环氧树脂组合物、预浸体及纤维强化复合材料制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种环氧树脂组合物及包含所述环氧树脂组合物与强化纤维的预浸体、以及使所述预浸体硬化而成的0°及90°弯曲强度尤其优异的纤维强化复合材料，所述环氧树脂组合物以高水平使弯曲弹性系数与弯曲应变并存，且可获得耐热性优异的树脂硬化物。用以实现所述目的的本发明专利技术的环氧树脂组合物的一形态为一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足特定的条件。成分[A]：三官能的胺型环氧树脂成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂成分[C]：芳香族胺化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧树脂组合物、预浸体及纤维强化复合材料
本专利技术涉及一种作为适于运动用途、一般产业用途及航空宇宙用途的纤维强化复合材料的基质树脂(matrixresin)而优选地使用的环氧树脂组合物、以及将其作为基质树脂的预浸体(prepreg)及纤维强化复合材料。
技术介绍
在纤维强化塑料的制造中广泛使用在强化纤维中含浸有热硬化性树脂的片状的中间基材(预浸体)。利用将预浸体层叠、加热来使热硬化性树脂硬化的方法可获得成形体，适用于航空器或运动等各种领域。关于作为预浸体的基质树脂使用的热硬化性树脂，由于耐热性、接着性、机械强度优异，因此广泛使用环氧树脂。近年来，随着纤维强化复合材料在结构构件中的应用扩大，对构件的进一步轻量化的要求提高，期望预浸体中使用的环氧树脂的高性能化。具体而言，通过同时提高环氧树脂硬化物的弹性系数与变形能力，可设计轻量且高性能的纤维强化复合材料。专利文献1中，公开了通过并用多官能双酚型环氧树脂与胺型环氧树脂，使环氧树脂硬化物的弯曲弹性系数与破坏强度并存的技术。专利文献2中，公开了通过使用三官能型以上的胺型环氧树脂与高分子量的双酚F型环氧树脂，提高环氧树脂硬化物的弹性系数的技术。专利文献3中，记载了通过利用芳香族胺化合物使氨基苯酚型环氧树脂硬化来提高环氧树脂硬化物的弯曲弹性系数与破坏强度的技术。专利文献4中，记载了通过利用芳香族胺使以胺型环氧树脂与热塑性树脂作为必需成分的环氧树脂组合物硬化来维持环氧树脂硬化物的耐热性的状态下提高变形能力的技术。专利文献5中，公开了通过并用在分子内具有噁唑烷酮环型结构的环氧树脂与三嵌段共聚物来提高纤维强化复合材料的耐热性与破坏韧性的技术。专利文献6中，为了提高碳纤维复合材料(CarbonFibreReinforcedPlastics，CFRP)管状体的破坏强度，公开了用以提高CFRP90度弯曲的树脂-预浸体。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2017-226745号公报专利文献2：日本专利特开2012-197413号公报专利文献3：日本专利特开2010-275493号公报专利文献4：国际公开第2016/067736号专利文献5：国际公开第2014/030638号专利文献6：日本专利特开2016-222935号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题通常，为了提高纤维强化复合材料的破坏强度，必须同时提高环氧树脂硬化物的弹性系数与变形能力。然而，通常若提高环氧树脂硬化物的弹性系数，则变形能力下降。另外，若提高环氧树脂硬化物的变形能力，则玻璃化温度下降，难以应用于要求耐热性的用途中。因此，理想的是同时提高弹性系数与变形能力及耐热性的技术的构筑。然而，专利文献1中记载的环氧树脂组合物中，树脂硬化物的弯曲弹性系数不足，纤维强化复合材料的0°方向的弯曲强度不可谓充分。专利文献2中记载的环氧树脂组合物中，树脂硬化物虽然显示出较高的弯曲弹性系数，但由于弯曲应变不足，因此纤维强化复合材料的90°方向的弯曲强度不充分。专利文献3中公开的环氧树脂组合物中，树脂硬化物的弯曲弹性系数与弯曲强度均不足，纤维强化复合材料的机械特性低。专利文献4中公开的环氧树脂组合物中，树脂硬化物的耐热性高，但弯曲弹性系数不足，纤维强化复合材料的机械特性低。专利文献5中公开的环氧树脂组合物中，树脂硬化物的变形量高，但弯曲弹性系数不足，因此纤维强化复合材料的0°方向的弯曲强度低。专利文献6中记载的环氧树脂组合物中，树脂硬化物的弯曲弹性系数及强度不足，纤维强化复合材料的0°方向的弯曲强度不可谓充分。本专利技术改良所述现有技术的缺点，目的在于提供一种环氧树脂组合物及包含所述环氧树脂组合物与强化纤维的预浸体、以及使所述预浸体硬化而成的0°及90°弯曲强度尤其优异的纤维强化复合材料，所述环氧树脂组合物以高水平使弯曲弹性系数与弯曲应变并存，且可获得耐热性优异的树脂硬化物。解决问题的技术手段本专利技术者等人为了解决所述课题而进行了努力研究，结果发现了具有下述构成的环氧树脂组合物，从而完成了本专利技术。即，本专利技术的环氧树脂组合物具有以下的形态1～形态4中任一形态的构成。形态1为一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件1、条件2、条件3全部；成分[A]：三官能的胺型环氧树脂成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂成分[C]：芳香族胺化合物条件1：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲弹性系数为4.4GPa以上条件2：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲强度为190MPa以上条件3：成分[A]的平均环氧当量(Ea)与成分[B]的平均环氧当量(Eb)满足下式(1)6≦Eb/Ea≦10…(1)。形态2为一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件4、条件5、条件6全部；成分[A]：三官能的胺型环氧树脂成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂成分[C]：芳香族胺化合物条件4：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲应变量为6％以上条件5：成分[B]的平均环氧当量为600g/eq～1000g/eq条件6：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的通过动态粘弹性测定而获得的玻璃化温度X(℃)、与橡胶状态的储存弹性系数Y(MPa)满足下式(2)0.087X-6≦Y≦0.087X-4…(2)。形态3为一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件5及条件7；成分[A]：三官能的胺型环氧树脂成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂成分[C]：芳香族胺化合物条件5：成分[B]的平均环氧当量为600g/eq～1000g/eq条件7：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的通过动态粘弹性测定而获得的橡胶状态的储存弹性系数Y(MPa)、与全部环氧树脂100质量份的活性基摩尔数(Ma)满足下式(3)1100≦Y/Ma≦2000…(3)。形态4为一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[E]、成分[F]，满足下述条件8、条件9、条件10全部；成分[A]：三官能的胺型环氧树脂成分[E]：山梨糖醇型环氧树脂成分[F]：双氰胺(dicyandiamide)或其衍生物条件8：使环氧树脂组合物在130℃下反应90分钟而获得的树脂硬化物的弯曲弹性系数为4.3GPa以上条件9：使环氧树脂组合物在130℃下反应90分钟而获得的树脂硬化物的弯曲强度为190MPa以上条件10：环氧树脂组合物中的全部环氧树脂100质量份中，成分[A]与成分[E]的合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件1、条件2、条件3全部；/n成分[A]：三官能的胺型环氧树脂/n成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂/n成分[C]：芳香族胺化合物/n条件1：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲弹性系数为4.4GPa以上/n条件2：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲强度为190MPa以上/n条件3：成分[A]的平均环氧当量Ea与成分[B]的平均环氧当量Eb满足下式(1)/n6≦Eb/Ea≦10…(1)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180618 JP 2018-115109;20180618 JP 2018-115110;201.一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件1、条件2、条件3全部；
成分[A]：三官能的胺型环氧树脂
成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂
成分[C]：芳香族胺化合物
条件1：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲弹性系数为4.4GPa以上
条件2：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲强度为190MPa以上
条件3：成分[A]的平均环氧当量Ea与成分[B]的平均环氧当量Eb满足下式(1)
6≦Eb/Ea≦10…(1)。


