本发明专利技术提供热固性树脂预浸渍或浸渍的纤维材料或预浸料，其包含热固性树脂混合物和耐热纤维，例如碳纤维的纤维材料组分，所述纤维材料组分具有500至3,000g/m2的面积重量，所述纤维材料或预浸料具有0.5到4phr的潜在颗粒固化剂或固体固化剂，优选双氰胺的涂层，其中所述预浸料用包含(a)至少一种液体环氧树脂和(b)硬化剂和/或催化剂的热固性树脂混合物浸渍，以及其制备方法。本发明专利技术的预浸料能够简单地提供具有始终如一的树脂固化的轻质复合材料。
Sizing agent for doped catalyst used to prepare high area weight fibre storage stability prepreg or moulded composite intermediate
The present invention provides a thermosetting resin preimpregnated or impregnated fibre material or preprepreg comprising a thermosetting resin mixture and a heat resistant fibre, such as a fibre material component of carbon fibers, which has an area weight of 500 to 3,000 g/m2. The fibre material or prepreg has a potential particle curing agent or solid curing agent of 0.5 to 4 phr, and the coating of dicyandiamide is preferred. The preprepreg is impregnated with a thermosetting resin mixture comprising (a) at least one liquid epoxy resin and (b) hardener and/or catalyst, and a preparation method thereof. The preprepreg of the invention can simply provide a light composite material with consistent resin curing.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备高面积重量纤维贮存稳定性预浸料或模制复合中间体的掺杂催化剂的上浆剂本专利技术涉及储存稳定的热固性树脂预浸渍或浸渍的纤维材料或预浸料，其包含流体或液体热固性环氧树脂和硬化剂和/或催化剂以及位于纤维材料表面上的潜在颗粒固化剂或固体固化剂，例如双氰胺，以及其制备方法，所述方法包含(i)涂布或上浆纤维材料并形成面积重量(不计涂层)为500至3000m2/g的纤维材料的叠层，所述叠层可以为连续的或非连续的，例如碳纤维或其它耐热纤维的织物，或涂布纤维材料的叠层，和(ii)用一种或多种液体环氧树脂和硬化剂或催化剂的树脂混合物对其浸渍。纤维增强型复合材料可应用于各种结构和半结构应用，包括风能；汽车组件；航空航天结构；和休闲体育用品。在例如风力涡轮机叶片的结构应用中，机械负载的支撑可能需要几英寸的模制厚度。举例来说，最近公开的用于风力涡轮机叶片的预浸料包含利用61个玻璃纤维预浸料层制造6cm厚的玻璃纤维结构。然而，随着干纤维面积重量(单位面积质量)的增加，纤维浸渍变得更加困难，因为随着纤维面积重量增加，渗透性降低，这目前限制了高面积重量纤维中间体的产生。为了将树脂浸入干纤维中间体(例如连续纤维织物或短切纤维垫)中，根据多孔介质中流体流动的达西定律，随着面积重量增加，树脂粘度必须降低且/或压降必须增加。此外，如果织物的面积重量可以例如通过使用较少纤维层增加，那么可以大大降低这类纤维预浸料叠层的成本。可以通过提高树脂温度以降低粘度来浸渍干纤维中间体，如连续织物或编织织物，非连续短切纤维垫或短切纤维。然而，树脂硬化剂和/或促进剂的存在限制了热固性树脂的可接近温度范围(粘度)。此外，在需要多天存放稳定性的预浸料中，使用潜在的颗粒固化剂。为了满足预浸料的贮存稳定性要求，例如双氰胺((双氰胺)dicy)的潜在固化剂为特别合适和成本有效的。在催化剂存在下在>120℃的温度下，将双氰胺热活化并用环氧树脂快速固化，以产生展现高强度和优异机械特性的高度交联网络。然而，双氰胺是难溶于环氧树脂的结晶固体；在连续纤维织物的浸渍期间，在树脂进入点处双氰胺颗粒被纤维中间体保留并过滤出。因此，双氰胺不均匀地分布在预浸料纤维基质中。使用这类预浸料制备的复合材料将具有不充分固化区域，并且受到缺乏均匀性和差的机械特性的困扰。以前，解决纤维垫从热固性树脂预浸料过滤出双氰胺的问题的一种方法涉及将双氰胺微粉化成纳米尺寸的颗粒。这些方法可能繁琐且昂贵。一种克服过滤问题的更简单方法是将双氰胺溶解在溶剂中，使得热固性树脂混合物在浸渍期间变得均匀。已使用常规溶剂；然而，有机溶剂的使用造成了一些缺点，例如毒性问题，向配制物中添加挥发性有机物含量，增加溶剂去除的难度，以及溶剂对所得复合材料特性的负面影响。欧洲专利公开EP2905302A1，Zhang等人公开碳纤维复合材料的形成，由此热固性树脂硬化剂和/或促进剂在与树脂接触之前施加于纤维上。还公开使用各种另外的上浆添加剂，例如成膜剂、润滑剂、润湿剂、偶合剂、溶剂和其它化合物。实例表明，在纤维上施加硬化剂/促进剂使得树脂中的硬化剂/促进剂浓度降低，这可以改善树脂适用期。然而，Zhang参考文献没有提到高面积重量纤维基材和具有潜在的固体或颗粒催化剂或硬化剂的上浆组合物。专利技术人试图解决提供贮存稳定的热固性树脂预浸料或树脂浸渍的纤维材料的问题，所述纤维材料含有双氰胺并具有超过500g/m2的面积重量，并且能够制造纤维材料，以及得自纤维材料的具有优异的机械特性的复合材料。
技术实现思路
1.根据本专利技术，热固性树脂预浸渍或浸渍的纤维材料或预浸料包含耐热纤维(优选碳纤维)的纤维材料组分，所述纤维材料组分具有500至3,000g/m2、或优选地600至2,200g/m2的面积重量，例如含非织造垫、织造垫或编织物的一种，所述纤维材料或预浸料具有0.5至约4phr、或优选1至2.5phr的潜在颗粒固化剂(催化剂或硬化剂)或固体固化剂的涂层，例如选自以下的一种：胍类，如烷基胍、芳基胍或双氰胺；氨基胍，包括氨基胍的盐，例如氨基胍碳酸氢盐(AGB)；芳基胍胺，例如苯并胍胺或苯基胍胺；有机酸酰肼，例如己二酸二酰肼和4-异丙基-2,5-二氧代咪唑烷-1,3-二(丙酰肼)；三氟化硼-胺复合物；芳香胺；咪唑；烷基咪唑，例如2-甲基咪唑；苯基咪唑；具有熔点高于30℃、或优选高于40℃的叔烷基胺；和叔芳胺；优选地双氰胺，其中预浸料注入热固性树脂混合物，所述热固性树脂混合物包含(a)至少一种液体环氧树脂，和(b)硬化剂，和/或催化剂，优选双氰胺。2.根据如上述第1项中所述的本专利技术的预浸料，其中(b)总硬化剂和/或催化剂的胺氢当量与(a)至少一种液体环氧树脂中的环氧基当量的比率的范围为0.2:1至2.0:1、或优选0.5:1至1.6:1、或甚至更优选为0.7:1至1.1:1。3.根据如上述第1或2项中任一项所述的本专利技术的预浸料，其中所述纤维材料组分包含连续纤维织物、连续编织织物、非连续纤维垫或非连续短切纤维，例如短切纤维的床或基质。4.根据如上述第1、2或3项中任一项所述的本专利技术的预浸料，其中(b)催化剂选自烷基芳基或苯基取代的脲，例如3-苯基-1,1-二甲基脲、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲)(DCMU)、3-(3-氯-4-甲基苯基)-1,1-二甲基脲、甲苯双-二甲基脲，以及前述各者中的任一种与双氰胺的混合物。5.根据如上述第1、2、3或4项中任一项所述的本专利技术的预浸料，其中热固性树脂混合物中的(b)催化剂或硬化剂、优选双氰胺的量在1至20phr、优选1.5至15phr、或甚至更优选1.5至12phr范围内。6.根据如上述第1、2、3、4或5项中任一项所述的本专利技术的预浸料，其中(i)至少一种液体环氧树脂包含双酚A或F二缩水甘油醚环氧树脂。7.根据如上述第1、2、3、4、5或6项中任一项所述的本专利技术的预浸料，其中(i)至少一种液体环氧树脂(纯)在25℃下的粘度(ASTMD445，运动粘度，2006)为500至15,000mPa.s，或在25℃下为1000至11,000mPa.s。8.根据如上述第1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的本专利技术的预浸料，其中纤维材料组分上的涂层还包含以下一种或多种：成膜热塑性树脂、蜡、表面活性剂、润滑剂、偶合剂(例如可水解硅烷)，或其混合物。9.根据如上述任何先前项目中所述的本专利技术的预浸料，其中在150℃下固化2分钟后，或在150℃下固化3分钟后，所得材料具有150℃或更大的固化Tg(DSC)。10.在本专利技术的另一方面，制造热固性树脂预浸渍或浸渍的纤维材料或预浸料包含(i)按任何顺序通过缠绕、卷绕、汇集或积聚耐热纤维、优选碳纤维的纤维材料组分来形成纤维材料的叠层，所述纤维材料组分具有500至3,000g/m2、或优选地600到2200g/m2的面积重量，如含非织造垫、织造垫、或编织物的一种，用0.5至4phr、或优选地1到2.5的潜在颗粒固化剂(催化剂或硬化剂)或固体固化剂的水溶液、溶剂(例如二甲基甲酰胺)溶液、或水分散液，例如选自以下的一种：胍类，如烷基胍、芳基胍或双氰胺；氨基胍，包括氨基胍的盐，例如氨基胍碳酸氢盐(AGB)；芳基胍胺，如苯并胍胺或苯基胍胺；有机酸酰肼，如己二酸二酰肼和4-异丙基-2,5-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热固性树脂预浸渍的纤维材料或预浸料，其包含耐热纤维的纤维材料组分，所述纤维材料组分具有500至3,000g/cm
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.13 US 62/393,7201.一种热固性树脂预浸渍的纤维材料或预浸料，其包含耐热纤维的纤维材料组分，所述纤维材料组分具有500至3,000g/cm2的面积重量，所述纤维材料或预浸料具有0.5到4phr的潜在颗粒固化剂或固体固化剂的涂层，其中所述预浸料用包含(a)至少一种液体环氧树脂和(b)硬化剂和/或催化剂的热固性树脂混合物浸渍。2.根据权利要求1所述的热固性树脂预浸料，其中所述纤维材料组分为碳纤维。3.根据权利要求1所述的热固性树脂预浸料，其中所述纤维材料组分的单位面积重量为600至2,200g/m2。4.根据权利要求1所述的热固性树脂预浸料，其中所述纤维材料组分包含连续纤维织物、连续编织织物、非连续纤维垫或非连续短切纤维。5.根据权利要求1所述的热固性树脂预浸料，其中所述潜在颗粒固化剂选自胍、烷基胍、芳基胍、氨基胍、氨基胍的盐、芳基胍胺、有机酸酰肼、三氟化硼-胺复合物、芳族胺、咪唑、烷基咪唑、具有高于30℃的熔点的叔烷基胺，和叔芳胺。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·H·邦克，R·鲍默，K·J·鲍克，蔡军，M·L·朗霍斯特，A·A·纳姆乔希，王伟军，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。