BR112017001488B1 - Prepreg, material compósito reforçado com fibras, e, método para produzir um prepreg - Google Patents
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Abstract
prepreg, material compósito reforçado com fibras, e, método para produzir um prepreg. o objetivo da presente invenção é prover um prepreg que resulta em um material compósito reforçado com fibras provido com ambas características mecânicas superiores e condutividade elétrica na direção da espessura. o prepreg resulta da impregnação de fibras eletricamente condutoras com uma resina matriz, e tem uma região eletricamente condutora que resulta de um material eletricamente condutor sendo dispersado na resina. na presente invenção, uma camada de resina compreendendo pelo menos a resina matriz está presente em um ou em ambos os lados de uma camada de fibras eletricamente condutora compreendendo pelo menos as fibras eletricamente condutoras, e a região eletricamente condutora está preferivelmente presente pelo menos na camada de resina. além disso, a região eletricamente condutora está preferivelmente presente contiguamente na direção da espessura e, preferivelmente, a região eletricamente condutora resulta do material eletricamente condutor estar dispersado na resina matriz e a resina na região eletricamente condutora forma uma fase contínua com a resina matriz de outra região. o valor de resistividade volumétrica da região condutora é preferivelmente não superior a 1/1000 que o das outras regiões da resina matriz.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um prepreg capaz de produzir um material compósito reforçado com fibras tendo excelentes características mecânicas e condutividade e a um material compósito usando o mesmo.
[002] Um material compósito reforçado com fibras composto de fibras de reforço e uma resina matriz tem vantagens, tais como peso leve, alta resistência, alto módulo, etc., e é amplamente aplicado em aeronaves, esportes e lazer e indústrias em geral. Este material de composição reforçado com fibras é frequentemente produzido através de um prepreg no qual as fibras de reforço e a resina matriz são integradas uma com a outra antecipadamente.
[003] O material compósito reforçado com fibras que é produzido laminando e formando um prepreg tendo fibras de reforço impregnadas com uma resina matriz inclui geralmente uma camada de resina composta da resina matriz entre as respectivas camadas de fibras laminadas. Em geral, a resina matriz usada para o material compósito reforçado com fibra é baixa em condutividade e, portanto, mesmo se uma fibra tendo condutividade é usada para as fibras de reforço, existe um problema que a condutividade na direção da espessura do material compósito reforçado com fibras é amplamente prejudicada pela camada de resina entre as camadas de fibras.
[004] Como um método para melhorar a condutividade da intercamada, é proposto um método para misturar uma partícula metálica em uma composição de resina constituindo um prepreg (ver PTL 1) e um método para misturar uma partícula de carbono em uma composição de resina constituindo um prepreg (ver PTL 2 ). Nestes métodos, é adicionada uma grande quantidade de uma partícula de material condutor para melhorar a condutividade. Mas, uma vez que tal partícula de material condutor é baixa em propriedades adesivas para a resina, é suscetível de se tornar um ponto de partida de fratura no material compósito reforçado com fibras obtido, pelo qual as características mecânicas do material compósito são agravadas. Além disso, na produção de prepreg, tal partícula de material condutor amplamente espessa uma composição de resina a ser impregnada em fibras de reforço. Por esse motivo, a produtividade do prepreg ou a formabilidade do material compósito é amplamente prejudicada. Uma vez que o material compósito a ser produzido usando um tal prepreg envolve várias falhas, tais como um vazio, etc., existe um tal problema que as características mecânicas, tais como a resistência ao impacto, etc., são marcadamente agravadas.
[005] Como um método para tornar tanto a resistência ao impacto como a condutividade compatíveis entre si, por exemplo, PTL 3 propõe um método para misturar parcialmente uma camada de resina de um material compósito reforçado com fibras com uma partícula condutora tendo um diâmetro igual a uma espessura da camada de resina. No entanto, neste método, uma quantidade de mistura da partícula condutora é pequena, de modo que exista uma restrição na melhoria da condutividade. Além disso, uma vez que as partículas condutoras são dispersas de modo não uniforme, existe um tal problema que a dispersão é produzida na resistividade volumétrica como um indicador da condutividade.LISTA DE CITAÇÕESLITERATURA DE PATENTESPTL 1: JP-A-6-344519PTL 2: JP-A-8-34864PTL 3: JP-A-2008-231395
[006] Um objeto da presente invenção é prover um prepreg capaz de resolver os problemas acima descritos das tecnologias convencionais e prover um material compósito reforçado com fibras tendo excelentes características mecânicas e condutividade e um material compósito reforçado com fibras tendo ambas excelentes características mecânicas e condutividade.
[007] O prepreg da presente invenção que resolve os problemas acima descritos é um prepreg compreendendo fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz, o prepreg sendo um prepreg tendo uma região condutora onde um material condutor é dispersado na resina. Na presente invenção, é preferível que uma camada de resina composta de pelo menos a resina matriz que é presente em uma ou em ambas as superfícies de uma camada da fibra condutora composta de pelo menos as fibras condutoras, e a região condutora é presente pelo menos na camada de resina. Além disso, é preferido que a região condutora acima descrita é presente continuamente na direção da espessura. É também preferido que a região condutora seja uma região condutora onde o material condutor é dispersado na resina matriz e que a resina na região condutora forme uma fase contínua com a resina matriz em outras regiões. Na presente invenção, é preferido que uma resistividade volumétrica da região condutora seja 1/1.000 ou menor de que outras regiões da resina matriz.
[008] O material compósito reforçado com fibras que é outra modalidade da presente invenção é um material compósito reforçado com fibras compreendendo fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz, o material compósito reforçado com fibras tendo uma região condutora onde um material condutor é dispersado na resina. O material compósito reforçado com fibras da presente invenção é preferivelmente um material compósito reforçado com fibras em que uma camada de resina composta de pelo menos uma resina matriz que é presente entre as camadas resultantes da laminação de camadas de fibras condutoras compostas de pelo menos fibras condutoras e uma resina matriz que é presente, e a região condutora acima descrita que é presente pelo menos na camada de resina.
[009] Um método de produção de um prepreg da presente invenção é um método para produzir um prepreg compreendendo laminar uma película de resina composta de uma composição da resina matriz sobre um material de base da fibra condutora e integrar a composição da resina matriz com o material de base da fibra condutora, a película de resina sendo uma película de resina localizada no material condutor, na qual um material condutor é localizado em uma parte da película composta pela composição da resina matriz. A película de resina localizada no material condutor é preferivelmente uma película de resina localizada no material condutor obtida por disposição do material condutor em uma superfície da película composta pela resina matriz e também preferivelmente uma película de resina localizada no material condutor obtida por disposição do material condutor sobre um suporte e depois transferindo o material condutor para a película composta pela resina matriz.
[0010] Outro método de produção de um prepreg da presente invenção é um método para produzir um prepreg compreendendo a integração de uma composição da resina matriz com um material de base da fibra condutora, o material de base da fibra condutora sendo um material de base da fibra condutora no qual um material condutor é localizado em uma parte de uma superfície do mesmo antecipadamente.
[0011] De acordo com o prepreg da presente invenção, é possível obter um material compósito reforçado com fibra de carbono tendo ambas excelentes características de condutividade e mecânicas.
[0012] Uma vez que o material compósito reforçado com fibras da presente invenção tem excelentes características de condutividade e mecânicas, é aplicável a muitas aplicações que requerem melhorias na blindagem eletromagnética, proteção eletrostática, retorno de corrente e condutividade. Em particular, o material compósito reforçado com fibras da presente invenção é capaz de ser usado com a finalidade de resolver vários problemas eletromagnéticos em peças aeroespaciais, turbinas eólicas, vasos de pressão, edifícios, navios, trens, automóveis, tanques de combustível e outros campos.
[0013] A Fig. 1 é uma vista conceitual que mostra uma modalidade do prepreg da presente invenção.
[0014] A Fig. 2 é uma vista conceitual que mostra uma modalidade de uma região condutora do prepreg da presente invenção em mais detalhes.
[0015] A Fig. 3 é uma vista conceitual que mostra uma modalidade do material compósito reforçado com fibras da presente invenção.LISTA DE SINAIS DE REFERÊNCIA1: Prepreg2: Camada de fibra condutora3: Camada de resina4: Região condutora5: Material condutor6: Material compósito reforçado com fibras DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES
[0016] O prepreg da presente invenção é um prepreg compreendendo fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz, o prepreg sendo um prepreg tendo uma região condutora onde um material condutor é dispersado na resina. No prepreg da presente invenção, a região condutora onde o material condutor é dispersado forma um trajeto condutor e, por conseguinte, exibe uma condutividade excelente na sua direção de espessura. Na presente invenção, uma grande quantidade de materiais condutores é localizada em uma densidade elevada na região condutora e aproximam-se um do outro. Por conseguinte, o prepreg da presente invenção é rico em eficiência de energização e, mesmo se uma quantidade de adição do material condutor que ocupa em todo o prepreg é pouca, ele apresenta alta condutividade. Na presente invenção, é preferível que uma camada de resina composta de pelo menos a resina matriz que está presente em uma ou em ambas as superfícies de uma camada da fibra condutora composta pelo menos de fibras condutoras, e a região condutora que está presente pelo menos na camada de resina. No prepreg tendo tal construção, a região condutora onde o material condutor é dispersado forma eficazmente um trajeto condutor entre a superfície do prepreg e a camada da fibra condutora e, por conseguinte, o prepreg da presente invenção exibe uma condutividade mais excelente na direção de espessura do mesmo.
[0017] As modalidades da presente invenção são aqui descritas em detalhes por referência aos desenhos anexos. A Fig. 1 é uma vista conceitual que mostra uma modalidade preferida do prepreg da presente invenção. Na Fig. 1, [1] denota um prepreg e o prepreg é construído de uma camada da fibra condutora [2] na qual uma resina matriz é impregnada em fibras condutoras e uma camada de resina [3] composta pela resina matriz disposta sobre uma superfície da camada da fibra condutora. Na Fig. 1, as fibras condutoras são formadas em uma forma de folha na qual várias fibras individuais são arranjadas em paralelo em uma direção.
[0018] Além disso, o prepreg da presente invenção é um prepreg incluindo uma região condutora [4]. Conforme ilustrado na Fig. 2, uma tal região condutora [4] é uma região onde um material condutor [5] está dispersado na resina. Na presente invenção, o material condutor é localizado em uma elevada densidade na região condutora e, por conseguinte, o prepreg da presente invenção é rico em eficiência energizante e mesmo se uma quantidade de adição do material condutor que ocupa todo o prepreg é pouca, ele exibe alta condutividade.
[0019] No prepreg da presente invenção, é preferido que a região condutora onde o material condutor esteja dispersado esteja presente continuamente na direção da espessura. Quando a região condutora está presente continuamente na direção da espessura, a região condutora mais eficazmente forma um trajeto condutor entre a superfície do prepreg e a camada da fibra condutora ou uma superfície do prepreg oposta e, por conseguinte, o prepreg da presente invenção exibe uma condutividade especialmente excelente na direção da espessura. Na presente invenção, é preferido que a região condutora ocupe 80% ou mais da espessura da camada de resina na direção da espessura, e é mais preferido que a região condutora esteja presente perfurando através da camada de resina. Além disso, na presente invenção, é preferido que a região condutora entre em contato com a camada da fibra condutora, e é também preferido que a região condutora esteja presente na camada da fibra condutora.
[0020] O material compósito reforçado com fibras que é outra modalidade da presente invenção é um material compósito reforçado com fibras compreendendo fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz, o material compósito reforçado com fibras tendo uma região condutora onde um material condutor é dispersado na resina. O material compósito reforçado com fibras da presente invenção é preferivelmente um material compósito reforçado com fibras no qual uma camada de resina composta de pelo menos uma resina matriz está presente entre as camadas resultantes da laminação de camadas de fibras condutoras compostas de pelo menos fibras condutoras e uma resina matriz, e a região condutora acima descrita está presente pelo menos na camada de resina. A Fig. 3 é uma vista conceitual que mostra uma modalidade preferida do material compósito da presente invenção. O material compósito reforçado com fibras que é outra modalidade da presente invenção é um material compósito reforçado com fibras [6] que compreende fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz, em que a região condutora [4] onde o material condutor [5] está dispersado na resina está presente. Na presente invenção, o material compósito reforçado com fibras é preferivelmente um material compósito reforçado com fibras em que a camada de resina [3] composta por uma resina matriz está presente entre as camadas resultantes da laminação das camadas de fibras condutoras [2] compostas por fibras condutoras e uma resina matriz, e a região condutora [4] está presente na camada de resina acima descrita.
[0021] O material compósito reforçado com fibras da presente invenção apresenta excelente condutividade na direção da espessura, porque a região condutora onde o material condutor está dispersado forma um trajeto condutor. Na presente invenção, o material condutor é localizado em uma elevada densidade na região condutora e, por conseguinte, o material compósito reforçado com fibras da presente invenção é elevado em eficiência de energização, e mesmo se uma quantidade de adição do material condutor que ocupa todo o material compósito é pouca, ele exibe alta condutividade.
[0022] Na presente invenção, é preferido que a resina na região condutora forme uma fase contínua com a resina matriz da camada de resina. Tendo em vista o fato de a resina na região condutora formar uma fase contínua com a resina matriz da camada de resina, a fratura em uma região limite entre a região condutora e a camada de resina é inibida e, por conseguinte, as características mecânicas da fibra são melhoradas. Além disso, a resina na região condutora é mais preferivelmente uma resina matriz.
[0023] Na presente invenção, uma resistividade volumétrica da região condutora é preferivelmente 1/1.000 ou menos da de outras regiões da resina matriz. Além disso, a resistividade volumétrica da região condutora é preferivelmente 103 Qcm a 10-9 Qcm, mais preferivelmente 1 Qcm a 10-9 Qcm, e ainda mais preferivelmente 10-2 a 10-9 Qcm. A resistividade volumétrica da região condutora é determinada pela medição de uma resistividade volumétrica de peças de resina resultantes da dispersão do material condutor que forma a região condutora na resina que forma a região condutora de modo a ter uma taxa de ocupação volumétrica igual à da região condutora. A resistividade volumétrica de outra região da resina matriz é determinada medindo a resistividade volumétrica da resina resultante da cura da composição da resina matriz.
[0024] Além disso, como para a região condutora, é preferido que o material condutor seja dispersado na resina de modo que a taxa de ocupação do volume seja de 20 a 95% em volume. Uma quantidade de adição do material condutor que ocupa na totalidade do prepreg é preferivelmente 20% em massa ou menos, mais preferivelmente 10% em massa ou menos, ainda mais preferivelmente 5% em massa ou menos, e especialmente preferivelmente 1% em massa ou menos. Embora um limite inferior da quantidade de adição do material condutor que ocupa todo o prepreg não seja particularmente limitado, do ponto de vista da condutividade do material compósito obtido, é preferivelmente 0,0005% em massa ou mais, e mais preferivelmente 0,001% em massa, ou mais.
[0025] Na presente invenção, no caso em que a região condutora está presente na camada de resina, uma espessura da região condutora única é preferivelmente 80% ou mais da espessura da camada de resina, e no caso em que a região condutora está presente perfurando através da camada da fibra condutora, uma espessura da região condutora única é preferivelmente 90% ou mais da espessura do prepreg. Além disso, a espessura da região condutora única é preferivelmente de 1 a 3000 μm, e mais preferivelmente, de 10 a 300 μm.
[0026] Na presente invenção, a região condutora pode estar presente continuamente, por exemplo, em um estado linear ou em treliça em uma seção transversal da direção planar do prepreg, ou pode também estar presente de forma descontínua, por exemplo, em um estado pontilhado ou estado de ilha. Do ponto de vista das características mecânicas do material compósito, é preferido que a região condutora esteja descontinuamente presente. No caso em que a região condutora está presente de forma descontínua, embora a forma da região condutora única não seja particularmente limitada, uma forma em seção transversal do prepreg na direção planar é preferivelmente circular ou elíptica. Uma área da região condutora que ocupa a área da seção transversal do prepreg na direção planar é preferivelmente 50% ou menos, mais preferivelmente 10% ou menos, ainda mais preferivelmente 5% ou menos, e especialmente preferivelmente 1% ou menos. Embora um limite inferior da área da região condutora que ocupa a área da seção transversal do prepreg na direção planar não seja particularmente limitado, do ponto de vista da uniformidade da condutividade do material compósito obtido, é preferivelmente 0,001% ou maior, mais preferivelmente 0,005% ou maior, e ainda mais preferivelmente 0,01% ou maior. Além disso, a fim de que a condutividade e a resistência mecânica do material compósito possam ser prontamente compatíveis entre si, a área da seção transversal da região condutora única na direção plana é preferivelmente de 0,01 a 500 000 μm2, mais preferivelmente 0,1 a 100.000 μm2, e ainda mais preferivelmente 1 a 10.000 μm2.
[0027] Na presente invenção, do ponto de vista das características mecânicas do material compósito reforçado com fibras, a taxa de ocupação volumétrica da região condutora que ocupa na resina matriz é preferivelmente 50% em volume ou menor, mais preferivelmente 10% em volume ou menor, e ainda mais preferivelmente 5% em volume ou menor. Embora um limite inferior da taxa de ocupação volumétrica não seja particularmente limitado, do ponto de vista da condutividade do material compósito obtido, é preferivelmente 0,0001% em volume ou maior, mais preferivelmente 0,0005% em volume ou maior, ainda mais preferivelmente 0,001% em volume ou maior, e especialmente preferivelmente 0,01% em volume ou maior. Na presente invenção, como para a região condutora, o material condutor é localizado em uma densidade elevada dentro, e a sua eficiência energizante é elevada. Portanto, mesmo se a taxa de ocupação volumétrica é baixa, boa condutividade pode ser revelada na direção da espessura. Além disso, quando um volume da região condutora única é de 0,1 μm3 a 1 mm3, a condutividade e a resistência mecânica do material compósito são prontamente compatíveis entre si e, portanto, isto é preferido. O volume da região condutora única é mais preferivelmente 0,5 μm3 a 0,5 mm3, e ainda mais preferivelmente, 1 μm3 a 0,1 mm3.
[0028] Cada um dos componentes que construem o prepreg e o material compósito reforçado com fibras da presente invenção é aqui descrito. (1) Fibra condutora:
[0029] A fibra que é usada como a fibra condutora não é particularmente limitada desde que seja uma fibra tendo condutividade, e os seus exemplos incluem uma fibra de carbono, uma fibra de carbeto de silício e uma fibra metálica. Além disso, as fibras de reforço resultantes da cobertura de uma superfície de uma fibra, tal como uma fibra de carbono, uma fibra de vidro, uma fibra de aramida, uma fibra de poliéster, uma fibra cerâmica, uma fibra de alumina, uma fibra de boro, uma fibra de carbeto de silício, uma fibra mineral, uma fibra de rocha, uma fibra de lingote, etc., com uma substância condutora por um método, por exemplo, tratamento de revestimento de metal, etc., também podem ser usadas.
[0030] Destas fibras condutoras, uma fibra de carbono é mais preferida do ponto de vista da obtenção de um material compósito reforçado com fibras que é bom em resistência específica e módulo específico, leve e de elevada resistência. Uma fibra de carbono à base de poliacrilonitrila (PAN) é especialmente preferida do ponto de vista de excelente resistência à tração.
[0031] No caso de utilização de uma fibra de carbono à base de PAN, o seu módulo de tensão é preferivelmente de 100 a 600 GPa, mais preferivelmente de 200 a 500 GPa, e especialmente preferivelmente de 230 a 450 GPa. Além disso, a resistência à tração é de 2.000 MPa a 10.000 MPa, e preferivelmente 3.000 a 8.000 MPa. Um diâmetro da fibra de carbono é preferivelmente de 4 a 20 μm, e mais preferivelmente de 5 a 10 μm. Usando tal fibra de carbono, as propriedades mecânicas do material compósito obtido podem ser melhoradas.
