樹脂組合物及使用該樹脂組合物得到的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體、碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可獲得優(yōu)異的機(jī)械特性的樹脂組合物及使用該樹脂組合物得到的碳 纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體、以及將該前體成型而得到的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料、進(jìn)而將該復(fù) 合材料碳化焙燒而成的碳纖維強(qiáng)化碳材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，關(guān)于用于碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的樹脂組合物，提出了各種方案，例如日本特 開2004-269812號公報(bào)（專利文獻(xiàn)1)中公開的是，在為了形成纖維強(qiáng)化復(fù)合材料而使用的 樹脂組合物中，通過使用處于特定分子量范圍的液態(tài)甲階型酚醛樹脂作為其樹脂成分，可 以得到具有優(yōu)異的機(jī)械特性的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。此外，在那樣的樹脂組合物中，由于其 主要成分為酚醛樹脂，因此還具有優(yōu)異的阻燃性，因此，通過用于鐵路車輛用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，能 夠發(fā)揮火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以確保安全性的特征。
[0003] 然而，對于該專利文獻(xiàn)1中提出的樹脂組合物而言，由于對作為其樹脂成分所使 用的甲階型酚醛樹脂僅限定了其分子量，因此，在改善機(jī)械特性方面是有限度的。即，關(guān)于 這種機(jī)械特性的提高，對于專利文獻(xiàn)1中提出的將甲階型酚醛樹脂用于碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材 料的基材的方案，如果是用于鐵路車輛等假設(shè)為陸路用途的運(yùn)輸用設(shè)備那樣，機(jī)械特性的 要求值相對較低的情況，則可以滿足其要求，但在飛機(jī)等要求更高的機(jī)械特性時(shí)，變得難以 充分滿足其要求。另外，對于專利文獻(xiàn)1中所使用的樹脂組合物，難以調(diào)節(jié)其特性、特別是 粘性，用于得到產(chǎn)品的預(yù)成型坯及成型方法受限，產(chǎn)品形狀以及可適用的構(gòu)件的限制較多， 導(dǎo)致得到的產(chǎn)品的可安裝部位受限，結(jié)果存在結(jié)構(gòu)體整體的改良效果不足的問題。
[0004] 另一方面，對于飛機(jī)用結(jié)構(gòu)構(gòu)件等，持續(xù)進(jìn)行了更加輕質(zhì)化、以及進(jìn)一步提高火災(zāi) 發(fā)生時(shí)的安全性的研宄，其中，從確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)的安全性方面考慮，最主要的課題是提高 原材料的阻燃性，在這方面，使用酚醛樹脂有優(yōu)勢。然而，目前的現(xiàn)狀是，在機(jī)械特性方面， 用作這種基材的酚醛樹脂比目前用作碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的基材的環(huán)氧樹脂或乙烯基酯 樹脂差，在這方面，要求進(jìn)一步提高使用酚醛樹脂時(shí)的機(jī)械特性。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2004-269812號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009] 對此，本發(fā)明是以該情況為背景而完成的，其要解決的課題在于，提供樹脂組合物 及使用該樹脂組合物得到的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體，所述樹脂組合物可以獲得在保持 酚醛樹脂所具有的高阻燃性及耐熱性的同時(shí)，還具有將現(xiàn)有的甲階型酚醛樹脂用于基材的 碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)異機(jī)械特性的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，另外，其它要解決 的課題在于，提供使用這種前體得到的具有優(yōu)異特性的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料、以及由該復(fù) 合材料得到的碳纖維強(qiáng)化碳材料。
[0010] 用于解決問題的方案
[0011] 于是，本發(fā)明人等對使用酚醛樹脂作為基材的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料反復(fù)進(jìn)行了潛 心研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使用將甲階型酚醛樹脂、酚醛清漆型酚醛樹脂和特定的醇類組合而 構(gòu)成的樹脂組合物來制造目標(biāo)碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，可以解決如上所述的所有課題，從而 完成了本發(fā)明。
[0012] 即，為了解決上述的課題，本發(fā)明可以適當(dāng)實(shí)施如下列舉的各種方式，另外，可采 用下面記載的各種方式的任意組合。需要說明的是，本發(fā)明的方式或技術(shù)特征并不受下面 記載的方式的任何限制，應(yīng)該理解為是根據(jù)說明書整體的記載及說明書公開的發(fā)明思想而 可充分理解的。
[0013] (1) 一種樹脂組合物，其特征在于，含有甲階型酚醛樹脂、酚醛清漆型酚醛樹脂和 醇類作為必要成分，所述醇類包含選自由甲醇、乙醇及正丙醇組成的組中的至少1種。
[0014] (2)根據(jù)所述方案⑴所述的樹脂組合物，其特征在于，以質(zhì)量比計(jì)為95 :5~50 : 50的比例使用所述甲階型酚醛樹脂和所述酚醛清漆型酚醛樹脂。
[0015] (3)根據(jù)所述方案（1)或所述方案（2)所述的樹脂組合物，其特征在于，相對于所 述甲階型酚醛樹脂及所述酚醛清漆型酚醛樹脂的合計(jì)量100質(zhì)量份，以1~8質(zhì)量份的比 例使用所述醇類。
[0016] (4) -種碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體，其特征在于，其是將所述方案（1)至所述方 案（3)中的任一項(xiàng)所述的樹脂組合物含浸至碳纖維中而成的。
[0017] (5)根據(jù)所述方案（4)所述的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體，其特征在于，所述碳纖 維為PAN系和/或?yàn)r青系的碳纖維。
[0018] (6)根據(jù)所述方案（4)或所述方案（5)所述的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體，其特征 在于，所述碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體是片狀模塑料或團(tuán)狀模塑料中的任意者。
[0019] (7) -種碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，其特征在于，其是將所述方案（4)至所述方案（6) 中的任一項(xiàng)所述的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體成型而成的。
[0020] (8)根據(jù)所述方案（7)所述的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，其特征在于，用于得到所述碳 纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的成型方法為熱壓法。
[0021] (9) 一種碳纖維強(qiáng)化碳材料，其特征在于，其是將所述方案（7)或所述方案（8)所 述的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料進(jìn)行碳化、焙燒而成的。
[0022] (10) -種飛機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)件、鐵路車輛結(jié)構(gòu)構(gòu)件、汽車結(jié)構(gòu)構(gòu)件、或一般產(chǎn)業(yè)用結(jié)構(gòu)構(gòu) 件，其是使用所述方案（7)或者所述方案（8)所述的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料或所述方案（9) 所述的碳纖維強(qiáng)化碳材料而成的。
[0023] 發(fā)明的效果
[0024] 如上所述，在本發(fā)明的樹脂組合物中，使用甲階型酚醛樹脂和酚醛清漆型酚醛樹 脂這2種作為樹脂成分、且在其中配混特定的醇類來構(gòu)成，從而使用這種樹脂組合物作為 基材得到的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料可顯現(xiàn)出酚醛樹脂所具有的高阻燃性及耐熱性，并且可有 效地賦予優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量。
[0025] 而且，這種本發(fā)明的樹脂組合物可以充分發(fā)揮作為粘合劑的作用和碳纖維的增強(qiáng) 效果，并且能將其粘度控制在理想范圍，因此可以通過各種方法使其含浸至碳纖維中，因 而，能有利地實(shí)現(xiàn)由使用這種樹脂組合物得到的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的前體來制造用于各 種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 因此，如上所述，本發(fā)明的樹脂組合物含有甲階型酚醛樹脂、酚醛清漆型酚醛樹脂 和特定的醇類作為必要的構(gòu)成成分，其中，眾所周知，這些甲階型酚醛樹脂及酚醛清漆型酚 醛樹脂均為在規(guī)定的催化劑存在下使酚類和醛類反應(yīng)而得到的，對其性狀沒有特別限制， 可適當(dāng)選擇公知的甲階型酚醛樹脂、公知的酚醛清漆型酚醛樹脂來使用。
[0027] 具體而言，甲階型酚醛樹脂如眾所熟知，通常是使用堿性催化劑使酚類和醛類反 應(yīng)而得到的。需要說明的是，其中，作為使這些酚類（P)和醛類（F)反應(yīng)時(shí)的摩爾比（F/P)， 沒有特別限制，通常希望為〇. 7~3. 0左右的范圍內(nèi)。
[0028] 此外，作為制造這種甲階型酚醛樹脂時(shí)的堿性催化劑即堿性物質(zhì)，可以舉出公知 的各種堿性物質(zhì)，例如，可以將氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀等堿金屬氫氧化物；氨水；三 乙胺等叔胺；四甲基氫氧化銨；鈣、鎂、鋇等堿土金屬的氧化物及氫氧化物；碳酸鈉、六亞甲 基四胺等堿性物質(zhì)等單獨(dú)使用或組合2種以上來使用。
[0029] 另外，作為酚醛清漆型酚醛樹脂，也沒有特別限制，如眾所熟知，可適當(dāng)使用通常 使用酸性催化劑使酚類和醛類反應(yīng)而得到的酚醛清漆型酚醛樹脂。