环氧树脂组合物、预浸料坯以及纤维增强复合材料制造技术

本发明专利技术的目的在于提供下述这样的环氧树脂组合物、使用其的预浸料坯以及纤维增强复合材料，该环氧树脂组合物能够获得耐热性优异的环氧树脂固化物，并且兼具在制造工艺温度下的良好的适用期与在短时间内固化的优异的固化性。为了实现该目的，本发明专利技术具有以下构成。即，环氧树脂组合物、及使用其的预浸料坯、纤维增强复合材料，该环氧树脂组合物至少包含下述构成要素[A]～[C]，构成要素[B]的氨基与构成要素[A]的环氧基的官能团当量比为0.7～1.5，相对于构成要素[A]100质量份，构成要素[C]的配合量为1～10质量份。[A]环氧树脂，[B]胺固化剂，[C]由具有特定的结构的酚化合物中的任1者以上构成的酚化合物。

Epoxy resin composition, prepreg and fiber reinforced composite

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧树脂组合物、预浸料坯以及纤维增强复合材料
本专利技术涉及环氧树脂组合物、预浸料坯以及纤维增强复合材料。
技术介绍
以往，对于由碳纤维、玻璃纤维等增强纤维与环氧树脂、酚醛树脂等热固性树脂形成的纤维增强复合材料而言，其是轻质的，并且强度、刚性等力学特性、耐热性、以及耐腐蚀性优异，因此被应用于航空航天、汽车、铁道车辆、船舶、土木建筑以及运动用品等数量众多的领域。特别是，在要求高性能的用途中，可应用使用了连续的增强纤维的纤维增强复合材料；作为增强纤维，多使用比强度、比弹性模量优异的碳纤维，而且，作为基体树脂，多使用热固性树脂，其中特别是，多使用具有与碳纤维的粘接性、耐热性、弹性模量以及耐化学品性并且固化收缩为最小限度的环氧树脂。近年来，随着纤维增强复合材料的使用例增加，其要求特性正变得日趋严格。特别是在适用于航空航天用途、车辆等的结构材料的情况下，要求即使在高温及/或高湿条件下也充分保持物性。然而，通常，聚合物系复合材料虽具有轻质这样的优点，但是耐热性不高，可适用的用途有时会受限制。作为环氧树脂的固化剂，在要求耐热性的航空航天用途方面，大多使用芳香族胺化合物、酸酐、苯酚Novolac化合物。但是，这些固化剂在进行成型时倾向于需要于180℃附近的高固化温度进行长时间的加热。若像这样环氧树脂组合物的反应性低时，则对于成型而言需要长时间，成型时的能量成本变高等缺点变得突出。因此，人们期望开发出一种能够在低温、短时间内将环氧树脂组合物固化的技术。此处，在专利文献1、2中示出了通过使用三氟化硼-胺络合物或者锍盐等阳离子聚合性固化促进剂，从而可缩短环氧树脂的固化时间。另外，在专利文献3中，示出了通过使用微胶囊化了的咪唑化合物作为固化促进剂，从而显示出于25℃时的良好的适用期(potlife)，并且实现固化时间的缩短。在专利文献4中，示出了通过使用微胶囊化了的磷系固化促进剂，从而获得了在50℃保持良好的适用期并且具有高耐热性的固化物。在专利文献5中，示出了通过在环氧树脂中配合微囊型的阳离子聚合引发剂，从而保持良好的适用期，并且实现固化时间的缩短。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2001-261783号公报专利文献2：日本特开2002-003581号公报专利文献3：国际公开第01/081445号专利文献4：日本特开平8-73566号公报专利文献5：日本特开2012-140574号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在使用了专利文献1、2中记载的固化促进剂的情况下，存在下述缺点，即，适用期(粘度升高的抑制)不足，在树脂混炼工序、预浸料坯等中间基材制造工序等中，环氧树脂发生固化反应，因而使得操作性、环氧树脂固化物的物性降低这样的缺点，任一者的实用性均不足。另外，在专利文献3所示的技术中，由于咪唑与环氧树脂发生反应，因而所得的环氧树脂固化物的耐热性为低值。另外，超过80℃的高温下的适用期不充分。对于专利文献4而言，环氧树脂组合物的固化时间的缩短也不充分，在快速固化性方面也存在有问题。另外，对于专利文献5而言，由于环氧树脂是基于阳离子聚合而发生固化反应，因而所得的环氧树脂固化物的耐热性也是低值。因此，本专利技术的目的在于提供下述这样的环氧树脂组合物、使用其的预浸料坯以及纤维增强复合材料，该环氧树脂组合物能够获得耐热性优异的环氧树脂固化物，并且兼具在制造工艺温度下的良好的适用期与在短时间内固化的优异的固化性。用于解决课题的手段为解决上述课题，本专利技术的专利技术人反复进行了深入研究，结果发现，通过在包含环氧树脂与胺固化剂的环氧树脂组合物中，含有下述构成要素[C]的化合物作为固化促进剂，从而可兼顾在短时间内固化的优异固化性与在预浸料坯制造工艺温度下的良好适用期。另外，还发现，通过使用构成要素[C]的化合物，从而促进了胺固化剂中的氨基对环氧基的亲核反应，并且，构成要素[C]的化合物具有刚性的化学结构，因此，将环氧树脂组合物固化而得的环氧树脂固化物具有高耐热性。基于这些见解而完成了本专利技术，其具有下述构成。即，环氧树脂组合物，其至少包含下述构成要素[A]～[C]，构成要素[B]的氨基与构成要素[A]的环氧基的官能团当量比为0.7～1.5，相对于构成要素[A]100质量份，构成要素[C]的配合量为1～10质量份。[A]环氧树脂，[B]胺固化剂，[C]酚化合物，其由下述(c1)～(c3)中的任1者以上构成，(c1)在1分子内具有1个以上的羰基的酚化合物，(c2)在1分子内具有2个以上的磺酰基的酚化合物，(c3)在1分子内具有1个磺酰基和3个以上的芳香环的酚化合物。本专利技术的预浸料坯是使上述环氧树脂组合物含浸于增强纤维而成的。本专利技术的纤维增强复合材料的第一实施方式是使上述预浸料坯固化而成的。本专利技术的纤维增强复合材料的第二实施方式是包含使上述环氧树脂组合物固化而成的环氧树脂固化物、以及增强纤维而成的。专利技术效果根据本专利技术，可提供下述这样的环氧树脂组合物、使用其的预浸料坯以及纤维增强复合材料，该环氧树脂组合物能够获得耐热性优异的环氧树脂固化物，并且兼具在制造工艺温度下的良好的适用期与在短时间内固化的优异的固化性。具体实施方式本专利技术的环氧树脂组合物具有下述这样的构成。环氧树脂组合物，其至少包含构成要素[A]～[C]，构成要素[B]的氨基与构成要素[A]的环氧基的官能团当量比为0.7～1.5，相对于构成要素[A]100质量份，构成要素[C]的配合量为1～10质量份。[A]环氧树脂，[B]胺固化剂，[C]酚化合物，其由下述(c1)～(c3)中的任1者以上构成，(c1)在1分子内具有1个以上的羰基的酚化合物，(c2)在1分子内具有2个以上的磺酰基的酚化合物，(c3)在1分子内具有1个磺酰基和3个以上的芳香环的酚化合物。本专利技术中使用的构成要素[A]优选为在1分子中具有2个以上的缩水甘油基的环氧树脂。在1分子中缩水甘油基小于2个的环氧树脂的情况下，将与后述固化剂混合而得的混合物加热固化而得的固化物的玻璃化转变温度变低，因而不理想。作为本专利技术中使用的环氧树脂，可举出例如：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂等双酚型环氧树脂，四溴代双酚A二缩水甘油基醚等溴化环氧树脂，具有联苯骨架的环氧树脂、具有萘骨架的环氧树脂、具有双环戊二烯骨架的环氧树脂、苯酚Novolac型环氧树脂、甲酚Novolac型环氧树脂等Novolac型环氧树脂，N，N，O-三缩水甘油基-间氨基苯酚、N，N，O-三缩水甘油基-对氨基苯酚、N，N，O-三缩水甘油基-4-氨基-3-甲基苯酚、N，N，N’，N’-四缩水甘油基-4，4’-亚甲基二苯胺、N，N，N’，N’-四缩水甘油基-2，2’-二乙基-4，4’-亚甲基二苯胺、N，N，N’，N’-四缩水甘油基-间苯二甲胺、N，N-二缩水甘油基苯胺、N，N-二缩水甘油基-邻甲苯胺等缩水甘油胺型环氧树脂，间苯二酚二缩水甘油基醚、三缩水甘油基异氰脲酸酯等。其中，构成要素[A]相对于全部环氧树脂100质量份而言优选包含40～100质量份的缩水甘油胺型环氧树脂。通过以该比率包含缩水甘油胺型环氧树脂，从而变得容易获得具有更高的玻璃化转变温度的环氧树脂固化物(以下，有时简称为树脂固化物)、即、耐热性优异的环氧树脂固化物。这些环氧树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.环氧树脂组合物，其至少包含下述构成要素[A]～[C]，构成要素[B]的氨基与构成要素[A]的环氧基的官能团当量比为0.7～1.5，相对于构成要素[A]100质量份，构成要素[C]的配合量为1～10质量份，[A]环氧树脂，[B]胺固化剂，[C]酚化合物，其由下述(c1)～(c3)中的任1者以上构成，(c1)在1分子内具有1个以上的羰基的酚化合物，(c2)在1分子内具有2个以上的磺酰基的酚化合物，(c3)在1分子内具有1个磺酰基和3个以上的芳香环的酚化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.02 JP 2017-0389901.环氧树脂组合物，其至少包含下述构成要素[A]～[C]，构成要素[B]的氨基与构成要素[A]的环氧基的官能团当量比为0.7～1.5，相对于构成要素[A]100质量份，构成要素[C]的配合量为1～10质量份，[A]环氧树脂，[B]胺固化剂，[C]酚化合物，其由下述(c1)～(c3)中的任1者以上构成，(c1)在1分子内具有1个以上的羰基的酚化合物，(c2)在1分子内具有2个以上的磺酰基的酚化合物，(c3)在1分子内具有1个磺酰基和3个以上的芳香环的酚化合物。2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其中，构成要素[A]相对于全部环氧树脂100质量份而言包含40～100质量份的缩水甘油胺型环氧树脂。3.根据权利要求1或2所述的环氧树...

【专利技术属性】
技术研发人员：三角润，坂田宏明，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP