[发明专利]环氧树脂组合物、预浸料、纤维增强复合材料及其制造方法

说明书

提供一种高耐热性和外观品质优异的纤维增强复合材料。一种纤维增强复合材料用环氧树脂组合物，其包含下述构成要素[A]、[B]、[C]，并满足条件(i)、(ii)。[A]3官能以上的环氧树脂；[B]芳香族胺；[C]咪唑化合物。(i)0.20≤b/a≤0.60；(ii)0.002≤c/a≤0.014。(此处，将全部环氧树脂组合物100g中的环氧基数表示为a(mol)，将构成要素[B]中包含的活性氢数表示为b(mol)，将构成要素[C]中包含的咪唑环数表示为c(mol))。

技术领域

本发明涉及可理想地用作适于运动用途和工业用途的纤维增强复合材料的基体树脂的环氧树脂组合物、以及以该环氧树脂组合物作为基体树脂的预浸料和纤维增强复合材料。

背景技术

使用碳纤维、芳族聚酰胺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、高比弹性模量而被广泛用于航空器、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、工业用途等。纤维增强复合材料的制造方法可以采用如下方法：对多片预浸料层积而成的预型件进行加热、加压固化的方法，上述预浸料是将未固化的基体树脂浸渗到增强纤维中而成的片状的成型材料；将液态的树脂流入配置于模具中的增强纤维内，进行加热固化的树脂传递模塑法；等等。

这些制造方法中，使用预浸料的方法能够严格控制增强纤维的取向，而且层积结构的设计自由度高，因此具有易于得到高性能的纤维增强复合材料的优点。作为用于该预浸料的基体树脂，从耐热性、生产率的方面出发，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的方面出发，优选使用环氧树脂。近年来，为了构件的进一步轻量化，纤维增强复合材料被用作金属的替代材料，逐渐要求其具有极高的耐热性。

为了获得耐热性高的纤维增强复合材料，通常需要使基体树脂在高温下固化。但是，在利用预浸料的方法中，若将预型件快速升温而暴露于高温下，则基体树脂的粘度降低，树脂从预型件流出，在纤维增强复合材料表面发生树脂枯秃而有损外观品质。因此，为了兼顾纤维增强复合材料的外观品质和耐热性，有时使用将用于使树脂增稠的低温下的一次固化与用于提高耐热性的高温下的二次固化进行组合的成型法。该成型法中，一次固化中的树脂的低温固化性会影响纤维增强复合材料的外观品质，若固化慢则树脂的流动多，因此会发生纤维增强复合材料表面的树脂枯秃，或者纤维取向发生紊乱。另一方面，若固化快则树脂的流动少，因此会在纤维增强复合材料表面产生凹坑。为了减少这些纤维增强复合材料的外观品质不良，需要对基体树脂赋予适度的低温固化性。

作为兼具低温固化性与固化物的耐热性的纤维增强复合材料用环氧树脂组合物，专利文献1中公开了使用特定的咪唑作为固化剂的方法，专利文献2中公开了合用芳香族胺与三氟化硼胺络合物作为固化剂的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/081060号

专利文献2：日本特开2016-210860号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，尽管专利文献1、专利文献2中记载的环氧树脂组合物的低温固化性均优异，但无法满足近年来要求的耐热性。

本发明改善上述现有技术的缺点，提供一种兼具适度的低温固化性与固化物的高耐热性的环氧树脂组合物、使用了该环氧树脂组合物的预浸料、以及将该预浸料固化而成的具有优异外观的纤维增强复合材料。

用于解决课题的手段

本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现了包含下述构成的环氧树脂组合物，由此完成了本发明。即，本发明包含下述构成。

一种环氧树脂组合物，其包含下述构成要素[A]、[B]、[C]，并满足条件(i)、(ii)。

[A]3官能以上的环氧树脂