纤维强化复合材料用环氧树脂组合物、预浸料及纤维强化复合材料制造技术

在本发明专利技术中，为了提供具有优异的耐热性、韧性和操作性的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，相对于由50℃的粘度为6000mPa·s以下的N,N,N’，N’‑四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)60～85质量份、与25℃的粘度为20000mPa·s以下的液体双酚A型环氧树脂(B)15～40质量份构成的环氧树脂成分100质量份，配合了热塑性树脂(C)8～15质量份、平均粒径为1000nm以下的弹性体微粒(D)2～10质量份、和平均粒径为1000nm以下的二氧化硅微粒(E)0.5～2.5质量份。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维强化复合材料用环氧树脂组合物、预浸料及纤维强化复合材料
本专利技术涉及纤维强化复合材料用环氧树脂组合物、预浸料以及纤维强化复合材料。
技术介绍
作为应用于航空器等的碳纤维、玻璃纤维强化复合材料用基体树脂，一直以来环氧树脂是最主流的，用于大量的机体结构。例如，在专利文献1中公开了包含[A]环氧树脂100质量份、[B]热塑性树脂5～80质量份、[C]二氨基二苯基砜20～50质量份、[D]平均粒径为1～1000nm的无机微粒0.01～30质量份作为必需成分的树脂组合物，在专利文献2中公开了包含[A]环氧树脂、[B]固化剂、[C]添加剂，[C]包含由平均直径40nm以下的一次粒子形成的无机物，并且具有特定的储存刚性模量的纤维强化复合材料用树脂组合物。然而，上述那样的现有技术的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物具有不能同时实现耐热性和韧性这样的问题，作为航空器等那样的在严苛条件下使用的构件，具有不满足所希望的耐久性这样的课题。另外已知，一般而言如果使用赋予高耐热性的树脂，则韧性降低，两个性质处于此消彼长的关系。另一方面，在形成预浸料时的该树脂组合物中存在分别适于含浸时和固化时的粘度特性。例如，要求在含浸时在低温条件(不使树脂的热历程恶化的程度的温度和时间)下粘度降低，显示优异的操作性(含浸性)，具有下述树脂流出性：在固化时树脂不会从强化纤维过度流出，并且在叠层时树脂以填埋空隙的程度流出。然而，现有技术的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物不能充分地满足这些粘度特性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-242459号公报专利文献2：日本专利第3648743号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题因此，本专利技术的目的是提供具有优异的耐热性和韧性，并且具有在含浸时在低温条件(不使树脂的热历程恶化的程度的温度和时间)下粘度降低、显示优异的操作性、并且在固化时树脂不会从强化纤维过度流出、并且在叠层时树脂以填埋空隙的程度流出的树脂流出性的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物。此外，本专利技术的另一目的是提供耐热性、韧性优异，并且室温下的操作性优异的预浸料。此外，本专利技术的另一目的是提供耐热性、韧性优异，能够应用于各种用途的纤维强化复合材料。用于解决课题的方法本专利技术人反复进行了深入研究，结果发现，通过采用具有特定物性的2种环氧树脂成分，进一步以特定量配合热塑性树脂、特定粒径的弹性体微粒和二氧化硅微粒，从而能够解决上述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术如下所述。1.一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其相对于环氧树脂成分100质量份，含有：热塑性树脂(C)8～15质量份；平均粒径为1000nm以下的弹性体微粒(D)2～10质量份；以及平均粒径为1000nm以下的二氧化硅微粒(E)0.5～2.5质量份，所述环氧树脂成分由50℃的粘度为6000mPa·s以下的N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)60～85质量份、与25℃的粘度为20000mPa·s以下的液体双酚A型环氧树脂(B)15～40质量份构成。2.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其70℃的粘度为200Pa·s以下，并且固化过程中的最低粘度为1Pa·s以上。3.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，上述热塑性树脂(C)为聚醚砜。4.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其是将上述热塑性树脂(C)溶解于上述(A)成分和/或上述(B)成分而成的。5.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，上述弹性体微粒(D)为核壳型微粒。6.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其进一步包含固化剂(F)，上述固化剂(F)为二氨基二苯基砜。7.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，上述N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)的50℃的粘度为3000～6000mPa·s。8.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，上述液体双酚A型环氧树脂(B)的25℃的粘度为18000mPa·s以下。