本发明专利技术是用于使用环氧树脂组合物制造增强复合材料的方法。所述环氧树脂组合物是使用偕－二（环己烷）－取代烷基作为硬化剂和叔胺化合物、热活化催化剂或它们的混合物作为促进剂进行硬化的。此环氧树脂组合物具有长固化进行时间，然后在模具中在增强材料的存在下迅速固化。这些固化特性使得本组合物很适于用在诸如以下的制造方法中：树脂传递模塑（ＲＴＭ）、真空辅助树脂传递模塑（ＶＡＲＴＭ）、西曼复合材料树脂熔渗模塑法（ＳＣＲＩＭＰ）和反应注射模塑（ＲＩＭ）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2007年6月15日提交的美国临时申请60/934,756的优先权。本专利技术涉及用于使用环氧树脂制剂制备复合材料的方法。 环氧树脂制剂被用于许多形成增强复合材料的方法中。这些方法包括， 例如，模塑方法，比如作为树脂传递模塑(RTM)、真空辅助树脂压铸 (VARTM)、西曼复合材料树脂熔渗模塑法(SCRIMP)和反应注射模塑(RIM) 己知的那些。这些方法的共有之处是将环氧树脂制剂施加于增强剂，并且 在增强剂的存在下固化。形成具有其中分散有增强剂的连续聚合物相(由固 化的环氧树脂形成)的复合材料。可以使用各种方法制备许多产品。模塑方法(比如RTM、 VARTM、 SCRIMP禾n RIM)被用于制备高强度部件，它们被用于例如座位设备 (seating)、汽车车身面板(automobile body panel)和飞机组件中。在RTM、 VARTM、 FRI和SCRIMP方法中，将编织或并结的纤维预制体(perform) 插入模具腔中。将模具闭合，并且将树脂注入模具中。树脂在模具中硬化 以形成复合物材料，然后将其脱模。在RIM方法中，可以如刚刚描述的 将增强材料预先插入模具中，或可以与环氧树脂组合物一起注入到模具 中。如同使用许多其它制备方法的情况，这些复合材料制备方法的经济性 严重依赖于操作速率(operating rate)。对于模塑方法，操作速率通常用"循 环时间"表示。"循环时间"表示在模具上制备部件和预备模具制备下一个部 件所需的时间。循环时间直接影响单位时间可以在模具上制备的部件的数 量。更长的循环时间增加生产成本，因为单位部件的间接成本(设备和劳动 力等)更大。如果需要更高的生产能力，则由于对更多模具和其它加工设备 的需要，因此资本成本也增加。出于这些原因，在允许的条件下，相当经 常地需要缩短循环时间。当将环氧树脂用在上述模塑方法中时，循环时间的主要组成是使树脂固化所需的时间量。通常需要长固化时间，特别是在部件大且复杂的情况 下。因此，如果用于树脂固化所需的时间可以缩短，则循环时间和生产成 本可以减小。可以通过使用催化剂，并且一些情况下使用高反应性的硬化剂来促进 更快的固化。与更快的固化体系相关的问题还有其它，比如下面的这些问 题。 一个问题就是成本，因为催化剂和特别的硬化剂相对于余下的原料趋于是昂贵的。此外，固化更快的体系趋于具有短的"固化进行时间(open time)"。"固化进行时间，，粗略地指在将组分混合之后，聚合物体系建立足 够的分子量和交联密度使其不再能够以液体形式容易地流动所花费的时 间，此时不能再使用合理的条件对聚合物体系进行加工。由于两个主要原 因，固化进行时间在复合材料的生产加工中是重要的。首先，混合的组分 必须被转移到模具或模头中。这种情况变得困难或不可能，因为粘度随着 增长的聚合物分子量和交联密度增加。第二，混合的组分的粘度必须足够 低，以使它们可以容易地在增强材料纤维或粒子周围和在增强材料纤维或 粒子之间流动。如果聚合物体系的粘度过高，则它不能容易地在增强材料 周围流动，并且所得到的复合材料将具有空隙或其它缺陷。当制备较大部件时，对足够的固化进行时间的需要变得愈加重要，因 为在这些情况下，填充模具可能花费数分钟。由于这些问题，因此需要开发使用环氧树脂制备复合材料的方法，在 这种方法中，在保持足够的固化进行时间的同时縮短固化时间，并且在这 种方法中，形成良好质量的复合材料。本专利技术是一种用于制备模塑增强复合材料的方法，该方法包括将环 氧树脂组合物和增强材料引入模具中，并且使环氧树脂组合物在模具中在 增强材料的存在下固化，其中环氧树脂组合物包括至少一种环氧树脂、至 少一种硬化剂和至少一种促进剂化合物，其中硬化剂包括偕-二(环己胺)-取代烷烃，并且促进剂包括叔胺化合物、热活化催化剂或它们的混合物。本专利技术的优选方法是RTM、 VARTM、 RFI、 SCRIMP和RIM方法。在本专利技术的优选方法中，环氧树脂含有按每个分子计平均至少0.1个 羟基。本专利技术的方法可以用于形成各种类型的复合材料产品并且提供若干优5说明书第3/17页点。固化时间趋于非常短，还有聚合物性质如Tg的良好发展。这允许较快 的脱模时间和较短的循环时间。在固化的第一阶段的过程中，反应混合物 的粘度趋于足够低，使得其可以被容易地转移至模具或树脂浴中，在此反 应混合物在增强粒子或纤维周围容易地流动，从而产生具有很少空隙的产 品。粘度的增加越慢允许使用的操作压力越低。在一些情况下，在固化早 期阶段过程中的粘度越低可以允许使用的注入量越低，从而导致原料成本 的节省，并且可以导致复合材料的表面性质方面的改善。因为这些优点， 本专利技术的方法可用于制备多种复合材料产品，其中汽车和航空航天器组件 是值得注意的实例。本文中使用的环氧树脂包括至少一种每个分子中平均官能度至少为2.0个环氧基的化合物或多种化合物的混合物。环氧树脂或其混合物可以 具有按每个分子计至多4.0个环氧基的平均值。其优选具有按每个分子计 2.0至3.0个环氧基的平均值。环氧树脂可以具有约150至约1,000、优选约160至约300、更优选约 170至约250的环氧当量。如果环氧树脂是卤代的，则当量可以略高一些。环氧树脂应当具有不高于80°C、优选不高于5(TC的熔融温度。环氧树 脂在室温( 23"C)可以是液体。合适的环氧树脂包括，例如多元酚化合物的二环氧甘油醚，所述多 元酚化合物比如间苯二酚、邻苯二酚、对苯二酚、双酚、双酚A、双酚 AP(l，l-二(4-羟苯基)-l-苯基乙烷)、双酚F、双酚K和四甲基双苯酚；脂族二醇和聚醚二醇的二环氧甘油醚，比如C2.24亚垸基二醇和聚(环氧乙烷)二醇或聚(环氧丙垸)二醇的二环氧甘油醚；苯酚-甲醛清漆树脂的多縮水甘油 醚；烷基取代苯酚-甲醛树脂(环氧酚醛清漆树脂)；苯酚-羟基苯甲醛树脂； 甲酚-羟基苯甲醛树脂；双环戊二烯-苯酚树脂和双环戊二烯-取代的苯酚树 脂，和它们的任意组合。合适的多元酚的二环氧甘油醚包括由结构(I)表示的那些<formula>formula see original document page 7</formula>(I)其中每个Y独立地为卤原子，每个D是-S-、 -S-S-、 -SO-、 -S02、 -C03、 -CO-、 -O-或适宜地含1至约10个、优选1至约5个、更优选1至约3个 碳原子的二价烃基。每个m可以是0、 1、 2、 3或4，并且p是0至5的 数。p对应于结构I的环氧树脂的每个分子存在的羟基的平均数。合适的 环氧树脂的实例包括二元酚如双酚A、双酚K、双酚F、双酚S和双酚AD 的二环氧甘油醚，以及它们的混合物。优选的此类型环氧树脂是其中p至 少为0.1的那些，特别是其中p为0.1至2.5的那些，因此这些类型含有据 信对固化过程中分子量和交联的迅速建立有贡献的反应性羟基。这种类型 的环氧树脂可商购，包括双酚A的二环氧甘油醚树脂，比如由陶氏化学公 司(The Dow Chemical Company)以名称D.E.R,TM 317、 D.E.R.TM 331、 D.E.R,tm 364、 D.E.R.TM 383、 D.E.R. 661、 D.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备模塑增强复合材料的方法，所述方法包括：将环氧树脂组合物和增强材料引入模具中，并且使所述环氧树脂组合物在所述模具中在所述增强材料的存在下固化，其中所述环氧树脂组合物包括至少一种环氧树脂、至少一种硬化剂和至少一种促进剂化合物，其中所述硬化剂包括偕－二（环己胺）－取代烷烃，并且所述促进剂包括叔胺化合物、热活化催化剂或它们的混合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰凡盖，
申请(专利权)人：陶氏环球技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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