[发明专利]具有一致处理特征的快速固化树脂配制品

说明书

本发明涉及快速固化树脂配制品以及包含其的纤维增强的复合材料以及它们在制造模制制品中的用途，特别地其中该制造方法要求高生产量并且其中具有一致的处理特征(例如粘性和柔性)的树脂配制品在正常至升高的层压环境(如通过20℃与60℃之间的温度所定义的)中将是优选的。本发明进一步涉及一种用于从包含快速固化树脂配制品的纤维增强的复合材料制备制品、特别是模制制品的制造方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年3月1日提交的美国临时申请号62/637,362的优先权。将该申请的全部内容通过援引明确并入本申请。

背景技术

材料的纤维层(例如碳纤维或玻璃纤维)或由此类材料制成的织物，其已经部分或全部地浸渍有树脂(如可固化的树脂)被称为预浸料。纤维增强的树脂(包括预浸料)被用于形成固化的复合制品。可以将纤维增强物的多个层(例如在预浸料中)和树脂铺放在模具中，并且然后固化以形成固化的复合制品。此类固化的复合制品可以用于例如汽车、飞行器或航天器结构部件。在某些领域如汽车结构部件中，除了固化的复合制品的结构和技术要求之外，还额外需要高生产量。因此，适合用于飞行器或航天器的材料可能不适用于汽车，不是因为所得的制品在结构上不合适，而是因为用于制造此种所得制品的手段成本太高或耗时。

已经作出了相当大的努力以减少在这种高生产量应用中使用的材料的固化周期时间。固化周期是温度和时间的平衡，考虑到树脂的反应性以及所使用的树脂和纤维的量。例如，环氧树脂的放热固化反应使得体系易于过热，存在着对材料和模具造成显著损坏的风险，所以环氧树脂的固化不能在过高的温度下发生，并且因此可能通常需要大量的时间。虽然快速固化的树脂配制品在本领域中是众所周知的(参见例如，WO-2014/096435和EP-1279688)，但它们在固化过程中可能展现出玻璃化转变温度(Tg)的发展较差，特别是在使用较短的固化周期的压模方法中。差的Tg增加了当从热的模具中取出时模制零件变形的可能性，并且还在期望制品在高温下工作的应用中导致问题。然而，即使在具有可接受的Tg的配制品中，当成分的化学允许快速固化周期时，处理树脂配制品的问题也会增加。

具有提供非常低或零粘性的处理特征的树脂体系已经被开发例如用于完全自动化的过程。参见例如EP 2268720，然而，具有处理特征包括适合用于在环境或略微升高的温度下发生的过程(如交叉布层和重新定位应用)中的粘性的材料仍然难以找到。

发明内容

因此，仍然需要一种能够在特殊温度下快速固化的树脂体系，该树脂体系在从正常至升高的层压环境(如通过20℃与60℃之间的温度所定义的)下具有适当的处理特征(包括粘性和柔性)。特别地，此种可固化的树脂不能过硬而不能在处理温度(例如从20℃至约60℃)下例如在材料的铺放期间操作。同时，然而相同的可固化的树脂不应该如此粘使其过度粘附在工具(例如而不是适当粘附在增强纤维上)上，可能导致当重新定位材料或在单向的预浸料的情况下残余物的转移，从而当其重新定位在工具上时将材料撕碎分离。如本文所用，“撕碎分离”是指其中材料的一部分保持与工具表面接触而剩余的材料离开工具表面的现象，并且可能当预浸料从工具去除用于重新定位时发生。此种树脂体系还将优选地使得固化的材料能够在接近固化温度或在固化温度下脱模。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种可固化的树脂，该可固化的树脂包含至少一种热固性树脂、至少一种固化剂和至少一种热塑性添加剂，其比率使得该可固化的树脂展现出：

(i)当固化时从约130℃至约200℃的玻璃化转变温度(Tg)；

(ii)当固化时，当在高于该可固化的树脂的Tg不超过10℃的温度下固化不超过10分钟的持续时间时，至少95％的固化转化率；

(iii)当从20℃加热至60℃时，在50°与87°之间、并且优选在70°与85°之间的相角；以及

(iv)任选地，在20℃与60℃之间在约100Pa.s与约10,000,000Pa.s之间的复数模量。