[0032] É preferido que a fibra condutora seja formada em um material de base tipo folha e então usada. Exemplos da folha de material de base da fibra condutora podem incluir uma folha resultante de arranjo de um lote de fibras em paralelo em uma direção, um tecido tecido bidirecional, tal como um tecido tecido liso, um pano diagonal, etc., um tecido tecido multiaxial, um tecido não tecido, uma esteira, um tecido cardado, um entrançamento, um receptor resultante da fabricação de papel de uma fibra condutora, e assim por diante.
[0033] Uma espessura do material de base da fibra condutora tipo folha é preferivelmente de 0,01 a 3 mm, e mais preferivelmente de 0,1 a 1,5 mm. Uma tal folha de material de base da fibra condutoraa pode conter um agente de encolamento conhecido em um teor conhecido.
[0034] Além disso, o que a substância condutora é afixada à superfície da fibra condutora é preferida com a finalidade de melhorar a condutividade da camada de fibras do material compósito obtido. Um método para afixar a substância condutora à superfície da fibra condutora não é particularmente limitado, e os seus exemplos incluem um método de afixação de um agente de encolamento contendo uma substância condutora, um método para realizar um tratamento de revestimento sobre a superfície da fibra, um método de permitir uma nanoestrutura, tal como um metal, carbono, etc., crescer sobre a superfície da fibra e semelhantes. Acima de tudo, é preferido um método de afixação de um agente de encolamento contendo uma substância condutora. Uma quantidade da substância condutora a ser afixada à fibra condutora é preferivelmente 0,01 a 10% em massa e mais preferivelmente 0,1 a 5% em massa em relação ao peso da fibra. Como a substância condutora a ser afixada à fibra condutora, pode ser usado um material condutor que forma a região condutora, como descrito mais adiante.(2) Resina matriz:
[0035] A resina matriz que é usada na presente invenção não está particularmente limitada e, por exemplo, pode ser usada uma resina de endurecimento ou uma resina termoplástica.
[0036] No caso de se utilizar uma resina de endurecimento como resina matriz, prefere-se uma resina de termofixação porque é capaz de produzir um material compósito reforçado com fibras tendo alta resistência ao calor. Do ponto de vista da resistência ao calor e das características mecânicas, a resina de termofixação é preferivelmente uma resina de termofixação de permitir que uma reação de reticulação prossiga pelo calor, formando desse modo pelo menos parcialmente uma estrutura de reticulação tridimensional.
[0037] Exemplos da resina de endurecimento que é usada como resina matriz incluem uma resina de poliéster insaturado, uma resina de éster de vinila, uma resina de epóxi, uma resina de bismaleimida, uma resina de benzoxazina, uma resina de triazina, uma resina de fenol, uma resina de ureia, uma resina de melamina, uma resina de poliimida e semelhantes. Além disso, também podem ser usados produtos modificados ou resinas de mistura de dois ou mais tipos dos mesmos, e assim por diante. Uma tal resina de endurecimento pode ser uma resina que sofra autocura após aquecimento, ou pode também ser uma resina que sofre cura após ser misturada com um agente de cura, um promotor de cura ou semelhante.
[0038] Destas resinas de endurecimento, preferem-se uma resina epóxi e uma resina de bismaleimida, cada uma tendo um excelente equilíbrio entre resistência ao calor, características mecânicas e propriedades adesivas a uma fibra de carbono. Do ponto de vista das características mecânicas, uma resina epóxi é mais preferida, enquanto que do ponto de vista da resistência ao calor, uma resina de bismaleimida é mais preferida.
[0039] Embora a resina epóxi não seja particularmente limitada, os seus exemplos incluem resinas epóxi bifuncionais, tais como uma resina epóxi do tipo bisfenol, uma resina epóxi do tipo álcool, uma resina epóxi do tipo bifenila, uma resina epóxi do tipo ácido hidroftálico, uma resina epóxi do tipo ácido dimérico, uma resina epóxi do tipo alicíclico, etc.; resinas epóxi do tipo glicidila, tais como tetracis(glicidilaxifenil)etano e tris(glicidilaxifenil)metano; resinas epóxi de tipo glicidil amina, tais como tetraglicidil diaminodifenilmetano; resinas epóxi do tipo naftaleno; resinas epóxi de tipo novolac, tais como uma resina epóxi de tipo novolac de fenol e uma resina epóxi de tipo novolac de cresol; e similar.
[0040] Além disso, são exemplificadas resinas epóxi polifuncionais, tais como uma resina epóxi do tipo fenol, etc., e semelhantes. Além disso, podem também ser usadas várias resinas epóxi modificadas, tais como uma resina epóxi modificada com uretano, uma resina epóxi modificada com borracha, etc.
[0041] Acima de tudo, é preferivelmente usada uma resina epóxi tendo um grupo aromático em uma sua molécula, e é mais preferida uma resina epóxi com qualquer estrutura de glicidilamina e uma estrutura de éter glicidílico. Além disso, uma resina epóxi de tipo alicíclico pode também ser adequadamente usada.
[0042] Exemplos da resina epóxi tendo uma estrutura de glicidilamina incluem vários isômeros de N,N,N’,N’-tetraglicidil diaminodifenilmetano, N,N,O-triglicidil-p-aminofenol, N,N,O-triglicidil-m-aminofenol, N,N,O- triglicidil-3-metil-4-aminofenol e triglicidil-aminocresol e semelhantes.
[0043] Exemplos da resina epóxi tendo uma estrutura de éter glicidílico incluem uma resina epóxi do tipo bisfenol A, uma resina do tipo bisfenol F, uma resina epóxi do tipo bisfenol S, uma resina epóxi do tipo novolac de fenol e uma resina epóxi do tipo novolac de cresol.
[0044] Uma tal resina epóxi pode ter um substituinte não reativo, tal como uma estrutura de anel aromático, conforme necessário. Exemplos do substituinte não reativo incluem um grupo alquila, tal como metila, etila, isopropila, etc., um grupo aromático, tal como fenila, etc., um grupo alcoxila, um grupo aralquila, um grupo halogênio, tal como cloro, bromo, etc., e semelhantes.
[0045] Exemplos da resina epóxi do tipo bisfenol incluem uma resina do tipo bisfenol A, uma resina do tipo bisfenol F, uma resina do tipo bisfenol AD, uma resina do tipo bisfenol S e semelhantes. Especificamente, exemplos destes incluem jER815 (nome comercial), jER828 (nome comercial), jER834 (nome comercial), jER1001 (nome comercial) e jER807 (nome comercial), todos eles fabricados por Japan Epoxy Resin Co., Ltd., Epomix R-710 (nome comercial), fabricado por Mitsui Petrochemical Industries, Ltd., EXA1514 (nome comercial), fabricado por Dainippon Ink and Chemicals, Inc., e semelhantes.
[0046] Exemplos da resina epóxi do tipo alicíclico incluem Araldite CY-179 (nome comercial), CY-178 (nome comercial), CY-182 (nome comercial) e CY-183 (nome comercial), todos eles fabricados por Huntsman, e semelhantes.
[0047] Exemplos da resina epóxi do tipo novolac de fenol incluem jER152 (nome comercial) e jER154 (nome comercial), todos eles fabricados por Japan Epoxy Resin Co., Ltd., DEN431 (nome comercial), DEN485 (nome comercial) e DEN438 (Nome comercial), todos eles fabricados pela empresa The Dow Chemical, Epiclon N740 (nome comercial), fabricado por DIC Corporation, e semelhantes; e exemplos da resina epóxi de novolac de cresol incluem Araldite ECN1235 (nome comercial), ECN1273 (nome comercial) e ECN1280 (nome comercial), todos eles fabricados por Huntsman, EOCN102 (nome comercial), EOCN103 (nome comercial), e EOCN104 (nome comercial), os quais todos são fabricados por Nippon Kayaku Co., Ltd., e semelhantes.
[0048] Exemplos de várias resinas epóxi modificadas incluem resinas epóxi de bisfenol A modificadas com uretano, tais como Adeka Resin EPU-6 (nome comercial) e EPU-4 (nome comercial), todas as quais são fabricadas por Asahi Denka Kogyo K.K. e semelhantes.
[0049] Estas resinas epóxi podem ser adequadamente selecionadas e usadas unicamente ou em mistura de duas ou mais delas. Destes, a resina epóxi bifuncional representada por um tipo de bisfenol inclui resinas de vários graus de uma forma líquida a uma forma sólida dependendo de uma diferença de peso molecular. Em consequência, é favorável misturar tal resina com a finalidade de ajustar a viscosidade da resina matriz para prepreg.
[0050] Como um composto de bismaleimida (daqui em diante também referido como “BMI”) que é usado como resina de bismaleimida, pode ser usado um composto de bismaleimida convencionalmente conhecido. Exemplos destes incluem um composto de bismaleimida representado pela seguinte fórmula (1).
[0051] Na fórmula (1), cada um de R1 a R4 representa independentemente um grupo selecionado do grupo que consiste em -H, - CH3, -C2H5, -C3H7, -F, -Cl, -Br e -I. X é descrito mais tarde.
[0052] Como uma composição de resina de bismaleimida, é preferido utilizar conjuntamente um composto de bismaleimida contendo uma estrutura de anel aromático e um composto de bismaleimida que não contém uma estrutura de anel aromático. Usando conjuntamente estes compostos, as propriedades de manipulação do prepreg obtido podem ser melhoradas.
[0053] Exemplos do composto de bismaleimida contendo uma estrutura de anel aromático (a seguir referido como “composto de bismaleimida aromático”) incluem compostos com uma estrutura em que Xna fórmula (1) é um descrito em cada uma das seguintes fórmulas (2) a (8).
[0055] Na fórmula (6), R5 representa -CH2-, -C(CH3)2-, -O-, ou -SO2-;e R6 a R9 representam cada um, independentemente, um grupo selecionado dogrupo que consiste em -H, -CH3, -C2H5, -C3H7, -F, -Cl, -Br e -I.
[0057] Na fórmula (8), R10 a R11 representam cada um independentemente -CH2-, -C(CH3)2-, -O- ou -SO2. Na fórmula (8), n é 0 a 0,5.
[0058] Exemplos de um tal composto de bismaleimida aromático podem incluir N,N’-4,4’-difenilmetano bismaleimida, N,N’-4,4’-difenil éter bismaleimida, N,N’-m-fenileno bismaleimida, N,N’-p-fenileno bismaleimida, N,N’-m-toluileno bismaleimida, N,N’-4,4’-bifenileno bismaleimida, N,N’- 4,4’-(3,3’-dimetilbifenileno) bismaleimida, 2,2-bis[4-(4-maleimidafenoxi)fenil]propano, 3,3’-dimetil-5,5'-dietil-4,4’-difenilmetano bismaleimida, 4-metil-1,3-fenilenobismaleimida, N,N’-4,4’-difenilssulfona bismaleimida, N,N’-4,4’-benzofenona bismaleimida e semelhantes.
[0059] Do ponto de vista da resistência ao calor do material compósito reforçado com fibras após cura por calor, N,N’-4,4’-difenilmetano bismaleimida, N,N’-4,4’-difenil éter bismaleimida, a N,N’-m-toluileno bismaleimida, 2,2-bis[4-(4-maleimidafenoxi)fenil]propano, 4-metil-1,3- fenilenobismaleimida, N,N’-4,4’-difenilssulfona bismaleimida e N,N’-4,4’- benzofenona bismaleimida são preferidos; e N,N’-4,4’-difenilmetano bismaleimida, N,N’-4,4’-difenil éter bismaleimida, N,N’-m-toluileno bismaleimida, 2,2-bis[4-(4-maleimidafenoxi)fenil]propano, e 4-metil-1,3- fenileno bismaleimida são especialmente preferidos. Estes compostos de bismaleimida aromáticos podem ser usados unicamente ou podem ser usados em combinação de dois ou mais dos mesmos.
[0060] Exemplos do composto de bismaleimida que não contém uma estrutura em anel aromático (a seguir referido como “composto de bismaleimida alifático”) incluem compostos tendo uma estrutura em que X na fórmula (1) é um descrito em cada uma das seguintes fórmulas (9) a (11).
[0062] Exemplos de um tal composto de bismaleimida alifático podem incluir 1,6’-bismaleimida- (2,2,4-trimetil)hexano, hexametilenodiamina bismaleimida, N,N’-1,2-etileno bismaleimida, N,N’- 1,3-propileno-bismaleimida, e N,N’-1,4-tetrametileno-bismaleimida. Destes, são especialmente preferidos o 1,6’-bismaleimida- (2,2,4-trimetil)hexano e hexametilenodiamina bismaleimida. Estes compostos de bismaleimida alifáticos podem ser usados unicamente ou podem ser usados em combinação de dois ou mais dos mesmos.
[0063] É preferido que um agente de cura do composto de bismaleimida esteja contido na composição de resina de bismaleimida, em adição ao composto de bismaleimida acima descrito. Exemplos do agente de cura do composto de bismaleimida incluem compostos de alquenil fenol e/ou de éter de alquenil fenol.
[0064] O éter de alquenil fenol é obtido através de uma reação entre um composto à base de fenol e um halogeneto de alquenila, e o alquenil fenol é obtido por rearranjo de Claisen do éter de alquenil fenol (ver JP-A-52-994). O composto de alquenil fenol e/ou éter de alquenil fenil que está contido na composição de resina de bismaleimida pode incluir um seu produto rearranjado.
[0065] O alquenil fenol e/ou éter de alquenil fenil é preferivelmente alilfenol, metalilfenol, ou um seu éter. Os compostos com as seguintes fórmulas (12) a (16) são mais preferidos como o alquenil fenol ou éter de alquenil fenol.OH
[0066] Na fórmula (12), cada um de R12, R13 e R14 é independentemente hidrogênio ou um grupo alquenila com 2 a 10 átomos de carbono e preferivelmente um grupo alila ou um grupo propenila, desde que pelo menos um de R12, R13 e R14 é um grupo alquenila com 2 a 10 átomos de carbono.
[0067] Na fórmula (13), R15 é uma ligação direta, -CH2-, -C(CH3)2-, - O-, -S-, -SO-, ou -SO2-; e cada um de R16, R17, R18 e R19 é independentemente hidrogênio ou um grupo alquenila tendo 2 a 10 átomos de carbono, e preferivelmente, um grupo alila ou um grupo propenila, desde que pelo menos um de R16, R17, R18 e R19 seja um grupo alquenila tendo 2 a 10 átomos de carbono.
[0068] Entre os compostos da fórmula (13), os compostos com a seguinte fórmula (14) são especialmente preferidos.
[0069] Na fórmula (14), R15 representa uma ligação direta, -CH2-, - C(CH3)2-, -O-, -S-, -SO- ou -SO2-.
[0070] Na fórmula (15), cada um de R20 e R21 é uma ligação direta, - CH2-, -C(CH3)2-, -O-, -S-, -SO-, ou -SO2-; cada um de R22, R23, R24, R25, R26 e R27 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 4 átomos de carbono, ou um grupo alquenila com 2 a 10 átomos de carbono e preferivelmente um grupo alila ou um grupo propenila, desde que pelo menos um de R10, R11, R12, R13, R14 e R15 é um grupo alquenila com 2 a 10 átomos de carbono; e p é um número inteiro de 0 a 10.
[0071] Na fórmula (16), R15 representa uma ligação direta, -CH2-, - C(CH3)2-, -O-, -S-, -SO-, ou -SO2-; e cada um de R28 e R29 é independentemente hidrogênio, um grupo alquila tendo 1 a 4 átomos de carbono, ou um grupo alquenila com 2 a 10 átomos de carbono, e preferivelmente, um grupo alila ou um grupo propenila, desde que pelo menos um de R28 e R29 seja um grupo alquenila com 2 a 10 átomos de carbono.
[0072] Exemplos de um tal composto de éter de alquenil fenol ou de alquenil fenol podem incluir O,O’-dialilbisfenol A, 4,4’-di-hidroxi-3,3’- dialildifenila, bis(4-hidroxi-3-alilfenil) metano, 2,2 '-bis(4-hidroxi-3,5- dialilfenil)propano, 2,2’-dialilbisfenol F, 4,4’-dihidroxi-3,3’-dialildifeniléter, 4,4’-bis-O-propenilfenoxi-benzofenona, e semelhantes. Destes, são preferidos O,O’-dialilbisfenol A, 2,2’-bis(4-hidroxi-3,5-dialilfenil)propano, 2,2’- dialilbisfenol F e semelhantes porque um ponto de transição vítrea do Resina após a cura por calor é alto. O,O’-dialilbisfenol A é especialmente preferido porque diminui a viscosidade da composição de resina. O éter de alquenil fenol e/ou alquenil fenol pode ser usado unicamente ou pode ser usado em mistura de dois ou mais dos mesmos.
[0073] Quando a composição de resina de bismaleimida contém adequadamente o composto éter de alquenil fenol e/ou alquenil fenol em uma faixa arbitrária, a viscosidade é ajustada e pode ser obtida uma boa capacidade de processamento. Além disso, impregnando completamente a composição de resina dentro do material de base da fibra condutora, a composição de resina pode ser completamente aderida ao material de base da fibra condutora.
[0074] Na composição de resina de bismaleimida, uma parte ou a totalidade do composto de bismaleimida aromático e/ou do composto de bismaleimida alifática pode ser dissolvida no composto de alquenil fenol e/ou de éter de alquenil fenol.
[0075] Exemplos da resina termoplástica que é usada como resina matriz podem incluir resinas à base de poliolefina, tais como uma resina de polietileno, uma resina de polipropileno, e um copolímero ou uma mistura das mesmas; resinas à base de poliamida alifática, tais como poliamida 66, poliamida 6, poliamida 12, etc.; resinas à base de poliamida semiaromáticas tendo um componente aromático como um componente ácido; resinas aromáticas à base de poliéster, tais como uma resina de tereftalato de polietileno (PET), uma resina de tereftalato de polibutileno (PBT), etc.; resinas à base de policarbonato; resinas à base de poliestireno (por exemplo, uma resina de poliestireno, uma resina de AS, uma resina de ABS, etc.); resinas à base de poliésteres alifáticos, tais como uma resina à base de ácido poliláctico, etc.; e semelhantes.(3) Material condutor:
[0076] O prepreg da presente invenção tem uma região condutora onde o material condutor é dispersado na resina. Embora a resina que dispersa o material condutor na mesma não seja particularmente limitada, é preferivelmente uma resina tendo compatibilidade com a resina matriz, e mais preferivelmente uma resina do mesmo tipo que a resina de base contida na resina matriz.
[0077] O material condutor que é usado na presente invenção tem apenas de ser uma substância condutora que funcione como um condutor eletricamente bom e não se limite a apenas o condutor. O material condutor é uma substância condutora tendo uma resistividade volumétrica preferivelmente 100 a 10-9 θcm. mais preferivelmente 10 a 10-9 Qcm, ainda mais preferivelmente 1 a 10-9 Qcm, e especialmente preferivelmente 10-1 a 109 Qcm. Quando a resistividade volumétrica é mais baixa, a condutividade do material compósito reforçado com fibra de carbono obtido pode ser melhorada de forma mais eficiente.
[0078] O material condutor que é usado na presente invenção é preferivelmente um material condutor, cujo diâmetro mínimo é menor do que um diâmetro de fibra da fibra condutora a ser usada. Quando o diâmetro mínimo do material condutor é menor do que o diâmetro da fibra condutora a ser usado, o material condutor entra facilmente em espaços entre fibras únicas da fibra condutora, permitindo assim facilmente que a região condutora fique em contato próximo à camda da fibra condutora. Assim, a condutividade do material compósito obtido pode ser melhorada. O diâmetro mínimo do material condutor que é usado na presente invenção é preferivelmente de 1 nm a 3 μm, mais preferivelmente de 5 nm a 1 μm, e ainda mais preferivelmente de 10 nm a 0,5 μm.
[0079] Como material condutor, por exemplo, pode ser usado um material de metal, um material de carbono, um polímero condutor ou substâncias resultantes da cobertura de um material de núcleo de um material inorgânico ou de um material orgânico com uma substância condutora, e assim por diante. Além disso, na presente invenção, o material condutor que é usado para o prepreg tem apenas de ser uma substância condutora que funcione como um condutor bom eletricamente depois de ser formado no material compósito. Pode também ser uma substância que é convertida em um condutor a uma temperatura de formação do material compósito. Uma temperatura de formação do material compósito é geralmente de 80 a 300°C e exemplos da substância que é convertida em um condutor a uma tal temperatura incluem compostos de metal orgânico, complexos de metal orgânico e semelhantes.
[0080] Dos materiais condutores acima descritos, um material de metal e um material de carbono são preferidos porque apresentam alta condutividade e estabilidade.
[0081] Como material de metal, prefere-se platina, ouro, prata, cobre, estanho, níquel, titânio, cobalto, zinco, ferro, cromo, alumínio ou uma liga contendo tal metal como um componente principal ou porque é capaz de evitar que a corrosão seja causada devido a uma diferença de potencial entre o material de metal e a fibra de carbono. Além disso, são também preferidos óxido de estanho, óxido de índio, óxido de índio e estanho (ITO) e semelhantes. Destes, platina, ouro, prata, cobre, estanho, níquel, titânio ou uma liga contendo tal metal como um componente principal é especialmente preferido porque apresenta alta condutividade e estabilidade química.
[0082] Uma forma do material condutor que é usado na presente invenção não é particularmente limitada, e pode ser usado um material condutor em um enchimento ou estado de corpo contínuo, ou semelhante. Na presente invenção, a forma do material condutor está preferivelmente em um estado de enchimento a partir do ponto de vista de que a região condutora é prontamente formada.
[0083] O enchimento referido na presente invenção refere-se a uma forma em um estado de corpo descontínuo e é, preferivelmente, um material condutor com uma relação de aspecto de 1 a 1.000. Como material condutor em um estado de enchimento, por exemplo, pode ser usado um material condutor em um estado granular, estado fibroso ou estado em forma de estrela. No caso de uso de um enchimento em um estado granular, um diâmetro de partícula médio do mesmo não é particularmente limitado desde que seja um tamanho tal que o enchimento possa ser enchido dentro da resina matriz do prepreg. É preferivelmente de 0,001 a 10 μm, mais preferivelmente de 0,005 a 3 μm, ainda mais preferivelmente de 0,01 a 1 μm, e especialmente preferivelmente de 0,05 a 0,5 μm.
[0084] No caso de uso de um enchimento em um estado fibroso, um comprimento do mesmo é preferivelmente de 0,1 a 500 μm, e mais preferivelmente de 1 a 20 μm. Um diâmetro do mesmo é preferivelmente de 0,001 a 100 μm, mais preferivelmente de 0,005 a 5 μm, ainda mais preferivelmente de 0,01 a 1 μm, e especialmente preferivelmente de 0,05 a 0,5 μm.
[0085] Como para o material de enchimento condutor, exemplos do material de metal incluem uma partícula de metal, uma fibra de metal, uma partícula de metal orgânico, uma partícula de complexo de metal orgânico, uma nanopartícula de metal, uma nanofibra de metal, uma nanopartícula de metal orgânico e semelhantes. Como material de carbono, por exemplo, pelo menos um membro selecionado a partir do grupo consistindo de uma partícula de grafite, uma partícula de carbono, uma fibra moída de carbono, um negro de fumo, um nanotubo de carbono e uma nanofibra de carbono contendo uma fibra de carbono de vapor crescido (VGCF).
[0086] Como negro de fumo, por exemplo, negro de forno, negro de acetileno, negro térmico, negro de canal, ketjenblack, e semelhantes podem ser usados, e um negro de fumo resultante da mistura de dois ou mais tipos dos mesmos é também adequadamente usado.
[0087] Como material condutor como um corpo contínuo, por exemplo, pode ser usado(a) um material condutor em um estado de fibra longa ou película. Exemplos do material condutor como um corpo contínuo incluem uma fibra longa de carbono, uma fibra longa de metal, uma película de grafite, uma lâmina de metal, um nanobobina de carbono, um nanofio de metal e semelhantes.
[0088] Além disso, como para uma quantidade de mistura do material condutor, é preferido misturar o material condutor de modo que uma taxa de ocupação volumétrica na região condutora seja de 20 a 95% em volume. Uma quantidade de adição do material condutor que ocupa na totalidade do prepreg é preferivelmente 20% em massa ou menos, mais preferivelmente 10% em massa ou menos, ainda mais preferivelmente 5% em massa ou menos e especialmente preferivelmente 1% em massa ou menos. Embora um limite inferior da quantidade de adição do material condutor que ocupa todo o prepreg não seja particularmente limitado, do ponto de vista da condutividade do material compósito obtido, é preferivelmente 0,0005% em massa ou mais e mais preferivelmente 0,001% em massa, ou mais.(4) Outros aditivos de composição da resina matriz:[Agente de cura]
[0089] No caso de se usar uma resina de endurecimento como resina matriz, um agente de cura que cura a resina pode ser misturado na composição da resina matriz, conforme necessário. Como agente de cura, utiliza-se um agente de cura conhecido que cura a resina matriz.
[0090] Exemplos do agente de cura que é usado no caso de uso de uma resina epóxi como resina de endurecimento incluem diciandiamida, vários isômeros de agentes de cura à base de amina aromática e ésteres de ácido aminobenzóico. A dicianodiamida é preferida porque é excelente na estabilidade de armazenamento do prepreg. Adicionalmente, são especialmente preferidos compostos de diamina aromáticos, tais como 4,4’- diaminodifenilssulfona, 3,3’-diaminodifenilssulfona, 4,4’-diaminodifenilmetano, e derivados dos mesmos tendo um substituinte não reativo do ponto de vista de prover um produto curado tendo boa resistência ao calor. Aqui, o substituinte não reativo é o mesmo que o substituinte não reativo mencionado na explicação da resina epóxi.
[0091] Como éster de ácido aminobenzóico, são preferivelmente usados di-p-aminobenzoato de trimetilenoglicol e di-p-aminobenzoato de neopentilglicol. Embora o material compósito resultante da cura usando tal material seja inferior em resistência ao calor a vários isômeros da diaminodifenilssulfona, é excelente no alongamento por tração. Por esta razão, o tipo de agente de cura a ser usado é selecionado apropriadamente de acordo com uma aplicação do material compósito.
[0092] Como uma quantidade do agente de cura que está contido na composição da resina matriz, uma quantidade adequada para pelo menos curar a resina matriz misturada na composição de resina tem apenas de ser adequadamente ajustada de acordo com os tipos da resina matriz e do agente de cura ser usado. No que se refere à quantidade de mistura, o agente de cura pode ser usado apropriadamente em uma quantidade de mistura desejada levando em consideração a presença ou ausência e a quantidade de adição de um agente de cura. promotor de cura, uma quantidade de reação química com a resina de endurecimento. A composição, e assim por diante. Do ponto de vista da estabilidade de armazenagem, o agente de cura é misturado em uma quantidade de 30 a 100 partes em massa, e mais preferivelmente de 30 a 70 partes em massa com base em 100 partes em massa da resina matriz contida na composição de resina.
[0093] Como agente de cura, é também possível utilizar DDS microencapsulado com um agente de revestimento (por exemplo, DDS COAT10 (fabricado por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd.) a fim de evitar uma reação com uma resina epóxi não curada em um estado em temperatura ambiente ocorrer, O DDS microencapsulado é resultante do revestimento de uma camada superficial de uma partícula de DDS com uma substância que é menos reativa com a resina epóxi, especificamente um agente de revestimento, tal como uma poliamida, uma resina de ureia modificada, uma resina de melamina modificada, uma poliolefina, uma polipafina (incluindo os seus produtos modificados), etc., através de uma ligação física ou química. Estes agentes de revestimento podem ser usados unicamente ou em combinação. Além disso, também pode ser usado o DDS microencapsulado com um agente de revestimento de qualquer tipo que não os descritos acima. [Resina termoplástica]
[0094] No caso de se usar uma resina tendo uma baixa viscosidade como resina matriz, para dar uma viscosidade apropriada à composição de resina, também pode ser misturada uma resina termoplástica. A resina termoplástica que é misturada nesta composição de resina com a finalidade de ajustar a viscosidade também tem um efeito de melhorar as características mecânicas do material compósito reforçado com fibras finalmente obtido, tal como resistência ao impacto, etc.
[0095] Uma quantidade da resina termoplástica acima descrita que é misturada na composição da resina matriz varia com o tipo da resina matriz usada na composição de resina e pode ser adequadamente ajustada de modo que a viscosidade da composição de resina tenha um valor apropriado como descrito mais adiante. Em geral, é preferido misturar a resina termoplástica em uma quantidade de 5 a 100 partes em massa com base em 100 partes em massa da resina matriz contida na composição de resina.
[0096] A viscosidade da composição da resina matriz é, preferivelmente de 10 a 450 poises, e mais preferivelmente de 50 a 400 poises em termos de uma viscosidade mínima a 80°C. No caso em que a viscosidade mínima da composição de resina é de 10 poises ou mais, um efeito para inibir o fluxo de saída do material condutor na região condutora para localizar o material condutor em uma posição desejada do prepreg torna-se elevado. A viscosidade refere-se a uma viscosidade obtida a partir de uma curva de temperatura-viscosidade tal como medida usando um reômetro. A viscosidade da resina matriz pode ser ajustada pela quantidade de adição da resina termoplástica, particularmente uma resina termoplástica solúvel em resina matriz como descrito mais adiante.
[0097] Exemplos da resina termoplástica incluem uma resina termoplástica solúvel em resina matriz e uma resina termoplástica insolúvel em resina matriz. A resina termoplástica solúvel em resina matriz refere-se a uma resina termoplástica, cuja parte ou a totalidade pode ser dissolvida na resina matriz por aquecimento ou semelhante. Entretanto, a resina termoplástica insolúvel em resina matriz refere-se a uma resina termoplástica que não é substancialmente dissolvida na resina matriz a uma temperatura de formação de FRP ou a uma temperatura mais baixa. Isto é, a resina termoplástica insolúvel em resina matriz refere-se a uma resina termoplástica na qual ao carregar uma partícula de resina na resina matriz e depois agitando, uma dimensão da partícula não muda a uma temperatura de formação de FRP. Em geral, a temperatura de formação de FRP é de 100 a 190°C.
[0098] No caso em que a resina termoplástica solúvel em resina matriz não é completamente dissolvida, por aquecimento em um processo de cura da composição da resina matriz, a resina termoplástica solúvel em resina matriz é dissolvida na resina matriz, permitindo assim o aumento da viscosidade da composição da resina matriz. De acordo com isto, um fluxo da composição da resina matriz a ser causado devido a uma diminuição da viscosidade no processo de cura (fenômeno em que a composição de resina flui para fora a partir do prepreg) pode ser impedido de ocorrer.[Resina termoplástica solúvel em resina matriz]
[0099] A resina termoplástica solúvel em resina matriz é preferivelmente uma resina que é dissolvida na resina matriz em uma extensão de 80% em massa ou mais à temperatura de cura da resina matriz.
[00100] Por exemplo, no caso de se usar uma resina epóxi como resina matriz, exemplos específicos da resina termoplástica solúvel em resina matriz incluem uma polieterssulfona, uma polissulfona, uma polieterimida, um policarbonato e semelhantes. Estes podem ser usados unicamente ou podem ser usados em ccombinação de dois ou mais dos mesmos. Como resina termoplástica solúvel em resina matriz que está contida na composição da resina matriz, são especialmente preferidas uma polieterssulfona e uma polissulfona, cada uma tendo um peso molecular médio (Mw) variando de 8.000 a 40.000. É preferível que uma distribuição de peso molecular da resina termoplástica solúvel em resina matriz seja uniforme. Em particular, uma polidispersidade (Mw/Mn) que é uma razão de um peso molecular médio em peso (Mw) para um número médio de peso molecular (Mn) está preferivelmente na faixa de 1 a 10 e mais preferivelmente na faixa de 1,1 a 5.
[00101] É preferido que a resina termoplástica solúvel em resina matriz tenha um grupo reativo tendo reatividade com a resina matriz ou um grupo funcional que forma uma ligação de hidrogênio. Uma tal resina termoplástica solúvel em resina matriz é capaz de melhorar a estabilidade de dissolução durante o processo de cura da resina matriz. Além disso, é possível conferir tenacidade, resistência química, resistência ao calor e resistência ao calor úmido ao FRP obtido após a cura.
[00102] Por exemplo, no caso de se utilizar uma resina epóxi como resina matriz, são preferidos um grupo hidroxila, um grupo carboxila, um grupo imino, um grupo amino e semelhantes, como o grupo reativo tendo reatividade com a resina matriz. O uso de uma polieterssulfona terminada em grupo hidroxila é preferida porque o FRP obtido é especialmente excelente em resistência ao impacto, tenacidade à fratura e resistência a solventes.
[00103] Um conteúdo da resina termoplástica solúvel em resina matriz que está contido na composição da resina matriz é adequadamente ajustado de acordo com a viscosidade da resina matriz. Do ponto de vista da processabilidade do prepreg, o teor é preferivelmente 5 a 100 partes em massa, mais preferivelmente 5 a 50 partes em massa e ainda mais preferivelmente 10 a 40 partes em massa com base em 100 partes em massa da resina matriz.
[00104] Embora uma forma da resina termoplástica solúvel em resina matriz não esteja particularmente limitada, está preferivelmente em um estado granular. A resina termoplástica solúvel em resina matriz em um estado granular pode ser uniformemente misturada na composição de resina. Além disso, a formabilidade do prepreg obtido é elevada. Um diâmetro de partícula médio da resina termoplástica solúvel em resina matriz é preferivelmente de 1 a 50 μm, e especialmente preferivelmente de 3 a 30 μm.[Resina termoplástica insolúvel em resina matriz]
[00105] A composição da resina matriz pode conter, além da resina termoplástica solúvel em resina matriz, uma resina termoplástica insolúvel em resina matriz. Na presente invenção, é preferido que a composição da resina matriz contenha a resina termoplástica solúvel em resina matriz e a resina termoplástica insolúvel em resina matriz.
[00106] A resina termoplástica insolúvel em resina matriz e uma parte da resina termoplástica solúvel em resina matriz (a resina termoplástica solúvel em resina epóxi permaneceu sem ser dissolvida na resina matriz após a cura) tornam-se em um estado no qual uma partícula da mesma está dispersa na resina matriz de FRP (esta partícula dispersa será aqui também referida como “partícula interlaminar”). Esta partícula interlaminar inibe a propagação do impacto que o FRP recebe. Como resultado, a resistência ao impacto do FRP obtido é melhorada.
[00107] Por exemplo, no caso de se usar uma resina epóxi como resina matriz, exemplos da resina termoplástica insolúvel em resina matriz incluem uma poliamida, um poliacetal, um óxido de polifenileno, um sulfeto de polifenileno, um poliéster, uma poliamida-imida, uma poliimida, uma polietercetona, uma polieteretercetona, um naftalato de polietileno, um poliéter nitrila e um polibenzimidazol. Destes, uma poliamida, uma poliamida-imida, e poliimida são preferidas porque são de alta tenacidade e resistentes ao calor. Uma poliamida e uma poliimida são especialmente excelentes em um efeito de melhoria da tenacdade contra FRP. Estas podem ser usadas unicamente ou podem ser usadas em combinação de duas ou mais ds mesmas. Além disso, também pode ser usado um copolímero das mesmas.
[00108] Em particular, usando uma poliimida amorfa ou uma poliamida, tal como Nylon 6 (marca registada) (poliamida obtida através de uma reação de policondensação de abertura de anel de caprolactama), náilon 12 (poliamida obtida por reação de policondensação de abertura de anel de lauril lactama), e náilon amorfo (um náilon também designado por náilon transparente, no qual a cristalização do polímero não ocorre, ou uma taxa de cristalização do polímero é extremamente lenta), a resistência ao calor do FRP obtido pode ser especialmente melhorada.
[00109] Um conteúdo da resina termoplástica insolúvel em resina matriz na composição da resina matriz é adequadamente ajustado de acordo com a viscosidade da composição da resina matriz. Do ponto de vista da processabilidade do prepreg, o teor é preferivelmente de 5 a 60 partes em massa e mais preferivelmente de 15 a 40 partes em massa com base em 100 partes em massa da resina matriz. O diâmetro de partícula médio preferido e a forma da resina termoplástica insolúvel em resina matriz são os mesmos que os da resina termoplástica solúvel em resina matriz.[Outros materiais condutores]
[00110] A composição da resina matriz pode conter um material condutor diferente do material condutor existente na região condutora, conforme necessário. Como material condutor, pode ser usado o mesmo material condutor descrito acima. O material condutor é misturado de modo que uma quantidade de mistura do mesmo é, preferivelmente, de 0,0001 a 20 partes em massa, mais preferivelmente de 0,0005 a 10 partes em massa, e especialmente preferivelmente de 0,01 a 5 partes em massa, com base em 100 partes em massa da resina de base contida na composição da resina matriz.[Outros aditivos]
[00111] A composição da resina matriz pode conter adequadamente, além dos componentes acima descritos, vários aditivos, tais como um anidrido de ácido, um ácido de Lewis, um agente de cura básico, por exemplo, dicianodiamida (DICY) ou um imidazol, um composto de ureia, um sal de metal orgânico, um diluente de reação, um enchimento, um antioxidante, um retardante de chama, um pigmento, etc.
[00112] Especificamente, exemplos do anidrido ácido incluem anidrido ftálico, anidrido trimelítico, anidrido piromelítico e semelhantes. Exemplos do ácido de Lewis incluem sais de trifluoroborato, e em mais detalhes, exemplos destes incluem BF3 mono-etilamina, BF3 benzilamina e semelhantes. Exemplos do imidazol incluem 2-etil-4-metilimidazol, 2-etilimidazol, 2,4- dimetilimidazol e 2-fenilimidazol. Além disso, pode ser exemplificado 3-[3,4- diclorofenil]-1,1-dimetilureia (DCMU), etc. como o composto de ureia, e acetilacetonato de Co[III], etc. como o sal de metal orgânico. Como diluente reacional, são exemplificados diluentes reativos, por exemplo, éter diglicidílico de polipropilenoglicol, éter fenil glicidílico, etc.(5) Método de produção de composição da resina matriz:
[00113] Um método de produção da composição da resina matriz não é particularmente limitado e qualquer dos métodos convencionalmente conhecidos pode ser adotado. Por exemplo, no caso de se usar uma resina epóxi como resina matriz, pode ser exemplificada uma temperatura variando entre 10 e 160°C como uma temperatura de amassamento que é aplicada no momento da produção da composição de resina. Quando a temperatura de amassamento é maior do que 160°C, há um caso onde a degradação térmica da resina epóxi ou uma reação de cura parcial começa, pela qual a estabilidade de armazenamento da composição de resina obtida e do prepreg produzido usando a mesma é agravada. Quando a temperatura de amassamento é inferior a 10°C, existe um caso em que a viscosidade da composição de resina epóxi é elevada, de modo que o amassamento torna-se substancialmente difícil. A temperatura de amassamento está na faixa de preferivelmente 20 a 130°C, e mais preferivelmente 30 a 110°C.
