Un agente de encolado para fibra de carbono, que comprende 100 partes en peso de un componente (A) que se describe seguidamente,

y de 10 a 75 partes en peso de un componente (B) que se describe seguidamente, en el que el peso combinado total del mencionado componente (A) y el mencionado componente (B) representa como mínimo el 50% en peso del peso combinado de la totalidad de componentes: componente A: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de 17 a 34 mJ/m 2 , y componente B: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de como mínimo 35 mJ/m 2

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un agente de encolado para fibra de carbono, una dispersión acuosa del mismo, una fibra de carbono encolada, un material en hoja que usa tal fibra de carbono y un material compuesto reforzado con la fibra de carbono. 5

TÉCNICA ANTECEDENTE

A causa de que las fibras de carbono tienen una mínima ductilidad y son frágiles, tienen propensión a la formación de pelusa por fricción mecánica y también, cuando se usan con materiales de refuerzo para materiales compuestos reforzados, a presentar unas características de humectación malas en relación con resinas matriz, no siendo capaces de poner de manifiesto satisfactoriamente las excelentes propiedades que ofrecen las fibras de carbono 10 como materiales reforzadores.

Con el fin de mejorar estos defectos, convencionalmente las fibras de carbono se someten a un tratamiento de encolado con un agente de encolado, y se continúa ensayando diferentes compuestos como agentes de encolado.

Por ejemplo, la solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación nº. Sho 61-28074 da a conocer una emulsión acuosa de un compuesto epoxídico éter de polialquileno de tipo bisfenol producido usando una 15 cantidad pequeña de un emulsivo, que se aplica a la fibra de carbono. La solicitud de patente japonesa no examinada, Primera Publicación nº. Sho 50-59589 describe la aplicación a fibra de carbono de una solución basada en disolvente de un agente de encolado que comprende un poliglicidil éter.

Los agentes de encolado que comprenden los tipos de compuestos epoxídicos de polialquilen éter de tipo bisfenol descrito antes se pueden usar como emulsiones basadas en agua, lo que proporciona propiedades 20 extremadamente favorables en términos de capacidad de procesamiento industrial y seguridad y, además, porque estos compuestos contienen una cadena de polialquilen éter dentro de la molécula, presentan una buena compatibilidad con agua y, porque también contienen un grupo epoxi, tienen una adherencia excelente a las resinas matriz.

Sin embargo, a causa de que contienen cadenas de polialquilén éter, los agentes de encolado que comprenden estos compuestos epoxídicos de polialquilén éter de tipo bisfenol producen materiales compuestos reforzados con fibra 25 de carbono cuyas características de cizallamiento no son satisfactorias. Además, la resistencia al calor de estos agentes de encolado es baja y se sabe por ejemplo que, incluso un material compuesto reforzado con fibra de carbono obtenido combinando fibra de carbono tratado con uno de estos agentes de encolado y una resina epoxídica curada a 180ºC, no presenta el comportamiento esperado de resistencia al calor. Además, en los casos en que se usa como emulsivo un tensioactivo no iónico, el tensioactivo no iónico comprende frecuentemente un poli(óxido de etileno), y esto puede 30 causar un deterioro mayor de la resistencia al calor del material compuesto reforzado con fibra de carbono.

Por otra parte, el último tipo de agentes de encolado que comprende un poliglicidil éter, utiliza una solución basada en disolvente del compuesto como solución de encolado y, consecuentemente, estos agentes de encolado son inferiores a los anteriores agentes de encolado basados en agua en cuanto a la capacidad de procesado industrial y seguridad en el proceso de encolado. En particular, los agentes de encolado que comprenden un glicidil éter de tipo 35 bisfenol tienen una mala capacidad de humectación por la resina matriz si no se usa emulsivo y son incapaces de producir un material compuesto reforzado con fibra de carbono favorable.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Un objetivo de la presente invención es resolver los problemas antes mencionados asociados con la tecnología convencional, proporcionando un agente de encolado de fibras de carbono que sea capaz de producir una fibra de 40 carbono que tenga una favorable capacidad de impregnación por la resina matriz, que proporcione una buena adherencia con la resina matriz y que también proporcione un procesamiento estable y características físicas mejoradas, así como una dispersión acuosa del mismo, la fibra de carbono encolada que haya sido sometida a un tratamiento de encolado con tal agente de encolado, un material como hoja en el que se utilice tal fibra de carbono y un material compuesto reforzado con fibra de carbono que utilice una fibra de carbono encolada como material reforzador. 45

El objetivo anterior se alcanza mediante un agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con la presente invención, con la composición que se describe seguidamente y con una dispersión acuosa de la misma, fibra de carbono encolada, y un material de hoja y un material compuesto reforzado con fibra de carbono que utiliza tal fibra de carbono.

Con otras palabras, un agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con la presente invención 50 comprende 100 partes en peso de un componente (A) y de 10 a 75 partes en peso de un componente (B), descritos seguidamente, en el que el peso combinado total de componente A y de componente B representa como mínimo el 50% del peso combinado de la totalidad de los componentes:

Componente A: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de 17 a 34 mJ/m2, y

Componente B: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de como mínimo 35 mJ/m2.

El compuesto que constituye el componente A preferiblemente es un compuesto (A') formado a partir de un 5 compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula.

Además, otro agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con la presente invención comprende un componente (A'), un componente (B') y un componente (D), descritos seguidamente, que contiene de 10 a 75 partes en peso del componente (B') por 100 partes en peso del componente (A'), en el que el peso combinado total del componente (A') y del componente (B') constituye como mínimo el 50% en peso del peso combinado de la totalidad de 10 componentes combinados, y el componente (D) constituye de 8 a 30% en peso del peso combinado de todos los componentes:

Componente (A'): un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de 17 a 34 mJ/m2,

Componente (B'): un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula y con una energía 15 superficial a 125ºC de como mínimo 35 mJ/m2 y

Componente (D): un tensioactivo aniónico con un grupo ariloxi como grupo hidrófobo, con un ion amonio como ion asociado y con adición de óxido de alquileno en una cantidad de no más de 10 moles.

Una dispersión acuosa de la presente invención es una dispersión acuosa usada para encolado de fibra de carbono, en la que un agente de encolado de fibra de carbono que comprende 100 partes en peso de un componente 20 (A) y de 10 a 75 partes en peso de un componente (B) descritos seguidamente, en el que el peso combinado total del componente (A) y del componente (B) constituye como mínimo el 50% en peso del peso combinado de la totalidad de componentes, se dispersa en agua usando un tensioactivo.

Componente (A): un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de 17 a 34 mJ/m2, y 25

Componente B: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de como mínimo 35 mJ/m2.

Además, otra dispersión acuosa usada para encolado de fibra de carbono de acuerdo con la presente invención que se forma a partir de una dispersión acuosa en la que un agente de encolado para fibra de carbono que comprende un componente (A'), un componente (B') y un componente (D), descritos seguidamente, que contiene de 10 30 a 75 partes en peso del componente (B') por 100 partes en peso del componente (A'), en el que el peso combinado total del componente (A') y del componente (B') constituye como mínimo el 50% en peso del peso combinado de la totalidad de componentes, y el componente (D) constituye de 8 a 30% en peso del peso combinado de todos los componentes, se dispersa en agua.

Componente (A'): un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula y con una energía 35 superficial a 125ºC de 17 a 34 mJ/m2,

Componente (B'): un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada...

1. Un agente de encolado para fibra de carbono, que comprende 100 partes en peso de un componente (A) que se describe seguidamente, y de 10 a 75 partes en peso de un componente (B) que se describe seguidamente, en el que el peso combinado total del mencionado componente (A) y el mencionado componente (B) representa como mínimo el 50% en peso del peso combinado de la totalidad de componentes: 5

componente A: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de 17 a 34 mJ/m2, y

componente B: un compuesto con al menos 1 grupo epoxi dentro de cada molécula y con una energía superficial a 125ºC de como mínimo 35 mJ/m2.

2. Un agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el mencionado 10 compuesto que constituye el mencionado componente (A) es un componente (A') formado por un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula

3. Un agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende de 8 a 30% en peso, en relación a un peso combinado de la totalidad de los componentes, de un componente (D) formado por un tensioactivo aniónico con un grupo ariloxi como grupo hidrófobo, con un ion amonio como contraion, y con un 15 óxido de alquileno añadido en una cantidad de no más de 10 moles, en el que el mencionado compuesto con un grupo epoxi que constituye el mencionado componente (A) es un componente (A') formado por un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula, y el mencionado compuesto con un grupo epoxi que constituye el mencionado componente (B) es un componente (B') formado por un compuesto con al menos 2 grupos epoxi dentro de cada molécula. 20

4. Una dispersión acuosa para encolado de fibra de carbono, producida dispersando en agua usando un tensioactivo un agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2.

5. Una dispersión acuosa para encolado de fibra de carbono, producida dispersando en agua un agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con la reivindicación 3.

6. Una fibra de carbono encolada, en la que el agente de encolado para fibra de carbono de acuerdo con una 25 cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 3 está unido a una superficie de la mencionada fibra de carbono.

7. Una fibra de carbono encolada de acuerdo con la reivindicación 6, en la que una cantidad del mencionado agente de encolado para fibra de carbono unido a una superficie de la mencionada fibra de carbono está en el intervalo de 1 a 5,0% en peso de la mencionada fibra de carbono.

8. Un material en hoja que utiliza fibra de carbono encolada de acuerdo con la reivindicación 6. 30

9. Un material compuesto reforzado con fibra de carbono que comprende fibra de carbono de acuerdo con la reivindicación 6 como material de refuerzo.

10. Un material compuesto reforzado con fibra de carbono que comprende un material en hoja de acuerdo con la reivindicación 8 como material de refuerzo.

11. Un material compuesto reforzado con fibra de carbono de acuerdo con la reivindicación 9, que es un cuerpo 35 moldeado formado usando los procedimientos RTM (moldeo por transferencia de resina), VARTM (moldeo por transferencia de resina asistida en vacío) o RI (infusión de resina).

12. Un material compuesto reforzado con fibra de carbono de acuerdo con la reivindicación 10, que es un cuerpo moldeado formado usando los procedimientos RTM (moldeo por transferencia de resina), VARTM (moldeo por transferencia de resina asistida por vacío) o RI (infusión de resina). 40