纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物及纖維強(qiáng)化復(fù)合材料制造技術(shù)

通過包含以下成分[A]～成分[D]，并且成分[A]與成分[B]的質(zhì)量配合比為5:95～50:50的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，從而樹脂調(diào)制時(shí)的操作性優(yōu)異，樹脂組合物在低溫下的粘度穩(wěn)定性優(yōu)異，向強(qiáng)化纖維注入時(shí)保持低粘度且含浸性優(yōu)異，并且成型時(shí)以短時(shí)間固化，可以提供尺寸精度高且耐熱性優(yōu)異的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。[A]環(huán)氧當(dāng)量為250以下，并且羥基當(dāng)量為500以下的環(huán)氧樹脂，[B]成分[A]以外的環(huán)氧樹脂，[C]酸酐，[D]有機(jī)磷化合物或咪唑衍生物。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及纖維強(qiáng)化復(fù)合材料所使用的雙組分型環(huán)氧樹脂組合物、以及使用了該雙組分型環(huán)氧樹脂組合物的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
技術(shù)介紹
包含強(qiáng)化纖維和基體樹脂的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料由于可以設(shè)計(jì)發(fā)揮了強(qiáng)化纖維和基體樹脂的優(yōu)點(diǎn)的材料，因此以航空宇宙領(lǐng)域?yàn)槭祝隗w育領(lǐng)域、一般產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等中不斷擴(kuò)大用途。作為強(qiáng)化纖維，使用了玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、碳纖維、硼纖維等。作為基體樹脂，使用了熱固性樹脂、熱塑性樹脂的任一種，往往使用容易含浸于強(qiáng)化纖維的熱固化樹脂。作為熱固性樹脂，使用了環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、酚樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂等。在纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的制造中，應(yīng)用預(yù)浸料法、手糊法、纖維纏繞法、拉擠成型法、RTM(樹脂傳遞成型，ResinTransferMolding)法等方法。近年來，世界上汽車的環(huán)境管制變得嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)外的汽車制造商致力于左右燃耗性能的車體的輕量化，積極研究了應(yīng)用重量為鐵的一半、鋁的70％左右的碳纖維復(fù)合材料。對(duì)于汽車用的各種構(gòu)件，要求輕量化和高剛性、強(qiáng)度特性，并且具有三維復(fù)雜形狀的情況多。因此，使用高剛性、高強(qiáng)度的碳纖維作為連續(xù)纖維，能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜形狀的RTM法成為有力的成型方法。所謂RTM法，是在模具內(nèi)配置強(qiáng)化纖維基材后關(guān)閉模具，從樹脂注入口注入樹脂使其含浸于強(qiáng)化纖維后使樹脂固化，打開模具取出成型品，由此獲得纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的方法。這里，碳纖維復(fù)合材料對(duì)汽車的普及的重大課題為生產(chǎn)率，生產(chǎn)率成為障礙，碳纖維復(fù)合材料止步于僅僅用于一部分高級(jí)車。在手糊法、纖維纏繞法、拉擠成型法、RTM法等中，從成型加工性的觀點(diǎn)出發(fā)，往往使用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物。所謂雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，是由包含環(huán)氧樹脂作為主成分的主劑液與包含固化劑作為主成分的固化劑液構(gòu)成，在即將使用之前將主劑液與固化劑液的兩組分進(jìn)行混合而得的環(huán)氧樹脂組合物。與此相對(duì)，將包含主劑、固化劑的全部成分預(yù)先混合成1個(gè)的環(huán)氧樹脂組合物稱為單組分型環(huán)氧樹脂組合物。在單組分型環(huán)氧樹脂組合物的情況下，在保存中也進(jìn)行固化反應(yīng)，因此需要冷凍保存。此外，對(duì)于單組分型環(huán)氧樹脂組合物，選擇反應(yīng)性低的固體狀成分作為固化劑成分的情況多，為了使單組分型環(huán)氧樹脂組合物含浸于強(qiáng)化纖維，必須使用壓輥等以高壓力壓入。對(duì)于雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，通過使主劑液和固化劑液都為液狀，可以使主劑液與固化劑液混合而得的混合物也為低粘度的液狀，在強(qiáng)化纖維中含浸變得容易。此外由于將主劑液與固化劑液分開保存，因此保存條件沒有特別限制，也能夠長(zhǎng)期保存。例如，在該RTM法中，為了實(shí)現(xiàn)上述那樣的高水平的生產(chǎn)率，不僅僅樹脂的固化時(shí)間短，而且具體要求一下子滿足以下所列舉的5個(gè)要求。第1個(gè)要求是在樹脂原料的混合調(diào)制操作時(shí)，雙組分都是低粘度，并且粘度水平接近，由此混合操作性優(yōu)異。第2個(gè)要求是混合調(diào)制后的樹脂組合物在低溫保持下抑制長(zhǎng)時(shí)間粘度的上升，是穩(wěn)定的，即粘度穩(wěn)定性優(yōu)異。第3個(gè)要求是向強(qiáng)化纖維基材注入樹脂的工序時(shí)，樹脂組合物為低粘度，并且注入工序期間，抑制粘度的上升，由此在強(qiáng)化纖維基材中的含浸性優(yōu)異。第4個(gè)要求是在100℃附近的低溫區(qū)域可以充分的高速固化，由此可以使成型設(shè)備簡(jiǎn)化，也不需要使用副材料等耐熱性高的材料，從而實(shí)現(xiàn)成本降低，并且能夠降低由固化溫度與常溫的溫度差引起的熱收縮，從而成型品的表面平滑性優(yōu)異。第5個(gè)要求是成型后的脫模工序時(shí)，樹脂通過固化實(shí)現(xiàn)充分的剛性，并且產(chǎn)生應(yīng)變的情況少，由此，可以順利地脫模，即使進(jìn)一步經(jīng)歷涂裝工序也不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變、變形，成型品獲得高尺寸精度。針對(duì)這些課題，專利文獻(xiàn)1中公開了，通過使環(huán)氧樹脂組合物中含有具有芳香環(huán)的多元醇，從而在低溫以短時(shí)間固化，并且可獲得剛性優(yōu)異的成型品的適于纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的成型的環(huán)氧樹脂組合物。然而，該環(huán)氧樹脂組合物在低溫區(qū)域不具有充分的粘度穩(wěn)定性。進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)2中公開了，通過制成將作為固化劑的酸酐與作為催化劑的有機(jī)磷化合物組合而使用的環(huán)氧樹脂組合物，從而制成在100℃附近的一定溫度條件下的、低粘度保持時(shí)間與固化時(shí)間的平衡優(yōu)異的組合物的技術(shù)。然而，在該技術(shù)中，有時(shí)高速固化性不充分，此外脫模時(shí)的樹脂的剛性不充分，尺寸精度降低成為問題。此外，專利文獻(xiàn)3中公開了，通過使用將芳香族環(huán)氧樹脂氫化而得的環(huán)氧樹脂作為主劑，使用酸酐作為固化劑，在其中組合碳原子數(shù)16～60的脂肪族多元醇，從而改良固化樹脂的韌性、由冷熱循環(huán)導(dǎo)致的裂縫的產(chǎn)生，制成耐氣候性優(yōu)異的面向半導(dǎo)體密封材的環(huán)氧樹脂組合物的技術(shù)，但該技術(shù)也不具有充分的高速固化性，不適于纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用途。這樣，可以以高循環(huán)(縮短1個(gè)成型循環(huán)所需要的時(shí)間而增多在一定的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行的成型循環(huán))執(zhí)行RTM法等，兼具對(duì)于實(shí)現(xiàn)高水平的生產(chǎn)率而言必要的全部要求的雙組分型環(huán)氧樹脂組合物迄今為止不存在。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-163573號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2：國(guó)際公開2007/125759號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3：日本特開2002-69155號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的課題本專利技術(shù)的目的是提供改良這樣的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，樹脂調(diào)制時(shí)的操作性優(yōu)異，樹脂調(diào)合后的低溫下的粘度穩(wěn)定性優(yōu)異，向強(qiáng)化纖維注入時(shí)保持低粘度而含浸性優(yōu)異，并且成型時(shí)以短時(shí)間固化，可以提供尺寸精度高、耐熱性優(yōu)異的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，以及使用了該雙組分型環(huán)氧樹脂組合物的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。用于解決課題的方法為了解決上述課題，本專利技術(shù)的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物具有以下構(gòu)成。即，一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，其包含以下成分[A]～成分[D]，并且成分[A]與成分[B]的質(zhì)量配合比為5:95～50:50。[A]環(huán)氧當(dāng)量為250以下，并且羥基當(dāng)量為500以下的環(huán)氧樹脂[B]成分[A]以外的環(huán)氧樹脂[C]酸酐[D]有機(jī)磷化合物或咪唑衍生物此外，為了解決上述課題，本專利技術(shù)的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料具有以下構(gòu)成。即，是將上述纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物與強(qiáng)化纖維進(jìn)行組合，固化而成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。專利技術(shù)的效果本專利技術(shù)的雙組分型環(huán)氧樹脂組合物不僅樹脂調(diào)制時(shí)的操作性優(yōu)異，而且樹脂組合物的低溫下的粘度穩(wěn)定性優(yōu)異，因此向強(qiáng)化纖維注入時(shí)保持低粘度而含浸性優(yōu)異，并且成型時(shí)可以以短時(shí)間固化。進(jìn)一步，根據(jù)本專利技術(shù)的雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，能夠以高生產(chǎn)率提...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，其包含以下成分[A]～成分[D]，并且成分[A]與成分[B]的質(zhì)量配合比為5:95～50:50，[A]環(huán)氧當(dāng)量為250以下，并且羥基當(dāng)量為500以下的環(huán)氧樹脂[B]成分[A]以外的環(huán)氧樹脂[C]酸酐[D]有機(jī)磷化合物或咪唑衍生物。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2013.09.30 JP 2013-2031301.一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合物，其包含以下成
分[A]～成分[D]，并且成分[A]與成分[B]的質(zhì)量配合比為5:95～
50:50，
[A]環(huán)氧當(dāng)量為250以下，并且羥基當(dāng)量為500以下的環(huán)氧樹脂
[B]成分[A]以外的環(huán)氧樹脂
[C]酸酐
[D]有機(jī)磷化合物或咪唑衍生物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂組合
物，成分[A]的環(huán)氧樹脂具有2個(gè)以上環(huán)氧基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂
組合物，成分[A]是由多元醇衍生的脂肪族縮水甘油基醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型環(huán)氧樹脂
組合物，成分[A]為選自甘油型環(huán)氧樹脂、三羥甲基丙烷型環(huán)氧樹脂、
山梨糖醇型環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型
環(huán)氧樹脂組合物，成分[B]為雙酚型環(huán)氧樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料用雙組分型
環(huán)氧樹脂組合物，成分[C]的酸酐具有脂環(huán)式結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：岡英樹，富岡伸之，本田史郎，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東麗株式會(huì)社，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP