热塑性环氧树脂基配方、预浸料、复合材料及其制造方法组成比例

一种热塑性环氧树脂基配方，基于热塑性环氧树脂基配方为100重量百分比，热塑性环氧树脂基配方包含0.1重量百分比至95重量百分比的双官能环氧树脂以及0.1重量百分比至80重量百分比的潜伏型硬化剂，其中潜伏型硬化剂为具有两个活性氢的胺类化合物。藉此，可降低制备预浸料的过程中混合步骤所需的温度，并使树脂混合物的粘度不易加热温影响而攀升。此外，热塑性环氧树脂基配方可用于制造热塑性环氧树脂基复合材料，热塑性环氧树脂基复合材料固化后可再成形，有利于回收利用、后续的制程及维修，且符合环保诉求。

Thermoplastic epoxy resin base formula, prepreg, composite material and process for producing the same

A thermoplastic epoxy resin formula, thermoplastic epoxy resin formula for 100 weight percent based on thermoplastic epoxy resin formula contains 0.1 weight percent to 95 weight percent of difunctional epoxy resin and 0.1 weight percent to 80 weight percent of the latent hardening agent, wherein the latent hardening agent for amine two compounds with active hydrogen. Thereby, the temperature required for the mixing step in the preparation of the prepreg can be reduced, and the viscosity of the resin mixture is not easily heated and the temperature effect rises. In addition, thermoplastic epoxy resin formula can be used in the manufacture of thermoplastic composite material based on epoxy resin, thermoplastic curable epoxy resin composite materials can be formed, is conducive to the recovery process, and subsequent maintenance, and meet the environmental demands.

【技术实现步骤摘要】
热塑性环氧树脂基配方、预浸料、复合材料及其制造方法
本专利技术是有关于一种环氧树脂基配方、环氧树脂基预浸料、环氧树脂基复合材料以及制造环氧树脂基预浸料的方法，且特别是有关于一种热塑性环氧树脂基配方、热塑性环氧树脂基预浸料、热塑性环氧树脂基复合材料以及制造热塑性环氧树脂基预浸料的方法。
技术介绍
随着科技蓬勃发展，复合材料(compositematerial)已逐渐成为近代工业的主流，所谓复合材料是指两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料通常包含一连续相与一分散相，其中连续相称为基材(basematerial)，分散相称为补强材(reinforcingmaterial)。藉由不同物质在性能上取长补短及/或产生协同效应，使复合材料具有高强度、低密度、耐酸碱、高耐环境性等特性，而成为备受重视的新能源材料，逐渐取代传统的金属材料与陶瓷材料，广泛应用于各个领域，如航太工业、交通工具、运动器材、建筑器材、国防用途等等。当复合材料以高分子作为基材时，称为高分子基复合材料(polymermatrixcomposite)。环氧树脂被广泛用于高分子基复合材料的基材(称为环氧树脂基体(epoxymatrix))，而具有环氧树脂基体的高分子基复合材料则称为环氧树脂基复合材料(epoxymatrixcomposite)。然而，习用环氧树脂基体为热固性，其固化后无法再成形，也因此，习用环氧树脂基复合材料为热固性，其固化后无法回收再利用，而不利于后续加工及维修，且易造成环境负担。遂有业者发展出热塑性环氧树脂基复合材料，以克服习用热固性环氧树脂基复合材料的缺失。热塑性环氧树脂基复合材料中的热塑性环氧树脂基体是利用双官能环氧树脂与双官能胺类硬化剂聚合而成，其承袭了热固性环氧树脂基体大部份的优点，例如，高强度、高刚性以及优良的结合性，而有利于与其他物质结合，且利用其所制成的热塑性环氧树脂基复合材料亦为热塑性，于完全固化后可再成形。然而，热塑性环氧树脂基复合材料所面临的潜在问题在于其预浸料制备的难度。常见高分子基预浸料的制备方法包括熔融含浸法(meltimpregnationprocess，又称热熔法(hot-meltmethod))与溶液含浸法(solutionimpregnationprocess)，其中熔融含浸法包含混合阶段与含浸阶段。具体来说，在混合阶段中，具有环氧基团的环氧树脂与硬化剂混合形成树脂混合物。在含浸阶段，树脂混合物与补强材(例如纤维)接触一段时间，以使树脂膜与纤维结合而得到预浸料。溶液含浸法则包含以下步骤。首先，使用溶剂将环氧树脂完全溶解以形成树脂溶液，之后补强材通过树脂溶液来完成含浸，再将溶剂挥发以得到预浸料。比较熔融含浸法与溶液含浸法，其中熔融含浸法因不需使用溶剂，可减少环境污染、节省成本，并可提高品质及生产效率而备受相关业者青睐。然而，热塑性环氧树脂基体在混合阶段所需的温度约为200℃至400℃，远高于习用热固性环氧树脂基体所需要的温度(约为50℃至80℃)。因此，热塑性环氧树脂基体采用熔融含浸法时，具有耗能的缺失。此外，当环氧树脂基体为热塑性，树脂混合物在混合阶段的粘度易受升温影响而大幅攀升，从而影响树脂膜厚度的均一性，亦即不利于精确控制树脂与纤维的比例(ResinContent；RC值)，更甚者，过高的粘度易造成树脂混合物粘附于树脂槽内壁而有胶锅的现象，而使树脂槽不易清理。因此，如何进一步改良热塑性环氧树脂基配方，使其在制备预浸料的过程中，可降低混合阶段所需的温度，并使树脂混合物的粘度不易受加热温度影响而攀升，而在形成预浸料后，预浸料可在反应温度(160℃至180℃)下固化为热树性环氧树脂基复合材料，是相关业者努力的目标。
技术实现思路
本专利技术的一目的是在提供一种热塑性环氧树脂基配方，藉此，可降低制备预浸料的过程中混合步骤所需的温度，并使树脂混合物的粘度不易受加热温度影响而攀升，而有利于减少耗能及精确控制RC值。本专利技术的另一目的是提供一种热塑性环氧树脂基预浸料，其是使用前述的热塑性环氧树脂基配方制备而成。藉此，可降低制备预浸料的过程中混合步骤所需的温度，并使树脂混合物的粘度不易受升温影响而攀升，而有利于减少耗能及精确控制RC值。本专利技术的又一目的是提供一种热塑性环氧树脂基复合材料，其是使用前述的热塑性环氧树脂基配方制备而成。热树性环氧树脂基复合材料固化后可再成形，有利于回收利用、后续的制程及维修，且符合环保诉求。本专利技术的再一目的是提供一种制造热塑性环氧树脂基预浸料的方法，藉此，可降低制备预浸料的过程中混合阶段所需的温度，并使树脂混合物的粘度不易受升温影响而攀升，而有利于减少耗能及精确控制RC值。依据本专利技术一态样的一实施方式，提供一种热塑性环氧树脂基配方，基于热塑性环氧树脂基配方为100重量百分比，热塑性环氧树脂基配方包含0.1重量百分比至95重量百分比的双官能环氧树脂以及0.1重量百分比至80重量百分比的潜伏型硬化剂，其中潜伏型硬化剂为具有两个活性氢的胺类化合物。依据本专利技术一态样的另一实施方式，提供一种热塑性环氧树脂基预浸料，包含多条纤维以及一树脂膜。树脂膜与纤维结合，其中树脂膜是依据前述热塑性环氧树脂基配方制备而成。依据本专利技术一态样的又一实施方式，提供一种热塑性环氧树脂基复合材料，包含多条纤维以及一热塑性环氧树脂基体，热塑性环氧树脂基体与纤维结合，其中热塑性环氧树脂基体是依据前述热塑性环氧树脂基配方进行一聚合反应制备而成。依据本专利技术另一态样的一实施方式，提供一种制造热塑性环氧树脂基预浸料的方法，包含提供多条纤维以及提供结合步骤。结合步骤中，树脂膜与纤维结合，树脂膜是由热塑性环氧树脂基配方制备而成，基于热塑性环氧树脂基配方为100重量百分比，热塑性环氧树脂基配方包含0.1重量百分比至95重量百分比的双官能环氧树脂，以及0.1重量百分比至80重量百分比的潜伏型硬化剂，其中潜伏型硬化剂为具有两个活性氢的胺类化合物。本专利技术的优点在于：本专利技术藉由在热塑性环氧树脂基配方包括具有两个活性氢的胺类化合物的潜伏型硬化剂，而该潜伏型硬化剂与双官能环氧树脂可进行一聚合反应以形成线性环氧聚合物，此聚合反应的产物为热塑性，故，以此热塑性环氧树脂作为基体于固化后可再成形，有利于回收再利用、后续的制程及维修，且符合环保诉求；此外，在制备热塑性环氧树脂基预浸料的过程中，热塑性环氧树脂基配方可避免其所形成的树脂混合物的粘度受加热温度影响而大幅攀升，有利于控制树脂膜的厚度，进而可精确地控制RC值，并且少了过高的粘度，可进一步避免树脂槽产生胶锅的现象，而易于清理。附图说明为让本专利技术的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：图1是绘示依照本专利技术一实施方式的一种热塑性环氧树脂基预浸料的剖面示意图；图2是绘示图1中纤维的平面示意图；图3是绘示依照本专利技术另一实施方式的一种纤维的平面示意图；图4是绘示依照本专利技术又一实施方式的一种热塑性环氧树脂基复合材料的剖面示意图；图5是依照本专利技术再一实施方式的一种制造热塑性环氧树脂基预浸料的方法的步骤流程图；图6是图5中步骤320的步骤流程图；以及图7是绘示第一实施例、第二实施例以及第一比较例的多粘度(complexvisco本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性环氧树脂基配方，基于该热塑性环氧树脂基配方为100重量百分比，其特征在于该热塑性环氧树脂基配方包含：0.1重量百分比至95重量百分比的双官能环氧树脂；以及0.1重量百分比至80重量百分比的潜伏型硬化剂，其中该潜伏型硬化剂为具有两个活性氢的胺类化合物。

