[發明專利]纖維增強塑料成型用材料、其制造方法和成型物

有效

• 申請號: 201680017962.5
• 申請日: 2016-03-22
• 公開（公告）號: CN107428970B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 大槻晃久;高橋浩之;安藤秀樹
• 申請（專利權）人: 日鐵化學材料株式會社
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08J3/12
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 劉強

本發明提供FRP成型用材料及其制造方法，該FRP成型用材料具有良好的處理性、長貯存穩定性、也可進行復雜形狀的賦形的高成型性，同時與以往相比能夠大幅地縮短成型時間，進而成型物具有優異的耐熱性、機械強度和再循環性。本發明涉及纖維增強塑料成型用材料，其特征在于，在基體樹脂中包含在160～220℃的溫度區域的任一溫度下熔融粘度為3,000Pa·s以下的常溫固態的苯氧基樹脂作為必要成分，根據所需配合環氧樹脂和交聯劑，使基體樹脂為平均粒徑(d50)是10～150μm的微粉末，采用粉體涂裝使基體樹脂附著于增強纖維基材以致樹脂比例成為20～50％。

技術領域

本發明涉及纖維增強塑料成型用材料、其制造方法和成型物。

背景技術

作為玻璃纖維、碳纖維等纖維與塑料的復合材料的纖維增強塑料 (FRP)材料是有效利用輕質且高強度、高剛性的特征而在網球拍、自 行車、釣魚竿等體育·休閑用品中自以往已使用的材料。近年來，纖 維增強塑料材料的用途越來越擴大，如從筆記本PC、平板這樣的電子 設備類的殼體到產業用機器人等的胳臂、建筑結構物的補強材料那樣 已從民生設備逐步發展到產業設備。

進而，由于近來的原油價格的高漲、世界的環保意識的增強，強 烈要求節能化、節省資源化，特別是使用化石燃料的汽車、航空設備 等運輸設備在積極地進行著低耗油量化。就運輸設備的低耗油量化而 言，車體的輕質化產生的效果非常大，因此在這些用途中逐漸替代金 屬材料而使用采用了碳纖維的FRP。

FRP材料通過使液體的基體樹脂浸漬于增強纖維基材、使其固化 而制作，作為浸漬于增強纖維基材的液體的樹脂，由于樹脂向纖維基 材的浸漬的容易性，主要使用了環氧樹脂等熱固化性樹脂。但是，使 用熱固化性樹脂作為基體樹脂的情況下，一般必須將固化劑并用，因 此這樣的混合物的貯存負荷大，另一方面，由于固化時間長，因此生 產率低，除此以外，也不存在金屬材料這樣的再循環性成為了問題， 強烈需要其改善。作為FRP成型用材料，將熱固化性樹脂與固化劑一 起用溶劑溶解、浸漬于增強纖維基材后停留在加熱半固化(B階)的 狀態的預浸料已通用，但預浸料存在著上述的課題。

因此，在專利文獻1中提出了：將軟化點(Ts)為50℃以上并且 采用錐板型粘度計得到的150℃的熔融粘度為500mPa·s以下的固態 環氧樹脂、其他雙酚型固態環氧樹脂、四羧酸二酐和固化促進劑進行 熔融混煉而得到了環氧樹脂組合物后，將其粉碎而制成粉體，將該粉 體涂布于增強纖維基材后，加熱熔融而制成FRP成型用預浸料。但是， 該方法必須將二種不同的固態環氧樹脂并用作為成為基體樹脂的環氧 樹脂，并且使用了固化劑，因此如實施例中看到那樣即使使用固化促 進劑，固化時間也長達1小時，基體樹脂固化物的玻璃化轉變溫度(Tg) 也為150℃以下，因此耐熱性也不充分。另外，對于使用了低分子量 體的環氧樹脂單體的固化反應而言，由粘度低引起的毛刺、液體垂掛、 進而反應點(官能團)多，因此固化反應引起的固化收縮、變形等成 型不良也有時成為問題，由于成型不如熱塑性樹脂那樣簡單，因此認 為不適合電子設備這樣的復雜的形狀的殼體的成型加工。

另一方面，也考慮了通過代替熱固化性樹脂而將不需要固化反應 的熱塑性樹脂用于基體樹脂來解決課題的方法。例如專利文獻2中提 出了采用使低分子量的末端氨基、羧基減少的聚酰胺樹脂在粉體的狀 態下與增強基材接觸等方法使其浸漬而成的纖維增強塑料材料的預浸 料。但是，使用的聚酰胺樹脂為低分子量，因此FRP的機械物性略低， 成型溫度為290℃這樣的高溫，因此升溫和降溫需要時間，不適合生 產率良好地制造FRP成型物。