[发明专利]环氧树脂组合物、预浸料坯、树脂固化物及纤维增强复合材料

说明书

本发明提供用于制造纤维增强复合材料的、可在短时间内固化的优异固化性和热稳定性优异的环氧树脂组合物及预浸料坯。环氧树脂组合物含有规定的环氧树脂[A]、芳香族胺化合物[B]、结构式由通式(I)或通式(II)(X为选自单环或多环式芳香环结构、稠合多环式芳香环结构、芳香族杂环结构中的结构，其可具有碳原子数为4以下的烷基、羟基、氨基中的任一种作为取代基。)表示的有机酰肼化合物[C]、热塑性树脂[D]，其中，构成要素[C]相对于100质量份的构成要素[A]而言为1～25质量份，并且所述环氧树脂组合物于80℃保持2小时后的粘度为80℃下的初始粘度的2.0倍以下。

技术领域

本发明涉及用于制造纤维增强复合材料的、耐热性优异且兼具潜在性和可在短时间内固化的优异固化性的环氧树脂组合物、将环氧树脂组合物含浸于增强纤维而形成的预浸料坯、将环氧树脂组合物固化而形成的树脂固化物、及由环氧树脂组合物和增强纤维形成的纤维增强复合材料。

背景技术

一直以来，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由于不仅轻质，而且强度、刚性等力学特性、耐热性及耐腐蚀性优异，所以逐渐被应用在航空·航天、汽车、铁路车辆、船舶、土木建筑及体育用品等众多领域。特别是在要求高性能的用途中采用使用了连续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，并且，作为基体树脂，多使用热固性树脂，其中，尤其是经常使用具有与碳纤维的粘合性、耐热性、弹性模量及耐化学药品性、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多，对所述纤维增强复合材料的特性要求越发严格。尤其是在应用于航空航天用途、车辆等的结构材料的情况下，要求即使在高温及/或高湿条件下仍然充分保持物性。但是，一般而言，聚合物系复合材料虽然具有轻质这样的优点，但耐热性不高，尤其在高湿条件下的耐热性有时并不充分，存在可适用的用途受限的情况。

作为环氧树脂的固化剂，将脂肪族胺、芳香族胺化合物、酸酐、咪唑衍生物组合使用。其中，在需要在高湿条件下的耐热性的航空航天用途中，多使用树脂组合物的热稳定性、固化物的耐热性优异的芳香族胺化合物。

然而，芳香族胺化合物较之其他固化剂而言，与环氧树脂的反应性低，因此，需要在成型时以180℃左右的高固化温度进行长时间的加热。如此，若环氧树脂组合物的反应性低，则成型需要较长时间，成型时的能量消耗变高等缺点凸显。因此，期望能够于低温在短时间内实现环氧树脂组合物的固化的技术。

一直以来，作为在短时间内将环氧树脂固化的技术之一，使用促进环氧树脂组合物固化的固化促进剂的方法是已知的。作为所述固化促进剂，如专利文献1或2中记载的那样，磷系固化促进剂、羧酸金属盐、路易斯酸类、布朗斯台德酸(Bronsted acid)类及其盐类等是已知的。

另外，作为其他固化促进剂，如专利文献3或4中记载的那样，叔胺及其盐、咪唑及其盐、脲化合物等是已知的。

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：日本特开2003-096163号公报

专利文献4：国际公开第04/048435号

发明内容

发明所要解决的课题

然而，使用专利文献1、2中记载的固化促进剂时，适用期(pot life)短，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的固化反应进行，因此，存在使作业性、固化物的物性降低这样的缺点，均缺乏实用性。