[发明专利]含有伯胺或仲胺的杂环胺作为聚合物催化剂或硬化剂的用途

说明书

一种环氧树脂组合物，其包含占组合物约70重量％至约95重量％的环氧组分，和占组合物约5重量％至约30重量％的固化组分，其中所述固化组分包括咪唑；其中环氧组分和固化组分在约100℃至约130℃的温度下一起反应，以在约10分钟或更短时间内形成基本上固化的反应产物，并且所述固化的产物显示出高拉伸强度和挠曲强度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年6月15日提交的第62/685,837号美国临时申请的权益，该申请通过引用的方式整体纳入本说明书中。

关于在联邦政府资助的研究与开发下完成的发明权利的声明

本发明是在政府支持下根据DARPA授予的协议(编号HR0011-15-9-0014)完成的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本公开内容总体上涉及用于制造复合部件的聚合物树脂组合物的领域，并且更具体地，涉及快速固化的环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物产生具有高拉伸强度和挠曲强度的固化产物，所述固化产物适用于需要此类特性的应用。

背景技术

众所周知，热固性树脂组合物或体系可用于粘合或浸渍各种材料，如玻璃纤维、碳纤维垫或织物、以及其他增强材料。用于这种复合结构的制造技术也是已知的并且可以变化。模塑的实际条件因行业而异，范围从消费品到电子产品再到能源和运输。此外，存在用于高压或低压模塑的不同的树脂体系，例如在部分真空下，用于提高树脂向增强材料的渗透。

热固性材料包括聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯、聚氨酯、硅树脂、聚酰胺、聚酰亚胺及其组合。树脂的范围从液体到粉末，但很少作为纯树脂使用。除了有助于机械性能的增强材料以外，树脂还需要固化剂、硬化剂以及其他添加剂如抑制剂和增塑剂。可能需要其他成分来赋予复合材料特定的性能，如阻燃性、紫外线稳定性、导电性、水分或气体渗透阻碍等。

混入热固性树脂中的添加剂的量通常是大量的，并且可以达到树脂重量的三分之一以上，从而与固化后的最终产品的机械性能相互作用。例如，常规的环氧体系需要20-60phr的硬化剂。固化剂浓度以每百份的份数(parts per hundred)或phr来表示，并且反映了待与100克树脂混合的例如以克计的量。由Huntsman Corp.(The Woodlands，TX)出售的D230通常以32phr用于环氧树脂，二亚乙基三胺(‘DETA’)硬化剂以21phr使用，氨基乙基哌嗪(AEP)以23phr使用。因此，工业上需要获得减少添加剂的量或结合功能例如固化和硬化的替代方案，以避免热固性材料的性能损失，同时又不妨碍常规的加工技术。

树脂传递模塑(‘RTM’)是一种日益普遍的模塑形式，其中将催化的低粘度树脂组合物在压力下泵入模具中，置换边缘处的空气，直到填充模具。在注入树脂之前，可以用纤维预成型件或干纤维增强材料填充模具。在模具填充树脂后，树脂固化周期开始，其中模具被加热到约100℃或更高的温度，并且树脂聚合成刚性状态。

在汽车工业中，高压树脂传递模塑(‘HP-RTM’)是OEM及其供应商用于制造汽车结构的一种制造解决方案。这种设备通常利用具有闭环控制的智能或计算机化填充工艺，以及带有用于监测内部模具压力的传感器的高压计量系统。使用闭环控制，可以管理和控制树脂注入。模具关闭后，施加高压缩力，并在约30至约100巴(atm)的高压下注入树脂，完成树脂的浸渍和固化。