环氧树脂组合物、预浸料及纤维增强复合材料制造技术

本发明专利技术的目的是提供能够适用于预浸料和纤维增强复合材料用途的、在强度、弹性模量、湿热环境下的弹性模量和吸湿后的耐热性方面优异的环氧树脂组合物。该环氧树脂组合物包含下述构成要素[A]、[B]及[C]，且满足下述条件(1)及(2)。[A]：环氧树脂[B]：胺固化剂[C]：分子量为250以下的磷酸酯化合物。(1)：相对于构成要素[A]100质量份，包含1质量份以上且15质量份以下的构成要素[C]。(2)：构成要素[A]的平均环氧当量为160g/eq以下。氧当量为160g/eq以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧树脂组合物、预浸料及纤维增强复合材料


[0001]本专利技术涉及适合用于航空航天用途、一般产业用途及运动用途等方面的纤维增强复合材料的环氧树脂组合物、以及使用该环氧树脂组合物的预浸料、纤维增强复合材料。

技术介绍

[0002]使用碳纤维、芳纶纤维等作为增强纤维的纤维增强复合材料利用其高的比强度、比弹性模量，广泛用于航空器、汽车等的结构材料、网球拍、高尔夫球杆、钓竿、自行车、壳体等运动、一般产业用途等。作为该纤维增强复合材料中使用的树脂组合物，从耐热性、生产率方面考虑，主要使用热固性树脂，其中，从与增强纤维的粘接性等力学特性方面考虑，优选使用环氧树脂。
[0003]近年来，为了将纤维增强复合材料应用于要求进一步轻量化的用途，需要提高各种物性，需要提高用作基体树脂的环氧树脂的强度、弹性模量、耐热性。另外，在应用于航空航天用途、车辆等的结构材料的情况下，要求即使在高温和/或高湿条件下也要充分保持物性。因此，除了基体树脂的强度、弹性模量以外，同时提高湿热环境下的弹性模量(湿热时的弹性模量)和吸湿后的耐热性(吸湿后也具有足够的玻璃化转变温度)也是技术问题。
[0004]为了实现该问题的改善，进行了各种研究。例如，研究了通过将环氧树脂与亚磷酸酯或磷酸酯化合物组合来实现树脂固化物的强度改善的方法(专利文献1)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2019
‑
199552号公报

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]使用专利文献1的技术时，得到的纤维增强复合材料的强度提高，但没有考虑高温和/或高湿条件下的机械特性。即，如专利文献1的说明书中记载的那样，专利文献1的技术实现了“磷酸酯或亚磷酸酯通过提高碳纤维与基体树脂的粘接性而提高所得到的固化物的弯曲弹性模量或弯曲强度”的作用，并没有着眼于纤维增强复合材料中环氧树脂固化而形成的交联结构与上述磷酸酯类化合物的相互作用，因此上述特性不充足。
[0010]因此，本专利技术的课题在于提供能够适合用于预浸料及纤维增强复合材料用途的、强度、弹性模量、湿热环境下的弹性模量、及吸湿后的耐热性的平衡优异的环氧树脂组合物。
[0011]解决问题的手段
[0012]为了解决所述课题，本专利技术采用如下方案。
[0013]即，一种环氧树脂组合物，其包含下述构成要素[A]、[B]及[C]，且满足下述条件(1)及(2)：
[0014][A]：环氧树脂
[0015][B]：胺固化剂
[0016][C]：分子量为250以下的磷酸酯化合物；
[0017](1)：相对于构成要素[A]100质量份，包含1质量份以上且15质量份以下的构成要素[C]，
[0018](2)：构成要素[A]的平均环氧当量为160g/eq以下。
[0019]另外，根据本专利技术，提供包含本专利技术的环氧树脂组合物和增强纤维的预浸料、以及包含本专利技术的环氧树脂组合物的固化物和增强纤维的纤维增强复合材料。
[0020]专利技术效果
[0021]根据本专利技术，可得到能够适合用于预浸料及纤维增强复合材料用途的、强度、弹性模量、湿热环境下的弹性模量、及吸湿后的耐热性的平衡优异的环氧树脂组合物。
具体实施方式
[0022]以下，对本专利技术进行详细说明。需要说明的是，在本专利技术中，“以上”是指与其中所示的数值相同或比其大。另外，“以下”是指与其中所示的数值相同或比其小。
[0023]本专利技术的树脂组合物包含构成要素[A]、构成要素[B]和构成要素[C]作为必须成分。在本专利技术中，“构成要素”是指树脂组合物中所含的各个成分。
[0024]本专利技术中的构成要素[A]为环氧树脂。作为构成要素[A]的环氧树脂，每分子中包含2个以上环氧基的环氧树脂能够提高将树脂组合物加热固化而得到的固化物的玻璃化转变温度，并提高耐热性，因此是优选的。另外，也可以配入每分子中包含1个环氧基的环氧树脂。这些环氧树脂可以单独使用，也可以使用多种。
[0025]作为构成要素[A]的环氧树脂，可以列举例如二氨基二苯基甲烷型、二氨基二苯基砜型、氨基苯酚型、间苯二甲胺型及1,3
‑
双氨基甲基环己烷型等缩水甘油胺型、双酚型、苯酚酚醛清漆型、邻甲酚酚醛清漆型、三羟基苯基甲烷型及四羟苯基乙烷型等缩水甘油醚型、异氰脲酸酯型、乙内酰脲型等环氧树脂。其中，从物性的平衡良好方面考虑，优选使用缩水甘油胺型和缩水甘油醚型的环氧树脂，其中特别优选使用二氨基二苯基甲烷型、氨基苯酚型、双酚型的环氧树脂。
[0026]从湿热环境下的力学特性、吸湿后的耐热性方面考虑，构成要素[A]100质量份中优选包含缩水甘油醚型环氧树脂20～80质量份，更优选包含20～60质量份。通过在构成要素[A]100质量份中以20～80质量份的范围包含缩水甘油醚型环氧树脂，可以得到湿热时树脂伸长率的降低小、吸湿后也具有充足的玻璃化转变温度的固化物。
[0027]作为二氨基二苯基甲烷型环氧树脂的市售品，可以列举
“スミエポキシ
(注册商标)”ELM434(住友化学(株)制)、
“アラルダイト
(注册商标)”MY720(
ハンツマン
·
アドバンスト
·
マテリアルズ
(株)制)、
“アラルダイト
(注册商标)”MY721(
ハンツマン
·
アドバンスト
·
マテリアルズ
(株)制)、
“アラルダイト
(注册商标)”MY9512(
ハンツマン
·
アドバンスト
·
マテリアルズ
(株)制)、
“アラルダイト
(注册商标)”MY9663(
ハンツマン
·
アドバンスト
·
マテリアルズ
(株)制)、及
“エポトート
(注册商标)”YH
‑
434(日铁
ケミカル
&
マテリアル
(株)制)、“jER(注册商标)”630(三菱
ケミカル
(株)制)等。
[0028]作为二氨基二苯基砜型环氧树脂的市售品，可以举出TG3DAS(三井化学
ファイン
(株)制)等。
[0029]作为氨基苯酚型环氧树脂的市售品，可以列举ELM120(住友化学(株)制)、ELM100(住友化学(株)制)、“jER(注册商标)”630(三菱
ケミカル
(株)制)、
“アラルダイト
(注册商标)”MY0500(
ハンツマン
·
アドバンスト
·
マテリアルズ
(株)制)、
“アラルダイト
(注册商标)”MY0510(
ハンツマン
·
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种环氧树脂组合物，其包含下述构成要素[A]、[B]及[C]，且满足下述条件(1)及(2)：[A]：环氧树脂[B]：胺固化剂[C]：分子量为250以下的磷酸酯化合物；(1)：相对于构成要素[A]100质量份，包含1质量份以上且15质量份以下的构成要素[C]，(2)：构成要素[A]的平均环氧当量为160g/eq以下。2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，在构成要素[A]100质量％中，包含40质量％以上的环氧当量为130g/eq以下的环氧树脂。3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物，在构成要素[A]100质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：古川浩司，佐野健太郎，川崎顺子，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：