[发明专利]片状模塑料、预浸料和纤维增强复合材料

说明书

本发明提供流动特性良好的片状模塑料和由其固化而成的耐热性和强度特性优异的纤维增强复合材料。此外提供了30℃常温时的操作性良好、显示优异的流动特性的片状模塑料和由其固化而成的耐热性、表面品质和强度特性优异的碳纤维增强复合材料。进而本发明的课题是提供树脂的流动小的预浸料和由其固化而成的表面品质优异的纤维增强复合材料。是在具有以下成分(A)～成分(D)的环氧树脂组合物中配合碳纤维而成的片状模塑料，成分(D)中含有的羟基当量为20以上且120以下，并且，满足以下【1】、【2】中的任一者或两者。【1】成分(C)含有一分子中的异氰酸酯基数为3个以上且6个以下的化合物，【2】成分(D)含有一分子中的羟基数为3个以上且6个以下的化合物。成分(A)：环氧树脂，成分(B)：固化剂，成分(C)：多异氰酸酯化合物，成分(D)：多元醇化合物。

技术领域

本发明涉及能够很好地用于航空航天用部件、汽车用部件等的纤维增强复合材料的纤维增强复合材料用片状模塑料、预浸料、和使用它们而成的纤维增强复合材料。

背景技术

由增强纤维和基体树脂形成的纤维增强复合材料，可以设计出发挥增强纤维和基体树脂的优点的材料，所以以航空航天领域、汽车领域为代表，其用途已经扩大到运动领域、一般产业领域等，其可以通过手工层叠(hand lay-up)法、长丝卷绕(filamentwinding)法、连续拉拔法、树脂转注成型(RTM)法、预浸料的高压釜成型法、以及预浸料、片状模塑料的压制成型法等各种方法制造。下文中，有时将片状模塑料简记作SMC。

在这些方法中，将由基体树脂和不连续增强纤维形成的中间基材的SMC用热压机进行成型的方法，通用性和生产性优异，所以近年来受到关注。

SMC是使用不连续的增强纤维(通常纤维长5～100mm程度)而成的中间材料，预浸料对比、力学特性差，但其优点是在压制成型时SMC在模具内扩展大，能够追随复杂形状进行成型。

SMC的增强纤维使用玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、碳纤维、硼纤维等，基体树脂使用作为热固化性树脂的环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂等。尤其是，作为近年来要求越变越高的飞机、汽车的轻量化解决材料，将表现高力学性能的碳纤维和环氧树脂组合而成的SMC材料再次受到关注。

SMC中使用的基体树脂，为了能够充分含浸在增强纤维中，需要低粘度。另一方面，必须在B阶化后一直贴在SMC的两面的膜的剥离要容易、并且要具有能够获得良好成型品的流动特性。在此，在使用碳纤维等纤维径比玻璃纤维小的纤维的情况，在压制成型时，纤维间的摩擦阻力严重发生，因而存在SMC的流动性差，在模具内扩展不充分的问题。

针对这样的现状，公开了一种用于设定使用玻璃纤维的SMC中的、含有1分子中的羟基为2个的丙二醇、和1分子中的异氰酸酯基为2个的二苯基-4,4-二异氰酸酯的环氧树脂组合物，提出了能够容易地进行B阶化的方法(专利文献1)。此外、公开了含有每一分子的羟基平均为2个以上的固态双酚A型环氧化物、和分子中的异氰酸酯基为3个的具有杂环的脂肪族异氰酸酯的环氧树脂组合物，提出了耐热性高、能够容易地B阶化的方法(专利文献2)。进而、公开了由含有1分子中的羟基为2.4个的山梨糖醇聚缩水甘油基醚的环氧树脂与1分子中的异氰酸酯基为3个以上的二苯基-4,4-二异氰酸酯所形成的环氧树脂组合物(专利文献3)。此外、还研究了不连续的碳纤维的束状集合体的形状，提出了例如通过使束状集合体端部和碳纤维的排列方向的角度为12°，能够使束状集合体和树脂的均质性提高、流动特性改善的方法(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开昭58-191723号公报

专利文献2:日本特开平2-235919号公报

专利文献3:日本特开平5-320303号公报

专利文献4:国际公开第2008/149615号文本

发明内容