ES2883570T3 - Amino benzoatos o benzamidas como agentes de curado de resinas epoxi - Google Patents
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Abstract
El uso de amino benzoatos y/o amino benzamidas como agentes de curado de resinas epoxi para reducir la entalpía de la reacción de curado tomando como estándar la entalpía de reacción cuando se usa el mismo recuento de diamino difenil sulfona como agente de curado, en donde los aminobenzoatos y/o amino benzamidas se seleccionan de: **(Ver fórmula)** y **(Ver fórmula)** y/o equivalentes de los mismos en los que el grupo amino está en posición orto o meta.
Description
DESCRIPCIÓN
Amino benzoatos o benzamidas como agentes de curado de resinas epoxi
La presente invención se refiere a agentes de curado de resinas epoxi, su uso en el curado de resinas epoxi, en resinas epoxi sin curar que contiene los agentes de curado, en resinas epoxi curadas por los curantes y en artículos fabricados a partir de ellos, en particular artículos de resina epoxi reforzada con fibras. Las resinas epoxi encuentran un uso generalizado como resinas termoendurecibles en muchas aplicaciones. Se emplean como matriz termoendurecible en preimpregnados que consiste de fibras incrustadas en la matriz termoendurecible. También pueden emplearse en recubrimientos o en espumas de refuerzo, todos los cuales encuentran solicitudes en una amplia variedad de industrias tales como las industrias aeroespacial, automotriz, electrónica, construcción, muebles, energía verde y artículos deportivos.
Un amplio intervalo de resinas epoxi están fácilmente disponibles y están disponibles de acuerdo con las propiedades requeridas para procesar y curar la resina epoxi, así como también su reactividad según se requiera para aplicaciones particulares. Por ejemplo, antes de la cura, las resinas pueden ser sólidas, líquidas o semisólidas a temperatura ambiente y pueden tener una reactividad variable de acuerdo con el uso que se les dé. La reactividad de una resina epoxi a menudo se mide en términos de su peso equivalente epoxi, que es el peso molecular de la resina que contiene un solo grupo epoxi reactivo. Cuanto menor sea el peso equivalente de epoxi, más reactiva será la resina epoxi.
Se requieren diferentes reactividades para diferentes usos de las resinas epoxi, pero el uso típico de una resina epoxi, ya sea como la matriz de un preimpregnado reforzado con fibra, un recubrimiento adhesivo, un adhesivo estructural, es que se cura por calentamiento. La reacción de curado de una resina epoxi generalmente tiene lugar a temperatura elevada y generalmente es estimulada por un agente de curado que controla el ciclo de cura. El curado es típicamente una reacción exotérmica que debe controlarse para evitar el sobrecalentamiento de la resina que puede dañar la resina misma o cualquier sustrato con el que se usa o moldes en los que se puede curar. Por lo tanto, existe la necesidad de controlar y preferentemente reducir la entalpía de la reacción de curado de las resinas epoxi.
Los agentes de curado son usados para activar y controlar el curado de las resinas epoxi para proporcionar el ciclo de temperatura/tiempo de curado requerido, para controlar la exotermia de la cura y para obtener las propiedades de la resina curada final. Se ha propuesto una amplia gama de agentes de curado para resinas epoxi y son usado ampliamente. Por ejemplo, las aminas como la diciandiamida son un agente de curado ampliamente usado, al igual que las sulfonas, como la diamino difenil sulfona.
Los artículos que comprenden resinas epoxi reforzadas con fibras son típicamente un material fibroso incrustado en una matriz de resina epoxi curada. Los artículos se preparan generalmente dando forma al material fibroso y a la resina epoxi sin curar en un molde y luego curando la resina epoxi por calentamiento. Hay dos procesos principales que puede usarse, un proceso que emplea lo que se conoce como preimpregnado en el que el material fibroso se impregna primero con la resina epoxi sin curar para producir el preimpregnado, y una o más capas del preimpregnado se colocan entonces en un molde y se moldean a la forma deseada dentro del molde y el sistema luego curado. El segundo proceso se conoce como un proceso de infusión en el que una o más capas de un material fibroso libre de resina se colocan en un molde y se infunden o inyectan con la resina epoxi dentro del molde antes o después de dar forma y luego curar el sistema.
Ambos procesos tienen ventajas y desventajas y la selección del proceso para ser usado depende del artículo a producir. También existen diferentes requisitos para los sistemas de resina epoxi que son usado en preimpregnados y para infusión.
Por ejemplo, una resina de infusión debe tener una viscosidad baja a las temperaturas de inyección para permitir la infusión de una preforma de refuerzo de fibra seca (típicamente en el intervalo de 80 a 130 °C para las resinas de grado aeroespacial). Por el contrario, una resina preimpregnada debe tener una viscosidad más alta a estas temperaturas para asegurar que el refuerzo de fibra preimpregnado permanezca impregnado durante el almacenamiento, transporte, manipulación y colocación del preimpregnado.
Adicionalmente, un programa de cura preimpregnado típicamente incluye una fase inicial de baja temperatura (por encima de la temperatura ambiente pero más abajo de la temperatura de curado) para permitir que la resina pueda reducir su viscosidad de modo que fluya para consolidar la capa de preforma. Luego se aumenta la temperatura para curar la resina.
En un proceso de infusión, después de la infusión de la preforma a la temperatura de inyección, la temperatura de la resina de infusión aumenta hasta la temperatura de cura para curar la resina.
Además, una resina de infusión se prepara generalmente cuando se usa en el proceso de moldeo mediante la mezcla de resinas y agentes de curado poco antes de que se infunda en el material fibroso que puede estar formado o puede formarse subsecuentemente. Luego se cura la resina. La infusión debe completarse dentro de 1 a 3 horas, de cualquier otra manera, la resina habrá reaccionado previamente y la viscosidad de la resina habrá aumentado impidiendo la
infusión efectiva del material fibroso. Las resinas de infusión son generalmente reactivas y no es posible almacenar la resina de infusión durante un período de tiempo prolongado porque reaccionará y curará. Por otro lado, una resina preimpregnada está diseñada para permanecer estable y tener una tasa de cura muy baja a bajas temperaturas (típicamente 40 °C o menos) durante un largo período de tiempo, típicamente de 3 semanas a 6 meses para permitir el almacenamiento y transporte del preimpregnado.
También existen formas híbridas de tecnología de infusión y preimpregnado. En los híbridos, la resina tiene forma de una película de resina muy viscosa que se localiza dentro de una capa de refuerzo fibroso seco. De nuevo, la temperatura se eleva primero a una temperatura inicial para reducir la viscosidad de la película de resina, lo que le permite fluir e impregnar el refuerzo. A continuación, la temperatura de la resina se aumenta más para curar la resina.
La elección del agente de curado usado para curar la resina epoxi dependerá de qué proceso será usado para producir y procesar la fibra, la naturaleza del sistema de resina epoxi sin curar y el ciclo de curado requerido. Por ejemplo, cuando es usado el sistema de resina epoxi en el proceso de infusión, el agente de curado no debe aumentar indeseablemente la viscosidad de la resina epoxi líquida usada para la infusión, ya que esto podría dificultar la infusión y requerir más energía para fabricar la infusión y/o llevar a cabo la infusión a una distribución no homogénea de la resina epoxi líquida por toda la estructura fibrosa. Dado que los preimpregnados a menudo se producen en un lugar y son usado en otro y pueden ser transportados y almacenados entre la producción y el uso, el agente de curado usado para el sistema de resina epoxi de un preimpregnado no debe, por lo tanto, estar activo a bajas temperaturas, ya que esto podría causar el curado prematuro del producto de la resina, y la resina que contiene el agente de curado deben tener una larga vida útil a temperatura ambiente (tiempo de almacenamiento sin una reacción previa indeseable). Los agentes de curado líquidos pueden usarse en los sistemas de infusión y los agentes de curado sólidos se usan a menudo en los preimpregnados.
Los requisitos de un agente de curado para resinas epoxi son que sea soluble en las resinas epoxi con las que se usa a las temperaturas involucradas durante el ciclo de cura y que se mezcle fácilmente con la resina epoxi para proporcionar una dispersión uniforme del agente de curado en toda la resina. Adicionalmente, el agente de curado debe activarse para proporcionar el ciclo de cura de tiempo/temperatura deseada para el sistema de fibra/resina epoxi, particularmente para proporcionar una cura rápida, pero con una baja entalpía de la reacción de curado. Además, el agente de curado debe ser compatible con otros aditivos, tal como endurecedores, que puedan incluirse en el sistema.
El documento CA2099193 A1 describe composiciones que comprende resina epoxi que contiene al menos un grupo glicidilo y un endurecedor de amina aromática particular que posee el equilibrio necesario de propiedades requeridas para hacer preimpregnados.
El documento EP0133281 A2 describe composiciones curables que comprende prepolímeros de epóxido y poliaminobenzoatos, solos o combinados con refuerzos.
El documento EP0132853A1 describe composiciones que contienen un grupo específico de endurecedores y compuestos epoxi que, cuando se combinan con fibras estructurales, producen compuestos de los que se afirma que tienen mejores propiedades de tracción, alta resistencia a la compresión y alta resistencia al impacto.
El documento EP3020763A1 describe una composición de resina epoxi que incluye un endurecedor y una resina epoxi aromática que tiene una alta funcionalidad triple o superior, en donde un tiempo de relajación nuclear de carbono T 1 C correspondiente a un átomo de carbono del anillo de benceno en la cadena principal del endurecedor asignado a 130 ppm en un sólido el espectro de 13 C-NMR de estado es de 42 segundos o más, y se obtiene un material compuesto preimpregnado y reforzado con fibra de carbono mediante el uso de la composición de resina epoxi.
El documento EP0462060A2 describe una composición curable por calor que comprende una resina epóxido y como agente de curado, al menos un derivado de amina aromática que comprende un residuo aromático n-valente en donde n es un número que varía de 2 a 400, y está conectado a un resto CO-O- vía átomos de carbono aromáticos.
El documento JPH02135217A describe la obtención de una resina epoxi que tiene propiedades mecánicas mejoradas añadiendo una diamina de una estructura química específica como modificador de endurecimiento junto con un agente de curado de amina aromática para resinas epoxi a una resina epoxi y curado la resina.
Por lo tanto, existe una necesidad continua de mejorar los artículos de resinas epoxi reforzadas con fibras y de encontrar nuevos agentes de curado que puedan usarse para mejorar la fabricación y las propiedades de tales artículos.
La presente invención tiene como objetivo mitigar y/o evitar los problemas descritos anteriormente y/o para proporcionar mejoras generalmente.
De acuerdo con la invención, se proporciona un uso, una resina, un sistema epoxi y un componente como se define en cualquiera de las reivindicaciones adjuntas.
Ejemplos de propiedades que buscamos mejorar son la resistencia a la humedad, retención de Tg de la resina curada cuando se somete a calor y/o humedad, compresión mejorada y capacidad de endurecimiento. Al igual que con muchos sistemas, es necesario obtener el equilibrio óptimo de propiedades y la idoneidad del agente de curado se rige no solo por el proceso de fabricación que va a ser usado, sino por las propiedades requeridas del artículo curado terminado.
Hemos encontrado que los aminobenzoatos son candidatos útiles como agentes de curado para las resinas epoxi y pueden ser seleccionados para proporcionar sistemas que se pueden fabricar fácilmente de acuerdo con el proceso de fabricación que va a ser usado. En particular, hemos encontrado que puede usarse para obtener un curado satisfactorio con una entalpía de reacción reducida y que son agentes de curado particularmente útiles para la fabricación de artículos mediante el proceso preimpregnado, ya que dan lugar a resinas que tienen una larga vida útil debido a un bajo nivel de preacción a temperatura ambiente que proporciona una mejor estabilidad de almacenamiento. También hemos descubierto que usar los aminobenzoatos como agentes de curado proporciona sistemas de resina epoxi que tienen una vida útil prolongada, tal como de 1 a 20 semanas, preferentemente de 2 a 6 semanas a temperatura ambiente. Los sistemas también pueden tener un inicio de temperatura de cura bajo, lo que permite usar una temperatura de cura más baja y/o un tiempo de cura más corto.
Por lo tanto, la presente invención proporciona el uso de amino benzoatos y/o amino benzamidas como agentes de curado para resinas epoxi para reducir la entalpía de la reacción de curado tomando como estándar la entalpía de reacción cuando se usa el mismo recuento de diamino difenil sulfona como agente de curado, en donde los amino benzoatos y/o amino benzamidas se seleccionan de:
1-pABB-3-pABA
y/o equivalentes de los mismos en los que el grupo amino está en posición orto o meta.
La presente invención proporciona además una resina epoxi que contiene un benzoato de amino y/o benzamida de amino, en donde el benzoato de amino y/o benzamida de amino se selecciona de
y
1-pABB-3-pABAy/o equivalentes de 1-pABB-3-pABA en los que el grupo amino está en posición orto o meta.
También se proporciona el uso de una resina epoxi de acuerdo con la presente invención como matriz en un sistema de resina epoxi reforzada con fibra, y un componente aeroespacial o automotriz, un álabe de turbina eólica o artículos deportivos preparados a partir de un sistema de resina epoxi de acuerdo con la invención.
También se proporciona una resina epoxi curada por un amino benzoato y/o una amino benzamida, en donde el amino benzoato y/o amino benzamida se selecciona de
1-pABB-3-pABA y/o equivalentes de 1-pABB-3-pABA en los que el grupo amino está en posición orto o meta; un sistema de resina epoxi reforzada con fibra en el que la resina epoxi es una resina epoxi curada de acuerdo con la invención, y un componente aeroespacial o automotriz, un álabe de turbina eólica o artículos deportivos que comprende un sistema de resina epoxi reforzada con fibra según la invención.
El estándar para la entalpía de reacción se toma como la entalpía cuando mediante el uso del mismo recuento de diamino difenil sulfona como agente de curado y hemos encontrado que el uso de los amino benzoatos de acuerdo con esta invención puede reducir la entalpía de la reacción de curado en 150 - 200 julios/gramo.
Las resinas epoxi se emplean habitualmente en formulaciones que contienen otros aditivos de acuerdo con la naturaleza del uso previsto para la resina epoxi curada. Se pueden incluir en las formulaciones aditivos que incluyen agentes endurecedores, cauchos, polímeros de núcleo, cargas, opcionalmente agentes de soplado y similares. Para preparar la formulación de resina epoxi es necesario producir una mezcla homogénea o sustancialmente homogénea de varios ingredientes. En particular, es importante que el agente de curado esté bien disperso por toda la resina epoxi para obtener un curado uniforme de la formulación tras el calentamiento, de modo que se obtengan propiedades uniformes, particularmente propiedades mecánicas, en la resina epoxi curada. Adicionalmente, es conveniente que las formulaciones se puedan preparar a temperaturas en las que no se produzca la activación prematura del agente de curado y la reticulación de la resina epoxi. También se prefiere que, desde una perspectiva económica, las formulaciones se puedan preparar a bajas temperaturas para reducir los costes de calentamiento de las mezclas durante la preparación de la formulación. Por tanto, el aminobenzoato se seleccionará de acuerdo con el sistema de resina epoxi que se va a curar.
En la fabricación mediante el uso del proceso de preimpregnación, las formulaciones de resina epoxi curables se preparan generalmente en un lugar para su transporte a otro lugar donde se curan para producir un artículo terminado.
Por ejemplo, un preimpregnado que comprende un refuerzo fibroso incrustado en una matriz de resina epoxi puede fabricarse en un lugar y enviarse a otro lugar para moldearlo, por ejemplo, álabes de turbina eólica, componentes de automóviles o aeroespaciales, artículos deportivos y similares. También puede ser necesario almacenar los materiales durante algún tiempo antes de usar. Por lo tanto, también es importante que la formulación sea estable al almacenamiento en condiciones ambientales (temperatura y humedad) y que sustancialmente no haya una reacción previa de la resina epoxi o una reactivación del agente de curado durante el almacenamiento y/o transporte de la formulación de resina, ya sea como la formulación en sí o en estructuras como preimpregnados. El benzoato de amino se puede seleccionar para satisfacer este requisito.
Los aminobenzoatos y/o las amino benzamidas se pueden formular fácilmente con la resina epoxi para proporcionar una formulación basada en resina epoxi estable al almacenamiento, ya sea por sí mismos o como parte de una estructura, y también puede ser usado para controlar el ciclo de cura de una resina epoxi que contiene formulación.
En formulaciones preferidas, la resina epoxi tiene una funcionalidad de al menos 2 y tiene una alta reactividad. El peso equivalente de epoxi (EEW) de la resina está preferentemente en el intervalo de 80 a 1500, preferentemente de 80 a 500. Las resinas epoxi adecuadas pueden comprender mezclas de dos o más resinas epoxi seleccionadas de resinas epoxi monofuncionales, difuncionales, trifuncionales y/o tetrafuncionales. Los aminobenzoatos y/o las amino benzamidas son particularmente útiles con resinas epoxi que son líquidas a temperatura ambiente.
Las resinas epoxi multifuncionales con las que puede usarse los aminobenzoatos incluyen las basadas en: diglicidil éter de bisfenol F, diglicidil éter de bisfenol A (opcionalmente bromado), fenol y cresol epoxi novolacas, glicidil éteres de aductos de fenol-aldehído, glicidil éteres de aductos de fenol-aldehído, éteres glicidílicos de aldehído, dioles, diglicidil éter, dietilenglicol digicidil éter, resinas epoxi aromáticas, poliglicidil éteres alifáticos, olefinas epoxidizadas, resinas bromadas, glicidil aminas aromáticas, glicidil imidinas heterocíclicas y amidas, glicidil éteres, resinas epoxi fluoradas o cualquier combinación de glicidil éteres, resinas epoxi fluoradas o sus combinaciones.
Las resinas epoxi difuncionales pueden seleccionarse de diglicidiléter de bisfenol, diglicidiléter de bisfenol A, diglicidil dihidroxinaftaleno o cualquiera de sus combinaciones.
Las resinas epoxi trifuncionales con las que puede usarse los amino benzoatos y/o amino benzamidas incluyen aquellas basadas en fenol y cresol epoxi novolacas, glicidil éteres de aductos de fenol-aldehído, resinas epoxi aromáticas, éteres de triglicidilo alifáticos, éteres de triglicidilo dialfáticos, éteres de triglicidilo dialfáticos, poliglicidas alifáticos, glicidilimidinas y amidas heterocíclicas, éteres de glicidilo, resinas epoxi fluoradas o cualquiera de sus combinaciones. Las resinas epoxi trifuncionales adecuadas están disponibles en Huntsman Advanced Material (Monthey, Suiza) con los nombres comerciales MY0500 y MY0510 (triglicidil para-aminofenol) y MY0600 y MY0610 (triglicidul meta-aminofenol). También está disponible un triglicidil meta-aminofenol de Sumitomo Chemical Co. (Osaka, Japón) con el nombre comercial ELM-120.
Las resinas epoxi tetrafuncionales con las que se puede usarse los amino benzoatos y/o amino benzamidas incluyen N, N, N,1,N1-tetraglicidil-m-xilendiamina (disponible comercialmente de Mitsubishi Gas Chemical Company con el nombre Tetrad-X, y como Erisys GA-240 de CVC Chemicals), y N, N, N1,N1-tetraglicidilmetilendianlina (por ejemplo, MY720 y MY721 de Huntsman Advanced Materials). Otras resinas epoxi multifuncionales adecuadas incluyen DEN438 (de Dow Chemicals, Midland, MI) DEN439 (de Dow Chemicals), Araldite ECN 1273 (de Huntsman Advanced Materials) y Araldite ECN 1299 (de Huntsman Advanced Materials).
La formulación de resina epoxi de la presente invención que comprende la resina epoxi y el amino benzoato y/o amino benzamidas también puede incluir un componente termoplástico que es soluble en la resina epoxi y actúa como agente endurecedor. Puede usarse cualquier polímero termoplástico soluble adecuado que se ha usado como agente endurecedor. Típicamente, el polímero termoplástico se añade a la mezcla de resina como partículas que se disuelven en la mezcla de resina calentando antes de la adición de cualquier partícula insoluble y el agente de curado. Una vez que el agente termoplástico está sustancialmente disuelto en el precursor de resina de matriz caliente (es decir, la mezcla de resinas epoxi), el precursor se enfría y se añaden los ingredientes restantes (agente de curado y partículas insolubles).
