丝束预浸料、以及复合材料压力容器及其制造方法技术

一种丝束预浸料，其为将包含下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基体树脂组合物含浸于增强纤维束中而成。成分(A)：环氧树脂，成分(B)：环氧树脂固化剂，成分(C’)：最小粘度温度为110℃以下的预凝胶剂，其中，最小粘度温度是指，当相对于环氧当量190±6g/eq的双酚A型环氧树脂100质量份，添加所述成分(C’)10质量份并使其均匀分散，使三氯化硼辛胺络合物10质量份溶解而得到样品，在将所得到的样品一边以2℃/min.升温一边进行粘度测定时，与在最高温侧出现的最小粘度值对应的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及丝束预浸料、以及使用了纤维增强复合材料的压力容器及其制造方法。所述丝束预浸料除了压力容器以外，还可以应用于体育用品、汽车、飞机、张拉材等一般产业用途。本申请基于2014年6月30日在日本申请的日本特愿2014-133677号主张优先权，将其内容援用于此。
技术介绍
对于搭载于汽车等移动体的压缩天然气、氢气的储罐，从其轻量性考虑，利用由纤维增强复合材料使罐内衬(以下，称为内衬。)增强的压力容器。作为用于纤维增强复合材料的增强纤维，有玻璃纤维、碳纤维等。其中，碳纤维的比强度高，压力容器轻量化的优势大，特别适合用于要求耐压性能比压缩天然气储罐高的氢气储罐。使用纤维增强复合材料的压力容器(以下，有时称为“复合材料压力容器”。)一般通过纤维缠绕(FW)成型来制造。FW成型是指如下成型法，即向1根或多根并丝而成的增强纤维束供给基体树脂组合物并使其含浸，将含浸后的增强纤维束以预定的张力、角度缠绕于旋转的内衬等芯棒，然后使所述基体树脂组合物固化的成型法。大多情况下，在向增强纤维束供给基体树脂组合物并使其含浸的工序(含浸工序)之后，接着连续地进行缠绕于旋转的内衬等芯棒的工序(FW工序)。此外，还可以预先制作好使基体树脂组合物含浸于增强纤维束而成的丝束预浸料，将其用于FW工序中，而不是在即将进行FW工序之前向增强纤维束供给基体树脂组合物并使其含浸。该情况下，以预定的张力、角度将丝束预浸料缠绕于旋转的芯棒。通过在FW成型中使用丝束预浸料，从而能够获得各种优点。例如，如果使用丝束预浸料，则由于无需在压力容器的制造过程中处理未固化的基体树脂组合物，因此能够改善作业环境。并且，由于不具有含浸工序，因此能够提高FW工序的工序速度。进而，通过使用对基体树脂组合物的含有率进行了管理的丝束预浸料，从而能够稳定地获得高性能的成型品。作为对丝束预浸料所要求的特性，要求如下特性：预定量的基体树脂组合物充分地含浸于增强纤维束中；能够从卷绕在卷轴上的状态进行高速解舒；进而不发生FW工序中丝束预浸料在折叠的状态下直接缠绕于芯棒等不良情况。通常，丝束预浸料被卷绕在纸管等筒管上，使用时从卷绕的状态进行解舒。此时，为了以高速进行解舒，丝束预浸料的粘性(发粘)必须弱。作为使丝束预浸料的粘性减弱的方法之一，有如下方法，即，使用低粘度的树脂组合物作为含浸于增强纤维束的基体树脂组合物的方法(专利文献1)。此外，作为使丝束预浸料粘性减弱且良好地保持丝束预浸料的形态保持性的方法，有如下方法，即，将基体树脂组合物的粘度提高至在丝束预浸料的使用环境温度(通常室温)下不发粘的程度的方法(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平9-087365号公报专利文献2：日本特开昭55-015870号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，若如专利文献1中公开的技术那样，使用粘度低的基体树脂组合物，则丝束预浸料在FW工序中被导辊等折叠，其形态会发生大幅变化。