[发明专利]纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、以及纤维增强复合材料及其制造方法

说明书

本发明提供冷冻运输时的操作性良好，即使在常温保持下也能够长时间抑制粘度的上升而稳定，向增强纤维的含浸性优异，在180℃的高温下可以进行充分的高速固化，并且在成型后的脱模工序时，树脂充分固化，被赋予高耐热性，从而可以顺利地脱模的环氧树脂组合物，以及使用了该环氧树脂组合物的纤维增强复合材料。本发明的纤维增强复合材料用环氧树脂组合物为纤维增强复合材料的制造所使用的、包含环氧树脂和固化剂的环氧树脂组合物，其以特定比例包含四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷[A]、4,4’‑亚甲基双(2‑异丙基‑6‑甲基苯胺)[B]、和双酚F型环氧树脂[C]，并且，在将30℃和80℃的树脂粘度设为η₃₀、η₈₀(单位：mPa·s)时，满足200≤η₃₀/η₈₀≤500，且满足50≤η₈₀≤180。

技术领域

本发明涉及适合用于航空/宇宙用构件、汽车用构件等纤维增强复合材料的纤维增强复合材料用的环氧树脂组合物、以及使用了该环氧树脂组合物的纤维增强复合材料及其制造方法。

背景技术

由增强纤维和基体树脂形成的纤维增强复合材料由于进行了发挥了增强纤维和基体树脂的优点的材料设计，因此以航空宇宙领域为代表，用途扩大到体育领域、一般产业领域等。

作为增强纤维，可以使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、硼纤维等。作为基体树脂，虽然可以使用热固性树脂、热塑性树脂中的任一者，但往往使用向增强纤维的含浸容易的热固性树脂。作为热固性树脂，可以使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。

作为纤维增强复合材料的成型方法，可应用预浸料法、手糊法、纤维缠绕法、拉挤成型法、RTM(Resin Transfer Molding，树脂传递模塑)法等方法。预浸料法为将在增强纤维中含浸了环氧树脂组合物的预浸料叠层为所希望的形状，进行加热从而获得成型物的方法。然而，该预浸料法虽然适合于航空器、汽车等的结构材用途中所要求的具有高材料强度的纤维增强复合材料的生产，但需要经过预浸料的制作、叠层等多个工艺，因此只能少量生产，不适合大量生产，生产性具有问题。另一方面，RTM法为在配置在加热了的成型模内的增强纤维基材中注入液状的环氧树脂组合物，进行含浸，在该成型模内加热固化而获得成型物的方法。如果为该方法则不仅可以通过准备成型模从而不经由预浸料制作工序而在短时间成型纤维增强复合材料，而且也具有即使是复杂形状的纤维增强复合材料也能够容易地成型这样的优点。

作为液状的环氧树脂组合物，可以使用1液型或2液型环氧树脂组合物。所谓1液型环氧树脂组合物，是包含环氧树脂、固化剂，全部成分预先被混合成1个的环氧树脂组合物。与此相对，将由包含环氧树脂作为主成分的环氧主剂液和包含固化剂作为主成分的固化剂液构成，在即将使用前将环氧主剂液和固化剂液的2液混合而获得的环氧树脂组合物称为2液型环氧树脂组合物。

在2液型环氧树脂组合物的情况下，需要使环氧主剂液和固化剂液都为液状，因此原料的选择有限制。此外，需要将环氧主剂液和固化剂液混合，注入到模具内的昂贵的混合注入机，因此设备投资所花费的成本大。另一方面，对于1液型环氧树脂组合物，作为固化剂成分，也可以选择能够表现高力学特性的固体状的成分，进一步不需要环氧树脂与固化剂的混合工序，因此也不需要混合注入机的设备投资。

基于上述理由，在RTM法中，往往使用1液型环氧树脂组合物，但为了实现高水平的生产性，具体而言不仅要求树脂的固化时间短，而且要求同时满足接下来举出的4个条件。第1，由于1液型环氧树脂组合物在运输中固化反应也进行因此需要冷冻运输，此时，从操作性的观点考虑为了在容器内树脂组合物不移动而为高粘度；第2，树脂组合物即使在常温保持下也长时间抑制粘度的上升而为稳定；第3，在向增强纤维基材进行树脂注入工序时，树脂组合物为低粘度，含浸性优异；第4，在180℃的高温下可以进行充分的高速固化，并且在成型后的脱模工序时，树脂充分固化，高耐热性被赋予从而可以在不发生变形的情况下顺利地脱模，成型品可获得高尺寸精度。