[发明专利]纤维强化复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及纤维强化复合材料，其适合用于与汽车、铁路车辆、飞机、船舶及运动相关的应用中，以及建筑构件（例如风车）和其他与一般工业相关的应用中，所述纤维强化复合材料能够同时以高水平实现各种优异的机械性能，并能够进一步减轻重量。

背景技术

由于纤维强化复合材料出色的力学性能，使得由各种纤维和基体树脂构成的纤维强化复合材料被广泛应用于汽车、铁路车辆、飞机、船舶、运动用品以及其他一般工业应用中。

由于纤维强化复合材料的性能在实际使用中的积累，使得纤维强化复合材料的应用范围最近已逐渐扩大。

作为这样的纤维强化复合材料的实例，已经提出了例如在专利公开1和专利公开2中使用具有苯并噁嗪环的化合物的那些。这些具有苯并噁嗪环的化合物具有优异的耐潮性和耐热性，但是韧性差。已经尝试通过混合环氧树脂或各种细微树脂颗粒来弥补这样的缺陷。

另一方面，出现了对纤维强化复合材料的进一步重量减轻的需求，所述纤维强化复合材料被应用于汽车、铁路车辆、飞机、船舶、运动用品中的主要结构和其他一般工业应用，通过在高温和高湿度下同时全部以高水平实现这些应用所需的力学特性特别是冲击后压缩强度（下文简称为CAI）、层间剪切强度（下文简称为ILSS）和层间断裂韧性。此外，为了保持高温特性，其中所使用的树脂材料的玻璃化转变温度需要被维持在高水平。然而，不能说在上文提到的专利公开中具体披露的实施例能够必然同时以高水平实现这些特性。

作为用于改善力学特性的技术，例如专利公开3，披露了为改善CAI将聚酰胺12微粒加入至热固性树脂，如环氧树脂。

采用这种技术的纤维强化复合材料能够使CAI维持在一定高的水平，但还不能在高温和高湿度下同时实现高CAI和高ILSS。

专利公开4披露了一种作为同时以高水平满足CAI和ILSS两者的碳纤维复合材料的复合材料，其具有树脂层的层压结构，所述树脂层包含交替层压的特定的聚酰胺微粒和含碳纤维的层。

然而，此公开并没有具体地披露包含具有苯并噁嗪环的化合物的层压结构的复合材料。需要开发一种能够展现具有苯并噁嗪环的化合物的优异特性并且还具有更优异的CAI的材料。

专利公开1: JP-2007-16121-A

专利公开2: JP-2010-13636-A

专利公开3: JP-2009-286895-A

专利公开4: JP-2009-221460-A。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维强化复合材料，其能够同时以高水平实现CAI、ILSS和层间断裂韧性，特别是能够实现高CAI。

为达到上述目的，本发明人已经尝试生产具有层压结构的复合材料，其中层压了被聚酰胺12粉末浸渍的、具有苯并噁嗪环的特定化合物和环氧树脂的固化产物的树脂层与含强化纤维的层。因此发现：当在针对纤维强化复合材料通常所采用的加热和固化条件下将具有苯并噁嗪环的特定化合物和环氧树脂用作起始材料时，树脂层与含强化纤维的层的比例太小以至预期不能对机械强度等作进一步期望的改善。然后本发明人进行了关于制造条件的各种研究，发现通过改变制造条件可以将所述复合材料中树脂层与含强化纤维的层的比例增加到一定程度。本发明人还发现，由具有苯并噁嗪环的特定化合物和环氧树脂制备的具有这样的层压结构的纤维强化复合材料具有特别优异的CAI，从而完成了本发明。

根据本发明，提供了一种由层压体构成的纤维强化复合材料，所述层压体包括多个含强化纤维的层和位于相邻的含强化纤维的层之间的每个层间区域中的树脂层，其中所述树脂层是其中在其分子中具有由式（1）表示的苯并噁嗪环的化合物和环氧树脂的硬化产物被至少聚酰胺12粉末浸渍的层：

式(1)

其中R₁代表具有1-12个碳原子的链烷基、具有3-8个碳原子的环烷基、苯基或被具有1-12个碳原子的链烷基或卤素取代的苯基，并且氢原子在相对于氧原子键合的碳原子的邻位或对位处键合至芳环的至少一个碳原子，

其中，各树脂层与各含强化纤维的层的厚度比为1 : 2-6。

根据本发明的纤维强化复合材料，其具有以特定比例层压的由包含具有苯并噁嗪环的化合物的树脂层和含强化纤维的层构成的层压结构，能够同时实现高水平的CAI、ILSS和层间断裂韧性，特别是优异的CAI。因此，本发明的纤维强化复合材料可适于用在与汽车、铁路车辆、飞机、船舶及运动相关的应用中，以及建筑构件（例如风车）和其他与一般工业相关的应用中。