此外，还会发生如下问题：通常，对丝束预浸料施加数百g至1kg左右的张力而将其卷绕到纸管上，但此时，基体树脂组合物会从丝束预浸料中挤出，导致与位于纸管侧的丝束预浸料相比，位于另一面(外侧面)的丝束预浸料的基体树脂组合物含量变高(以下，将所述现象称为“卷绕挤出”)。另一方面，对于如专利文献2所公开的高粘度的基体树脂组合物，难以使其充分地含浸于增强纤维束中。在专利文献2中，将基体树脂组合物溶解于溶剂并使其含浸于增强纤维束中，然后通过加热干燥来去除溶剂，但该方法中，在所得到的丝束预浸料中会残留不少的溶剂。残留的溶剂使得在使用所述丝束预浸料制作的纤维增强复合材料中产生空隙，成为使其强度、品质大幅降低的原因。本专利技术鉴于这样的背景，其课题为提供一种从卷轴的解舒性、FW工序中的工序通过性和形态保持性优异的丝束预浸料、以及使用该丝束预浸料而得到的罐爆裂压力高且疲劳强度高的压力容器及其制造方法。用于解决课题的方案本专利技术人等为了解决上述课题，进行了深入研究，结果发现通过使用满足特定条件的丝束预浸料可以解决上述课题，从而完成了本专利技术。即，本专利技术涉及以下内容。[1]一种丝束预浸料，其为将含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基体树脂组合物含浸于增强纤维束中而成的丝束预浸料，成分(A)：环氧树脂，成分(B)：环氧树脂固化剂，成分(C’)：最小粘度温度为110℃以下的预凝胶剂，其中，最小粘度温度是指：相对于环氧当量190±6g/eq的双酚A型环氧树脂100质量份，添加所述成分(C’)10质量份并使其均匀分散，使三氯化硼辛胺络合物10质量份溶解而得到样品，在将所得到的样品一边以2℃/min.升温一边进行粘度测定时，与在最高温侧出现的最小粘度值对应的温度。[2]如上述[1]所述的丝束预浸料，所述成分(C’)为核壳粒子。[3]如上述[2]所述的丝束预浸料，所述核壳粒子中，核层为将(甲基)丙烯酸酯聚合而成的聚合物，壳层为将选自(甲基)丙烯酸酯、含有官能团的(甲基)丙烯酸酯和含有羧基的乙烯基单体中的至少1种聚合而成的聚合物。[4]如上述[1]～[3]中任一项所述的丝束预浸料，所述成分(C’)在利用以下方法处理时，在任一倍率下都观察不到原有的粒子形状。观察方法：相对于环氧当量190±6g/eq的双酚A型环氧树脂100质量份，添加所述成分(C’)10质量份并使其均匀分散，使三氯化硼胺络合物10质量份溶解而得到样品，将所得到的样品注入至3mm厚的型箱内，在110℃的温度固化2小时。使用所得到的厚度3mm的固化树脂板，与依照ASTMD5045测定固化树脂的断裂韧性值时同样地使树脂断裂。用扫描型电子显微镜对所述固化物的断裂面以1000倍至10000倍之间的倍率进行观察。[5]如上述[1]～[4]中任一项所述的丝束预浸料，所述成分(B)为三卤化硼胺络合物。[6]如上述[1]～[5]中任一项所述的丝束预浸料，所述成分(B)为三氯化硼胺络合物。[7]如上述[1]～[6]中任一项所述的丝束预浸料，所述基体树脂组合物在30℃时的粘度为5Pa·s以上300Pa·s以下。[8]如上述[1]～[7]中任一项所述的丝束预浸料，相对于所述基体树脂组合物100质量份，所述成分A的含量为30质量份以上96.5质量份以下，所述成分B的含量为0.5质量份以上50质量份以下，所述(C’)成分的含量为3质量份以上20质量份以下。[9]如上述[1]～[8]中任一项所述的丝束预浸料，所述增强纤维束为碳纤维束。[10]一种复合材料压力容器，其是使用上述[1]～[9]中任一项所述的丝束预浸料而制造。[11]如上述[10]所述的复合材料压力容器，其是将所述丝束预浸料缠绕于内衬而制造。[12]一种复合材料压力容器，其是使用将含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C)的基体树脂组合物含浸于增强纤维束中而成的丝束预浸料来制造，成分(A)：环氧树脂，成分(B)：环氧树脂固化剂，成分(C)：预凝胶剂。[13]一种复合材料压力容器的制造方法，其包含：将包含下述成分(A)、成分(B)和成分(C)的基体树脂组合物含浸于增强纤维束中而得到树脂含浸增强纤维束的含浸工序、将所得到的树脂含浸增强纤维束卷绕到纸管等筒管上，得到丝束预浸料的卷绕工序、从筒管卷开所述丝束预浸料的解舒工序、将卷开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝束预浸料，其为将含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基体树脂组合物含浸于增强纤维束中而成的丝束预浸料，成分(A)：环氧树脂，成分(B)：环氧树脂固化剂，成分(C’)：最小粘度温度为110℃以下的预凝胶剂，其中，最小粘度温度是指：相对于环氧当量190±6g/eq的双酚A型环氧树脂100质量份，添加所述成分(C’)10质量份并使其均匀分散，使三氯化硼辛胺络合物10质量份溶解而得到样品，在将所得到的样品一边以2℃/min.升温一边进行粘度测定时，与在最高温侧出现的最小粘度值对应的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 JP 2014-1336771.一种丝束预浸料，其为将含有下述成分(A)、成分(B)和成分(C’)的基体树脂组合物含浸于增强纤维束中而成的丝束预浸料，成分(A)：环氧树脂，成分(B)：环氧树脂固化剂，成分(C’)：最小粘度温度为110℃以下的预凝胶剂，其中，最小粘度温度是指：相对于环氧当量190±6g/eq的双酚A型环氧树脂100质量份，添加所述成分(C’)10质量份并使其均匀分散，使三氯化硼辛胺络合物10质量份溶解而得到样品，在将所得到的样品一边以2℃/min.升温一边进行粘度测定时，与在最高温侧出现的最小粘度值对应的温度。2.如权利要求1所述的丝束预浸料，所述成分(C’)为核壳粒子。3.如权利要求2所述的丝束预浸料，所述核壳粒子中，核层为将(甲基)丙烯酸酯聚合而成的聚合物，壳层为将选自(甲基)丙烯酸酯、含有官能团的(甲基)丙烯酸酯和含有羧基的乙烯基单体中的至少1种聚合而成的聚合物。4.如权利要求1～3中任一项所述的丝束预浸料，所述成分(C’)在利用以下方法处理时，在任一倍率下都观察不到原有的粒子形状，观察方法如下：相对于环氧当量190±6g/eq的双酚A型环氧树脂100质量份，添加所述成分(C’)10质量份并使其均匀分散，使三氯化硼胺络合物10质量份溶解而得到样品，将所得到的样品注入至3mm厚的型箱内，在110℃的温度固化2小时，使用所得到的厚度3mm的固化树脂板，与依照ASTMD5045测定固化树脂的断裂韧性值时同样地使树脂断裂，用扫描型电子显微镜对所述固化物的断裂面以1000倍至10000倍之间的倍率进行观察。5.如权利要求1～4中任一项所述的丝束预浸料，所述成分(B)为三卤化硼胺络合物。6.如权利要求1～5中任一项所述的丝束预浸料，所述成分(B)为三氯化硼胺络合物。7.如权利要求1～6中任一项所述的丝束预浸料，所述基体树脂组合物在30℃时的粘度为5Pa·s以上300Pa·s以下。8.如权利要求1～7中任一项所述的丝束预浸料，相对于所述基体树脂组合物100质量份，所述成分(A)的含量为30质量份以上96.5质量份以下，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本敏，原田行弘，近藤彻，
申请(专利权)人：三菱丽阳株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP