纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】提供了一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，其具有高水平的CAI和ILSS和其他機(jī)械性能，并且能夠同時(shí)將I型層間斷裂韌性值(GIC)和II型層間斷裂韌性值(GIIC)改善至高水平。所述復(fù)合材料包括多個(gè)含強(qiáng)化纖維的層，其包含多種層合和固化預(yù)浸料；和各含強(qiáng)化纖維層的層間區(qū)域中的樹(shù)脂層。所述樹(shù)脂層包括樹(shù)脂組合物的固化產(chǎn)品，其包含在其分子中具有式（1）表示的苯并噁嗪環(huán)的化合物、環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、韌性改進(jìn)劑和聚酰胺12粉末。所述復(fù)合材料具有至少300J/m2的GIC以及至少1000J/m2的GIIC。（R1：C1-C12鏈烷基等。在該式的芳環(huán)中，H至少在與氧原子鍵合的碳原子的鄰位或?qū)ξ绘I合至C）。
【專利說(shuō)明】纖維強(qiáng)化復(fù)合材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，其適合用于與汽車、鐵路車輛、飛機(jī)、船舶及運(yùn)動(dòng) 相關(guān)的應(yīng)用中，W及建筑構(gòu)件(例如風(fēng)車）和其他與一般工業(yè)相關(guān)的應(yīng)用中，所述纖維強(qiáng)化 復(fù)合材料能夠同時(shí)W高水平實(shí)現(xiàn)改善的I型層間斷裂初性Gk和II型層間斷裂初性Gik，能 夠同時(shí)W高水平實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)異的機(jī)械性能，并且能夠進(jìn)一步減輕重量。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于纖維強(qiáng)化復(fù)合材料出色的力學(xué)性能，使得由各種纖維和基體樹(shù)脂構(gòu)成的纖維 強(qiáng)化復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于汽車、鐵路車輛、飛機(jī)、船舶、運(yùn)動(dòng)用品W及其他一般工業(yè)應(yīng)用 中。
[0003] 由于纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的性能在實(shí)際使用中的積累，使得纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的應(yīng) 用范圍最近已逐漸擴(kuò)大。
[0004] 作為該樣的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的實(shí)例，已經(jīng)提出了例如在專利公開(kāi)1和專利公開(kāi) 2中使用具有苯并嗯嗦環(huán)的化合物的那些。該些具有苯并嗯嗦環(huán)的化合物具有優(yōu)異的耐潮 性和耐熱性，但是初性差。已經(jīng)嘗試通過(guò)混合環(huán)氧樹(shù)脂或各種細(xì)微樹(shù)脂顆粒來(lái)彌補(bǔ)該樣的 缺陷。
[0005] 另一方面，出現(xiàn)了對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的進(jìn)一步的質(zhì)量減輕的需求，所述纖維強(qiáng) 化復(fù)合材料被應(yīng)用于汽車、鐵路車輛、飛機(jī)、船舶、運(yùn)動(dòng)用品中的主要結(jié)構(gòu)和其他一般工業(yè) 應(yīng)用，通過(guò)在高溫和高濕度下同時(shí)全部W高水平實(shí)現(xiàn)該些應(yīng)用所需的力學(xué)特性，特別是沖 擊后壓縮強(qiáng)度(下文簡(jiǎn)稱為CAI)、層間剪切強(qiáng)度(下文簡(jiǎn)稱為ILSS)等。此外，需要同時(shí)將I 型層間斷裂初性Gk和II型層間斷裂初性Gw改善至更高的水平。然而，不能說(shuō)在上文提 到的專利公開(kāi)中具體披露的實(shí)施例能夠必然同時(shí)W高水平實(shí)現(xiàn)該些特性。
[0006] 作為用于改善力學(xué)特性的技術(shù)，例如專利公開(kāi)3,披露了為改善CAI將聚醜胺12微 粒加入至熱固性樹(shù)脂，如環(huán)氧樹(shù)脂。
[0007]采用該種技術(shù)的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料能夠使CAI維持在一定高的水平，但還不能在 高溫和高濕度下同時(shí)實(shí)現(xiàn)高CAI和高ILSS。
[0008] 專利公開(kāi)4披露了一種作為同時(shí)W高水平滿足CAI和ILSS兩者的碳纖維復(fù)合材 料的復(fù)合材料，其具有樹(shù)脂層的層壓結(jié)構(gòu)，所述樹(shù)脂層包含交替層壓的特定的聚醜胺微粒 和含碳纖維的層。
[0009]然而，此公開(kāi)并沒(méi)有具體地披露包含具有苯并嗯嗦環(huán)的化合物的層壓結(jié)構(gòu)的復(fù)合 材料，W及具有苯并嗯嗦環(huán)的化合物的優(yōu)異特性難W實(shí)現(xiàn)。
[0010] 在與飛機(jī)相關(guān)的應(yīng)用中，由于在飛行過(guò)程中鳥(niǎo)類的撞擊等或在維修過(guò)程中工具掉 落時(shí)的沖擊導(dǎo)致在纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中可能發(fā)生分層。因此，需要同時(shí)將I型層間斷裂初 性Gk和II型層間斷裂初性Gik兩者改善至高水平，并且需要開(kāi)發(fā)該樣的材料。
[0011]專利公開(kāi) 1:JP-2007-16121-A 專利公開(kāi) 2:JP-2010-13636-A 專利公開(kāi) 3:JP-2009-286895-A專利公開(kāi) 4:JP-2009-221460-A。
[001引發(fā)明概述 本發(fā)明的目的是提供一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，所述復(fù)合材料具有高水平的力學(xué)特性， 例如CAI和ILSS，并且能夠同時(shí)將I型層間斷裂初性Gk和II型層間斷裂初性Gik兩者改 善至高水平。
[0013] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明人已經(jīng)嘗試生產(chǎn)具有層壓結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，其中層壓了 由包含具有苯并嗯嗦環(huán)的特定化合物的組合物形成的多個(gè)含強(qiáng)化纖維的層和樹(shù)脂層。因此 發(fā)現(xiàn)；當(dāng)在針對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料通常所采用的加熱和固化條件下將所述具有苯并嗯嗦環(huán) 的特定化合物、環(huán)氧樹(shù)脂和聚醜胺12顆粒用作該組合物的起始材料時(shí)，所希望的層壓結(jié)構(gòu) 很難獲得，并且可能很少期待有對(duì)目標(biāo)層間斷裂初性、機(jī)械強(qiáng)度等的進(jìn)一步改善。然后本發(fā) 明人進(jìn)行了關(guān)于用于獲得層壓結(jié)構(gòu)的制造條件的各種研究，發(fā)現(xiàn)所希望的效果是可W實(shí)現(xiàn) 的，從而完成了本發(fā)明。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，其包括多個(gè)含強(qiáng)化纖維的層和位于 相鄰的含強(qiáng)化纖維的層之間的每個(gè)層間區(qū)域中的樹(shù)脂層，通過(guò)固化多個(gè)預(yù)浸料的層壓體得 到所述層，其中所述樹(shù)脂層由含有（A)在其分子中具有由式（1)表示的苯并嗯嗦環(huán)的化合 物、（B)環(huán)氧樹(shù)脂、（C)固化劑、（D)初性改進(jìn)劑和（E)聚醜胺12粉末的樹(shù)脂組合物的固化 產(chǎn)物構(gòu)成：

【權(quán)利要求】
1. 一種纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，其包括多個(gè)含強(qiáng)化纖維的層和位于相鄰的含強(qiáng)化纖維的層 之間的每個(gè)層間區(qū)域中的樹(shù)脂層，通過(guò)固化多個(gè)預(yù)浸料的層壓體得到所述層，其中所述樹(shù) 脂層由含有（A)在其分子中具有由式（1)表示的苯并噁嗪環(huán)的化合物、（B)環(huán)氧樹(shù)脂、（C) 固化劑、（D)韌性改進(jìn)劑和（E)聚酰胺12粉末的樹(shù)脂組合物的固化產(chǎn)物構(gòu)成 ：
其中R1代表具有1-12個(gè)碳原子的鏈烷基、具有3-8個(gè)碳原子的環(huán)烷基、苯基或被具有 1-12個(gè)碳原子的鏈烷基或鹵素取代的苯基，并且氫原子在相對(duì)于與氧原子鍵合的碳原子的 鄰位或?qū)ξ惶庢I合至芳環(huán)的至少一個(gè)碳原子， 其中所述纖維強(qiáng)化復(fù)合材料具有不低于300 J/m2的I型層間斷裂韌性Gk以及不低于 1000 J/m2的II型層間斷裂韌性GIIC。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合材料，其中所述（B)環(huán)氧樹(shù)脂是選自甲酚線型酚醛清漆型 環(huán)氧樹(shù)脂、苯酚線型酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂、具有聯(lián)苯骨架的環(huán)氧樹(shù)脂、具有萘骨架的環(huán)氧樹(shù) 月旨、芳族縮水甘油酯型環(huán)氧樹(shù)脂、芳族胺型環(huán)氧樹(shù)脂、間苯二酚型環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)狀環(huán)氧樹(shù)脂 的至少一種環(huán)氧樹(shù)脂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的復(fù)合材料，其中所述（C)固化劑是選自芳族胺、單官能苯酚、 多官能苯酚化合物或多酚化合物的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的復(fù)合材料，其中所述（D)韌性改進(jìn)劑是選自無(wú)機(jī)微粒、 有機(jī)微粒或具有分散在其中的無(wú)機(jī)微粒和/或有機(jī)微粒的液態(tài)樹(shù)脂或樹(shù)脂單體的至少一 種。
【文檔編號(hào)】B32B27/38GK104395381SQ201380017712
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月15日
【發(fā)明者】福田欣弘, 松本隆之, 南昌樹(shù), 關(guān)根尚之, 中島正憲 申請(qǐng)人:吉坤日礦日石能源株式會(huì)社, 富士重工業(yè)株式會(huì)社