双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂混合物作为预浸料的用途制造技术

本发明专利技术提供一种双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物作为预浸料的用途，其用于含浸不同材料，形成热塑性复合材料；以及一种热塑性复合材料及制备的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种混合物的用途，特别是一种以双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/双官能基二级胺硬化剂的混合物作为预浸料的用途、热塑性复合材料及制备其的方法。【先前技术】材料是工业之母，而复合材料(Composite Materials)则是近代材料工业的主流。复合材料具有强度高、质量轻、耐酸碱、耐天候等特性，集结各种材料的优点于一身，已逐渐取代传统的金属材料、陶瓷材料，甚至一般高分子材料，广泛应用于各种行业上。复合材料为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，而复合材料中，通常有一连续相，称为基材；另一相为分散相，称为补强材。而复合材料依据其基材的不同可分为高分子复合材料(Polymer Matrix Composite)；碳/碳复合材料(Carbon/Carbon composites)；金属基复合材料(Metal Matrix Composites，MMC)；陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites，CMC)等。而复合材料中的分散相则依补强材的不同，可区分为纤维状复合材料、颗粒状复合材料、积层状复合材料、薄片状复合材料或填充状复合材料等等。其中，高强质轻的高分子树脂纤维复合材料近几年最受瞩目，且已开始大量的取代金属合金制品，且产量及应用领域也不断扩大，已经在汽车、电子、电气、建材等行业得到广泛的应用。而依照高分子树脂基材又可分成热固型复合材与热塑形复合材两系统。热塑性树脂基材结合补强材所制作而成的热塑性复合材料具有许多优点，例如：韧性高、耐冲击性佳、预浸料稳定、无储存时间限制、制造周期短、耐化学性能好、吸湿率低、可重复加工等。此外，其在制程上具备高效率的加工形式以及成品可回收等两大优势，因此在使用上比起热固型复合材更受到加工制程者的青睐。目前市面上主流的热塑复合材的制造方法为热熔法(又称熔融含浸法)或溶剂法；熔融含浸法是将树脂加热熔融后，将补强材通过熔融的树脂来完成含浸；溶剂法是 使用溶剂将树脂完全溶解，改变或降低热塑性树脂在常温下的型态(由固态转液态)及黏度，并以此含浸补强材，含浸完成后再将溶剂挥发。
技术实现思路
虽然习知已有相关的技术可以制备热塑性复合材，但是溶剂法在制程上使用大量有机溶剂，排放大量有机挥发物且易造成环境污染；热熔法则是与补强材(或称分散相)的含浸性较差，易造成复合材料成品层间缺陷。此外，目前热塑性复合材料所面临最大的问题在于热塑性树脂熔融温度高、黏度亦高，因此在制备预浸材有具有相当大的难度。为解决上述问题，本专利技术利用环氧树脂与胺类硬化剂混合后低黏度的特性，让树脂在不需溶剂的使用下，且尚未进行固化，即先与补强材进行有效的含浸，而后进行原位聚合，形成热塑性复合材料。而本专利技术人意外的发现，不同于习知双官能基环氧树脂通常与多官能基胺形成热固性树脂，本专利技术人采用单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂，使双官能基环氧树脂形成热塑性树脂，而用于热塑性复合材料，有较佳的制程及功效，且所使用的双官能基环氧树脂可直接在与分散相含浸的状态下原位聚合，也就是说该双官能基环氧树脂可先进行含浸，之后于分散相已含浸的状态下聚合，从而不会有以往难以含浸的问题存在。因此，本专利技术的主要目的在于提供一种双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物作为预浸料的用途，其用于含浸纤维后原位聚合，形成热塑性复合材料。在一个优选实施例中，该双官能基环氧树脂中，含有一或多种60至100wt％的环氧树脂混合物，且含有0～25wt％的功能性添加助剂。于另一个优选实施例中，该双官能基环氧树脂为环氧当量(EEW)介于50至650者。于另一个优选实施例中，该双官能基环氧树脂为包含任一或混合下列式(I)至(IV)：其中，X1代表C4～C18烷基；n为0～20；X2至X21可为相同或不同，且代表H、P、烷基或卤素；且Y代表S、O或C原子。在另一个优选实施例中，该单官能基一级胺级/或双官能基二级胺硬化剂中包含80～100wt％的一或一种以上官能基一级胺级/或双官能基二级胺混合物，0～10wt％的功能性添加助剂。在另一个优选实施例中，该功能性添加助剂选自由低收缩剂、耐燃剂、耐紫外光助剂、耐磨剂及增韧剂所组成的群组。在另一个优选实施例中，该单官能基一级胺级/或双官能基二级胺硬化剂为包含任一或混合下列式(V)至(VII)：其中，Ra为烷基、芳基或芳烷基；Rb为烷基或芳基；Rc为烷基。本专利技术的另一目的在于提供一种制备热塑性复合材料的方法，包含：混合双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂形成预浸料，并将该混合物含浸一分散相后原位聚合。在一个优选实施例中，该预浸料含浸分散相是透过手糊成形、涂刷成形或真空灌注方式，亦可以运用习知的鼓型绕卷法(Drum Winding)及热熔含浸制程(Hot-melt Impregnation)等纤维补强复合材料等加工方式含浸分散向，再经加热进行原位聚合。在一个优选实施例中，该混合物为低黏度时，预浸料含浸分散相是透过鼓型绕卷法(Drum Winding)，再经加热进行原位聚合。在一个优选实施例中，该混合物为高黏度时，预浸料含浸分散相是透过高温含浸制程(Hot-melt Impregnation)含浸，再经加热进行原位聚合。本专利技术的另一目的在于提供一种热塑性复合材料，其使用上述方法制得。依据本专利技术的双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物的用途、制备热塑性复合材料的方法及该复合材料，其相较于先前技术产生的优点如下：本专利技术未使用挥发性材料，因此较环保；无需粉碎研磨或薄膜进行制作，较节省能源；热塑性复合材料低温小于60度即可含浸，因此制程较容易；且由于材料的特性，使得复合材料层间结合性较佳；热塑性复合材料具有耐燃、耐疲劳、耐冲击、耐黄化等特性，因此可应用于多种领域。【图式简单说明】图1是以光学显微镜FS-105(100x放大倍率)观察热塑碳纤维预浸布纵剖面，a)为以PKHH以热熔法(200℃)含浸碳纤维纵剖面，其纤维内部局部呈现干纱状态；b)为以实施例1所含浸碳纤维纵剖面，其纤维呈现完全浸润；c)为以实施例4所含浸碳纤维纵剖面，其纤维呈现完全浸润；d)以实施例5所含浸碳纤维纵剖面，其纤维呈现完全浸润。【实施方式】本文中术语「一」或「一种」当与「包含」连用于申请专利范围或说明 书中，可能代表有一个，但也符合「一或多个」或「至少一个」。本专利技术的双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物的用途本专利技术的主要目的之一在于提供一种双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物作为预浸料的用途，其用于含浸一分散相后原位聚合，形成热塑性复合材料。本文中所称的术语「预浸料」是指用于含浸复合材料中的分散相(如纤维、颗粒、积层、薄片或填充物)的尚未固化的浸料，其是由混合双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂形成的混合物但该双官能基环氧树脂尚未固化者。本文所称的术语「分散相」是指与本专利技术的双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物物理及化学性质不相同的材料，又可称之为「补强材」，该分散相的实例可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物作为预浸料的用途，其用于含浸一分散相后进行原位聚合，形成热塑性复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种双官能基环氧树脂与单官能基一级胺及/或双官能基二级胺硬化剂的混合物作为预浸料的用途，其用于含浸一分散相后进行原位聚合，形成热塑性复合材料。2.如权利要求1的用途，其中该双官能基环氧树脂中，含有一或多种60至100wt％的环氧树脂混合物，且含有0～25wt％的功能性添加助剂。3.如权利要求1的用途，其中该双官能基环氧树脂为环氧当量(EEW)介于50至650者。4.如权利要求1的用途，其中该双官能基环氧树脂为包含任一或混合下列式(I)至(IV)：其中，X1代表C4～C18烷基；n为0～20；X2至X21可为相同或不同，且代表H、P、烷基或卤素；且Y代表S、O或C原子。5.如权利要求1的用途，其中该单官能基一级胺级/或双官能基二级胺硬化剂中包含80～100wt％的一或一种以上官能基一级胺级/或双官能基二级胺混合物，0～10wt％的功能性添加助剂。6.如权利要求2或5的用途，其中该功能性添加助剂选自由低收缩剂、耐燃剂、耐紫外光助剂、耐磨剂及增韧剂所组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国盛，简辰翰，
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