[發(fā)明專利]環(huán)氧樹脂組合物、預(yù)浸料坯及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980138269.3
• 申請(qǐng)日: 2009-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN102165010A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 水木麻紀(jì);富岡伸之;今岡孝之;本田史郎;平野啟之;三角潤;成松香織
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東麗株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08J5/04;C08J5/24;C08L53/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 楊宏軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂組合物，所述環(huán)氧樹脂組合物可用作適于運(yùn)動(dòng)用途、航空航天用途及普通產(chǎn)業(yè)用途的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基質(zhì)樹脂。

背景技術(shù)

近年來，使用碳纖維及芳族聚酰胺纖維等增強(qiáng)纖維得到的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，因其高比強(qiáng)度·比彈性模量被用于航空器及汽車的結(jié)構(gòu)材料、和網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、釣魚竿等運(yùn)動(dòng)用途、普通產(chǎn)業(yè)用途等。作為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制造方法可以應(yīng)用下述方法，使用在增強(qiáng)纖維中含浸未固化的基質(zhì)樹脂得到的作為片狀中間材料的預(yù)浸料坯，將多片預(yù)浸料坯層合后，使之加熱固化的方法；和將液態(tài)的樹脂注入配置于模中的增強(qiáng)纖維中后，使樹脂加熱固化的樹脂傳遞成型(Resin?Transfer?Molding)法等。

上述制造方法中，使用預(yù)浸料坯的方法可以嚴(yán)密地控制增強(qiáng)纖維的取向，另外，從層合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)自由度高的方面考慮，具有易獲得高性能的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)。作為用于該預(yù)浸料坯的基質(zhì)樹脂，從耐熱性和生產(chǎn)率的觀點(diǎn)考慮，主要使用熱固性樹脂，其中，從樹脂與增強(qiáng)纖維的粘接性和尺寸穩(wěn)定性、及得到的復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛性等力學(xué)特性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用環(huán)氧樹脂。

一直以來，作為提高環(huán)氧樹脂的韌性的方法，嘗試了配合韌性優(yōu)異的橡膠成分或熱塑性樹脂、使其與環(huán)氧樹脂形成相分離結(jié)構(gòu)的方法等。但是，上述方法中，存在彈性模量或耐熱性降低、及因粘度增加引起的加工性惡化、產(chǎn)生空隙等質(zhì)量低下的問題。例如，提出了通過大量配合苯氧基樹脂和聚醚砜使它們相分離、顯著提高韌性的方法(專利文獻(xiàn)1)。但是，由于熱塑性樹脂的配合對(duì)粘度上升的影響很大，所以加工性有變差的傾向，特別是作為針對(duì)航空器一次結(jié)構(gòu)材料用預(yù)浸料坯的環(huán)氧樹脂組合物使用時(shí)，為了對(duì)加工性沒有不良影響，不得不使熱塑性樹脂的配合量減少，存在不能賦與環(huán)氧樹脂充分的強(qiáng)韌性的傾向。

相對(duì)于此，近年來，人們發(fā)現(xiàn)了通過使用由二嵌段或三嵌段組成的嵌段共聚物，形成納米的相分離結(jié)構(gòu)，使韌性和耐沖擊性提高的方法。例如，如專利文獻(xiàn)2～5所示，公開了一種通過將苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸共聚物或丁二烯-甲基丙烯酸共聚物與特定的環(huán)氧樹脂組合使用來提高韌性的方法。但是，在上述的方法中，樹脂固化物的耐熱性和彈性模量作為航空器用途是不充分的。

為了提高韌性，提出了調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂組合物的成分比、控制嵌段共聚物的相分離結(jié)構(gòu)以提高韌性的技術(shù)(專利文獻(xiàn)6)。另外，提出了通過使用高交聯(lián)密度的胺型環(huán)氧樹脂，得到高彈性模量、高耐熱性、且高韌性的環(huán)氧樹脂組合物的技術(shù)(專利文獻(xiàn)7)。上述的技術(shù)在高爾夫球桿等同時(shí)要求扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和耐沖擊性的用途中特別有效。另一方面，例如在自行車的框架和球拍等要求更高耐沖擊性的用途中，存在復(fù)合材料的耐沖擊性不足的傾向。另外，難以應(yīng)用于需要高耐熱性的航空器用途。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-314753號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：國際公開2006/077153號(hào)說明書

專利文獻(xiàn)3：日本特表2008-527718號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2007-154160號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2008-007682號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：國際公開2008/001705號(hào)說明書

專利文獻(xiàn)7：國際公開2008/143044號(hào)說明書

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改良上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)、能夠固化形成兼有優(yōu)異的韌性、耐熱性及彈性模量的固化物的環(huán)氧樹脂組合物。本發(fā)明的目的還在于通過使用所述的環(huán)氧樹脂組合物，提供一種耐沖擊性、耐熱性及靜強(qiáng)度(static?strength)特性優(yōu)異的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

為了解決上述課題，本發(fā)明具有以下構(gòu)成。即，一種環(huán)氧樹脂組合物，含有[A]環(huán)氧樹脂、[B]胺類固化劑及[C]嵌段共聚物作為構(gòu)成成分，其中，[A]環(huán)氧樹脂含有下述[Aa]及[Ab]，且[C]嵌段共聚物為下述嵌段共聚物，

[Aa]具有選自稠合多環(huán)骨架、聯(lián)苯骨架及噁唑烷酮環(huán)骨架中的至少一種骨架的環(huán)氧樹脂；

[Ab]選自[Ab1]多官能胺型環(huán)氧樹脂及[Ab2]液態(tài)雙酚型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂；

[C]選自S-B-M、B-M及M-B-M中的至少一種的嵌段共聚物；

此處，上述的各嵌段通過共價(jià)鍵連接、或者通過中間分子連接，所述中間分子通過一個(gè)共價(jià)鍵鍵合于一個(gè)嵌段，通過其他的共價(jià)鍵鍵合于另一個(gè)嵌段，嵌段M為由聚甲基丙烯酸甲酯的均聚物或至少含有50重量％甲基丙烯酸甲酯的共聚物構(gòu)成的嵌段，嵌段B與嵌段M不相容且其玻璃化溫度為20℃以下，嵌段S與嵌段B及M不相容且其玻璃化溫度高于嵌段B的玻璃化溫度。