本发明涉及一种可固化树脂、包含纤维和该可固化树脂的纤维增强树脂基质复合材料、以及由其制成的纤维增强树脂基质复合制品。
背景技术：
1、碳和/或玻璃增强碳纤维复合材料用于高性能应用，例如，航空航天和汽车应用中，其中需要轻质高性能。
2、多年来，汽车工业已经将纤维增强复合材料(frc)用于汽车、尤其是高性能小汽车和卡车的零件。高速制造技术的使用使碳纤维增强塑料(cfrp)复合材料移动到连续生产车辆中。一种此种技术是快速固化加压模塑。在这种方法中使用的基材可以来自预浸料或来自长丝卷绕材料。在后者中，碳纤维丝束围绕旋转心轴卷绕，这些碳纤维束或者用树脂预浸渍，或者更常见地，在线浸渍。当卷绕头沿心轴来回移动时，它允许构造具有许多联锁角形构件(interlocking angles)的各种织造制品。从心轴上移除纤维增强树脂基质复合材料产生矩形“坯料”，该坯料可以用作以与预浸料材料类似的方式快速加压固化的基材。
技术实现思路
1、在第一方面中，本发明涉及一种可固化树脂组合物，其包含：
2、(a)可固化树脂，其包含至少一种非芳族环氧化合物、至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物、或其混合物，
3、(b)一种或多种固化剂，其选自路易斯酸:路易斯碱络合物，以及
4、(c)固化促进量的一种或多种酸酐化合物。
5、在该树脂组合物的一个实施例中，该至少一种非芳族环氧化合物每分子此种化合物包含至少一个环氧基团，该至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物每分子此种化合物包含至少一个氧杂环丁烷基团，该一种或多种酸酐化合物每分子此类化合物各自包含至少一个酸酐基团，并且该树脂组合物包含：
6、一定量的该一种或多种固化剂，该量有效地提供从1:25至1:2、优选从1:20至1:5的路易斯酸:路易斯碱络合物的摩尔当量与环氧基团、氧杂环丁烷基团或此类基团的混合物的摩尔当量的比率，以及
7、一定量的该一种或多种酸酐化合物，该量有效地提供最高达1:1、优选从1:20至1:1的酸酐基团的摩尔当量与该树脂组合物的该路易斯酸:路易斯碱络合物组分的摩尔当量的比率。
8、在另一个实施例中，该可固化树脂组合物包含：
9、(a)可固化树脂，其包含至少一种每分子此种化合物包含至少一个环氧基团的非芳族环氧化合物、至少一种每分子此种化合物包含至少一个氧杂环丁烷基团的非芳族氧杂环丁烷化合物、或此类化合物的混合物，
10、(b)一种或多种固化剂，其选自路易斯酸:路易斯碱络合物，其量为每100重量份该树脂组合物从1至20重量份该一种或多种固化剂，以及
11、(c)固化促进量的一种或多种酸酐化合物，每种酸酐化合物每分子此种化合物包含至少一个酸酐基团，该固化促进量为每摩尔当量的环氧基团、氧杂环丁烷基团、或其混合物小于0.5摩尔当量的酸酐基团。
12、在另一个实施例中，该酸酐化合物是具有大于或等于约500g/mol的分子量且每分子具有一个或多个酸酐官能团的酸酐聚合物或低聚物。
13、在第二方面，本发明涉及一种促进可固化树脂组合物的固化的方法，该方法包括将固化促进量的一种或多种酸酐化合物添加到包含可固化树脂和固化剂的可固化树脂组合物中，该可固化树脂包含至少一种非芳族环氧化合物、至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物、或其混合物，该固化剂包含一种或多种路易斯酸-路易斯碱络合物。
14、与缺乏该一种或多种路易斯酸-路易斯碱络合物或该一种或多种酸酐化合物的类似树脂组合物相比，所促进的固化使得可能在较低温度(典型地大于或等于60℃、更典型地从100℃至180℃、并且甚至更典型地从120℃至160℃的温度)下持续较短的时间段(典型地小于或等于20分钟、更典型地从1至15分钟、并且甚至更典型地从1分钟至10分钟的时间段)完全固化本发明的树脂组合物，而不需要后固化。
15、在第三方面，本发明涉及一种用于使所固化的树脂组合物增韧的方法，该方法包括将固化促进量的一种或多种聚合物酸酐化合物添加到包含可固化树脂和固化剂、基本上不存在任何其他聚合物增韧剂的可固化树脂组合物中，该可固化树脂包含至少一种非芳族环氧化合物、至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物、或其混合物，该固化剂包含一种或多种路易斯酸-碱络合物。
16、该可固化树脂组合物能够在中等温度下快速固化。在一个实施例中，该树脂组合物展现出如通过dsc(残余焓)测量的典型地大于或等于85％、更典型地大于或等于90％、并且甚至更典型地大于或等于95％的高固化转化度，和如通过dma(储能模量转变)测量的典型地大于或等于210℃、更典型地大于或等于215℃、并且甚至更典型地大于或等于220℃的高玻璃化转变温度，以及在大于或等于60℃、更典型地从100℃至180℃、并且甚至更典型地从120℃至160℃的温度下固化持续小于或等于20分钟、更典型地从1至15分钟、并且甚至更典型地从1分钟至10分钟的时间段后的良好的机械强度。
1.一种可固化树脂组合物，其包含：