2.一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件4、条件5、条件6全部；
成分[A]：三官能的胺型环氧树脂
成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂
成分[C]：芳香族胺化合物
条件4：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲应变量为6％以上
条件5：成分[B]的平均环氧当量为600g/eq～1000g/eq
条件6：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的通过动态粘弹性测定而获得的玻璃化温度X(℃)、与橡胶状态的储存弹性系数Y(MPa)满足下式(2)0.087X-6≦Y≦0.087X-4…(2)。


3.一种环氧树脂组合物，包含以下的成分[A]、成分[B]、成分[C]，满足下述条件5及条件7；
成分[A]：三官能的胺型环氧树脂
成分[B]：在25℃下为固体的双酚F型环氧树脂
成分[C]：芳香族胺化合物
条件5：成分[B]的平均环氧当量为600g/eq～1000g/eq
条件7：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的通过动态粘弹性测定而获得的橡胶状态的储存弹性系数Y(MPa)、与全部环氧树脂100质量份的活性基摩尔数(Ma)满足下式(3)
1100≦Y/Ma≦2000…(3)。


4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，满足下述条件4、条件5、条件6全部；
条件4：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的弯曲应变量为6％以上
条件5：成分[B]的平均环氧当量为600g/eq～1000g/eq
条件6：使环氧树脂组合物在180℃下反应120分钟而获得的树脂硬化物的通过动态粘弹性测定而获得的玻璃化温度X(℃)、与橡胶状态的储存弹性系数Y(MPa)满足下式(2)
0.087X-6≦Y≦0.087X-4…(2)。


5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，满足下述条件5及...

【专利技术属性】
技术研发人员：小西大典，山北雄一，平野启之，高桥英喜，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP