纖維強化複合材料的製造方法以及使用該纖維強化複合材料的耐熱型材和耐熱結構材的製作方法
2023-11-05 04:49:22 1
專利名稱：纖維強化複合材料的製造方法以及使用該纖維強化複合材料的耐熱型材和耐熱結構材的製作方法
技術領域：
本發明涉及纖維強化複合材料的製造方法。本發明特別涉及適合用作耐熱型材和耐熱結構材的纖維強化複合材料的製造方法以及由該製造方法獲得的耐熱型材和耐熱結構材。
背景技術：
作為纖維強化複合材料的成型法之一，有使用在強化用纖維中含浸主要由熱固性樹脂構成的基體樹脂而成的預浸料的方法，用於從體育休閒相關用途至航空機用途的寬範圍的用途。而且，使用了由上述預浸料形成的中間基材的纖維強化複合材料的成型通過將預浸料疊層後，將其進行加熱或加熱加壓，使作為基體樹脂的熱固性樹脂固化來進行。預浸料可以根據固化溫度分類成低溫固化系(80 100°C )、中溫固化系(110 150。。)和高溫固化系(160 2000C )。低溫固化系的預浸料能夠在90°C附近固化成型，成型時使用的輔助材料選擇的範圍也相當廣，而且在成型時能夠使用樹脂制的成型模，設備投資少。因此，對進行多品種、少量的成型是有利的。然而，由於在90°C附近進行固化成型，因此不能獲得具有優異耐熱性的 纖維強化複合材料。中溫固化系的預浸料是主要用於體育休閒用途的用於成型所謂通用品的預浸料，其能夠在130°C附近進行固化成型，為具有優異的機械物性的纖維強化複合材料，但不能獲得優異的耐熱性。高溫固化系的預浸料是在180°C附近進行固化成型的預浸料，例如，主要在航空機用途等要求優異耐熱性的領域中提供的纖維強化複合材料的成型中使用，提供具備非常優異的耐熱性的成型品。這樣，在獲得高耐熱性的纖維強化複合材料時，進行高溫固化，由此兼有高機械物性和高耐熱性。然而，在高溫固化系中有2個大問題。第一個問題是樹脂流動的問題。一般在纖維強化複合材料的預浸料中，考慮室溫下的操作性來決定樹脂粘度。對於高溫固化系，由於室溫與固化溫度之差大，因此含浸的樹脂的粘度降低，易於引起樹脂的流動。由此，在纖維強化複合材料中產生樹脂的不足部分、過剩部分。基體樹脂分布的不均勻不僅影響成型體的厚度、成型體的外觀，而且導致機械物性的降低、裂紋的產生。特別是在耐熱材料中，有對長期耐熱性帶來不良影響的擔憂。另一個問題是型材、輔助材料的耐熱的問題。纖維強化複合材料一般使用成型模來成型。在成型方法中，可列舉例如以下方法一邊在布等強化用纖維材料中含浸樹脂一邊沿著成型模進行粘貼、或者將在強化用纖維材料中預先含浸有樹脂的所謂預浸料添加至成型模中進行粘貼，重複進行該操作後，使其固化，接著從成型模脫模而獲得成型物的所謂手糊法(hand lay-up);在成型模中設置布等強化用纖維材料後，在其中注入樹脂並固化，接著脫模而獲得成型物的樹脂傳遞模塑法(Resin transfer moulding);將切割成短纖維的強化用纖維材料與樹脂混合而成的成型原料注入至成型模後，使其固化，接著脫模而獲得成型物的模塑料法(moulding compound);將稜柱狀成型模(芯)用作鑲塊，使預浸料保持成I形、H形並固化，接著，將其從成型模脫模而獲得成型物的方法等。
這樣的成型方法所使用的成型模中，有例如，金屬制、樹脂制、木製或石膏制等各種材質的成型模。金屬制的成型模雖然耐熱性和耐久性優異，但由於其製作時費時費力，因此有變得昂貴這樣的問題，由於比重大，因此有變重這樣的問題。另一方面，樹脂制的成型模、木製的成型模的耐熱性和耐久性差。因此，現在廣泛使用性能與價格的平衡良好的石膏制的成型模。在使用這樣的石膏制的成型模的成型方法中，由於成型模本身或輔助材料的耐熱性，因此期望在130°c以下成型，一般使用需要180°C以上成型溫度的高溫固化系的預浸料的高耐熱材料的成型是困難的。此外，如果要在低溫或中溫將該高溫固化系的預浸料固化成型，則通常不能成型，或者存在不僅需要非常長的時間，而且形成大幅度降低了耐熱性的成型品這樣的問題。因此，廣泛進行在低溫或中溫將在樹脂組合物中添加有固化劑、固化促進劑的高溫固化系的預浸料進行一次固化，然後在高溫進行二次固化的嘗試，但一般不能避免機械物性、耐熱性的降低，即使可以維持機械物性，也不能避免由添加固化劑、固化促進劑引起的耐熱性的降低。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2003-96163號公報
發明內容
發明要解決的課題本發明是鑑於如上所述的現有技術的問題而提出的，其課題是提供能夠在一次固化中使用石膏模、具備高機械物性和高耐熱性的纖維強化複合材料的製造方法。用於解決課題的方法本發明人等為了解決上述課題而進行了深入研究，結果完成了本發明。由此，本發明包括例如下述的(I) (9)。(I) 一種纖維強化複合材料的製造方法，其包括下述步驟使纖維強化預浸料在110 130°C進行一次固化，進而在一次固化溫度以上的溫度進行二次固化，所述纖維強化預浸料是使包含下述式I所示的三苯甲烷型環氧樹脂(A)、N，N，N』，N』 -四縮水甘油基二氨基二苯甲烷(B)和二氨基二苯碸(C)的環氧樹脂組合物含浸在強化纖維中而成的，
權利要求
1.一種纖維強化複合材料的製造方法，其包括下述步驟使纖維強化預浸料在110 130°C進行一次固化，進而在一次固化溫度以上的溫度進行二次固化，所述纖維強化預浸料是使包含下述式I所示的三苯甲烷型環氧樹脂(A)、N，N, N』，N』 -四縮水甘油基二氨基二苯甲烷(B)和二氨基二苯碸(C)的 環氧樹脂組合物含浸在強化纖維中而成的，
2.根據權利要求I所述的纖維強化複合材料的製造方法，二次固化溫度為180°C以上。
3.根據權利要求I所述的纖維強化複合材料的製造方法，纖維強化複合材料的纖維基材包含碳纖維。
4.根據權利要求I所述的纖維強化複合材料的製造方法，纖維強化複合材料的纖維基材為織物。
5.根據權利要求I所述的纖維強化複合材料的製造方法，纖維強化複合材料的纖維基材包含短切材料。
6.根據權利要求I 5的任一項所述的纖維強化複合材料的製造方法，通過在一次固化後從母模脫模，獨立進行二次固化，從而獲得耐熱型材作為纖維強化複合材料。
7.根據權利要求I 5的任一項所述的纖維強化複合材料的製造方法，通過在一次固化後從母模脫模，獨立進行二次固化，從而獲得耐熱結構材作為纖維強化複合材料。
8.一種耐熱型材，其是通過權利要求6所述的方法來獲得的。
9.一種耐熱結構材，其是通過權利要求7所述的方法來獲得的。
全文摘要
本發明的課題是在一次固化中能夠使用石膏模、具備高機械物性和高耐熱性的纖維強化複合材料的製造方法，使纖維強化預浸料在110～130℃進行一次固化，進而在一次固化溫度以上的溫度進行二次固化，所述纖維強化預浸料是使包含三苯甲烷型環氧樹脂(A)、N，N，N』，N』-四縮水甘油基二氨基二苯甲烷(B)和二氨基二苯碸(C)的環氧樹脂組合物含浸在強化纖維中而成的。
文檔編號B29C70/06GK102648235SQ20108004453
公開日2012年8月22日 申請日期2010年10月1日 優先權日2009年10月2日
發明者三浦鐵平, 金子學 申請人:三菱麗陽株式會社