[发明专利]环氧树脂组合物、预浸料坯及纤维增强复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及可获得兼有层间韧性、湿热时压缩强度的纤维增强复合材料的环氧树脂组合物、及使用了所述环氧树脂组合物的预浸料坯、纤维增强复合材料。

背景技术

纤维增强复合材料由于比强度、比刚度优异，因而是有用的，被广泛用于航空器结构构件、风车的叶片、汽车外板及IC托盘或笔记本电脑的壳体(外壳)等计算机用途等，其需求正逐年增加。

纤维增强复合材料是将预浸料坯(其以碳纤维等增强纤维和基体树脂为必须构成要素)成型而成的不均匀材料，因此，在增强纤维的排列方向上的物性和除此之外的方向上的物性存在较大差异。例如，已知表示增强纤维层间断裂进行的难易程度的层间韧性无法仅通过提高增强纤维的强度而得到根本改善。特别是，以热固性树脂为基体树脂的纤维增强复合材料体现出基体树脂的低韧性，具有相对于来自除增强纤维的排列方向以外的应力而易于断裂的性质。因此，为了在确保航空器结构材料所必需的高温高湿环境下的纤维方向压缩强度的同时，改善以层间韧性为代表的能够应对来自除增强纤维的排列方向以外的应力的复合材料物性，已经提出了多种技术。

进而，近年来，纤维增强复合材料在航空器结构材料中的适用部位得到扩大，此外，纤维增强复合材料在以提高发电效率、能量转换效率为目的的风车叶片、各种涡轮中的应用也在发展，对预浸料坯的层合片数多的壁厚构件、以及具有三维曲面形状的构件的应用研究正在进行。对上述肉厚构件、或曲面构件施加拉伸或压缩应力时，存在下述情况：在预浸料坯纤维层间产生朝向面外方向的剥离应力，在层间产生由张开型(openingmode)导致的裂纹，由该裂纹的发展而导致构件整体的强度、刚性降低，甚至导致整体断裂。用于对抗所述应力的张开型、即I型时的层间韧性是必需的。

针对于此，提出了如下技术：通过在纤维层间区域内配置使用了高韧性的聚酰胺等的粒子材料，提高II型层间韧性，抑制落锤冲击对构件表面的损伤(参见专利文献1)。

另一方面，公开了一种通过使用将特定的聚酰胺和热固性树脂组合而成的聚酰胺微粒、从而耐冲击性以及湿热时的层间剪切强度高的材料(参见专利文献2)。另外，公开了一种将不溶于基体树脂的热塑性树脂和可溶于基体树脂的热塑性树脂熔融混合而成的热塑性树脂粒子(参见专利文献3)。

另一方面，作为旨在改善II型层间韧性的技术，已知有将特定的热塑性树脂粒子和含有弹性体的基体树脂进行组合的技术(专利文献4)。

专利文献1：美国专利第5,028,478号说明书

专利文献2：日本特开2009-221460号公报

专利文献3：国际公开第2010/55811号

专利文献4：国际公开第2012/39456号

发明内容

但是，即使在使用引用文献1所记载的技术时，对于I型层间韧性，也没有获得充分的效果。

另外，引用文献3所记载的技术旨在提高耐冲击性和II型层间韧性，并未观察到I型层间韧性的改善效果。

另外，对于引用文献4所记载的技术，由于在基体树脂中添加弹性体成分而导致基体的弹性模量下降，所以湿热时压缩强度未必充分。

因此，本发明的目的在于提供一种环氧树脂组合物、及使用了所述环氧树脂组合物的预浸料坯、纤维增强复合材料，所述环氧树脂组合物能够获得I型层间韧性显著优异、且兼有湿热时压缩强度的纤维增强复合材料。

为了达成上述课题，本发明人经过深入研究，结果完成了下述发明。即，本发明为：

[1]一种环氧树脂组合物，其至少包含以下构成要素[A]、[B]及[C]，

[A]环氧树脂；

[B]满足以下条件(b1)～(b3)的复合聚酰胺微粒，

(b1)构成粒子的材料为聚酰胺(B1)和热塑性弹性体树脂(B2)，

(b2)聚酰胺(B1)的熔点或玻璃化温度高于100℃，

(b3)平均粒径为0.1～100μm；

[C]固化剂；

[2]如[1]所述的环氧树脂组合物，其特征在于，[B]具有：在以聚酰胺(B1)为主要成分的基体中分散有多个以热塑性弹性体树脂(B2)为主要成分的畴的分散结构；

[3]如[2]所述的环氧树脂组合物，其特征在于，以热塑性弹性体树脂(B2)为主要成分的畴的平均粒径为0.05～50μm，[B]的圆球度为80以上；