具有改善的韧性的结构复合材料的制作方法

专利名称：具有改善的韧性的结构复合材料的制作方法
具有改善的韧性的结构复合材料
背景技术：
发明领域本发明涉及一种具有改善的韧性的结构复合材料。更具体地，本发明涉及一种使用嵌段共聚物增韧剂来提高结构复合材料的断裂韧性的结构复合材料。发明背景和相关技术的描述结构复合材料已知可用于很多应用如电子、航空航天、运输和户外运动设备应用。 可热固化的树脂如环氧树脂通常被用作结构复合材料中的聚合物基体。环氧树脂通常与增 强材料如玻璃纤维一起使用以形成结构复合材料。环氧树脂和增强材料的组合可以使用硬 化剂或固化剂固化。固化的或热固化的环氧树脂已知具有良好的热、机械和化学性质，但是 他们缺乏韧性并且通过固化趋于变脆性。此外，环氧树脂和一些其它可热固化的树脂通常已知是非常难于变韧的，并且一 些可能是太脆而不能有效地变韧。在过去，提高脆的可热固化的树脂的断裂韧性的尝试通 常是以改变所得热固性树脂的模量和热性质(例如，玻璃化转变温度；Tg)为代价来实现 的，从而对于热固性树脂的适用性产生了不可接受的限制。例如，高分子量粘性橡胶如羧基 封端的丁二烯-丙烯腈(CTBN)橡胶或核壳橡胶已经被用作增韧剂来改善环氧树脂的韧性， 然而，韧性的改善通常导致更高的增韧剂装载量，更高的粘度和/或环氧树脂的玻璃化转 变温度(Tg)下降。因此，在工业上需要发展这样的一种可热固化的树脂组合物用于制备具有改善 的延展性(即，断裂韧性)的结构复合材料，同时保持了其它关键的加工性质(例如，粘度) 和行为性质(例如，玻璃化转变温度和模量)。发明概述本发明提供了一种显示断裂韧性被改善的同时还保持了其它关键的加工性质 (例如，粘度)以及性能(例如，模量和玻璃化转变温度)的结构复合材料。本发明的一个方面是涉及一种结构复合材料，该结构复合材料包含(i)增强材料 如碳纤维和(ii)可热固化的树脂组合物，其中所述可热固化的树脂组合物包含(a)可热固 化的树脂，和(b)至少一种嵌段共聚物增韧剂。本发明的另一方面涉及一种制备所述结构复合材料的方法，所述方法包括(1) 部分地固化可热固化的树脂组合物以形成先行(advanced)可热固化的树脂；(2)用所述先 行可热固化的树脂浸渍碳增强材料以形成预浸渍体；和(3)完全固化所述预浸渍体以形成 结构复合材料。附图简述

图1是显示本发明的环氧树脂的固化曲线的图例。图2是显示不使用本发明的嵌段共聚物增韧剂的碳纤维增强复合材料Fl (对照) 的动态力学分析(DMA)结果的图例。图2所示的对于碳纤维Fl样品(对照)的DMA结果 (3次扫描)表明Tg为约193°C和在40°C的剪切模量为约55000MPa。图3是显示使用了本发明的嵌段共聚物增韧剂的碳纤维增强复合材料F2(增韧)的动态力学分析(DMA)结果的图例。图3所示的对于碳纤维F2样品(增韧)的DMA结果 (3次扫描)表明Tg为约195°C和在40°C的剪切模量为约55000MPa。图4是显示没有使用嵌段共聚物增韧剂的碳纤维增强复合材料Fl (对照)的I型 应变能释放率(GJ结果的图例；以及使用了本发明的嵌段共聚物增韧剂的碳纤维增强复 合材料F2 (增韧)的I型应变能释放率(GJ结果的图例；在图4中所示的I型应变能释放 率是使用改进梁理论(Modified Beam Theory)计算的。发明的详细说明如上所述，本发明提供一种结构复合材料，所述结构复合材料包含(i)增强材料 如碳纤维，和(ii)可热固化的树脂组合物，其中所述可热固化的树脂组合物包含(a)可热 固化的树脂，和(b)至少一种嵌段共聚物增韧剂。适用于形成本发明的结构复合材料的增强材料的实例包括下面各项中的一项或 多项纤维如碳；石墨；硼，石英；氧化铝；芳族聚酰胺；玻璃如E玻璃、S玻璃、S-2玻璃或C 玻璃；以及碳化硅或含有钛的碳化硅纤维；以及它们的混合物。可商购的纤维可以包括有 机纤维，如来自DuPont的KEVLAR ；含氧化铝的纤维，如来自3M的NEXTEL ；碳化硅纤维， 如来自Nippon Carbon的NICAL0N ；以及含有钛的碳化硅纤维，如来自Ube的TYRRAN0 ； 或玻璃与碳纤维(混合物)的组合；以及它们的混合物。可用于本发明中的增强材料的更优选实例可以是碳纤维或与其它材料如玻璃组 合的含碳纤维。碳纤维通常以很多的不同形式供给，如例如以连续的丝束、短纤维和席的形 式供给。纤维可以使单方向的或多方向的。连续丝碳的丝束(tow)通常含有约1，000至约 75，000的单丝，这些单丝可以机织或针织成编织粗纱和与玻璃纤维和芳族聚酰胺纤维一起 机织或针织成混合织物。可用于本发明的结构复合材料的碳纤维增强材料可以是例如机织 织物、布、网状物、纤维网(web)或纤维的形式；或是单方向取向的平行丝的斜交帘布正交 层压体(cross-ply laminate)形式。可用于本发明的纤维量通常为约10%至约90%的纤维体积分数；优选为约50% 至约75%的纤维体积分数；以及更优选为约60%至约70%的纤维体积分数。如在本文中使用的术语“可热固化的”是指组合物能够经历赋予组合物固化或热 固化状态或状况的调节。术语“热固性(thermoset) ”由 L. R. Whittington 在 WhittinRton' s Dictionary of Plastics (1968),第239页中定义如下“作为成品处于它们的最终状态的树脂或塑性 化合物是基本上不熔和不溶的。热固性(thermosetting)树脂通常在它们的制备或加工的 某些阶段为液体，其通过热、催化或一些其它化学方式固化。在完全固化之后，热固性材料 (thermosets)不可能通过加热再软化。一些通常是热塑性的塑料可以通过与其它材料的交 联成为热固性的。” 本发明的可热固化的树脂组合物包含(a)可热固化的树脂，和(b)嵌段共聚物增 韧剂。可热固化的树脂组合物还可以任选包含下列组分中的一种或多种(c)固化剂、(d) 催化剂，和(e)其它添加剂。适合用于本发明的可热固化的树脂的实例可以包括环氧树脂；二环戊二烯苯酚酚 醛清漆树脂；基于对氨基苯酚和间-氨基苯酚的三官能树脂；基于二苯氨基甲烷(MDA)的 三-和四-官能树脂；乙烯基树脂；氰酸酯；聚酯；以及它们的任意混合物。
环氧树脂可以是每个分子中拥有多于一个连位(vicinyl)环氧基的任何聚环氧 化合物，即每一个分子中多于1个的1，2-环氧基的任何聚环氧化合物。 可用于本发明中的环氧树脂的实例可以包括多元酚和多元醇的缩水甘油基聚醚。 作为本发明的示例，可以在本发明中使用的环氧树脂的实例包括下列各项的二环氧甘油 醚间苯二酚、儿茶酚、对苯二酚、双酚、双酚A、双酚AP (1，1-双(4-羟基苯基)-1-苯基乙 烷)、双酚F、双酚K、四溴双酚A、苯酚-甲醛酚醛清漆树脂、烷基取代的苯酚-甲醛树脂、苯 酚-羟基苯甲醛树脂、甲酚-羟基苯甲醛树脂、二环戊二烯_苯酚树脂、二环戊二烯_取代 苯酚树脂、四甲基联苯酚、四甲基_四溴联苯酚、四甲基三溴联苯酚、四氯双酚A，和它们的 混合物。环氧树脂的更优选的实例可以包括双酚A和双酚F的二环氧甘油醚；脂环族环氧 树脂；环氧酚醛清漆树脂；环氧甲酚酚醛清漆树脂，如异氰酸酯改性的环氧树脂；以及其它 的多官能环氧树脂。可用在本发明中的可热固化的树脂组合物中的可热固化的树脂的量通常为约 10%至约95%树脂体积分数，优选为约25%至约50%树脂体积分数，并且更优选为约30% 至约40%树脂体积分数。本发明的可热固化的树脂的粘度通常为约50厘泊至约300000厘泊，优选为约100 厘泊至约150000厘泊，最优选为约100厘泊至约15000厘泊。本发明的嵌段共聚物增韧剂可以是第二相增韧剂，所述增韧剂本身组装成在主体 可热固化的树脂中的第二相微区中以提高其韧性。包含嵌段共聚物增韧剂的自组装的可热 固化的树脂表现出类似表面活性剂形态，其在非常低(例如，基于可热固化的树脂的总重 量为约1重量％至约5重量％)的嵌段共聚物装载量的情况下提供增强的断裂韧性。“第二相”是指独特的并且与主体可热固化的树脂的其它相不同的物理相。因为改 性被限制为第二相，因此对于实现所需韧性的水平仅需要更低含量的嵌段共聚物。通常地，基于可热固化的树脂的总重量，作为本发明中的增韧剂的嵌段共聚物的 有效量可以在约0. 1重量％至约50重量％、优选约2. 5重量％至约30重量％并且更优选 约5重量％至约10重量％的范围内。在一个优选的实施方案中，嵌段共聚物包含两亲性嵌段共聚物。可以在本发明中 使用的两亲性嵌段共聚物可以包括例如二嵌段共聚物、线型三嵌段、线型四嵌段，更高阶的 多嵌段结果，支链嵌段结构，或星形嵌段结构。优选地，两亲性嵌段共聚物可以是聚醚嵌 段共聚物。聚醚嵌段共聚物可以包括例如聚环氧乙烷嵌段、环氧丙烷嵌段或聚(环氧乙 烷-共-环氧丙烷)嵌段；以及基于C4或更高级碳类似嵌段的环氧烷嵌段，如1，2-环氧丁 烷，1，2-环氧己烷，1，2-环氧十二烷，或1，2-环氧十六烷嵌段。可用于本发明中的合适的两亲性嵌段共聚物的更优选实例包括两亲性聚醚二 嵌段共聚物，如例如，聚(环氧乙烷)_嵌段-聚(环氧丁烷MPEO-PBO)或两亲性聚醚 三嵌段共聚物，如例如，聚(环氧乙烷)_嵌段-聚(环氧丁烷)_嵌段-聚(环氧乙烷) (ΡΕ0-ΡΒ0-ΡΕ0)。本发明的嵌段共聚物增韧剂可以包含至少一种或多种两亲性嵌段共聚物。可以将 两种以上的不同两亲性嵌段共聚物共混在一起以构成本发明的嵌段共聚物组分。通常地， 一个嵌段是可热固化的树脂混溶嵌段，而一个嵌段是可热固化的树脂不混溶嵌段。
热固性树脂混溶嵌段E的实例包括聚环氧乙烷嵌段、环氧丙烷嵌段、聚(环氧乙 烷-共-环氧丙烷)嵌段、聚(环氧乙烷-无规-环氧丙烷)嵌段，和它们的混合物。通常 地，可用于本发明中的可热固化的树脂不混溶嵌段M是具有C4至C2tl个碳原子的环氧化的 α烯烃。可热固化的树脂不混溶嵌段M的实例包括聚环氧丁烷嵌段、衍生自1，2环氧己烷 的聚环氧己烷嵌段、衍生自1，2_环氧十二烷的聚环氧十二烷嵌段，和它们的混合物。优选 地，可用于本发明中的树脂不混溶嵌段是聚环氧丁烷嵌段。对于可热固化的树脂嵌段和可热固化的树脂不混溶嵌段这两者的组合，用于本发 明中的两亲性嵌段共聚物可以具有约1，000至约30，000的数均分子量(Mn)。最优选地，聚 醚嵌段共聚物的分子量在约3，000至约20，000之间。在一个更优选实施方案中，本发明使用包含环氧树脂混溶嵌段和环氧树脂不混溶 嵌段的两亲性嵌段共聚物。嵌段共聚物的环氧树脂不混溶嵌段的实例包括聚乙烯丙烯(PEP)、聚丁二烯、聚异 戊二烯、聚二甲基硅氧烷、聚环氧丁烷、聚环氧己烷、聚甲基丙烯酸烷基甲酯，如聚甲基丙烯 酸乙基己基酯，和它们的混合物。嵌段共聚物的环氧树脂混溶嵌段的实例包括聚环氧乙烷、 聚丙烯酸甲酯，和它们的混合物。在本发明的另一个实施方案中，当嵌段共聚物具有多嵌段共聚物结构时，嵌段共 聚物中除了可以存在E和M之外，还可以存在于其它嵌段。