[发明专利]环氧树脂组合物、预浸料、纤维强化复合材料及其制造方法

说明书

本发明涉及环氧树脂组合物、预浸料、纤维强化复合材料及其制造方法，本发明的环氧树脂组合物含有成分A：分子内不具有硫原子的环氧树脂、成分B：下述式(1)所示的咪唑化合物、和成分D：分子内具有下述式(3)所示的结构的环氧树脂，其中，所述环氧树脂组合物中，所述成分A和所述成分D的合计含量相对于所述环氧树脂组合物100质量份为70～98质量份。根据本发明，可以提供常温下的保存稳定性优异、可以在较低温度下且较短时间内加热固化、固化后的树脂具有高耐热性的环氧树脂组合物。(式(1)中，R¹表示碳原子数1～5的直链或支链的烷基、羟甲基，R²表示碳原子数1～5的直链或支链的烷基或氢原子。)

本申请是申请日为2012年11月29日、申请号为201280058418.7、发明名称为“环氧树脂组合物、预浸料、纤维强化复合材料及其制造方法”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及纤维强化复合材料用环氧树脂组合物、使用了该树脂组合物的预浸料、使用了该预浸料的纤维强化复合材料及其制造方法。本发明要求基于2011年11月29日在日本提出的日本特愿2011-260732号和日本特愿2011-260733号的优先权，将其内容援引于此。

背景技术

含有碳纤维和基体树脂的碳纤维强化复合材料，由于其优异的力学物性等而广泛用于飞机、汽车、产业用途中。近年来，随着其使用成果的积累，碳纤维强化复合材料的应用范围正在逐渐扩展。对于构成所述复合材料的基体树脂而言，成型性优异、在高温环境下也表现出高的机械强度是必不可少的。基体树脂大多使用含浸性、耐热性优异的热固性树脂，作为这样的热固性树脂，使用酚醛树脂、三聚氰胺树脂、双马来酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂等。其中，环氧树脂由于耐热性、成型性优异、使用其的碳纤维复合材料能够获得高的机械强度而被广泛使用。

作为获得含有强化纤维和基体树脂的FRP(Fiber Reinforced Plastics，以下有时也称为“纤维强化复合材料”)的具体方法，已知有专利文献1记载的使用高压釜的方法、专利文献2记载的使用真空袋的方法、或专利文献3记载的压缩成型法等。

但是，上述专利文献1～3记载的方法需要在将预浸料层叠并赋予目标形状后，在约160℃以上的温度下进行约2～6小时的加热固化。即，上述专利文献1～3记载的方法需要高温下且长时间的处理。

另一方面，专利文献4记载的高温高压下的高周波压制成型由于其生产率高，作为汽车用途中经常使用的成型方法而众所周知。

高周波压制成型中，为了能够实现制品的大量生产，要求通过在较低温度下、即100～150℃左右加热数分钟至30分钟左右而完成固化。

此时，若固化后的基体树脂的玻璃化温度高，则加热固化后的成型体不经冷却即取出时成型体也不变形，因此可以进一步缩短成型周期。因此，要求固化后的基体树脂具有更高的玻璃化温度。

此外，通过提高基体树脂的玻璃化温度，即使提高烘烤涂装的温度时，成型体也不变形，因此可以对加热固化后的成型体应用更宽泛的涂装条件。从这样的理由出发，也要求固化后的基体树脂具有更高的玻璃化温度。

如果基体树脂的玻璃化温度高，则在高温环境下纤维强化复合材料可以表现出高的机械强度，这也是已知的。

当对以热固性树脂为基体的预浸料进行高周波压制成型时，存在由于预浸料的树脂温度上升而树脂粘度极端降低的情况。在这种情况下，根据模具的结构的不同，有时树脂会急剧流出，产生所获得的成型品的表面树脂不足、即树脂萎缩(樹脂枯れ)这样的外观不良或纤维蛇行等性能上的不良，或者产生由于树脂流入模具内的推杆(Ejector pin)、空气阀(Air valve)等所导致的模具运转不良等成型上的问题。因此，在对以热固性树脂为基体的预浸料进行高周波压制成型时，为了提高品质和生产率，需要一种对模具内的树脂的流动进行调整的方法。