造纤维增强树脂基质复合制品。

技术领域

本发明涉及一种可固化树脂、包含纤维和该可固化树脂的纤维增强树脂基质复合材料、以及由其制成的纤维增强树脂基质复合制品。

背景技术

碳和/或玻璃增强碳纤维复合材料用于高性能应用，例如，航空航天和汽车应用中，其中需要轻质高性能。

多年来，汽车工业已经将纤维增强复合材料(FRC)用于汽车、尤其是高性能小汽车和卡车的零件。高速制造技术的使用使碳纤维增强塑料(CFRP)复合材料移动到连续生产车辆中。一种此种技术是快速固化加压模塑。在这种方法中使用的基材可以来自预浸料或来自长丝卷绕材料。在后者中，碳纤维丝束围绕旋转心轴卷绕，这些碳纤维束或者用树脂预浸渍，或者更常见地，在线浸渍。当卷绕头沿心轴来回移动时，它允许构造具有许多联锁角形构件(interlocking angles)的各种织造制品。从心轴上移除纤维增强树脂基质复合材料产生矩形“坯料”，该坯料可以用作以与预浸料材料类似的方式快速加压固化的基材。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及一种可固化树脂组合物，其包含：

(a)可固化树脂，其包含至少一种非芳族环氧化合物、至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物、或其混合物，

(b)一种或多种固化剂，其选自路易斯酸:路易斯碱络合物，以及

(c)固化促进量的一种或多种酸酐化合物。

在该树脂组合物的一个实施例中，该至少一种非芳族环氧化合物每分子此种化合物包含至少一个环氧基团，该至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物每分子此种化合物包含至少一个氧杂环丁烷基团，该一种或多种酸酐化合物每分子此类化合物各自包含至少一个酸酐基团，并且该树脂组合物包含：

一定量的该一种或多种固化剂，该量有效地提供从1:25至1:2、优选从1:20至1:5的路易斯酸:路易斯碱络合物的摩尔当量与环氧基团、氧杂环丁烷基团或此类基团的混合物的摩尔当量的比率，以及

一定量的该一种或多种酸酐化合物，该量有效地提供最高达1:1、优选从1:20至1:1的酸酐基团的摩尔当量与该树脂组合物的该路易斯酸:路易斯碱络合物组分的摩尔当量的比率。

在另一个实施例中，该可固化树脂组合物包含：

(a)可固化树脂，其包含至少一种每分子此种化合物包含至少一个环氧基团的非芳族环氧化合物、至少一种每分子此种化合物包含至少一个氧杂环丁烷基团的非芳族氧杂环丁烷化合物、或此类化合物的混合物，

(b)一种或多种固化剂，其选自路易斯酸:路易斯碱络合物，其量为每100重量份该树脂组合物从1至20重量份该一种或多种固化剂，以及

(c)固化促进量的一种或多种酸酐化合物，每种酸酐化合物每分子此种化合物包含至少一个酸酐基团，该固化促进量为每摩尔当量的环氧基团、氧杂环丁烷基团、或其混合物小于0.5摩尔当量的酸酐基团。

在另一个实施例中，该酸酐化合物是具有大于或等于约500g/mol的分子量且每分子具有一个或多个酸酐官能团的酸酐聚合物或低聚物。