[发明专利]低密度预浸料以及包含其的夹层复合成型品

说明书

本发明公开了能够形成轻量且薄型、刚性出色的碳纤维强化成型品的低密度预浸料以及包含其的夹层复合成型品。所述低密度预浸料包括：碳纤维面纱；以及环氧树脂组合物，其被含浸于所述碳纤维面纱，所述环氧树脂组合物包含作为所述预浸料的基质的环氧树脂、用于固化所述环氧树脂的固化剂以及发泡剂。而且，所述夹层复合成型品，包括：芯层，其由所述低密度预浸料而形成，且具有由所述发泡剂的发泡而形成的气孔；以及外面层，粘接于所述芯层的两面，由单向或织物预浸料而形成。

技术领域

本发明涉及一种低密度预浸料以及包含其的夹层复合成型品，更详细而言，涉及一种能够形成轻量且薄型、刚性出色的碳纤维强化成型品的低密度预浸料以及包含其的夹层复合成型品。

背景技术

预浸料(prepreg)是“Preimpregnated Material”的缩写，指将基质(matrix)事先含浸在强化纤维中的、片材(sheet)形态的产品，其被用作成型复合材料的中间材料。一般而言，将预浸料区分为强化纤维呈朝一方向排列的形态的单向(unidirectional)预浸料和强化纤维呈织物形态的织物(woven)预浸料。在通常的预浸料中，强化纤维为强度和弹性高的碳纤维等，基质主要为环氧树脂等高分子树脂。

在成型复合材料时适用预浸料是因为其能够控制强化材料(强化纤维)的含量及排列，能够最大限度地体现所设计材料的物性，并能够制造具有高纤维体积比的成型物，且成型物的机械强度出色。此外，由于使用中间材料，利用预浸料的复合材料的成型工艺的成本比较高；但是，成型工艺干净且单纯，所以可以降低工作费用。预浸料主要为片材形态，因此易于使用，成型时节省能量费用；因其裁剪成型的特性，可以减少加工所需的零件数，故在航空、宇宙、汽车、体育、激光、土木、建设等各种工业领域中可作为成型复合材料的中间材料得到广泛使用。但是，通常的单向或织物预浸料的刚性出色，密度却较高，重量较重。为了获得所需的刚性，需层叠多层预浸料；因此，存在成型品的厚度较厚的问题。

现有技术文献：

专利文献1：美国专利公开2015-0174791；

专利文献2：国际专利公开WO 2014-078496；

专利文献3：美国专利公开2009-0185340。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种能够形成轻量且薄型、刚性出色的碳纤维强化成型品的低密度预浸料。

本发明的第二个目的在于提供一种包含上述低密度预浸料的的夹层复合成型品。

为达到所述第一个目的，本发明提供一种低密度预浸料，其包含：碳纤维面纱，以及环氧树脂组合物，所述的环氧树脂组合物被含浸于所述碳纤维面纱，所述环氧树脂组合物包含作为所述低密度预浸料的基质的环氧树脂、用于固化所述环氧树脂的固化剂以及发泡剂。

具体而言，形成所述碳纤维面纱的长丝的直径为6μm至12μm，长度为30mm至50mm，所述碳纤维面纱的每单位面积的重量为15g/m²至30g/m²。

具体而言，所述发泡剂为由热塑性树脂制成的热膨胀性微球发泡体。

具体而言，在所述环氧树脂组合物中，所述环氧树脂的重量百分比为70％至96％，所述固化剂的重量百分比为1％至10％，所述发泡剂的重量百分比为3％至20％。

具体而言，所述碳纤维面纱和所述环氧树脂组合物的重量比为2:8至5:5。

具体而言，对所述低密度预浸料进行热固化而制成的成型品的密度为0.7g/cm³以下。