Composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras.

Una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras,

que comprende 100 partesen peso de una resina epoxi (A), 25 a 50 partes en peso de un agente de curado (B) tipo amina seleccionado depoliaminas alifáticas, poliaminas alicíclicas y poliaminas aromáticas; 1 a 20 partes en peso de un compuesto (C)tipo dihidrazida de ácido orgánico de un punto de fusión de 150ºC o mayor; y una resina termoendurecible (E)que es sólida a temperatura normal, en la que la resina termoendurecible (E) está dispersada en forma departículas.

Composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras

Campo técnico

La presente invención se refiere a una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras. Más específicamente, la presente invención se refiere a una composición de resina epoxi adecuada como resina matriz para un material preimpregnado autoadhesivo para una cara frontal de un panel alveolar.

Antecedentes de la técnica Los materiales compuestos reforzados con fibras que tienen una composición de resina epoxi como resina matriz son ampliamente usados para aplicaciones de aeronaves, automóviles e industriales debido a sus excelentes propiedades mecánicas y semejantes. En particular, desde el punto de vista de la reducción de peso, está creciendo el uso de materiales compuestos reforzados con fibras como caras frontales de paneles alveolares en materiales estructurales y de interior para aeronaves. Como resina matriz, frecuentemente se usa una composición de resina que principalmente incluye una resina epoxi y un agente de curado tipo amina, y su material curado exhibe alta tenacidad y proporciona la característica de una alta temperatura de deformación térmica. Sin embargo, puesto que las aplicaciones de los materiales compuestos están ampliándose, las necesidades de exhibir mayores características mecánicas están aumentando mucho.

Como una medida de las necesidades, el documento de patente 1 propone que se añada diciandiamida a una composición de resina epoxi como agente de curado para de este modo mejorar la resistencia interlaminar a la cizalla y la resistencia a la flexión. Sin embargo, si se usa diciandiamida, se disuelve fácilmente en una resina epoxi en un proceso que eleve la temperatura, lo que aumenta su reactividad con la resina epoxi, y así tiende a promover la reacción de curado con la resina epoxi debido al aumento de la temperatura durante la producción de la película de resina o la impregnación del material preimpregnado, planteando de este modo el problema de que la viscosidad de la composición de resina aumenta continuamente. Además, la reacción de curado transcurre durante el almacenamiento del material preimpregnado en un ambiente de trabajo, provocando el problema de que probablemente disminuyen la pegajosidad y la flexibilidad del material preimpregnado.

Por otra parte, se demanda una técnica de autoadhesión para unir directamente un material preimpregnado de materiales compuestos reforzados con fibras a un núcleo alveolar sin el uso de un adhesivo en forma de película con el fin de hacer el panel alveolar más ligero y reducir el coste del moldeo.

Sin embargo, se necesita mejorar la resistencia autoadhesiva de un material preimpregnado mediante una resina matriz con el fin de eliminar la necesidad de un adhesivo en forma de película y, con el fin de mejorar la resistencia autoadhesiva, es importante obtener un filete que tenga una forma y resistencia favorables, el cual se forma en la superficie de unión entre el núcleo alveolar y el material preimpregnado. La resistencia de un filete depende de la tenacidad del material curado de la resina matriz y la forma del filete está estrechamente relacionada con la viscosidad de la resina matriz en el curado térmico; cuanto mayor sea la viscosidad mínima, mejor es la forma del filete a obtener. En otras palabras, si la tenacidad de un material de resina curado y la viscosidad de la resina en el curado térmico no son apropiadas, no se obtiene la resistencia adhesiva suficiente provocada por un filete.

Además, antes del curado térmico de un material preimpregnado, la viscosidad de la resina matriz es preferiblemente baja. Esto es porque si la viscosidad de la resina es baja en una región normal de temperatura en la que se trata un material preimpregnado, la pegajosidad y la flexibilidad pueden mantenerse buenas. Esto es también porque, en una etapa de fabricación de una película de resina antes de la impregnación del material preimpregnado, si la viscosidad de la resina es baja en el intervalo de temperatura de aproximadamente 60 a 90ºC, puede mejorarse la eficiencia de la producción de un material preimpregnado.

El documento de patente 2 describe que, cuando el material preimpregnado está directamente unido a un núcleo alveolar, el uso de diciandiamida junto con un agente de curado tipo amina como agente de curado de una composición de resina epoxi que es una resina matriz de un material preimpregnado permite la formación de un filete de buena resistencia, mejorando de este modo la resistencia a la adhesión. Sin embargo, cuando se usa de esta manera la diciandiamida en combinación con un agente de curado tipo amina, se acrecienta la actividad de la reacción de la diciandiamida con una resina epoxi como se describió anteriormente, y, por lo tanto, la diciandiamida es propensa a provocar la reacción de curado con la resina epoxi incluso mediante un ligero aumento de la temperatura. Por ejemplo, la viscosidad de la resina aumenta continuamente durante la fabricación de la película de resina, provocando de este modo el problema de disminuir la eficiencia de la producción de un material preimpregnado. Adicionalmente, durante el almacenamiento de un material preimpregnado en un entorno de trabajo transcurre su reacción de curado, provocando el problema de que la pegajosidad y la flexibilidad del material preimpregnado probablemente disminuyan. Además, aunque esta resina matriz mejora en alguna extensión la tenacidad del material de resina curado, la resina es aún insuficiente para mejorar la resistencia de un filete formado cuando un material alveolar está directamente unido a un material preimpregnado. Por esta razón, esta resina tiene propiedades mecánicas insuficientes.

Documento de patente 1: solicitud de patente japonesa publicación Kokai No. Hei 2-51538.

Documento de patente 2: solicitud de patente japonesa publicación Kokai No. Sho 58-83022.

Descripción de la invención Problemas a resolver por la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras, composición de resina epoxi que sirve como una resina matriz para un material preimpregnado con una mejor estabilidad de la pegajosidad durante el almacenamiento, y sus propiedades mecánicas se mantienen. Otro objeto de la presente invención es proporcionar una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras que tiene mejor resistencia autoadhesiva y también mejor productividad de un material preimpregnado así como mejor estabilidad durante el almacenamiento.

Medio para resolver los problemas Una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras de la presente invención que consigue el objeto anterior comprende: 100 partes en peso de una resina epoxi (A) ; 25 a 50 partes en peso de un agente de curado (B) tipo amina seleccionado de poliaminas alifáticas, poliaminas alicíclicas y poliaminas aromáticas; y 1 a 20 partes en peso de un compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico de un punto de fusión de 150ºC o mayor y una resina termoendurecible (E) , la cual es sólida a temperatura normal y se dispersa en forma de partículas.

Efectos de la invención En la composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras de la presente invención, el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico con un punto de fusión de 150ºC o mayor se añade, en lugar de diciandiamida, a la resina epoxi (A) y al agente de curado (B) tipo amina. Puesto que el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico es difícil de disolver en la resina epoxi en una etapa de temperatura creciente, no se produce la reacción de curado con la resina epoxi. Por lo tanto, la estabilidad de la viscosidad de la composición de resina epoxi es alta, lo que permite que la pegajosidad y la flexibilidad de un material preimpregnado fabricado de la misma se mantengan bien a temperatura normal durante un largo período. Además, las propiedades mecánicas del material de resina curado pueden estar al mismo nivel que la fabricada con diciandiamida.

Adicionalmente, el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico tiene un punto de fusión de 150ºC o mayor, el cual es mayor que los de la diciandiamida (D) y el agente de curado (B) tipo amina, y se dispersa en forma de material en partículas sin disolver. Por lo tanto, incluso cuando la diciandiamida (D) se usa conjuntamente, la reacción de curado de la diciandiamida (D) con la resina epoxi (A) antes del curado térmico es inhibida, mejorando de este modo la productividad de la fabricación de la película de resina antes de la impregnación del material preimpregnado y la estabilidad durante el almacenamiento... [Seguir leyendo]

1. Una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras, que comprende 100 partes en peso de una resina epoxi (A) , 25 a 50 partes en peso de un agente de curado (B) tipo amina seleccionado de poliaminas alifáticas, poliaminas alicíclicas y poliaminas aromáticas; 1 a 20 partes en peso de un compuesto (C)

tipo dihidrazida de ácido orgánico de un punto de fusión de 150ºC o mayor; y una resina termoendurecible (E) que es sólida a temperatura normal, en la que la resina termoendurecible (E) está dispersada en forma de partículas.

2. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según la reivindicación 1, que comprende diciandiamida (D) , en la que el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico está dispersado en 10 forma de partículas.

3. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según la reivindicación 1 ó 2, que además comprende una resina termoplástica (F) .

4. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 3, en la que el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico es uno cualquiera de un 15 compuesto tipo dihidrazida de ácido dibásico y tipo dihidrazida de ácido carboxílico expresado por la fórmula (I) :

en la que X representa un grupo fenilo o un grupo hidrocarburo alifático que tiene 2 a 18 átomos de carbono.

5. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico es un compuesto tipo dihidrazida de ácido carboxílico expresado por la siguiente fórmula (II) :

6. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el diámetro medio de partícula del compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico es 100 μm o menos.

7. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el agente de curado (B) tipo amina es 3, 3´-diaminodifenilsulfona y/o 4, 4´diaminiodifenilsulfona.

8. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que la resina termoendurecible (E) incluye al menos una especie seleccionada de resinas epoxi, resinas de bismaleimidas y resinas de isocianatos, que son sólidas a temperatura normal y no se disuelven completamente en la resina epoxi a una temperatura de 90ºC o menos.

9. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, en la que la resina termoplástica (F) es una cualquiera de una resina de poliétersulfona y una resina de poliéterimida.

10. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, que comprende 1 a 5 partes en peso de la diciandiamida (D) con respecto a 100 partes en peso de la resina epoxi (A) .

11. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende 1 a 20 partes en peso de la resina termoendurecible (E) con respecto a 40 100 partes en peso de la resina epoxi (A) .

12. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 11, que comprende 20 a 60 partes en peso de la resina termoplástica (F) con respecto a 100 partes en peso de la resina epoxi (A) .

13. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 12, en la que la viscosidad mínima de la composición de resina epoxi medida mediante una medida de viscoelasticidad dinámica a una velocidad de subida de la temperatura de 2ºC/minuto es de 10 a 150 Pa.s.

14. La composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que el valor de tenacidad en el punto de fractura medido según la norma ASTM D5045-91 después del curado de la composición de resina epoxi es 1, 8 MPa.Mm o mayor.

15. Un método para producir una composición de resina epoxi para materiales compuestos reforzados con fibras

según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 14, que comprende: disolver la resina termoplástica (F) en la resina epoxi (A) a 95 a 150ºC para fabricar una resina mixta, enfriar la resina mixta a 60 a 90ºC, y a continuación añadir a la resina mixta otros componentes a mezclar que incluyen el agente de curado (B) tipo amina y el compuesto (C) tipo dihidrazida de ácido orgánico.

16. Un material preimpregnado, que comprende la composición de resina epoxi según una cualquiera de las 10 reivindicaciones 1 a 14 como una resina matriz que forma un material complejo con una fibra reforzante.

17. El material preimpregnado según la reivindicación 16, en la que el contenido de la resina matriz es de 30 a 50% en peso.

18. El material preimpregnado según la reivindicación 16 ó 17, en el que la fibra reforzante es fibra de carbono.

19. Un panel alveolar emparedado, que comprende el material preimpregnado reforzado con fibras según la 15 reivindicación 16, 17 ó 18 y un núcleo alveolar que están estratificados el uno con el otro.

20. El panel alveolar emparedado según la reivindicación 19, en el que el núcleo alveolar es uno cualquiera seleccionado del grupo que consiste en materiales alveolares de aramidas, materiales alveolares de aluminio, materiales alveolares de papel y materiales alveolares de vidrio.