9.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，上述弹性体微粒(D)的平均粒径为500nm以下。10.根据上述1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，上述二氧化硅微粒(E)的平均粒径为5～100nm。11.一种预浸料，其是以权利要求1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物作为基体，使其含浸于强化纤维而成的。12.一种纤维强化复合材料，其为权利要求11所述的预浸料的加热固化体。专利技术的效果本专利技术的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物由于以特定的范围配合50℃的粘度为6000mPa·s以下的N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)、25℃的粘度为20000mPa·s以下的液体双酚A型环氧树脂(B)、热塑性树脂(C)、平均粒径为1000nm以下的弹性体微粒(D)、和平均粒径为1000nm以下的二氧化硅微粒(E)，因此可以提供能够提高在现有技术中一般认为是此消彼长的关系的耐热性和韧性，此外在含浸时在低温条件(不使树脂的热历程恶化的程度的温度和时间)下粘度降低，显示优异的操作性，并且具有下述树脂流出性的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，所述树脂流出性是在固化时树脂不会从强化纤维过度流出，并且在叠层时树脂以填埋空隙的程度流出。此外，本专利技术的预浸料由于是以上述纤维强化复合材料用环氧树脂组合物作为基体，使其含浸于强化纤维而成的，因此耐热性、韧性优异，并且室温下的操作性优异。此外，本专利技术的纤维强化复合材料由于为上述预浸料的加热固化体，因此耐热性、韧性优异，能够应用于各种用途。具体实施方式以下，对本专利技术进一步详细地说明。本专利技术的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物含有N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)、液体双酚A型环氧树脂(B)、热塑性树脂(C)、弹性体微粒(D)、和二氧化硅微粒(E)。以下，对各成分进行说明。N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)本专利技术中使用的N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)(以下，有时称为(A)成分)需要50℃的粘度为6000mPa·s以下。如果(A)成分的50℃的粘度超过6000mPa·s，则不能同时满足耐热性、韧性和上述粘度特性。(A)成分的50℃的粘度优选为3000～6000mPa·s。另外，本专利技术中所谓粘度，是在规定的温度条件下使用E型粘度计等旋转粘度计测定的值。(A)成分可以从市售品中适当选择具有上述粘度范围的成分，可举出例如新日铁住金化学株式会社制YH-404(50℃的粘度＝3600～5000mPa·s)、ハンツマン社制MY-721(50℃的粘度＝3000～6000mPa·s)、常州市科特殊高分子材料有限公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其相对于环氧树脂成分100质量份，含有：/n热塑性树脂(C)8～15质量份；/n平均粒径为1000nm以下的弹性体微粒(D)2～10质量份；以及/n平均粒径为1000nm以下的二氧化硅微粒(E)0.5～2.5质量份，/n所述环氧树脂成分由50℃的粘度为6000mPa·s以下的N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)60～85质量份、与25℃的粘度为20000mPa·s以下的液体双酚A型环氧树脂(B)15～40质量份构成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171128 JP 2017-2283471.一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其相对于环氧树脂成分100质量份，含有：
热塑性树脂(C)8～15质量份；
平均粒径为1000nm以下的弹性体微粒(D)2～10质量份；以及
平均粒径为1000nm以下的二氧化硅微粒(E)0.5～2.5质量份，
所述环氧树脂成分由50℃的粘度为6000mPa·s以下的N,N,N’,N’-四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷树脂(A)60～85质量份、与25℃的粘度为20000mPa·s以下的液体双酚A型环氧树脂(B)15～40质量份构成。


2.根据权利要求1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其70℃的粘度为200Pa·s以下，并且固化过程中的最低粘度为1Pa·s以上。


3.根据权利要求1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，所述热塑性树脂(C)为聚醚砜。


4.根据权利要求1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物，其是将所述热塑性树脂(C)溶解于所述(A)成分和/或所述(B)成分而成的。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩田充宏，伊藤友裕，
申请(专利权)人：横滨橡胶株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP