CN103517934A - 纤维强化复合材料用环氧树脂组合物 - Google Patents

纤维强化复合材料用环氧树脂组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN103517934A
CN103517934A CN201280022280.5A CN201280022280A CN103517934A CN 103517934 A CN103517934 A CN 103517934A CN 201280022280 A CN201280022280 A CN 201280022280A CN 103517934 A CN103517934 A CN 103517934A
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy resin
fiber
reinforced composite
composition
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280022280.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103517934B (zh
Inventor
岩田充宏
伊藤友裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47139081&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN103517934(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Yokohama Rubber Co Ltd filed Critical Yokohama Rubber Co Ltd
Publication of CN103517934A publication Critical patent/CN103517934A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103517934B publication Critical patent/CN103517934B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/30Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen
    • C08G59/304Di-epoxy compounds containing atoms other than carbon, hydrogen, oxygen and nitrogen containing phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/4007Curing agents not provided for by the groups C08G59/42 - C08G59/66
    • C08G59/4014Nitrogen containing compounds
    • C08G59/4021Ureas; Thioureas; Guanidines; Dicyandiamides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/68Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used
    • C08G59/686Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the catalysts used containing nitrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/244Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using glass fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明是一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,包括在骨架中含有磷的含磷环氧树脂、双氰胺、以及含有1,1’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(3,3-二甲脲)、以下述式(1)所示的二甲基苯基脲、以及以下述式(2)所示的亚苯基-二苯基-双二甲脲中的至少1种的固化促进剂,其特征在于,所述含磷环氧树脂的含磷率在环氧树脂组合物中为1.0质量%以上5.0质量%以下。化学式1
Figure DDA0000410180230000011

Description

纤维强化复合材料用环氧树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种可提供固化性和阻燃性优异的碳纤维强化复合材料,并且储存稳定性优异的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物。
背景技术
将以环氧树脂为代表的热固化性树脂作为基体树脂的纤维强化复合材料、特别是使用碳纤维的碳纤维强化复合材料,由于重量轻且力学特性优异,因此目前广泛应用于以航空器、车辆等的构造材料、混凝土构造物的增强、高尔夫球杆、网球拍、鱼竿等体育领域等为代表的多个领域。此外,碳纤维强化复合材料不仅具有优异的力学特性,而且由于碳纤维具有导电性,所以该复合材料还具有优异的电磁屏蔽性,因此其还用于笔记本电脑和摄像机等电子电气设备的外壳等,有助于减小外壳的厚度和减轻设备的重量等。这种碳纤维强化复合材料通常通过以下方式获得,即用热固化性树脂浸渍强化纤维,将所获得的预浸渍体进行叠层。
作为用于上述用途的预浸渍体所需要的各种特性,不仅需要成型物的物性如耐热性、耐冲击性等优异,同时还可列举室温下优异的储存稳定性、在规定的固化条件(固化温度、固化时间等)下可适当固化等。
此外,纤维强化复合材料的各种用途中,特别是航空器和车辆等的构造材料或建筑材料等中,要求材料具有阻燃性,以免材料因火灾而发生起火燃烧。电子电气设备中,为了防止因来自装置内部的发热和外部暴露在高温下而发生外壳和零部件等起火燃烧的事故的发生,要求使用具有阻燃性的材料。
为了使碳纤维强化复合材料具有阻燃性,以往使用了卤素阻燃剂。作为卤素阻燃剂,例如使用了在环氧树脂中含有以溴为代表的卤素的卤化环氧树脂、或者通过在卤化环氧树脂中使用三氧化二锑(Sb2O3)作为阻燃剂从而赋予阻燃性的阻燃性环氧树脂组合物等。通过在卤化环氧树脂中含有三氧化二锑,气相时自由基捕捉、空气屏蔽效果较大,可获得高阻燃效果。
虽然通过配伍少量的这些卤素阻燃剂可获得优异的阻燃性,但燃烧时可能会产生卤化氢和有机卤化物等有毒气体,可能对人体和自然环境造成不良影响。此外,由于与卤素阻燃剂一起使用的三氧化二锑是有害的,所以在使用时必须注意。此外,由于三氧化二锑具有粉体毒性,所以考虑到其对人体和环境的影响,最好在树脂组合物中完全不含三氧化二锑。因此,业者正在进行即使不含有卤素或三氧化二锑也具有优异的阻燃性的无卤阻燃剂的研究。
在这种趋势中,作为卤素阻燃剂的替代阻燃剂,目前广泛被研究的是加入红磷、磷酸酯等磷类化合物和氧化镁、氧化铝等金属氧化物等而成的环氧树脂组合物(例如,参照专利文献1)。专利文献1中记载了一种碳纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其含有环氧树脂、胺类固化剂、以及磷化合物,通过将磷原子的浓度设定在规定范围内,能够实现优异的阻燃性和力学特性,并且燃烧时不会产生卤素气体,适用于纤维复合材料。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】国际公开第2005/082982号
发明概要
发明拟解决的问题
此处,在环氧树脂等热固化性树脂中加入磷类化合物和金属氧化物作为代替阻燃剂时,需要大量添加磷类化合物和金属氧化物,才能获得充分的阻燃性。但是,一旦大量添加磷类化合物和金属氧化物,则会出现固化物的物性降低例如固化环氧树脂组合物后获得的固化物的强度降低等的问题。
此外,一般120℃左右的低温下的固化性提高后,反应性改善,导致储存稳定性降低。因此,将以往的碳纤维强化复合材料用环氧树脂组合物作为航空器等用的预浸渍体而使用时,环氧树脂组合物需要在120℃左右的温度下也能够固化,并且储存稳定性优异。
因此,以现有的技术,难以获得既考虑到对人体和环境的影响,又物性优异且阻燃性良好的固化物。因此,作为阻燃性环氧树脂组合物,目前尚未发现一种可在120℃左右下固化,既顾及到环境方面,又储存稳定性优异,同时能够获得具有良好的阻燃性和优异的物性的固化物的阻燃性环氧树脂组合物。
本发明鉴于上述问题而作,其目的在于提供一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其可在120℃下固化,既顾及到环境方面,又储存稳定性优异,同时能够获得具有良好的阻燃性和优异的物性的固化物。
发明内容
本发明为以下所示的(1)~(5)。
(1)一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,包括:骨架中含有磷的含磷环氧树脂,
双氰胺,以及
含有1,1’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(3,3-二甲脲)、以下述式(1)所示的二甲基苯基脲、以及以下述式(2)所示的亚苯基-二苯基-双二甲脲中的至少1种的固化促进剂,
其特征在于,所述含磷环氧树脂的含磷率在环氧树脂组合物中为1.0质量%以上5.0质量%以下。
化学式1
Figure BDA0000410180210000041
(2)如上述(1)所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其特征在于,所述固化促进剂的含量,相对于100质量份所述含磷环氧树脂与其他环氧树脂的质量之和,为1质量份以上15质量份以下。
(3)如上述(1)或(2)所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其特征在于,还含有苯氧基树脂。
(4)如上述(3)所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其特征在于,所述苯氧基树脂的含量,相对于100质量份所述含磷环氧树脂与其他环氧树脂的质量之和,为5质量份以上40质量份以下。
(5)一种预浸渍体,其特征在于,用如上述(1)至(4)中任一项所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物浸渍强化纤维而成。
发明效果
根据本发明,其可在120℃下固化,既顾及到环境方面,又储存稳定性优异,同时还可获得具有良好的阻燃性和优异的物性的固化物。
附图说明
图1是显示垂直燃烧试验的状态的图。
具体实施方式
下面,对本发明进行详细说明。另外,本发明并不仅限于以下用于实施发明的方式(以下称为“实施方式”)。此外,以下实施方式的构成要素中,包含该行业人员容易推测或实质上相同,即所谓同等范围内的物件。进而,可对下述实施方式中公开的构成要素进行适当组合。
本实施方式的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物(以下简称“本实施方式的组合物”),其特征在于,包括骨架中含有磷的含磷环氧树脂、双氰胺、以及固化促进剂,可在120℃下固化。
<含磷环氧树脂>
含磷环氧树脂由下述式(3)所示的化合物组成。
化学式2
Figure BDA0000410180210000051
(式中,n为1以上的整数。X为以下述式(I)、(II)或(III)所示的基团,式(3)中的(n+2)个X可分别相同也可互不相同。但是,该环氧树脂中的所有X中的至少1种是所述式(I)或(II)所示的基团,并且至少1种是所述式(III)所示的基团。Y为-H或-CH3,式(3)中的(n+2)个Y可分别相同也可互不相同)。
化学式3
Figure BDA0000410180210000061
式(3)中,n为1以上的整数,优选为1~10,更优选为1~5。如果是10以下,则耐热性和流动性的平衡优异。
含磷环氧树脂可以仅由式(3)中的(n+2)个X中的一部分为所述式(I)或(II)所示的基团,一部分为所述式(III)所示的基团的化合物构成,也可以为式(3)中的(n+2)个X中的一部分或全部为所述式(I)或(II)所示的基团的化合物与全部为所述式(III)所示的基团的化合物的混合物。
含磷环氧树脂可使用市售品,也可使用通过众所周知的制造方法合成的物质。作为市售品,例如可列举东都化成株式会社制的“FX-289Z1”、“FX-0921”等。作为含磷环氧树脂的制造方法,例如可列举以下方法,即使下述式(4)所示的化合物(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(以下会称为DOPO))在高温和存在催化剂的条件下,与式(3)中的(n+2)个X全都为式(III)所示的基团的环氧树脂(例如酚醛型环氧树脂或甲酚醛型环氧树脂)进行反应的方法。此时,DOPO的使用量为反应后原料环氧树脂中的部分环氧基出现剩余的量。
化学式4
Figure BDA0000410180210000071
本实施方式的组合物中所含含磷环氧树脂可以是1种,也可以是2种以上。
含磷环氧树脂的含磷率,环氧树脂组合物中优选为1.0质量%以上5.0质量%以下,更优选为1.3质量%以上3质量%以下。含磷环氧树脂的含磷率越高,则所获得的树脂组合物的固化物的阻燃性越高,但是如果含磷率过高,则有时会导致低温下的固化性的降低。另外,含磷环氧树脂的含磷率越低,则所获得的树脂组合物的阻燃性越低。因此,通过将含磷环氧树脂的含磷率设定在上述范围内,能够改善利用本实施方式的组合物获得的预浸渍体等的固化物的阻燃性和耐热性。
本实施方式的组合物中的含磷环氧树脂的配伍量,相对于100质量份环氧树脂组合物中所含、含磷环氧树脂以外的其他环氧树脂(下述双酚F型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、其他环氧树脂等)的总量,优选为75质量份以上95质量份以下,更优选为80质量份以上90质量份以下。通过设定为75质量份以上,能够提高环氧树脂组合物的含磷率,使其具有充分的阻燃性。如果为95质量份以下,则能够使环氧树脂组合物获得适当的粘性和使用性。因此,含磷环氧树脂的配伍量为上述范围内时,能够使树脂固化物具有很高的韧性、耐热性、以及阻燃性。
(其他环氧树脂)
根据需要,在不损害本发明的效果的范围内,本实施方式的组合物还可含有含磷环氧树脂以外的其他环氧树脂。作为这种环氧树脂,例如可列举双酚型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、三苯基甲烷型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、氨基苯酚型环氧树脂、萘型环氧树脂、以及异氰酸改性环氧树脂等。作为双酚型环氧树脂,可列举双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂。它们既可单独使用其中的任1种,也可并用2种以上。其中优选双酚型环氧树脂。
<双氰胺>
双氰胺用作环氧树脂的固化剂。一般,固化剂只要能够使环氧树脂固化即可,可以是任意构造,可以使用众所周知的固化剂。作为固化剂的具体例,可列举胺、酸酐、酚醛树脂、苯酚、硫醇、路易斯酸胺络合物、
Figure BDA0000410180210000081
盐、以及咪唑等。其中优选胺类固化剂。作为胺类固化剂,例如可使用二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜等芳香胺、脂肪胺、咪唑衍生物、双氰胺、四甲基胍、含硫尿素胺等、以及它们的异构体、改性体。由于预浸渍体的保存性优异,所以它们中特别优选双氰胺,本实施方式中将其作为环氧树脂用固化剂而使用。
本实施方式的组合物中的双氰胺的配伍量优选为固化剂的活泼氢当量与固化剂以外的环氧树脂组合物的环氧当量之比达到0.5以上1以下的量,更优选为0.6以上0.8以下。通过设定为0.5以上,能够充分地进行固化。通过设定为1以下,能够提高固化物的韧性。
<固化促进剂>
本实施方式的组合物中含有的固化促进剂是用来使本实施方式的组合物固化的缩合催化剂。固化促进剂具有促进作为固化剂使用的双氰胺的固化反应的效果。本实施方式的组合物中使用的固化促进剂只要具有促进双氰胺的固化反应的效果即可,并无特别限定,可使用众所周知的固化促进剂。作为固化促进剂,例如可列举1,1’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(3,3-二甲脲)、以下述式(1)所示的二甲基苯基脲、以下述式(2)所示的亚苯基-二苯基-双二甲脲、3-苯基-1,1-二甲脲、3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲脲(DCMU)、3-(3-氯-4-甲基苯基)-1,1-二甲脲等尿素衍生物、叔胺、咪唑化合物、苯基二甲基脲(PDMU)等尿素化合物、以及三氟化单乙胺、三氯化胺络合物等胺络合物等。上述固化促进剂可单独使用,也可混合2种以上。
化学式5
Figure BDA0000410180210000091
本实施方式中,作为最优选的固化促进剂,可列举1,1’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(3,3-二甲脲)、以上述式(1)所示的二甲基苯基脲、以及以上述式(2)所示的亚苯基-二苯基-双二甲脲。
本实施方式的组合物中含有的固化促进剂的含量,相对于100质量份含磷环氧树脂与其他环氧树脂的质量之和,为1质量份以上15质量份以下,优选为3质量份以上10质量份以下。如果固化促进剂的含量在上述范围内,则能够进一步改善所获得的本发明的组合物的快速固化性,同时所获得的本发明的组合物固化后的玻璃化转变温度Tg将提高,固化后的耐久性也会变得更良好。
<苯氧基树脂>
考虑到提高组合物的强韧性,控制未固化组合物的粘度,改善作业性的观点,优选本发明的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物中还含有苯氧基树脂。苯氧基树脂是指由双酚类和环氧氯丙烷合成的多羟基聚醚即热可塑性树脂。
本实施方式的组合物中含有的苯氧基树脂包括以下述式(5)所示的苯氧基树脂。
化学式6
Figure BDA0000410180210000101
式(5)中,M可以是选自C(CH32、CH2、SO2中的至少1种,也可以是2种以上的共聚物。
作为苯氧基树脂,可使用双酚A型苯氧基树脂、双酚F型苯氧基树脂、双酚A型和双酚F型的苯氧基树脂、以及双酚S型苯氧基树脂等。
这种苯氧基树脂的质均分子量优选为10000~100000,考虑到组合物能够具有强韧性的观点,更优选为20000~70000。
苯氧基树脂的含量,相对于100质量份含磷环氧树脂与其他环氧树脂之和,优选为5质量份以上40质量份以下,更优选为10质量份以上30质量份以下。如果苯氧基树脂的含量为5质量份以上,则不仅能够获得韧性,并且能够控制树脂的流动(防止流动过多)。此外,如果苯氧基树脂的含量为40质量份以下,则做成预浸渍体而使用时,能够保持树脂的粘着性(表面粘性)、悬垂性(遵循形状的柔软性)、耐热性、以及耐溶剂性等。
如此,本实施方式的组合物是包括含磷环氧树脂、双氰胺、以及固化促进剂,并且可在120℃下固化的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物。根据本实施方式的组合物,可在120℃下固化,顾及到环境方面,不会对人体和自然环境造成不良影响,储存稳定性优异,能够作为具有良好的阻燃性和优异的物性的固化物,并且能够获得阻燃性和可靠性优异的固化物。
以往,通过在环氧树脂等热固化性树脂中大量添加磷类化合物和金属氧化物,能够获得充分的阻燃性。但是,一旦大量添加磷类化合物,则会导致耐热性和强度等的降低。此外,大量添加金属氧化物时,也会导致所获得的固化物的物性降低,例如强度降低等。此外,在含有溴等卤素的卤化环氧树脂中使用Sb2O3作为阻燃剂时,能够获得Sb2O3的量少(例如3质量%左右),不会导致物性降低,并且能够具有高阻燃性的阻燃性环氧树脂组合物。但是,燃烧树脂组合物使其固化时,可能会产生卤化氢和有机卤化物等有毒气体,考虑到对人体、环境的影响,必须尽量减少Sb2O3等的使用,并且开发具有优异的阻燃性的纤维强化复合材料用等的环氧树脂组合物。
与此相对,采用本实施方式的组合物,顾及到环境方面,不会对人体和自然环境造成不良影响,储存稳定性优异,同时通过本实施方式的组合物获得的固化物具有良好的阻燃性,同时具有高强度等,物性优异,能够获得高可靠性的固化物。
本实施方式的组合物,除了上述含磷环氧树脂、双氰胺、固化促进剂、其他环氧树脂和苯氧基树脂以外,根据需要在不损害本发明的目的的范围内还可含有添加剂。作为添加剂,例如可列举可塑剂、填充剂、反应性稀释剂、固化催化剂、触变性赋予剂、硅烷偶合剂、颜料、染料、防老化剂、防氧化剂、抗静电剂、阻燃剂、干性油、黏合性赋予剂、分散剂、脱水剂、紫外线吸收剂、以及溶剂等。可含有它们中的2种以上。
本实施方式的组合物的制造方法并无特别限定,例如可使用以往众所周知的方法进行制造。例如,可通过将含磷环氧树脂、双氰胺、固化促进剂和苯氧基树脂以及根据需要的其他可塑剂等其他成分在室温均质混合而获得。作为各成分的混合方法,可列举使用三辊研磨机、行星搅拌机、强力混合机、万能搅拌机、匀浆器、分散机等混合机的方法。
如上所述,本实施方式的组合物可在120℃下进行固化,因此适合用作例如用于航空器等的预浸渍体(组合基体树脂和增强纤维的复合材料用前驱体)用树脂。
<预浸渍体>
本实施方式的组合物可用其浸渍强化纤维,做成预浸渍体使用。作为强化纤维并无特别限制,可使用碳纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、高强度聚酯纤维、玻璃纤维、硼纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维、以及钢纤维等各种无机纤维或有机纤维。其中考虑到阻燃性的观点,优选为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、硼纤维、氧化铝纤维、以及氮化硅纤维。强化纤维的形态,可以是在一个方向上并线,也可以是织物及非卷曲织物。
预浸渍体可使用本实施方式的组合物和所述强化纤维,利用众所周知的方法进行制造。
<纤维强化复合材料>
纤维强化复合材料可通过对所述预浸渍体进行加热使其固化而获得。
实施例
下面,显示实施例并对本发明进行具体说明。但本发明并不仅限于此。
<环氧树脂组合物的制作>
将表1所示的环氧树脂和苯氧基树脂在140℃下混合2小时,使其均匀地溶解。将温度降低到70℃后,以规定的质量份配伍固化剂和固化促进剂,并均匀地混合,制成各组合物。
<预浸渍体的制作>
将玻璃织物(带纤维格104g/m2)浸渍,使树脂含量达到45%(树脂重量85g/m2),制成预浸渍体。
<试验方法>
使用如上所述获得的预浸渍体,评价储存稳定性。此外,利用高压蒸汽灭菌器使该预浸渍体在120℃下固化2小时,使用所获得的固化物(纤维强化复合材料)分别测定燃烧试验、玻璃化转变温度Tg、压缩强度以及压缩弹性率。
[储存稳定性]
关于储存稳定性,将所获得的预浸渍体在室温下暴露14日后,于25℃的环境下通过指触评价有无粘着性(粘着力)。按照以下标准,通过手触评价粘着性。
○:板状体的表面能感觉到充分的粘着力
×:板状体的表面略微能感觉到粘着力或几乎感觉不到粘着力
[阻燃性]
叠层6片预浸渍体,利用高压蒸汽灭菌器固化成纤维强化复合材料,将其裁切为7.62cm×30.48cm,制成试片。利用垂直燃烧试验,使用所制成的试片评价阻燃性。图1是显示垂直燃烧试验的状态的图。如图1所示,将试片11垂直固定,利用燃烧器12从试片11的正下方燃烧60秒后,测定延烧长度L。延烧长度L为15.24cm以下时,判断为耐热性良好。
[玻璃化转变温度Tg]
将高压蒸汽灭菌器固化物裁切为3mm×3mm,使用热机械分析装置(TMA:Thermal Mechanical Analysis)得到玻璃化转变温度。如果玻璃化转变温度Tg为120℃以上,则判断为耐热性良好。
[压缩强度、压缩弹性率]
叠层21片预浸渍体,利用高压蒸汽灭菌器固化成纤维强化复合材料,按ASTM D695,制作出试片,实施压缩强度、压缩弹性率的试验。如果压缩强度为500MPa以上,则判断为压缩强度良好,如果压缩弹性率为20GPa以上,则判断为压缩弹性率良好。
表1
(表1)
Figure BDA0000410180210000131
Figure BDA0000410180210000141
表1所示的各实施例和比较例的各成分具体如下。
·含磷环氧树脂1:商品名称“TX-0921”、东都化成公司制
·含磷环氧树脂2:商品名称“FX-289z1”、东都化成公司制
·含磷环氧树脂3:商品名称“FX-289FA”、东都化成公司制
·双酚F型环氧树脂:商品名称“YDF-170”、东都化成公司制
·双酚A型环氧树脂:商品名称“YD-128”、东都化成公司制
·酚醛环氧树脂:商品名称“jER152”、JER公司制
·苯氧基树脂:商品名称“YP-75”、东都化成公司制
·双氰胺:商品名称“DICY-15”、JER公司制
·固化促进剂1:3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲脲、商品名称“DCMU”、保土谷化学公司制
·固化促进剂2:1,1’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(3,3-二甲脲)、商品名称“DYHARD UR500”、Evonik公司制
·固化促进剂3:1-苄基-2-苯基咪唑、商品名称“1B2PZ”、四国化成公司制
·固化促进剂4:以上述式(1)所示的二甲基苯基脲、商品名称“DYHARD UR300”、Evonik公司制
·固化促进剂5:以上述式(2)所示的亚苯基-二苯基-双二甲脲、商品名称“Omicure U-52”、CVC Specialty Chemicals公司制
从表1所示的结果可以看出,实施例1~6中预浸渍体,在120℃下固化,即使在室温下暴露14日后,预浸渍体的板状体的表面仍能感到充分的粘着性。此外,使预浸渍体固化后获得的纤维强化复合材料的延烧长度也为15.24cm以下,压缩强度为500MPa以上,压缩弹性率为20GPa以上。因此,通过实施例1~6获得的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物可在120℃下固化,储存稳定性优异,通过该纤维强化复合材料用环氧树脂组合物获得的固化物具有良好的阻燃性,同时能够保持高强度,物性优异。
另外,比较例1中,虽然预浸渍体在120℃左右固化,并且获得了纤维强化复合材料,但阻燃性较低。此外,比较例2中,固化温度为120℃左右时,纤维强化复合材料用环氧树脂组合物未固化。此外,比较例3中,虽然预浸渍体在120℃左右固化,并且获得了纤维强化复合材料,但在室温下暴露14日后,预浸渍体的板状体的表面未能感到粘着性。此外,比较例4、5中,固化温度为120℃左右时,纤维强化复合材料用环氧树脂组合物发生固化,在室温下暴露14日后,预浸渍体的板状体的表面仍能感到粘着性。但是,对预浸渍体施加轻微变形后,表面出现龟裂,将其浸渍入溶剂(MEK)后,表层会软化,Tg的值也在87~100的范围内,难以看到明显的峰值,并且偏差较大,因此可以认为即使可在120℃左右固化纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,该固化也不充分。根据该结果可以看出,通过比较例1~5获得的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物在120℃时未固化或固化不充分,通过该纤维强化复合材料用环氧树脂组合物获得的固化物的阻燃性较差,也无法维持强度,物性较差。此外,即使该环氧树脂组合物可在120℃下固化,所获得的固化物的储存稳定性也较差。因此可以认为,通过比较例1~5获得的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物不能既可在120℃进行固化,并且储存稳定性优异,同时也可获得具有良好的阻燃性和优异的物性的预浸渍体和纤维强化复合材料。
此外,各纤维强化复合材料用环氧树脂组合物使用双氰胺作为环氧树脂的固化剂,并未使用卤化环氧树脂和磷类化合物,因此与以往一般使用的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物相比,可减小对人体和自然环境的影响。
因此,实施例1~6的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物可在120℃下固化,储存稳定性优异,能够减小对人体的影响,通过该环氧树脂组合物获得的固化物具有良好的阻燃性,同时具有优异的物性例如具有高强度等,因此能够提高预浸渍体的可靠性和安全性。因此,本实施方式的组合物可在120℃下固化,储存稳定性优异,并且顾及到环境方面,比较安全,同时通过本实施方式的组合物获得的预浸渍体的阻燃性良好,物性优异,具有高强度等,因此能够适用于航空器和车辆等的构造材料和用于建筑材料等的纤维强化复合材料。
符号说明
11 试片
12 燃烧器

Claims (5)

1.一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,包括:骨架中含有磷的含磷环氧树脂,
双氰胺,以及
含有1,1’-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(3,3-二甲脲)、以下述式(1)所示的二甲基苯基脲、以及以下述式(2)所示的亚苯基-二苯基-双二甲脲中的至少1种的固化促进剂,
其特征在于,所述含磷环氧树脂的含磷率在环氧树脂组合物中为1.0质量%以上5.0质量%以下。
化学式1
2.如权利要求1所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其特征在于,所述固化促进剂的含量,相对于100质量份所述含磷环氧树脂与其他环氧树脂的质量之和,为1质量份以上15质量份以下。
3.如权利要求1或权利要求2所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其特征在于,还含有苯氧基树脂。
4.如权利要求3所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,其特征在于,所述苯氧基树脂的含量,相对于100质量份所述含磷环氧树脂与其他环氧树脂的质量之和,为5质量份以上40质量份以下。
5.一种预浸渍体,其特征在于,用如权利要求1至权利要求4中任一项所述的纤维强化复合材料用环氧树脂组合物浸渍强化纤维而成。
CN201280022280.5A 2011-05-09 2012-04-11 纤维强化复合材料用环氧树脂组合物 Expired - Fee Related CN103517934B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011104405A JP5817206B2 (ja) 2011-05-09 2011-05-09 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物
JP104405/2011 2011-05-09
PCT/JP2012/059879 WO2012153595A1 (ja) 2011-05-09 2012-04-11 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103517934A true CN103517934A (zh) 2014-01-15
CN103517934B CN103517934B (zh) 2016-08-24

Family

ID=47139081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280022280.5A Expired - Fee Related CN103517934B (zh) 2011-05-09 2012-04-11 纤维强化复合材料用环氧树脂组合物

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9353256B2 (zh)
EP (1) EP2708567B1 (zh)
JP (1) JP5817206B2 (zh)
CN (1) CN103517934B (zh)
CA (1) CA2835404C (zh)
ES (1) ES2579615T3 (zh)
SG (1) SG194829A1 (zh)
TW (1) TWI551618B (zh)
WO (1) WO2012153595A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013065011A (ja) * 2011-09-09 2013-04-11 Rohm & Haas Electronic Materials Llc マルチアミド成分を含むフォトレジスト
JP5920431B2 (ja) 2014-09-19 2016-05-18 横浜ゴム株式会社 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の製造方法、プリプレグ及びハニカムパネル
JP6637253B2 (ja) * 2015-05-12 2020-01-29 株式会社Adeka エポキシ樹脂組成物、及び、それを用いた繊維強化プラスチック
GB201515715D0 (en) * 2015-09-04 2015-10-21 Gurit Uk Ltd Prepregs and production of composite material using prepregs
WO2019098028A1 (ja) 2017-11-16 2019-05-23 三菱ケミカル株式会社 熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、ならびに繊維強化複合材料およびその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1946780A (zh) * 2004-02-27 2007-04-11 东丽株式会社 碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、预浸料坯、一体化成型品、纤维增强复合材料板及电气·电子设备用外壳
JP2007291227A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Toto Kasei Co Ltd 難燃性炭素繊維強化複合材料
JP2010275506A (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd エポキシ樹脂組成物の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3386955A (en) 1966-01-14 1968-06-04 American Cyanamid Co Substituted ureas as low temperature epoxy curing agents
JP3807808B2 (ja) 1996-03-29 2006-08-09 ソマール株式会社 コイル固着用一液性エポキシ樹脂組成物
JP4014318B2 (ja) 1998-10-29 2007-11-28 住友ベークライト株式会社 難燃性樹脂組成物、並びにこれを用いた半導体封止材料および積層板
JP2000239525A (ja) 1999-02-16 2000-09-05 Sumitomo Bakelite Co Ltd 難燃性樹脂組成物及び層間絶縁接着剤
ES2247006T3 (es) * 2000-12-18 2006-03-01 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Composicion de resina epoxi ignifuga y preimpregnados y materiales comuestos reforzados con fibras producidas utilizando la composicion.
DE10324486A1 (de) 2003-05-30 2004-12-16 Degussa Ag Verwendung von Harnstoff-Derivaten als Beschleuniger für Epoxidharze
JP5250972B2 (ja) * 2004-02-27 2013-07-31 東レ株式会社 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、一体化成形品、繊維強化複合材料板、および電気・電子機器用筐体
JP5614280B2 (ja) 2009-03-25 2014-10-29 東レ株式会社 エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、炭素繊維強化複合材料および電子電気部品筐体
JP5720118B2 (ja) * 2009-06-01 2015-05-20 三菱レイヨン株式会社 エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料
CN103403054B (zh) 2011-03-22 2016-03-09 三菱丽阳株式会社 环氧树脂组合物、预浸料、纤维增强复合材料、电子电气设备用壳体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1946780A (zh) * 2004-02-27 2007-04-11 东丽株式会社 碳纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、预浸料坯、一体化成型品、纤维增强复合材料板及电气·电子设备用外壳
JP2007291227A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Toto Kasei Co Ltd 難燃性炭素繊維強化複合材料
JP2010275506A (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd エポキシ樹脂組成物の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2708567B1 (en) 2016-04-06
EP2708567A1 (en) 2014-03-19
WO2012153595A1 (ja) 2012-11-15
US20140107254A1 (en) 2014-04-17
ES2579615T3 (es) 2016-08-12
CN103517934B (zh) 2016-08-24
TW201307420A (zh) 2013-02-16
US9353256B2 (en) 2016-05-31
CA2835404C (en) 2015-07-07
TWI551618B (zh) 2016-10-01
EP2708567A4 (en) 2015-03-25
JP2012233133A (ja) 2012-11-29
JP5817206B2 (ja) 2015-11-18
SG194829A1 (en) 2013-12-30
CA2835404A1 (en) 2012-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103254570B (zh) 环氧树脂组合物、预浸料及纤维增强复合材料
KR101520207B1 (ko) 에폭시 수지 조성물, 프리프레그, 섬유 강화 복합 재료, 및 전자·전기 기기용 하우징
US20080097014A1 (en) Non-Halogen Flame Retardant and Highly Heat Resistant Phosphorous-Modified Epoxy Resin Compositions
CN103517934A (zh) 纤维强化复合材料用环氧树脂组合物
JP2008214547A (ja) 繊維強化複合材料用プリプレグおよび繊維強化複合材料
JP7426952B2 (ja) エポキシ樹脂配合物
JP2008291056A (ja) エポキシ樹脂組成物及びこれを用いたプリプレグ、並びに、これらを用いた金属箔張積層板及びプリント配線板
JP2008214561A (ja) 繊維強化複合材料用樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料。
JP3216291B2 (ja) 難燃性エポキシ樹脂組成物及びプリプレグ
CN103059265A (zh) 一种含萘环结构无卤阻燃环氧树脂及其制备方法
JP2007302746A (ja) リン含有変性エポキシ樹脂、難燃性マトリックス樹脂組成物、プリプレグ及び複合材料
CN108641294A (zh) 一种基于磷杂菲硼酸酯双基化合物的阻燃环氧树脂
JP2016044246A (ja) エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、繊維強化複合材料および構造体
US11732085B2 (en) Epoxy composition
CN104892906B (zh) 含单芳环酚基磷氮化合物的固化剂及环氧组合物
US11319406B2 (en) Prepreg, fiber-reinforced composite material, and molded article
WO2021074684A1 (en) Flame retardant epoxy resin composition
JPS6053524A (ja) 難燃性エポキシ樹脂組成物
JP2004307648A5 (zh)
JPH1060093A (ja) エポキシ樹脂、リン含有化合物及び硬化剤を含有するリン変性されたエポキシ樹脂配合物
TWI487725B (zh) 難燃性含磷環氧樹脂組成物及其硬化物
CN115819727A (zh) 含磷化合物改性酰亚胺基环氧树脂的制备方法、树脂组合物
KR20230104872A (ko) 프리프레그, 성형품 및 에폭시 수지 조성물
CN106916434A (zh) 树脂、含有该树脂的热固性树脂组合物、预浸料、层压板以及覆金属箔层压板

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160824