[發明專利]預浸料坯以及纖維增強復合材料

有效

• 申請號: 201880019234.7
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN110461917B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 渡遼平;佐藤成道;小柳安德魯秀夫
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

本發明的目的在于提供預浸料坯、以及使用其而得到的纖維增強復合材料，該預浸料坯適于在不使用高壓釜的狀態下、且在短時間內制造纖維增強復合材料，能夠獲得抑制孔隙的產生且顯示出優異的耐沖擊性的纖維增強復合材料且操作性優異。為實現上述目的，本發明的預浸料坯是下述這樣的預浸料坯，其中，包含環氧樹脂[B]以及固化劑[C]的環氧樹脂組合物部分地含浸于配置為層狀的增強纖維[A]中，其含浸率φ為30～95％，不溶于該環氧樹脂[B]的熱塑性樹脂[D]集中存在于預浸料坯單側表面，且在該增強纖維[A]的層中，環氧樹脂組合物的未含浸部局在于該熱塑性樹脂[D]集中存在的一側，且規定該局在化的程度的局在化參數σ在0.10＜σ＜0.45的范圍內。

技術領域

本發明涉及預浸料坯以及纖維增強復合材料。

背景技術

關于由碳纖維、玻璃纖維等增強纖維與基體樹脂形成的纖維增強復合材料，由于其是輕質的，并且強度、剛性等力學特性、耐熱性、以及耐蝕性優異，因而一直以來被適用于航空航天、汽車、鐵道車輛、船舶、土木建筑以及運動用品等眾多領域。其中，面向普通客機、支線噴氣飛機等飛機的構件、面向人造衛星、火箭、航天飛機等宇宙飛船的構件需要特別優異的力學特性以及耐熱性。因此，在這些用途上，大多使用輕質且高剛性的碳纖維作為增強纖維，并且大多使用耐熱性、彈性模量以及耐化學品性優異的環氧樹脂等熱固性樹脂作為基體樹脂。

作為纖維增強復合材料的力學特性降低的主要原因，可舉出存在于纖維增強復合材料內部的孔隙(void)。對包含孔隙的纖維增強復合材料施加力學上的負荷時，容易產生裂紋、剝離等損傷，這使得力學強度以及剛性降低。因此，長期以來，已較多地研究了抑制上述孔隙的材料/成型技術。

在纖維增強復合材料的制造方法之中，作為可特別地抑制孔隙的產生的成型法，有高壓釜成型法。在此成型法中，由于能夠一邊施加壓力一邊將樹脂加熱固化，因而可減小孔隙的尺寸。另外，由于可抑制基體樹脂中所含的揮發成分的氣化，因而可大幅地抑制孔隙的產生量。然而，在高壓釜成型法中，在導入可耐受高壓力的壓力容器(高壓釜)方面需要高額的初期投資，作為制造數量少的面向航空航天用途的構件的技術而言，是導致高成本的主要原因。

因此，提出了一種脫高壓釜成型法，其不使用高壓釜等昂貴的加壓設備，僅使用了真空泵與烘箱。然而，在以往的脫高壓釜成型法方面，由于在加熱時環氧樹脂中的揮發成分容易氣化，因而為了去除此揮發成分，需要在預熱狀態(例如60～120℃)下在真空下長時間放置。因此，與以往的高壓釜成型法相比，存在有如下的問題：成型時間變長，此外容易殘留孔隙，不良品率高。

作為解決這樣的課題的手段，在專利文獻1中提出了下述這樣的部分含浸預浸料坯，其中，在對增強纖維層含浸基體樹脂時，通過抑制樹脂的含浸并且使得在預浸料坯內部存在未含浸部，從而設置了用于將預浸料坯的揮發成分以及所捕獲的空氣進行排放的空隙部。使用本技術時，即使是在僅使用了真空泵與烘箱而不使用高壓釜的大氣壓環境下進行成型，也可介由前述空隙部而排除導致產生孔隙的揮發成分、所捕獲的空氣，能夠在短時間內制造孔隙少的纖維增強復合材料。

另外，在專利文獻2中提出了如下的層間高韌性化的技術：作為面向航空器/宇宙飛船的纖維增強復合材料，通過使高韌性的熱塑性樹脂局在(日文：局在化)于纖維層的層間，從而顯著提高耐沖擊性。在航空器、宇宙飛船的實際運用中，與鳥類、冰雹等的撞擊等沖擊損傷成為問題，但是能夠通過使用前述的層間高韌性化的技術，從而顯著提高纖維增強復合材料的沖擊強度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第6139942號說明書

專利文獻2：日本特開平10-231372號公報

發明內容

發明想要解決的課題