[发明专利]预浸料坯

说明书

本发明的课题在于提供具有高贮藏稳定性且适合于航空器机体的结构材料、内装材料、航空器发动机用的结构部件等要求高温高湿条件下的耐热性、力学物性以及燃烧特性的部件的预浸料坯。本发明是在以下的构成要素[A]中含浸有包含构成要素[B]～[D]的环氧树脂组合物而成的预浸料坯，预浸料坯中的构成要素[A]的含有率为50质量％以上。[A]：碳纤维、[B]：环氧树脂、[C]：最大粒径为100μm以下的芴型固化剂、[D]：热塑性树脂。

技术领域

本发明涉及用于制造兼具高阻燃性和高温高湿下优异的耐热性、机械特性的碳纤维复合材料的预浸料坯。

背景技术

以往，包含增强纤维和基质树脂的纤维增强复合材料质轻，且强度、刚性等力学特性、耐热性以及耐腐蚀性优异，因此，被应用于航空·航天、汽车、铁路车辆、船舶、土木建筑及运动用品等许多领域。特别是要求高耐热性能的用途中采用使用了连续的增强纤维的纤维增强复合材料，采用比强度、比弹性模量优异的碳纤维作为增强纤维，应用热固性树脂作为基质树脂。

在航空·航天用途等中，为了能够承受高温高湿下的使用，要求高温高湿条件下的充分的耐热性，因此，作为基质树脂，使用热固性树脂中的环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等。

双马来酰亚胺树脂虽然适合高温高湿下的使用，但双马来酰亚胺的特性粘度高，因此加工性差，且成型温度比环氧树脂高，因此，有时成型时的辅助材料的成本变高，或者为了后固化而需要再加热，倾向于成型时间变长(例如，专利文献1)。另外，氰酸酯树脂也同样的，虽然具有高的玻璃化转变温度，但由于需要提高成型温度，因此，与双马来酰亚胺树脂同样的，有时成型时的辅助材料的成本变高，成型时间变长(例如，专利文献2)。

另一方面，环氧树脂由于其优异的加工性和机械特性，因而应用于航空·航天用途，但相比于双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂，倾向于耐热性(能够承受高温高湿下的使用)低，应用范围有限。为了提高环氧树脂的耐热性，提高环氧树脂的交联密度、在环氧树脂的固化物的结构中导入芳香族系的刚直骨架是有效的。就提高交联密度而言，虽然有助于提高干燥条件下的玻璃化转变温度，但因环氧基反应而产生的羟基的影响，吸水率增大，对于吸水后的玻璃化转变温度的提高没有帮助。另外，作为在环氧树脂的固化物的结构中导入芳香族系刚直骨架的方法，公开了通过使用具有芴结构的固化剂，能够抑制吸水时的玻璃化转变温度的降低的组合物。(专利文献3)。

作为针对增强纤维复合材料的环氧树脂组合物的固化剂，在使用具有芴结构的固化剂的情况下，具有该结构的固化剂由于其刚直的骨架而熔点高，因此采用形成非晶结构配合到环氧树脂中等手段(例如专利文献4)。但是，所述手段虽然适合于作为纤维增强复合材料的制法的树脂传递模塑等、在液态下使基质树脂含浸于增强纤维基材的情况，但应用于预浸料坯(使未固化的基质树脂含浸于增强纤维的中间基材)的情况下，由于基质树脂的粘度多度降低，因此，产生以下问题：成型预浸料坯时产生过多的树脂流动而增强纤维含量不均，由保管时的树脂下沉而发生粘度不良，等。

另外，在碳纤维复合材料的航空器用途中，还要求抑制火灾引起的着火·燃烧的阻燃性。作为提高碳纤维复合材料的阻燃性的技术，具有如专利文献5这样的配合分子中具有以溴为代表的卤素的环氧树脂(例如，溴代环氧树脂)的方法。但是，含有卤素的化合物可能在燃烧时产生卤化氢等有害物质，有时会对人体、自然环境产生不利影响。

作为其他阻燃化技术，如专利文献6，公开了在四甲基联苯型环氧树脂及甲酚Novolac型环氧树脂中使用磷酸酯作为阻燃剂，进而使用含有氮元素的酚醛树脂作为固化剂的方法。但是，该技术存在环氧树脂本身的耐热性及力学特性下降的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2008-539304号公报

专利文献2：日本特表2013-520552号公报

专利文献3：国际公开第WO2014/049028号