[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

本发明涉及一种可以得到韧性及刚性优异的环氧树脂固化物的环氧树脂组合物，以及使用了该环氧树脂组合物的预浸料坯及纤维增强复合材料。

背景技术

将碳纤维、芳族聚酰胺纤维等用作增强纤维的纤维增强复合材料利用其高比强度及高比弹性模量，被广泛用于航空器、汽车等的结构材料、网球拍、高尔夫球杆、钓鱼竿等体育用途、一般产业用途等。对于这些纤维增强复合材料的制造方法而言，通常使用以下方法：使用预浸料坯(其是将基体树脂含浸到增强纤维中而形成的片状中间材料)，将复数片该预浸料坯层合后固化的方法。使用预浸料坯的方法由于可以严密地控制增强纤维的取向，且层合结构的设计自由度高，因此，具有容易得到高性能的纤维增强复合材料的优点。作为用于预浸料坯的基体树脂，从耐热性、生产率的的观点考虑，主要使用热固性树脂组合物，其中，从与增强纤维的粘合性等力学特性的观点考虑，优选使用环氧树脂组合物。

将环氧树脂用作基体树脂的纤维增强复合材料表现出优异的耐热性和良好的机械物性，另一方面，由于环氧树脂的伸长率、韧性相对于热塑性树脂而言较低，因此，存在耐冲击性降低的情况，需要改善。

作为提高将环氧树脂组合物固化而得的环氧树脂固化物的韧性的方法，迄今为止，尝试过配合韧性优异的橡胶成分、热塑性树脂的方法等。但是，橡胶的弹性模量、玻璃化温度大幅低于环氧树脂固化物，因此，配合橡胶时，可见基体树脂的弹性模量、玻璃化温度的降低，难以取得韧性与刚性的均衡性。另外，作为配合热塑性成分的手法，例如，提出了以下方法：通过添加包含苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸甲酯的共聚物、包含丁二烯-甲基丙烯酸甲酯的嵌段共聚物等嵌段共聚物，来大大提高环氧树脂固化物的韧性的方法(专利文献1、2)。但是，这些方法存在环氧树脂固化物的耐热性降低、由环氧树脂组合物的增粘导致的加工性恶化、产生空隙等品质降低这样的问题。此外，专利文献3还提出了将(甲基)丙烯酸类嵌段共聚物与环氧树脂合金化的手法。本手法通过不使相分离结构粗大化地形成微细的相结构，可以赋予优异的韧性，但还需要进一步提高韧性。

作为提高环氧树脂固化物的韧性和刚性的均衡性的方法，公开了一种将具有特定数均分子量的二缩水甘油醚型环氧化合物和环氧化合物(其溶解度参数(SP值)与上述环氧化合物在特定范围内不同)组合而得的环氧树脂组合物(专利文献4)。但是，该方法中，环氧树脂固化物的韧性和刚性的均衡性也不充分，不仅如此，环氧树脂组合物的粘度也容易变高。

作为进一步提高环氧树脂固化物的韧性和刚性的均衡性的方法，存在通过使用将具有特定的SP值的环氧化合物组合而得的环氧树脂组合物，在固化反应后使其形成相分离结构的技术(专利文献5)。该方法是能够通过在固化后形成微细的相分离结构来实现优异的环氧树脂固化物的韧性和刚性的技术，可以说是能够大幅提高此前的纤维增强复合材料的基体树脂的性能的技术。另一方面，也存在相分离结构随反应条件而变化，从而导致物性降低的问题。

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/077153号

专利文献2：日本特表2003-535181号公报

专利文献3：日本特开2010-100834号公报

专利文献4：国际公开第2009/107697号

专利文献5：国际公开第2010/043453号

发明内容

本发明的课题为提供一种环氧树脂组合物，其可以得到韧性及刚性优异的环氧树脂固化物及纤维增强复合材料。

为解决上述课题，本发明具有以下构成。

(1)一种环氧树脂组合物，是包含环氧化合物(A)、嵌段共聚物(B)、及固化剂(C)的环氧树脂组合物，其中，所述嵌段共聚物(B)由聚合物嵌段(a)及与所述聚合物嵌段(a)不同的聚合物嵌段(b)形成，所述聚合物嵌段(a)含有(甲基)丙烯酸类聚合物，所述聚合物嵌段(b)含有丙烯酸类聚合物，并且，将所述环氧树脂组合物固化而得的树脂固化物形成微相分离结构。

(2)如(1)所述的环氧树脂组合物，其中，设所述树脂固化物在小角X射线散射测定中初级散射峰的半峰宽为X，设所述峰的最大波数为Y时，满足0＜X/Y≤1.10。

(3)如(1)或(2)所述的环氧树脂组合物，其中，所述树脂固化物的微相分离结构为选自层状相结构、Gyroid相结构、柱状相结构及球状相结构中的任一种结构。