[00114] Como um aparelho de máquina de amassamento, podem ser usados os conhecidos convencionalmente. Exemplos específicos incluem um moinho de rolos, um misturador planetário, um amassador, uma extrusora, um misturador de Banbury, um vaso de mistura equipado com uma pá de agitação, um tanque de mistura horizontal e semelhantes. O amassamento dos respectivos componentes pode ser realizada no ar ou em uma atmosfera de gás inerte. No caso de realizar o amassamento no ar, é preferida uma atmosfera onde a temperatura ou a umidade é controlada. Embora não haja limitação, por exemplo, é preferível realizar o amassamento a uma temperatura controlada a uma temperatura fixa de 30°C ou inferior, ou em uma atmosfera de baixa umidade a uma umidade relativa de 50% de UR ou menos.(6) Prepreg:
[00115] O prepreg da presente invenção é um em que a composição da resina matriz é impregnada em interstícios entre os respectivos materiais de base de fibras que constituem o material de base da fibra condutora.
[00116] Um teor da composição da resina matriz é preferivelmente 15 a 60% em massa com base na massa total do prepreg. Quando o conteúdo é inferior a 15% em massa, existe um caso em que um espaço vazio ou semelhante é gerado no material compósito obtido, agravando assim as características mecânicas. Quando o teor é superior a 60% em massa, existe um caso em que um efeito de reforço pela fibra de reforço se torna insuficiente, pelo qual as características mecânicas relativas à massa tornam- se substancialmente baixas. O teor é preferivelmente 20 a 50% em massa, e mais preferivelmente 25 a 50% em massa.
[00117] Aqui, no caso em que a resina matriz é uma resina epóxi, quanto ao conteúdo da composição, uma proporção calculada a partir de uma quantidade de variação de massa causada quando o prepreg é imerso em ácido sulfúrico e opcionalmente aquecido, pelo qual a resina epóxi é decomposta para diminuir a massa é determinado como o conteúdo da composição de resina.
[00118] Especificamente, o prepreg é cortado em uma dimensão de 100 mm x 100 mm para produzir uma espécime de teste, e é medido um seu peso. Subsequentemente, esta espécime de teste do prepreg é imersa ou ebulida em ácido sulfúrico para decompor e eluir o componente de resina. Em seguida, as fibras remanescentes são filtradas, lavadas com ácido sulfúrico e secas, e é medida uma massa das fibras secas. Finalmente, o teor da composição de resina epóxi é calculado a partir da variação de massa antes e depois da operação de decomposição com ácido sulfúrico.
[00119] Uma forma do prepreg da presente invenção não é particularmente limitada desde que seja uma forma na qual a composição da resina matriz é impregnada no material de base da fibra condutora; contudo, é preferido um prepreg compreendendo uma camada da fibra condutora composta de fibras condutoras e uma composição da resina matriz impregnada em espaços entre as fibras condutoras acima descritas, e uma camada de resina coberta na superfície da camada da fibra condutora acima descrita. Uma espessura da camada de resina é preferivelmente de 2 a 100 μm. A espessura da camada de resina é mais preferivelmente de 5 a 50 μm, e especialmente preferivelmente de 10 a 40 μm.(7) Método de produção do prepreg:
[00120] Um método de produção do prepreg não está particularmente limitado, e qualquer dos métodos convencionalmente conhecidos pode ser adotado. Especificamente, um método termorreversível e um método de solvente podem ser adequadamente adotados.
[00121] O método termorreversível é um método em que a composição da resina matriz acima descrita é aplicada em um estado de película fina em um papel de liberação para formar uma película da composição de resina, subsequentemente, a película formada é liberada do papel de liberação para obter uma película da composição de resina, e depois disso, a película da composição de resina é laminada em um material de base da fibra condutora e aquecida sob pressão, impregnando assim a composição de resina no material de base da fibra condutora.
[00122] Um método de formação da composição de resina em uma película da composição de resina não é particularmente limitado e qualquer dos métodos convencionalmente conhecidos pode ser adotado. Especificamente, a película da composição de resina pode ser obtida por moldagem da composição de resina sobre um suporte, tal como um papel de liberação, uma película, etc., usando uma extrusora de matriz, um aplicador, um revestidor de rolo inverso, um revestidor de vírgula ou semelhante. Uma temperatura de resina ao produzir a película é determinada apropriadamente de acordo com a composição ou viscosidade da resina a partir da qual a película é produzida. Especificamente, as mesmas condições de temperatura que na temperatura de amassamento no método de produção acima descrito de uma composição de resina epóxi são adequadamente adotadas. O número de vezes da impregnação não é limitado a uma única vez, mas a impregnação pode também ser realizada em uma maneira de múltiplos estágios a pressão e temperatura arbitrárias enquanto está sendo dividida em várias vezes.
[00123] O método de solvente é um método no qual a composição de resina é formada em um estado de verniz usando um solvente apropriado, e este verniz é impregnado no material de base da fibra condutora. Dentre estes métodos convencionais, em particular, o prepreg da presente invenção pode ser adequadamente produzido pelo método termorreversível que é o método de produção convencionalmente conhecido.
[00124] Uma pressão de impregnação na impregnação da composição da resina matriz no material de base da fibra condutora usando a película da composição de resina é determinada adequadamente levando em consideração a viscosidade e o fluxo de resina, etc. da composição de resina.
[00125] No caso de uso da resina epóxi como resina matriz e impregnação da película da composição de resina epóxi no material de base da fibra condutora pelo método termorreversível, uma temperatura de impregnação está preferivelmente na faixa de 50 a 150°C. A temperatura de impregnação é mais preferivelmente de 60 a 145°C, e especialmente preferivelmente de 70 a 140°C.
[00126] O prepreg da presente invenção tem uma região condutora onde o material condutor é dispersado na resina. Um tal prepreg da presente invenção é obtido por um método de produção de um prepreg incluindo integrar a composição da resina matriz e o material condutor com o material de base composto por fibras condutoras, o método de produção sendo um método de produção de um prepreg incluino localizar o material condutor em uma parte do prepreg para formar uma região condutora onde o material condutor é dispersado na resina.
[00127] Embora o método de formação de uma tal região condutora não seja particularmente limitado, os exemplos do mesmo incluem um método no qual a camada de resina do prepreg acima produzido não tendo uma região condutora ou a totalidade do prepreg é perfurada usando um laser ou semelhante, e o material condutor é enchido diretamente ou como uma pasta do material condutor dispersa em um dispersante; um método no qual, na produção de um prepreg, a região condutora é formada na película de resina e transferida; um método no qual as partículas resultantes da dispersão do material condutor na resina são adicionadas à composição da resina matriz antes da impregnação ou sobre a superfície de prepreg; e semelhantes. Acima de tudo, um método no qual, na produção de um prepreg, é preferida que a região condutora seja formada na película de resina e transferida.
[00128] Como um método de produção mais específico do prepreg da presente invenção, por exemplo, é exemplificado um método de produção de um prepreg incluindo laminação da película de resina composta da composição da resina matriz sobre o material de base da fibra condutora e integração da composição da resina matriz com o material de base da fibra condutora, o método de produção sendo um método de produção de um prepreg, no qual a película de resina acima descrita é uma película de resina localizada no material condutor na qual o material condutor é localizado em uma parte da película composta pela composição da resina matriz.
[00129] A película de resina localizada no material condutor é preferivelmente uma película de resina localizada no material condutor obtida por disposição do material condutor em uma superfície da película composta pela resina matriz e é também preferivelmente uma película de resina localizada no material condutor obtida por disposição do material condutor sobre o suporte e depois transferindo o material condutor para a película composta pela resina matriz.
[00130] Além disso, o prepreg da presente invenção também pode ser produzido por um método de produção de um prepreg incluindo integrar a composição da resina matriz com o material de base da fibra condutora, o método de produção sendo um método de produção de um prepreg, no qual o material de base da fibra condutora é um material de base da fibra condutora no qual o material condutor é localizado em uma parte da superfície antecipadamente.
[00131] No caso de se dispor o material condutor em um material de folha, tal como uma película de reentrância, um suporte, um material de base da fibra condutora, etc., apenas o material condutor pode ser disposto diretamente, ou o material condutor pode ser disposto como uma pasta do material condutor tendo o material condutor dispersado em um dispersante, tal como uma resina, etc.
[00132] No caso de formação da região condutora apenas na camada de resina, um método no qual a película de resina localizada no material condutor é usada como a película da camada de resina que forma a camada de resina para um prepreg primário resultante da impregnação de uma parte da resina matriz no material de base da fibra condutora antecipadamente; ou um método no qual o material condutor está disposto em uma superfície de um prepreg primário, e é preferida a película de resina composta pela resina matriz que forma a camada de resina é laminada e impregnada com o prepreg primário.
[00133] Exemplos do método de formação da região condutora na película de resina (método de produção da película de resina localizada no material condutor) incluem um método no qual o material condutor é disposto diretamente sobre o suporte, tal como um papel de liberação, etc., ou uma pasta do material condutor tendo o material condutor dispersado em um dispersante, tal como uma resina, etc,, é disposta no suporte, e a resina matriz é então moldada para formar a película de resina; um método no qual a resina matriz é fundida no suporte para produzir a película de resina e, em seguida, o material condutor é disposto diretamente ou a pasta do material condutor tendo o material condutor dispersado na resina é disposta em uma tal película; um método no qual a película tendo o material condutor ou a pasta do material condutor disposta na sua superfície é presa na película de resina; um método no qual a pasta do material condutor disposta no suporte é transferida para a película de resina; e similares.