嵌段共聚物的其它混溶嵌段的 实例包括聚环氧乙烷、聚丙烯酸甲酯，和它们的混合物。嵌段共聚物的其它不混溶嵌段的实 例包括聚乙烯丙烯(PEP)、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚二甲基硅氧烷、聚环氧丁烷、聚环氧己 烷、聚甲基丙烯酸烷基甲酯如聚甲基丙烯酸乙基己酯，和它们的混合物。通常地，在本发明中使用的嵌段共聚物可以以单一顺序合成聚合工艺(single sequential synthetic polymerization process) M^·, ^^^^^^-WMa-UM^Jl 始的嵌段，然后简单地引入第二单体类型，然后将该第二单体类型聚合到第一嵌段共聚物 的末端上，直到聚合工艺完成。也可以分开制备嵌段，即制备第一嵌段，然后在第二合成 步骤中将第二嵌段聚合到第一嵌段的末端上。两个嵌段部分的溶解度差是足够的，因而 嵌段共聚物可以用于改性可热固化的树脂。嵌段共聚物的合成可以例如如以下文献中所 述进行=Whitmarsh, R. H.，《在非离子表面活性剂聚氧化烯嵌段共聚物中》(In Nonionic Surfactants Polyoxyalkylene Block Copolymers) ；Nace, V. Μ., 编 辑；Surfactant Science Series ；第 60 卷；Marcel Dekker, N. Y.，1996 ；第 1 章，其通过引用结合在此。在本发明中使用的嵌段共聚物增韧剂提高了可热固化的树脂的耐断裂性，因而改 善了断裂韧性。例如，可热固化的环氧树脂的耐断裂性的提高可以大于5倍，更优选大于10 倍，并且更优选等于或小于50倍。可用于本发明的可热固化的组合物中的嵌段共聚物增韧剂的量通常为基于可热 固化的树脂的总重量的约0. 1重量％至约50重量％，优选为基于可热固化的树脂的总重量 的约2. 5重量％至约30重量％，并且更优选为基于可热固化的树脂的总重量的约5重量％ 至约10重量％。 可热固化的树脂组合物还可以任选包括下列组分中的一种或多种(C)固化剂， (d)催化剂，和(e) —种或多种其它添加剂。可用于本发明中的固化剂可以是任何具有与环氧树脂的环氧基团具有反应性的活性基团的化合物。可用于本发明中的固化剂包括含氮化合物，如胺类和它们的衍生物； 含氧化合物，如羧酸封端的聚酯、酐、苯酚-甲醛树脂、氨基-甲醛树脂、苯酚、双酚A和甲酚 线型酚醛清漆、酚封端的环氧树脂；含硫化合物，如聚硫醚、聚硫醇；以及催化固化剂，如叔 胺、路易斯酸、路易斯碱以及那些固化剂的组合。优选地，在本发明中可以使用例如多胺，双 氰胺、二氨基二苯砜以及它们的异构体，氨基苯甲酸酯，各种酸酐，苯酚-线型酚醛清漆树 脂和甲酚_线型酚醛清漆树脂，但是本发明并不限于这些化合物的使用。 本发明中可以使用在美国专利4，925，901中描述的熟知催化剂中的任一种，该美 国专利通过引用结合在此。作为示例，可以在本发明中使用的已知催化剂的实例包括例如 合适的锡或胺化合物，如乙酸乙基三苯基销、乙酸乙基三苯基憐-乙酸配合物，三乙胺、甲 基二乙醇胺、苄基二甲胺和咪唑化合物，如2-甲基咪唑和苯并咪唑；以及它们的任何组合。当催化剂存在时，催化剂以使得可热固化的树脂在有一些交联的情况下基本上完 全固化的足够量使用。例如，催化剂可以以每百份树脂为约0.01至约5份(Phr)使用，优 选以约0. 01至约1. Ophr使用，并且更优选以约0. 02phr至约0. 5phr使用。在本发明的可热固化的树脂组合物中使用的组分的浓度测量为相对于按重量计 的每百份树脂，组分的重量份(Phr)，除非有另外指出。在"phr”中的“树脂”是指在可热 固化的树脂组合物的可热固化的树脂的总重量。根据本发明的可热固化的树脂组合物可任选包含其它添加剂，如填料，染料、颜 料、触变剂、表面活性剂、流动性控制剂、稳定剂、帮助加工的稀释剂、粘合促进剂、增韧试剂 (flexibilizer)、增韧剂、阻燃剂，和它们的混合物。取决于最终的终端用途的应用，在可热固化的树脂组合物中使用的任选添加剂的 量可以为约0重量％至约70重量％，优选为约0. 01重量％至约70重量％并且更优选为约
5重量％至约20重量％。本发明的结构复合材料可以通过如以下各项之类的技术进行用熔融或溶解的可 热固化的树脂(例如，环氧树脂)浸渍增强材料(例如，碳纤维)；或经由树脂压铸(RTM)， 包括真空帮助的树脂压铸(VARTM)；敞模成型，如手工铺叠(hand layup)或喷附；长丝卷 绕；拉挤成型；反应注塑(RIM)；以及其它成型，包封或涂布技术。在本发明的一个优选实施方案中，本发明的结构复合材料可以通过如下过程制 备(1)将可热固化的树脂组合物部分固化以形成先行可热固化的树脂；(2)用先行可热固 化的树脂浸渍碳增强材料以形成预浸渍体，(3)以及完全固化预浸渍体以形成结构复合材 料。如上所述，可热固化的树脂组合物包含(a)可热固化的树脂、(b)嵌段共聚物增韧 齐U、(C)固化剂、(d)催化剂，并且任选地，包含(e)添加剂。本发明的可热固化的树脂组合 物可以以例如粘合剂、涂层、成型树脂、包埋树脂、封装树脂、片成型料或块成型料的形式使用。用于固化可热固化的树脂组合物的温度取决于特定的停留时间、所使用的压力以 及所使用的可热固化的树脂。可以使用的优选固化温度在约50°C至约300°C之间，更优选 约120°C至约250°C之间，并且最优选约170°C至约200°C之间。停留时间优选为约10分钟 至约120分钟，并且更优选为约20分钟至约90分钟。用部分固化的树脂浸渍的增强材料在本发明通常称作“预浸渍体”。可以加工一片或多片预浸渍体，以形成 层压体。在完全固化之前，预浸渍体可以切割并且堆叠或折叠并堆 叠成所需形状和厚度的一部分。本发明提供结构复合材料，所述结构复合材料使用嵌段共聚物增韧剂以增强结构 复合材料的韧性。本发明的结构复合材料具有改善的断裂韧性，而没有不利地影响结构复 合材料的其它关键性质。在本发明中已经发现，相比于常规的结构复合材料，嵌段共聚物增韧剂为结构复 合材料提供下列益处(1)改善粘度(在大小上降低)；(2)使用嵌段共聚物增韧剂的低装 载水平以实现在低浓度的增韧结果(例如，基于主体可热固化的树脂，为约至约5%的 嵌段共聚物增韧剂)，因此成本更低和对当前的处理设备的变化最小；和(3)改善结构复合 材料的韧性，而没有不利地影响其它关键性质，如模量和玻璃化转变温度(Tg)。本发明的结构复合材料的Tg通常为约70°C至约300°C ；优选为约140°C至约 2200C ；并且最优选为约170°C至约200°C。本发明的结构复合材料的平均的I型应变能释放率通常为约200J/m2至约1500J/ m2 ；优选为约250J/m2至约1500J/m2 ；并且最优选为约250J/m2至约800J/m2。当与不使用本发明的嵌段共聚物增韧剂的常规结构复合材料相比时，作为实例， 本发明的结构复合材料具有例如约16%的粘度降低(参见实施例1)，约617J/m2的平均应 变能释放率(Gre)((约37%的增加-参见实施例3)，并且保持约190°C至约200°C的相似的 玻璃化转变温度(Tg)范围(参见实施例2)。