2.如权利要求1所述的树脂组合物，其中，所述路易斯酸:路易斯碱络合物的摩尔当量与氧杂环丁烷基团或其混合物的摩尔当量的比率为从1:20至1:5。
3.如权利要求1-2中任一项所述的树脂组合物，其中，所述酸酐基团的摩尔当量与该树脂组合物的该路易斯酸:路易斯碱络合物组分的摩尔当量的比率为从1:20至1:1。
4.如权利要求1-2中任一项所述的树脂组合物，其中，该树脂组合物在从100℃至180℃的温度下固化持续小于或等于20分钟的时间段后，展现出大于或等于85％的固化转化率，以及大于或等于210℃的玻璃化转变温度。
5.如权利要求1-2中任一项所述的树脂组合物，其中，该组合物包含基于100pbw的该树脂组合物的合计量最高达30pbw的一种或多种芳族环氧化合物和/或单环氧化合物。
6.如权利要求1-2中任一项所述的树脂组合物，其中，该树脂组合物在从100℃至180℃的温度下展现出初始固化速率，进一步包含有效减慢该初始固化速率的氮基化合物。
7.如权利要求6所述的树脂组合物，其中，该氮基化合物选自咪唑化合物和叔胺化合物。
8.一种可固化的纤维增强树脂基质复合材料，其包含用如权利要求1-7中任一项所述的可固化树脂组合物浸渍的纤维。
9.一种纤维增强树脂基质复合制品，其通过固化如权利要求8所述的可固化的纤维增强树脂基质复合材料来制成。
10.一种用于制造可固化树脂浸渍的纤维材料的方法，该方法包括用如权利要求1-7中任一项所述的可固化树脂组合物浸渍纤维。
11.如权利要求10所述的方法，其中，该可固化树脂组合物进一步包含一种或多种可溶于该树脂组合物的热塑性聚合物，其量有效地将该树脂组合物的粘度增加至大于或等于500泊，其中该树脂组合物的粘度在不存在该热塑性聚合物的情况下小于或等于50泊，其中浸渍这些纤维的步骤包括：
12.一种用于制造纤维增强树脂基质复合制品的方法，该方法包括堆叠两层或更多层如权利要求11所述的方法制造的可固化树脂组合物浸渍的纤维，以及将所堆叠的层加热至从100°c至180℃的温度持续小于或等于20分钟的时间段以固化该可固化树脂组合物，并且从而形成该纤维增强树脂基质复合制品。
13.如权利要求10所述的方法，其中，当最初将该树脂、固化剂和固化促进剂组合时，该可固化树脂组合物展现出在40℃下小于或等于50泊的粘度，该方法包括：
14.一种用于制造纤维增强树脂基质复合制品的方法，该方法包括在从100℃至180℃的温度下将如权利要求13所述的方法制备的长丝卷绕的纤维增强树脂基质复合材料加压模塑持续小于或等于20分钟的时间段，以使该长丝卷绕的纤维增强树脂基质复合材料成型并固化该可固化树脂组合物，并且从而形成纤维增强树脂基质复合制品。
15.如权利要求10所述的方法，其中，当最初将该树脂、固化剂和固化促进剂组合时，该可固化树脂组合物展现出小于或等于50泊的粘度，该方法包括用该可固化树脂组合物在模具中浸渍纤维预成型件。
16.一种用于制造纤维增强树脂基质复合制品的方法，该方法包括将如权利要求15所述的方法制造的可固化树脂组合物浸渍的纤维预成型件加热至从100℃至180℃的温度持续小于或等于20分钟的时间段，以固化该可固化树脂组合物，并且从而形成纤维增强树脂基质复合制品。
17.一种促进可固化树脂组合物的固化的方法，该方法包括将固化促进量的一种或多种酸酐化合物添加到包含可固化树脂和固化剂的可固化树脂组合物中，其中该可固化树脂包含至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物或其混合物，所述化合物带有氧杂环丁烷基团或其混合物，该组合物包含基于100pbw的该树脂组合物的从50至80pbw的所述一种或多种非芳族氧杂环丁烷化合物；该固化剂包含一种或多种路易斯酸-碱络合物，所述路易斯酸-碱络合物的摩尔当量与氧杂环丁烷基团或其混合物的摩尔当量的比率为从1:25至1:2；以及该酸酐化合物是具有大于或等于500g/mol的分子量且每分子具有一个或多个酸酐官能团的酸酐聚合物或低聚物,并且酸酐基团的摩尔当量与该树脂组合物的该路易斯酸-碱络合物组分的摩尔当量的比率为最高达1:1。
18.一种使树脂组合物增韧的方法，该方法包括将固化促进量的一种或多种聚合物酸酐化合物添加到包含可固化树脂和固化剂、不存在任何其他聚合物增韧剂的可固化树脂组合物中，其中该可固化树脂包含至少一种非芳族氧杂环丁烷化合物或其混合物，所述化合物带有氧杂环丁烷基团或其混合物，该组合物包含基于100pbw的该树脂组合物的从50至80pbw的所述一种或多种非芳族氧杂环丁烷化合物；该固化剂包含一种或多种路易斯酸-碱络合物，所述路易斯酸-碱络合物的摩尔当量与氧杂环丁烷基团或其混合物的摩尔当量的比率为从1:25至1:2；以及该酸酐化合物是具有大于或等于500g/mol的分子量且每分子具有一个或多个酸酐官能团的酸酐聚合物或低聚物,并且酸酐基团的摩尔当量与该树脂组合物的该路易斯酸-碱络合物组分的摩尔当量的比率为最高达1:1。
19.如权利要求18所述的方法，其中，该树脂组合物在从100℃至180℃的温度下固化持续小于或等于20分钟的时间段后，展现出如根据astm d-5045-99通过缺口冲击测试测量的大于或等于0.3mpa·m1/2的断裂韧性。
20.一种可固化树脂组合物，其包含：
