[发明专利]预浸料和纤维增强复合材料

说明书

本发明的课题是提供改善层间断裂韧性、并且兼具高耐热性的纤维增强复合材料。解决该课题的方法是一种预浸料，是含有增强纤维(A)和树脂组合物(E)的预浸料，上述树脂组合物(E)含有包含满足下述条件(i)～(ii)的超高分子量烯烃系聚合物或其交联体的粒子(D)0.1～10质量％，并且含有热固性树脂(B)和固化剂(C)。(i)构成该粒子的超高分子量烯烃系聚合物在135℃十氢化萘溶剂中测定的特性粘度[η]为5～50dl/g。(ii)平均粒径d50为3～200μm。

技术领域

本发明涉及可获得兼具优异的层间断裂韧性和耐热性的纤维增强复合材料的预浸料、和使用其的纤维增强复合材料。

背景技术

将树脂含浸于增强纤维基材而得到的纤维增强复合材料作为兼具轻量性和力学物性的材料而用于广泛的用途。其中，将热固性树脂含浸于碳纤维基材而得到的碳纤维增强复合材料，比强度、比刚度、耐热性优异，拓展至飞机的构造构件、风力发电的叶片、汽车构件、电子设备的机壳(Housing)、体育用品的构件等广泛的用途，其需求逐年增加。

对于构成纤维增强复合材料的基体树脂，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，使用了环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、双马来酰亚胺树脂、不饱和聚酯树脂等。其中，环氧树脂由于耐热性、成型性优异、制成碳纤维复合材料时能获得高力学物性，因此被广泛利用。

作为制造纤维增强复合材料的方法，可以根据制品的形态、所需物性而应用各种各样的方法，最普遍的是使用将作为基体树脂的热固性树脂含浸于碳纤维而成的片状的中间材料(预浸料)的方法。将多张预浸料在任意方向上层叠，通过加热使树脂固化，从而能够制造具有高比强度、比刚度、耐热性的纤维增强复合材料。

其中，关于碳纤维复合材料，为了最大限度地利用碳纤维的高力学物性，在提高固化后的基体树脂的强度和刚度(弹性模量)的方向进行了研究。然而，高刚度的基体树脂韧性低，因此有时由于冲击等外力而在基体树脂中发生龟裂，实际使用中在安全性、耐久性上存在问题。特别是就层叠了预浸料的复合材料而言，由层间断裂导致的力学物性降低成为问题，进而研究了改善层间断裂韧性的各种方法。其中，提出了在层间分散与基体树脂不同的材料、吸收由于应力负荷而产生的断裂能的方法。

例如，提出了在基体树脂中分散聚酰胺粒子的技术(专利文献1)。然而，聚酰胺具有由于吸湿导致力学物性降低的性质，因此有纤维增强复合材料的力学物性随时间变化的问题。此外，提出了在基体树脂中分散有机硅粒子、氨基甲酸酯粒子，改良剪切模式(模式II)的层间断裂韧性的技术(专利文献2、3)。然而，如果为了在层间断裂韧性的改良中获得充分的效果而增加聚合物粒子的添加量，则有作为纤维增强复合材料的优势的比强度、比刚度下降、预浸料的处理性下降等问题。此外，提出了对于基体树脂使用了含有具有苯并嗪环的化合物和聚醚砜粒子的热固性树脂的纤维增强复合材料(专利文献4)。但是，与分散有聚酰胺粒子的复合材料相比，仅认为有一定的效果，层间断裂韧性并不充分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-221460号公报

专利文献2：日本特开2011-57907号公报

专利文献3：日本特开2012-193322号公报

专利文献4：日本特开2014-9280号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种改善层间断裂韧性、并且兼具高耐热性的纤维增强复合材料。

解决课题的方法

本发明人们为了解决上述课题而进行了深入研究。结果发现，通过在将树脂成分含浸于增强纤维而成的预浸料中，使用具有特定组成的树脂组合物，能够解决上述课题，以至完成了本发明。