本发明的组合物显著地改善了断裂韧性。断裂韧性是表达材料在出现裂纹时对脆 性断裂的抵抗性的量化方式。断裂韧性通常由应变能释放率Gre表示，所述应变能释放率Gre 使用线性弹性断裂力学计算(参见实施例3)。下标“IC”表示在垂直于裂纹的方向拉伸应 力下的I型裂纹。如图4所示，对于使用本发明的嵌段共聚物增韧剂的复合层压体的I型应 变能释放率(Gre)比不使用嵌段共聚物增韧剂的复合层压体的I型应变能释放率(Gk)高。本发明的结构复合材料可以用于很多应用中。结构复合材料的应用可以包括在 用于航天航空工业的电层压体结构中使用，用作电子工业用的电路板等；用于形成复合材 料；拉挤复合材料；拉挤棒，滑雪板、滑雪杆、钓鱼杆以及其它户外运动设备；长丝卷绕管 (filament wound pipe)；以及储存罐。下列实施例进一步详细说明本发明，但是并不解释为限制本发明的范围。 实施例下面解释本文中在下列实施例中使用的各种术语和命名D.E.R. 383是从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)商购的热固性环 氧树脂的商标。4_4’DDS代表在下列实施例中用作固化剂的二氨基-二苯砜。固化剂4_4’DDS是 具有约350° F(177°C)的开始活化温度(即，当固化剂变得活跃时的温度)的潜固化剂。 因此，固化剂提供了在室温(约25°C)的高度潜伏状态(latency)以及在约165° F(74°C) 的聚合物成膜温度的高度潜伏状态。“gsm”代表克/立方米。“phr ”代表相对于每百份树脂。
“cp”代表厘泊。“重量％ ”代表重量％。Fl是指对照配方(D. E. R. 383和4_4，DDS固化剂，而不使用增韧剂)。F2是指本发明的配方(D. E. R. 383和4_4’DDS固化剂与本发明的嵌段共聚物增 韧剂)。Pl是指对照配方(D. E. R. 383，而不使用增韧剂)。P2是指本发明的配方(D. E. R. 383与本发明的嵌段共聚物增韧剂)。P3是指常规配方(使用D. E. R. 383与常规核壳橡胶增韧剂)。实施例1和比较例A和BA部分.可热固化的树脂配方制备配方Fl 包含 100 份的 D. E. R. 383 和 31. 65phr 的 4-4，DDS 固化剂。配方F2包含100份的D. E. R. 383，5重量％的ΡΕ0_ΡΒ0_ΡΕ0三嵌段共聚物增韧 剂和30. 15phr的4-4’ DDS固化剂。均制备约2600克的配方Fl和F2。在配方Fl和F2中的组分均在室温(约25°C ) 混合并且加热至265° F (129 °C)。在低剪切混合下，配方Fl和F2均在265° F(129°C)进 行先行反应2小时，以分别形成先行树脂A-Fl和A-F2。通过在265° F(129°C )加热配方 Fl和F2，为后面的预浸渍提供了具有可接受水平粘性(tack)的先行树脂A-Fl和A-F2。这 些先行树脂A-Fl和A-F2具有足够的胶粘性(粘性)，其可以在后面的预浸渍过程中粘附到 碳纤维增强材料上。B部分.增韧剂对环氧树脂的粘度的影响当嵌段共聚物增韧剂被添加到D. E. R. 383中时，它降低了 D. E. R. 383的粘度， 这使得结构复合材料的后面加工/制造容易得多。下表显示了配方Pl (100 份的 D. E. R. 383)P2(95 份的 D. Ε. R. 383、5 重量 ％的 ΡΕ0-ΡΒ0-ΡΕ0三嵌段共聚物增韧剂)和P3 (95份的D. E. R. 383,5重量％的核壳橡胶增韧 剂)。
权利要求
1.一种结构复合材料，所述结构复合材料包含(i)增强纤维如碳纤维；和(ii)可热固 化的树脂组合物，其中所述可热固化的树脂组合物包含(a)可热固化的树脂和(b)至少一 种嵌段共聚物增韧剂。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述嵌段共聚物增韧剂是第二相增韧剂。
3.根据权利要求2所述的复合材料，其中所述嵌段共聚物增韧剂包含两亲性嵌段共聚物。
4.根据权利要求3所述的复合材料，其中所述嵌段共聚物增韧剂包含聚(环氧乙 烷)_嵌段-聚(环氧丁烷)(PEO-PBO) 二嵌段共聚物或聚(环氧乙烷)_嵌段-聚(环氧 丁烷)-嵌段-聚(环氧乙烷)(ΡΕ0-ΡΒ0-ΡΕ0)三嵌段共聚物。
5.根据权利要求1所述的复合材料，其中基于所述可热固化的树脂的总重量，存在于 所述可热固化的树脂组合物中的所述嵌段共聚物增韧剂的量为约1重量％至约20重量％。
6.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述复合材料可以是夹心材料的外皮，其典 型地被置于轻重量核的两侧上。
7.根据权利要求5所述的复合材料，其中基于所述可热固化的树脂的总重量，存在于 所述可热固化的树脂组合物中的所述嵌段共聚物增韧剂的量为约0. 1重量％至约50重 量％。
8.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述热固性树脂包含环氧树脂、乙烯基酯、氰 酸酯或聚酯。
9.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述热固性树脂组合物还包含(c)固化剂、 (d)催化剂，和任选的(e)添加剂。
10.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述结构复合材料的玻璃化转变温度(Tg) 为约70°C至约300°C。
11.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述结构复合材料具有约10%至约95%树 脂体积分数的平均树脂含量。
12.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述结构复合材料的平均I型应变能释放率 为约 200J/m2 至约 1500J/m2。
13.一种制备根据权利要求1所述的结构复合材料的方法。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法包括(1)部分地固化可热固化的树脂组合 物以形成先行可热固化的树脂；( 用所述先行可热固化的树脂浸渍碳增强材料以形成预 浸渍体；和C3)完全固化所述预浸渍体以形成所述结构复合材料。
15.根据权利要求14所述的方法，其中用于固化所述可热固化的树脂组合物的温度为 约 50°C至约 300°C。
全文摘要
本发明公开了一种结构复合材料，所述结构复合材料使用嵌段共聚物增韧剂来增加结构复合材料的耐断裂性(韧性)。结构复合材料包括(i)碳纤维增强材料和(ii)可热固化的树脂组合物，其中所述可热固化的树脂组合物包含(a)可热固化的树脂和(b)至少一种嵌段共聚物增韧剂。
文档编号C08J5/24GK102099402SQ200980127690
公开日2011年6月15日 申请日期2009年6月30日 优先权日2008年7月17日
发明者乔治·雅各布, 哈·彭, 尼基尔·韦尔盖塞, 莱耶·图拉基亚 申请人:陶氏环球技术公司