Los termoplásticos ilustrativo que puede usarse como componente termoplástico soluble incluyen cualquier polietersulfona, polieterimida y polisulfona que sean solubles en la resina epoxi.
Se prefiere la polietersulfona (PES) para usar como componente termoplástico soluble. El PES se vende con el nombre comercial Sumikaexcel 5003P, que está disponible comercialmente en Sumitomo Chemicals. Alternativas a 5003P son la polietersulfona 105RP de Solvay, o los grados que no terminan en hidroxilo, tal como Solvay 1054P. Se prefiere que la formulación de resina sin curar incluya del 10 al 30 por ciento en peso del componente termoplástico. Son más preferidas las formulaciones de resina sin curar que contienen de 12 a 20 % en peso de componente termoplástico soluble. Las más preferidas son las formulaciones de resina que contienen de 13 a 18 % en peso de componente termoplástico soluble.
La formulación de resina sin curar también puede incluir un componente de partícula insoluble que está compuesto por una combinación de partículas elásticas y partículas rígidas. La cantidad de partículas insolubles en la formulación de resina sin curar es preferentemente del 5 al 30 % en peso. Son más preferidas las formulaciones de resina que contienen de 10 a 25 % en peso de partículas insolubles. Las más preferidas son las formulaciones de resina que contienen de 10 a 22 % en peso de partículas insolubles.
Los ejemplos de partículas adecuadas incluyen poliamidaimida (PAI) y poliamida (PA). Las partículas rígidas tienen temperaturas de transición vítrea (Tg) que están por encima de la temperatura ambiente (22 °C). Las partículas rígidas son más duras que las elásticas. Además, las partículas rígidas no se deforman tan fácilmente como las partículas elásticas. Las partículas rígidas tienen un módulo de Young de entre 100 y 1000 ksi. Preferentemente, el módulo de Young de las partículas rígidas está entre 200 y 800 ksi.
Las partículas de poliamida vienen en una variedad de grados que tienen diferentes temperaturas de fusión dependiendo de la poliamida particular y el peso molecular de la poliamida. Las partículas de poliamida usadas en las formulaciones de la presente invención tienen preferentemente puntos de fusión por encima de 190 °C y más abajo de 240 °C. Esto está muy por encima de las temperaturas típicas de curado del epoxi. De modo que se produce poca o ninguna disolución de las partículas durante el curado. Se prefiere que las partículas de poliamida tengan un módulo de Young de entre 200 y 400 ksi, siendo particularmente preferido un módulo de aproximadamente 300 ksi.
Las partículas de poliamida adecuadas contienen poliamida 6 (caprolactama - PA6) como ingrediente principal, pero también pueden contener cantidades menores de poliamida 12 (laurolactama - PA 12), poliamida 11, siempre y cuando la temperatura de fusión de la partícula permanezca por encima de la temperatura de cura de la formulación de resina. Las partículas deben tener tamaños de partículas más abajo a 100 micras. Se prefiere que las partículas varíen en intervalos de 5 a 60 micras y con mayor preferencia de 10 a 30 micras. Se prefiere que el tamaño promedio de partícula sea de alrededor de 20 micras. Las partículas se pueden preparar mediante polimerización aniónica de acuerdo con Solicitud PCT WO2006/051222, por coextrusión, polimerización por precipitación, polimerización en emulsión o por trituración criogénica. Las partículas de poliamida adecuadas que puede usarse como partículas rígidas están disponibles comercialmente de Arkema de Francia con el nombre comercial de Orgasol o Rilsan.
Se prefiere que la formulación de resina incluya partículas de PA y que la cantidad de partículas de PA esté en el intervalo de 5 al 25 % en peso de la formulación de resina total. Son más preferidas las cantidades de partículas de PA en el intervalo de 10-20 % en peso.
Las partículas de PAI adecuadas están disponibles comercialmente como TORLON 4000T o TORLON 4000TF de Solvay Advanced Polymers (Alpharetta, GA). El intervalo de tamaño de partícula promedio preferido para las partículas de PAI es de 8 micras a 20 micras. Las partículas de PAI tienen un módulo de Young acerca de 600 ksi. Se prefiere que la formulación de resina incluya partículas de PAI y que la cantidad de partículas de PAI esté en el intervalo de 5 al 25 % en peso de la matriz de resina total. Son más preferidas las cantidades de partículas de PAI en el intervalo de 10 al 20 % en peso.
Los ejemplos de partículas elásticas adecuadas incluyen partículas que están compuestas principalmente de poliuretano. Las partículas deben contener al menos 95 % en peso de polímero de poliuretano. También se pueden usar otras partículas elásticas compuestas por un elastómero de alto peso molecular que es insoluble en epoxi. El módulo de Young de partículas elásticas debe estar más abajo de 10 ksi. La Tg de partículas elásticas debe estar a temperatura ambiente (22 °C) o más abajo.
Las partículas de poliuretano que contienen una pequeña cantidad (menos del 5 % en peso) de sílice son un tipo preferido de partícula elástica. Las partículas de poliuretano que están disponibles en Aston Chemicals (Aylesbury, Reino Unido) con el nombre comercial SUNPU -170 son un tipo preferido de partículas de poliuretano. SUNPU-170 está compuesto de polímero cruzado de HDI/trimetilol hexil lactona, sílice. Las partículas contienen cerca del 95 al 99 % en peso de polímero de uretano y del 1 al 5 % en peso de sílice. Las partículas son microesferas cuyo diámetro está en el intervalo de 5 micras a 20 micras. Las partículas de poliuretano adecuadas también están disponibles en Kobo Products (South Plainfield, NJ) con el nombre comercial BPD-500, BP-500T y BP-500W. Estas partículas también están compuestas de polímero cruzado de HDI/Trimetilol hexil lactona y sílice. Las partículas también son microesferas de tamaño en el intervalo de 10 micras a 15 micras. Las microesferas BPD-500 contienen de 1 a 3 % en peso de sílice y de 97 a 99 % en peso de poliuretano.
Otras partículas termoplásticas adecuadas incluyen copoliamidas, poliimidas, aramidas, policetonas, polieteretercetonas, poliarilen éteres, poliésteres, poliuretanos, polisulfonas.
La formulación de resina sin curar también puede incluir al menos otro agente de curado además de los amino benzoatos y/o amino benzamidas. Los agentes de curado adicionales adecuados son aquellos que facilitan el curado de los compuestos con función epoxi y, particularmente, facilitan la polimerización por abertura de anillo de tales compuestos epoxi.
Los agentes de curado adicionales adecuados incluyen anhídridos, particularmente anhídridos policarboxílicos, tales como anhídrido nádico (NA), anhídrido metilnádico (MNA, disponible en Aldrich), anhídrido ftálico, anhídrido tetrahidroftálico, anhídrido hexahidroftálico (HHPA, disponible en Anhydrides and Chemicals, Inc. N.J.), anhídrido metiltetrahidroftálico (MTHPA- disponible en Anhydrides and Chemicals Inc.), anhídrido metilhexahidroftálico (MHHPA - disponible en Anhydrides and Chemicals Inc.), anhídrido endometilentetrahidroftálico, anhídrido hexacloroendometilen-tetrahidroftálico (anhídrido cloréntico - disponible en Velsicol Chemical Corporation, Rosemont, 111.), anhídrido trimelítico, anhídrido piromelítico, anhídrido maleico (MA - disponible en Aldrich), anhídrido succínico (SA), anhídrido nonenilsuccínico, anhídrido dodecenilsuccínico (DDsA - disponible en Anhydrides and Chemicals Inc.), polianhídrido polisebácico y polianhídrido poliazelaico.
Otros agentes de curado adicionales adecuados son las aminas, incluidas otras aminas aromáticas, por ejemplo, 1,3-diaminobenceno, 1,4-diaminobenceno, 4,4'-diamino-difenilmetano y las poliamino sulfonas, tal como 4,4'-diaminodifenil sulfona (4,4'-DDS - disponible de Huntsman), 4-aminofenil sulfona y 3,3'-diaminodifenil sulfona (3,3'-DDS), dicianpoliamidas tal como diciandiamida (DICY) e imidazoles.
Los agentes de curado adicionales adecuados también pueden incluir polioles, tal como etilenglicol (EG - disponible de Aldrich), poli (propilenglicol) y alcohol polivinílico); y las resinas de fenol-formaldehído, tal como la resina de fenolformaldehído que tiene un peso molecular promedio cerca de 550-650, la resina de pt-butilfenol-formaldehído que tiene un peso molecular promedio cerca de 600-700, y la resina de pn-octilfenol-formaldehído resina, que tiene un peso molecular promedio cerca de 1200-1400, estando disponibles como HRJ 2210, HRJ-2255 y SP-1068, respectivamente, de Schenectady Chemicals, Inc., Schenectady, NY). Además, en lo que respecta a las resinas de fenol-formaldehído, también es adecuada una combinación de guanamina CTU y resina de fenol-formaldehído que tiene un peso molecular de 398, que está disponible comercialmente como CG-125 de Ajinomoto USA Inc. (Teaneck, NJ).
También pueden incluirse aceleradores de agentes de curado y los aceleradores de agentes de curado adecuados son cualquiera de los compuestos de urona que han sido usado comúnmente. Los ejemplos específicos de aceleradores, que puede usarse solos o en combinación, incluyen N,N-dimetil, N'-3,4-diclorfenil urea (Diuron), N'-3-clorofenil urea (Monuron), y preferentemente N,N-(4-metil-m-fenilen bis [N',N'-dimetilurea] (por ejemplo, Dyhard UR500 disponible de Degussa).
La formulación de resina sin curar también puede incluir ingredientes adicionales, tal como agentes modificadores o mejoradores del rendimiento y polímeros termoplásticos adicionales, siempre que no afecten negativamente la pegajosidad y duración de la formulación o la resistencia y tolerancia al daño de las piezas compuestas curadas obtenidas a partir de la formulación. Los agentes que mejoran o modifican el rendimiento, por ejemplo, pueden seleccionarse de flexibilizadores, agentes/partículas endurecedores, aceleradores, cauchos de la cubierta del núcleo, retardadores de llama, agentes humectantes, pigmentos/colorantes, absorbentes de UV, compuestos antifúngicos, cargas, partículas conductoras, y modificadores de viscosidad.
Hemos encontrado que los aminobenzoatos y/o las amino benzamidas que contiene al menos dos grupos amino, particularmente grupos amino primarios, son especialmente útiles como agentes de curado para resinas epoxi. Hemos encontrado en particular que tales aminobenzoatos y/o amino benzamidas no son propensos a la preacción a temperatura ambiente, por lo que proporcionan un sistema de resina epoxi preimpregnado estable al almacenamiento y, sin embargo, puede usarse para hacer que la resina epoxi cure a temperaturas tradicionalmente usadas para producir componentes aeroespaciales o automotrices, álabes de turbina eólica o esquís.
También hemos encontrado que los compuestos que contienen al menos dos restos aminobenzoato o amino benzamida pueden prepararse fácilmente mediante el uso de la ruta de síntesis que se muestra más abajo.
Las formulaciones de resina epoxi sin curar de la presente invención puede usarse en una amplia variedad de situaciones en las que se pueden curar para formar un artículo que comprende la resina epoxi curada deseada. Aunque las composiciones de resina epoxi sin curar puede usarse solas, las formulaciones de esta invención generalmente se combinan con un soporte fibroso para formar materiales compuestos y las formulaciones de resina epoxi puede usarse en la formación de preimpregnados o en el proceso de infusión, aunque el uso en preimpregnados se prefiere. Los aminobenzoatos son agentes de curado particularmente útiles cuando los materiales compuestos están en forma de un preimpregnado, un preimpregnado parcialmente curado o una parte final completamente curada. Preimpregnado es el término usado para describir materiales reforzados con fibra incrustados en una matriz de resina epoxi sin curar. El refuerzo fibroso puede ser fibra de carbono, fibra de vidrio o aramida y puede ser continuo, tejido o no tejido o fibra corta. El término "sin curar", cuando es usado en la presente descripción en relación con preimpregnado, resina de formulación o material compuesto, está destinado a cubrir artículos que pueden haber sido sometidos a algún curado, pero que no han sido completamente curados para formar la parte o estructura final del compuesto.
Aunque no se prefiere, los aminobenzoatos y/o las amino benzamidas puede usarse como agentes de curado en sistemas de resina epoxi usados en el proceso de infusión. En el proceso de infusión, la composición de resina sin curar que comprende la resina epoxi, el aminobenzoato y/o las amino benzamidas y opcionalmente otros componentes se introducen en el material de refuerzo, por ejemplo fibras o un tejido, ubicado en un molde. Típicamente se usa vacío para extraer la composición de resina a través de una pila del material de refuerzo. La velocidad y la distancia de la infusión de la pila dependen de la permeabilidad de la pila, el gradiente de presión que actúa sobre la resina infundida y la viscosidad de la composición de resina. De manera adecuada, la resina se extrae a través de la pila de refuerzo a una temperatura de 80-120 °C. Una vez que la resina se extrae a través del material de refuerzo, la temperatura se eleva típicamente a alrededor de 150 a 190 °C para la cura de resina.
Dichos materiales compuestos pueden usarse para cualquier propósito previsto, son extremadamente útiles en vehículos automotrices y aeroespaciales y son particularmente preferidos para su uso en aeronave comerciales y militares. Por ejemplo, los materiales compuestos se pueden usar para fabricar estructuras de aeronave no primarias (secundarias). Sin embargo, el uso preferido del material compuesto es para aplicaciones estructurales, tal como estructuras de aeronave primarias. Las estructuras o partes primarias de la aeronave son aquellos elementos de aeronave de ala fija o de alas giratorias que sufren una tensión significativa durante el vuelo y que son esenciales para que la aeronave mantenga un vuelo controlado. Los materiales compuestos también pueden ser usado para otras aplicaciones estructurales para fabricar piezas y estructuras de soporte de carga en general, por ejemplo, puede usarse en el mástil o álabes de turbinas eólicas y en artículos deportivos como esquís.
Cuando los aminobenzoatos y/o las amino benzamidas son usado como agentes de curado en material compuesto preimpregnado, los materiales están compuestos de fibras de refuerzo y la formulación de resina sin curar actúa como una matriz para contener las fibras. Las fibras de refuerzo pueden ser cualquiera de las configuraciones de fibras convencionales que son usadas en la industria de los preimpregnados. La matriz incluye un componente de resina epoxi que puede incluir resinas epoxi difuncionales, pero preferentemente incluye una combinación de resinas epoxi aromáticas trifuncionales y tetrafuncionales. La matriz de resina para tal uso incluye preferiblemente además un componente termoplástico soluble y un componente de partículas insoluble y un agente de curado.
La formulación de resina sin curar de esta invención se puede preparar de acuerdo con el procesamiento estándar, las resinas epoxi se pueden mezclar a temperatura ambiente o por encima (dependiendo de las viscosidades de la resina) para formar una mezcla de resina a la que se añade el componente termoplástico. Esta mezcla se calienta luego a una temperatura elevada (típicamente alrededor de 120 °C -130 °C) durante un tiempo suficiente para disolver sustancialmente el termoplástico (s). La mezcla se enfría a alrededor de 80 °C - 90 °C o más abajo (dependiendo de la viscosidad de la mezcla) y las partículas termoplásticas insolubles y otros aditivos, si los hay, se mezclan luego con la resina. Luego, la resina se enfría más a alrededor de 70 °C - 80 °C o más abajo, si es necesario, y el aminobenzoato y cualquier otro agente de curado y, opcionalmente, aceleradores del agente de curado se añaden para formar la formulación final que luego puede impregnarse en la fibra de reforzamiento. En un proceso preferido, una vez que el termoplástico soluble se ha disuelto, la mezcla se enfría a alrededor de 80 °C y se agregan todos los ingredientes restantes, incluido el agente de curado de amino benzoato.
Las fibras de refuerzo usadas en esta invención pueden ser fibras sintéticas o naturales o cualquier otra forma de material o combinación de materiales que, combinada con la composición de resina de la invención, forme un producto compuesto. La red de refuerzo puede proporcionarse a través de carrete de fibra que se desenrollan o de un rollo de textil. Las fibras ilustrativas incluyen vidrio, carbono, grafito, boro, cerámica y aramida. Las fibras preferidas son fibras de carbono y fibras de vidrio, particularmente fibras de carbono. También pueden contemplarse sistemas de fibras híbridos o mixtos. El uso de fibras agrietadas (es decir, rotas por estiramiento) o selectivamente discontinuas puede ser ventajoso para facilitar el laminado del producto y mejorar su capacidad de conformación. Aunque es preferible una alineación de fibra unidireccional, también pueden usarse de otras formas. Las formas textiles típicas incluyen tejidos sencillos, tejidos de punto, tejidos de sarga y tejidos de satén. También es posible contemplar mediante el uso de capas de fibras no tejidas o no rizadas. La masa superficial de fibras dentro del refuerzo fibroso es generalmente 80-4000 g/m2, preferentemente 100-2500 g/m2, y especialmente preferentemente 150-2000 g/m2. El número de filamentos de carbono por cable puede variar de 3000 a 320000, preferentemente de 6000 a 160000 y con la máxima
preferencia de 12000 a 48000. Para los refuerzos de fibra de vidrio, se adaptan particularmente fibras de 600-2400 tex.
Capas ilustrativas de cables fibrosos unidireccionales están hechas de fibras de carbono HexTow®, que están disponibles en Hexcel Corporation. Las fibras de carbono HexTow® adecuadas para su uso en la fabricación de cables de fibra unidireccionales incluyen: Fibras de carbono IM7, que están disponibles en forma de cables que contienen 6000 o 12000 filamentos y peso de 0,223 g/m y 0,446 g/m respectivamente; fibras de carbono IM8-IM10, que están disponibles en forma de cables que contienen 12000 filamentos y pesan de 0,446 g/m a 0,324 g/m; y fibras de carbono AS7, que están disponibles en cables que contienen 12000 filamentos y pesan 0,800 g/m, se pueden usar cables que contengan hasta 80 000 o 50 000 (50K) filamentos, de los que pueden usarse alrededor de 25 000 filamentos disponibles en Toray y los que contienen alrededor de 50000 filamentos disponibles en Zoltek. Los cables típicamente suelen tener un ancho de 3 a 7 mm y se alimentan para su impregnación en equipos que emplean peines para contener los cables y mantenerlos paralelos y unidireccionales.
La invención se ilustra mediante los siguientes Ejemplos en los que las resinas usadas fueron Araldite® LY 1556* una resina epoxi líquida sin modificar disponible en Huntsman que tiene las siguientes propiedades
Araldite® MY 0610, que es una resina epoxi líquida a base de glicidilamina disponible comercialmente en Huntsman, con las siguientes propiedades
LY3581 una resina epoxi líquida disponible de Huntsman Advanced Materials con un peso equivalente de epoxi de 165 a 175, una viscosidad a 25 °C de 900-1400 mPa y basada en resinas epoxi de bisfenol F.
En los ejemplos
"La calorimetría dinámica de barrido (DSC) se realizó mediante el uso de un instrumento TA Q100 para determinar las temperaturas de inicio, la entalpía y el curado residual mediante el uso de una velocidad de calentamiento de 10 °C/min". (para inicio y entalpía).
'El análisis mecánico dinámico (DMA) se realizó mediante el uso de un instrumento TA Q800 sobre resina curada para determinar las temperaturas de transición vítrea a una velocidad de calentamiento de 5 °C/min y a una frecuencia de 1 Hz' para proporcionar E' Tg y E' Tg húmeda.
Se determinó la resistencia en caliente/húmeda de la resina pura sumergiendo muestras de DMA curadas en un lote de agua durante dos semanas a 70 °C. Luego se interrumpió la entrada de agua y la Tg (para acondicionar las muestras para la Tg húmeda).
"El módulo de compresión se realizó mediante el uso de una máquina de prueba mecánica Instron en cilindros de resina limpios (6 cm de largo 1-1,5 cm de diámetro) que se mecanizaron en extremos paralelos" (para un módulo de resina limpio).
Ejemplo 1
Se probaron varios aminobenzoatos que se mezclaron con la resina epoxi MY 0610 en las siguientes proporciones
29,1 g de 1,3-pBABB con 30,9 g de MY0610 mezclado a 100 °C
6,28 g de 1,3-mBABB con 6,66 g de MY0610 mezclado a 60 °C
28,3 g de 1,2-pBABB con 30,0 g de MY0610 mezclado a 120 °C
9,41 g de 1,3-pBABAB con 10,05 g de MY0610 mezclado a 120 °C
5,34 g de 1,4-pBABAB con 5,70 g de MY0610 mezclado a 100 °C
9,63 g de 1,4-pBABB con 10,23 g de MY0610 mezclado a 120 °C
17,4 g de 1,3,5-pTABB con 20,0 g de MY0610 mezclado a 100 °C
26,1 g de 1,2,3-pTABB con 30,0 g de MY0610 mezclado a 100 °C
20,7 g de 1-pABB-3-pABA con 22,0 g de MY0610 mezclado a 100 °C
y curado por calentamiento durante una hora a 130 °C y luego durante dos horas a 180 °C.
Estas formulaciones anteriores se compararon con la resina que contiene una cantidad equivalente de 4,4,'- diamino difenil sulfona (DDS) como agente de curado. Esta formulación también se curó calentándola durante una hora a 130 °C y luego durante dos horas a 180 °C. Los resultados son los siguientes:
Tabla 1.
Ejemplo 2
El 1,2-, 1,3-, 1,4-bis (4-aminobenzoato) pBABB de fenileno, 1,4-fenileno bis (4-aminobenzamida) 1,4-pBABAB y 1,3,5-pTABB están dispersos en una estequiometría 1:1 en varias resinas epoxi como se enumeran en las Tablas 2 a 6 a continuación y curado por calentamiento durante una hora a 130 °C y luego durante dos horas a 180 °C. Cuando mediante el uso de 1,3-pBABB, la Tg húmedo del sistema disminuyó aproximadamente 80 °C después de una absorción del 3,13 por ciento en peso de agua. El módulo de compresión se midió a 4,1 GPa. La vida útil de la formulación es buena, después de aproximadamente 5 semanas, la entalpía de cura había caído de 594 a 547 Jg_1 la mezcla retiene su consistencia física durante este tiempo.
Los resultados fueron los siguientes
Tabla 2
1,3-mBABB dio reactividades similares, pero Tg de aproximadamente 20 °C más bajo que su para equivalente. 1,2-pBABB dio propiedades muy similares a la amina 1,3-pBABB en términos de Tg y compresión y valores más bajos en términos de entalpía y el inicio del curado es entre 10 y 20 °C más alto.
Los resultados fueron los siguientes
Tabla 3
Se dispersaron 1,4-pBABB y el equivalente de amida, 1,4-pBABAB en las resinas a 80-100 °C. El DSC mostró que el inicio de la curación de las 1,4-aminas era mayor que el de las 1,3- y 1,2-pBABB.
Los resultados fueron los siguientes
Tabla 4
Tabla 5
1,3.5-pTABB es una amina trifuncional, este es 1,3-pBABB con un grupo aminobenzoato adicional en la posición 5 en el anillo central de benceno. Se encontró que las Tg de los epóxidos de bisfenol eran similares a las de 1,2- y 1,3-pBABB. La tg con MY0610 fue más de 10 °C más alto que para los pBABB. Los resultados fueron los siguientes Tabla 6
La siguiente Tabla 7 recopila los datos del uso de los diversos aminobenzoatos como agentes de curado para la resina epoxi MY 0610.
Tabla 7
Cuando el sistema fibroso de resina epoxi sin curar es un preimpregnado, el preimpregnado puede enrollarse, de modo que pueda almacenarse durante un período de tiempo. A continuación, puede desenrollarse y cortarse según se desee y, opcionalmente, depositarse con otros preimpregnados para formar una pila de preimpregnados en un molde o en una bolsa de vacío que subsecuentemente se coloca en un molde y se cura.
Los preimpregnados se producen mediante la impregnación del material fibroso con la formulación de resina epoxi de esta invención. Para aumentar la velocidad de impregnación, el proceso se lleva a cabo preferentemente a una temperatura elevada para que se reduzca la viscosidad de la resina. Sin embargo, no debe estar tan caliente durante un período de tiempo suficiente como para que se produzca un curado prematuro de la resina. Por tanto, el proceso de impregnación se lleva a cabo preferentemente a temperaturas en el intervalo de 40 °C a 80 °C.
En el proceso para fabricar preimpregnados, la formulación de resina/amino benzoato y/o amino benzamida de esta invención puede extenderse sobre la superficie exterior de un rodillo y recubrirse sobre un papel u otro material de refuerzo para producir una capa de resina curable. La resina puede ponerse en contacto con la capa fibrosa para su impregnación, quizás mediante el paso a través de rodillos. La resina puede estar presente en una o dos láminas de material de refuerzo, que se ponen en contacto con la capa fibrosa estructural y pasándolas a través de rodillos de consolidación calentados para provocar la impregnación. Alternativamente, la resina se puede mantenerse en forma líquida en un baño de resina, ya sea siendo una resina que es líquida a temperatura ambiente o fundida si es una resina que es sólida o semisólida a temperatura ambiente. La resina líquida se puede aplicar a un soporte con el empleo de una cuchilla raspadora para producir una película de resina sobre una capa de liberación, tal como una película de papel o polietileno. La capa fibrosa estructural puede colocarse luego en la resina y, opcionalmente, se puede proporcionar una segunda capa de resina encima de la capa fibrosa.
Se puede aplicar una lámina de respaldo antes o después de la impregnación de la resina. Sin embargo, al aplicarse típicamente antes o durante la impregnación ya que puede proporcionar una superficie antiadherente sobre la cual aplicar la presión requerida para hacer que la resina impregne la capa fibrosa.
Una vez que se crea en el molde, el preimpregnado o la pila de preimpregnado se puede curar mediante la exposición a una temperatura elevada aplicada externamente, generalmente en el intervalo de 70 °C a 110 °C, y opcionalmente presión elevada, para producir un laminado curado.
La exotermia debida al curado de la pila de preimpregnado puede llevar las temperaturas dentro de la pila por encima de 110 °C, sin embargo, hemos descubierto que si la temperatura aplicada externamente está dentro del intervalo de 70 °C a 110 °C, el curado de un preimpregnado o pila de preimpregnados a base de una resina epoxi de EEW de 150 a 1500, particularmente de EEW de 200 a 500, se puede lograr a una temperatura de aproximadamente 150 °C en menos de 150 segundos para proporcionar una resina curada que tiene una Tg de entre 130 y 150 °C y un ángulo de fase a 140 °C de 20° o menos para que el artículo curado pueda retirarse del molde sin demoras indebidas.
El curado a una presión cercana a la presión atmosférica puede lograrse mediante la denominada técnica de bolsa de vacío. Esto implica colocar la pila de preimpregnado o preimpregnado en una bolsa hermética y crear un vacío en el interior de la bolsa, la bolsa se puede colocar en un molde antes o después de crear el vacío y la resina luego es curada mediante el calor aplicado externamente para producir el laminado moldeado. El uso de la bolsa de vacío tiene el efecto de que la pila de preimpregnado experimente una presión de consolidación de hasta la presión atmosférica, en dependencia del grado de vacío aplicado.
Alternativamente, la resina se puede emplear en el proceso de infusión cuando el material fibroso se coloca por primera vez en el molde y la resina líquida se introduce en el molde quizás bajo presión o por vacío para encerrar el material fibroso dentro del molde. El material fibroso puede haber sido moldeado previamente en el molde o tal vez moldeado una vez impregnado con la resina y el material fibroso impregnado de resina puede luego curarse en el molde.
Tras el curado, el preimpregnado, la pila de preimpregnado, el material fibroso infundido o las capas del mismo se convierten en un compuesto laminado, adecuado para su uso en una aplicación estructural, tal como, por ejemplo, un automóvil, un vehículo marino o una estructura aeroespacial o una estructura de turbina eólica como una carcasa para un álabe o un mástil o en artículos deportivos como esquís. Tales compuestos laminados pueden comprender fibras estructurales a un nivel del 80 % al 15 % en volumen, preferentemente del 58 % al 65 % en volumen.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES
- El uso de amino benzoatos y/o amino benzamidas como agentes de curado de resinas epoxi para reducir la entalpia de la reacción de curado tomando como estándar la entalpía de reacción cuando se usa el mismo recuento de diamino difenil sulfona como agente de curado, en donde los aminobenzoatos y/o amino benzamidas se seleccionan de:y/o equivalentes de los mismos en los que el grupo amino está en posición orto o meta.
- El uso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el amino benzoato o amino benzamida es un para amino benzoato o una para amino benzamida.
- Una resina epoxi que contiene un amino benzoato y/o amino benzamida, en donde el amino benzoato y/o amino benzamida se selecciona de1-pABB-3-pABAy/o equivalentes de 1-pABB-3-pABA en los que el grupo amino está en posición orto o meta. Una resina epoxi de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el amino benzoato o amino benzamida es un para amino benzoato o una para amino benzamida.
- 5. El uso de una resina epoxi de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4 así como la matriz en un sistema de resina epoxi reforzada con fibra.
- 6. El uso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el sistema de resina epoxi reforzada con fibra es un preimpregnado.
- 7. Un componente aeroespacial o automotriz, un álabe de turbina eólica o artículos deportivos preparados a partir de un sistema de resina epoxi de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4.
- 9. Una resina epoxi curada de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el amino benzoato o amino benzamida es un para amino benzoato o una para amino benzamida.
- 10. Un sistema de resina epoxi reforzada con fibra en el que la resina epoxi es una resina epoxi curada de acuerdo con la reivindicación 8 o la reivindicación 9.
- 11. Un componente aeroespacial o automotriz, un álabe de turbina eólica o artículos deportivos que comprenden un sistema de resina epoxi reforzada con fibra de acuerdo con la reivindicación 10.
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Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6406012B2 (ja) * | 2013-07-11 | 2018-10-17 | 東レ株式会社 | エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 |
US20150252182A1 (en) * | 2014-03-07 | 2015-09-10 | Hexcel Corporation | Extended room temperature storage of epoxy resins |
CN105199080A (zh) * | 2015-11-14 | 2015-12-30 | 华玉叶 | 一种高粘度固化剂组合物 |
CN105293955B (zh) * | 2015-12-03 | 2018-04-06 | 盐城工学院 | 玻璃纤维改性方法及其应用 |
TWI766025B (zh) * | 2017-06-28 | 2022-06-01 | 日商迪愛生股份有限公司 | 活性酯化合物及硬化性組成物 |
DE102018202058A1 (de) * | 2018-02-09 | 2019-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Formulierung zur Herstellung eines Isolationssystems, elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung eines Isolationssystems |
BE1026321B1 (nl) * | 2018-05-29 | 2020-01-13 | Orineo Bvba | Hardingsmiddel voor het uitharden van een hars |
FR3083242B1 (fr) * | 2018-07-02 | 2020-06-12 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Composition de caoutchouc a base de resine epoxyde et d’un derive d’aminobenzoate |
EP4058512A1 (en) * | 2019-11-15 | 2022-09-21 | Dow Global Technologies LLC | Thermoplastic elastomer composition |
CN115505240A (zh) * | 2022-10-24 | 2022-12-23 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 可回收碳纤维/环氧树脂预浸料、复合材料、制备方法与应用 |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4661559A (en) | 1983-05-20 | 1987-04-28 | Union Carbide Corporation | Impact resistant matrix resins for advanced composites |
ZA84550B (en) * | 1983-06-21 | 1984-09-26 | Union Carbide Corp | Preimpregnated reinforcements and high strength composites therefrom |
EP0133281A3 (en) * | 1983-08-01 | 1988-11-30 | American Cyanamid Company | Curable fibre reinforced epoxy resin composition |
US5026872A (en) | 1984-02-01 | 1991-06-25 | American Cyanamid | Aromatic ether-ketone polyamines, intermediates and products, and methods for preparing same |
JPS61223020A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-03 | Toshiba Corp | 光硬化性エポキシ樹脂系組成物 |
JPH02133422A (ja) * | 1988-11-14 | 1990-05-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | エポキシ樹脂用硬化剤 |
JPH02135217A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | エポキシ樹脂 |
GB9013239D0 (en) * | 1990-06-13 | 1990-08-01 | Ciba Geigy Ag | Curable composition |
CA2088193C (en) | 1992-02-13 | 2006-06-13 | Dov Aharanson | Method of and station for integrated typed data and optically scanned data capture for computer interfacing and the like |
CA2099193A1 (en) * | 1993-06-25 | 1993-07-25 | Hugh C. Gardner | High modulus prepregable epoxy resin systems |
CN1322183C (zh) * | 2005-10-11 | 2007-06-20 | 东华大学 | 一种冻胶纺聚乙烯/环氧树脂复合纤维及其制备方法 |
GB0619401D0 (en) | 2006-10-02 | 2006-11-08 | Hexcel Composites Ltd | Composite materials with improved performance |
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