【技术特征摘要】
2016.02.02 US 15/012,8681.一种热塑性环氧树脂基配方，基于该热塑性环氧树脂基配方为100重量百分比，其特征在于该热塑性环氧树脂基配方包含：0.1重量百分比至95重量百分比的双官能环氧树脂；以及0.1重量百分比至80重量百分比的潜伏型硬化剂，其中该潜伏型硬化剂为具有两个活性氢的胺类化合物。2.权利要求1所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该双官能环氧树脂的环氧当量为150g/mol至1000g/mol。3.权利要求1项所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该潜伏型硬化剂是选自式(I)、式(II)、式(III)及式(IV)所组成的群：其中R是各自独立为碳数1至20的二价烃基，R1是各自独立为碳数1至20的三价烃基，R2是各自独立为碳数1至20的一价烃基，X为拉电子基团或立体障碍基团，且X对该双官能环氧树脂不具反应性。4.权利要求3所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该拉电子基团是选自-NO2、-OCH3、-F、-Cl、-Br、-I、苯基及酯基所组成的群。5.权利要求3所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该立体障碍基团是碳数1至20的一价烃基。6.权利要求1所述的热塑性环氧树脂基配方，更包含：催化剂，其中该催化剂不引起该双官能环氧树脂的自聚反应。7.权利要求6所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该催化剂包含含酚基化合物。8.权利要求6所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该热塑性环氧树脂基配方包含0.01重量百分比至5重量百分比的该催化剂。9.权利要求1所述的热塑性环氧树脂基配方，更包含添加剂。10.权利要求9所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该添加剂为交联剂、抗UV剂、塑化剂、增韧剂、内脱模剂或填充剂。11.权利要求9所述的热塑性环氧树脂基配方，其中该热塑性环氧树脂基配方包含0.01重量百分比至20重量百分比的该添加剂。12.一种热塑性环氧树脂基预浸料，其特征在于包含：多条纤维；以及树脂膜，与所述纤维结合，其中该树脂膜是由权利要求1所述的热塑性环氧树脂基配方制备而成。13.权利要求12所述的热塑性环氧树脂基预浸料，其中该双官能环氧树脂的环氧当量为150g/mol至1000g/mol。14.权利要求12所述的热塑性环氧树脂基预浸料，其中所述纤维形成一织物。15.权利要求12所述的热塑性环氧树脂基预浸料，其中该潜伏型硬化剂是选自式(I)、式(II)、式(III)及式(IV)所组成的群：其中R是各自独立为碳数1至20的二价烃基，R1是各自独立为碳数1至20的三价烃基，R2是各自独立为碳数1至20的一价烃基，X为拉电子基团或立体障碍基团，且X对该双官能环氧树脂不具反应性。16.权利要求15所述的热塑性环氧树脂基预浸料，其中该拉电子基团是选自-NO2、-OCH3、-F、-Cl、-Br、-I、苯基及...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国盛，简辰翰，曾宇璨，
申请(专利权)人：上纬企业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71