[00134] No caso de se dispor o material condutor ou a pasta do material condutor na película de resina, o suporte, a película ou a superfície do material de base da fibra condutora, o material condutor ou a pasta do material condutor pode ser disposto(a) em uma tal película por um método, tal como serigrafia, impressão por jato de tinta, aplicação por um distribuidor, etc., ou após a perfuração de uma tal película, o material condutor ou a pasta do material condutor pode ser enchido(a). É preferido dispor o material condutor ou a pasta do material condutor por um método, tal como serigrafia, impressão por jato de tinta, aplicação por um distribuidor, etc.
[00135] No caso de se dispor o material condutor ou a pasta do material condutor no suporte ou na película de resina, uma forma do mesmo pode ser apropriadamente determinada de acordo com a forma ou o tamanho da região condutora desejada. Exemplos de um padrão de disposição do material condutor ou da pasta do material condutor incluem uma disposição contínua, tal como um estado linear, um estado de treliça, etc., e uma disposição descontínua, tal estado pontilhado, um estado de ilha, etc. No caso de uma disposição descontínua, os pontos individuais ou ilhas podem ser dispostos de uma forma regular, tal como um estado de retícula, um estado em ziguezague, um estado circular, etc., ou podem ser dispostos aleatoriamente.
[00136] No caso em que o material condutor ou a pasta do material condutor é continuamente disposto(a), uma largura do(a) mesmo(a) é preferivelmente de 1 μm a 5 mm, e mais preferivelmente 10 μm a 1 mm em um fundo do mesmo. No caso em que o material condutor ou a pasta do material condutor é disposto(a) de forma descontínua, a forma de um fundo do mesmo não é particularmente limitado e uma forma arbitrária, tal como um círculo, uma elipse, um quadrado, um polígono, uma forma de estrela, uma forma indeterminada, etc., podem ser adotadas. Além disso, a dimensão do mesmo é preferivelmente de 0,1 μm a 5 mm, mais preferivelmente 1 μm a 1 mm, e ainda mais preferivelmente 10 a 500 μm em termos de um diâmetro de um perímetro no fundo. Além disso, uma área do fundo é preferivelmente de 0,01 a 500.000 μm2, mais preferivelmente de 0,1 a 100.000 μm2 e ainda mais preferivelmente de 1 a 10.000 μm2.
[00137] Uma altura do material condutor ou da pasta do material condutor a ser disposta pode ser adequadamente ajustada de acordo com a espessura do prepreg ou da camada de resina e é preferivelmente uma espessura de 80% ou mais da espessura da camada de resina. No caso em que o material condutor ou a pasta do material condutor está disposto(a) de modo que as peças da região condutora atravessem a camada da fibra condutora, a altura é preferivelmente uma espessura de 90% ou mais da espessura do prepreg. Além disso, a altura do material condutor ou da pasta do material condutor disposta é preferivelmente de 1 a 3.000 μm, e mais preferivelmente de 10 a 300 μm. Uma forma tridimensional do material condutor ou da pasta do material condutor disposta não é particularmente limitada e uma forma arbitrária, tal como uma forma em forma de coluna, uma forma prismática, uma forma cônica, uma forma de pirâmide, uma forma hemisférica, uma forma de meia-elipsóide, etc., podem ser adotadas. Ao formar o prepreg ou o material compósito reforçado com fibras, uma diferença na área de contato entre o fundo e a camada de fibras superior torna-se pequena e, por conseguinte, a forma é preferivelmente uma forma de coluna, uma forma prismática, uma forma hemisférica ou uma meia-elipsóide. No caso em que o material condutor ou a pasta do material condutor é continuamente disposto(a), é preferível eliminar o material condutor ou a pasta do material condutor de modo que uma seção transversal na direção da largura seja uma forma quadrada, uma forma trapezoidal, uma forma circular, uma forma semicircular, ou uma forma semi-elíptica.
[00138] No caso do uso do material condutor como uma pasta do material condutor dispersa em um dispersante, pode ser usado um solvente ou uma resina como o dispersante que dispersa o material condutor no mesmo. É preferível usar uma resina tendo compatibilidade com a resina matriz, e é mais preferido usar a mesma resina que a resina matriz. No caso de se usar o solvente como dispersante, é preferido que após o descarte da pasta do material condutor, o solvente seja removido. Além disso, no caso do uso da resina como dispersante, é preferível usar uma resina curável, tal como uma resina de termofixação, uma resina de cura por UV, etc.
[00139] Além disso, em um método de adição de partículas resultantes da dispersão do material condutor na resina para a composição da resina matriz antes da impregnação ou sobre a superfície do prepreg, no caso de usar uma resina de endurecimento como resina que dispersa o material condutor na mesma, ou no caso de se usar uma resina de endurecimento como dispersante da pasta do material condutor, é preferível dispor a resina de endurecimento em um estado semicurado (estágio B) no prepreg. Ao formar a região condutora no prepreg em um estado no qual o material condutor é dispersado na resina no estágio B, é possível impedir a difusão do material condutor para o interior da camada de resina no ambiente da região condutora ocorrer, e, portanto, a região condutora pode ser concebida com maior precisão. Além disso, ao produzir o material compósito reforçado com fibras, a composição de resina de estágio B pode ser deixada reagir com a resina matriz circundante e, por conseguinte, é possível formar uma fase contínua onde a resina na região condutora é integrada com a resina matriz da camada de resina. No caso de aderência de uma película tendo o material condutor disposto na mesma na película de resina, embora a película na qual o material condutor esteja disposto não seja particularmente limitada, é preferivelmente uma película tendo uma espessura de 1 a 50 μm e mais preferivelmente, uma película tendo uma espessura de 5 a 20 μm.
[00140] Como para um material da película, o uso de um composto polimérico é preferido porque na formação de um prepreg para fabricar o material compósito reforçado com fibra, os componentes de película funcionam como um intensificador de tenacidade do material compósito, pelo que as propriedades físicas do material compósito obtido são melhoradas. Na presente invenção, a película é, preferivelmente, uma película de polímero que é solúvel na resina matriz. Quando se utiliza a película de polímero que é solúvel na resina matriz, o composto de polímero que formou a película funciona como um intensificador de tenacidade da resina matriz, permitindo assim que as características mecânicas do material compósito sejam melhoradas. Além disso, uma tal película de polímero funciona como um suporte do material condutor em uma etapa de produção do prepreg, enquanto que no prepreg e no material compósito reforçado com fibras obtido por formação do prepreg, a película é dissolvida na resina matriz e desaparece, e, por conseguinte, a região condutora pode ser formada sobre toda a área na direção da espessura da camada de resina.
[00141] Como a película que é solúvel na resina matriz, é preferido usar uma película obtida formando uma resina termoplástica que é solúvel na resina matriz acima descrita em um estado de película. No caso de se usar uma resina epóxi como resina matriz, exemplos destes incluem uma película de polieterimida, uma película de polieterssulfona, uma película de polissulfona, uma película de policarbonato, e semelhantes.
[00142] No caso de se dispor o material condutor por transferência, embora o suporte para transferência não seja particularmente limitado, o suporte é, preferivelmente, um corpo plano tendo propriedades de liberação, tal como um papel de liberação contendo um agente de liberação, tal como um agente de liberação à base de silicone , etc., uma película de liberação, tal como uma película de resina de flúor, etc., ou semelhantes.
[00143] O prepreg obtido por adoção do método acima descrito é laminado, formado e curado de acordo com o objeto, produzindo deste modo o material compósito reforçado com fibras. Este método de produção é conhecido pos si só. De acordo com o prepreg da presente invenção, pode ser obtido um material compósito reforçado com fibra de carbono tendo excelentes características de condutividade e mecânicas.
[00144] O material compósito reforçado com fibras da presente invenção pode ser produzido por um método convencionalmente conhecido por laminação, formação e cura do prepreg da presente invenção de acordo com o objetivo. Como método de produção de um material compósito reforçado com fibras, por exemplo, um método de utilização de colocação manual, colocação de fita automática (ATL), colocação de fibras automática, ensacamento a vácuo, cura em autoclave, cura que não seja em autoclave, processo assistido por pressão, processo de molde de fósforo, cura com prensa simples, cura por clave com pressão, ou prensa de faixa contínua.
[00145] Uma vez que o material compósito reforçado com fibras da presente invenção tem excelentes características de condutividade e mecânicas, é aplicável a muitas aplicações que requerem melhorias na blindagem eletromagnética, proteção eletrostática, retorno de corrente e condutividade. Em particular, o material compósito reforçado com fibras da presente invenção é capaz de ser usado para resolver vários problemas eletromagnéticos em peças aeroespaciais, turbinas eólicas, vasos de pressão, construções, navios, trens, automóveis, tanques de combustível e outros campos.
[00146] A presente invenção é aqui descrita mais especificamente com referência aos Exemplos, mas não deve ser entendida que a presente invenção está limitada aos Exemplos. Os componentes e os métodos de teste usados nos presentes Exemplos e Exemplos Comparativos são descritos abaixo. [Componente](Material de base de fibra condutora)
[00147] • Utilizou-se um material de base da fibra condutora(gramagem de fibra: 190 g/m2) resultante do arranjo de filamentos de fibra de carbono em paralelo em uma direção como material de base da fibra condutora. A resistência à tração e o módulo dos filamentos de fibras de carbono usadas (Tenax IMS60 (nome comercial)), fabricado por Toho Tenax Co., Ltd. foram como a seguir.• Resistência à tração: 5.800 MPa• Módulo: 290 GPa[Composição de resina epóxi](Resina epóxi)• Resina epoxi de tipo glicidilamina (grupo trifuncional) [Araldite MY0600 (nome comercial), fabricado por Huntsman Advanced Materials] (MY0600)• Resina epoxi de tipo glicidilamina (grupo tetrafuncional) [Araldite MY721 (nome comercial), fabricado por Huntsman Advanced Materials] (MY721) - (Agente de cura de resina epóxi)
[00148] 4,4’-Diaminodifenilssulfona [agente de cura à base de amina aromática, fabricado por Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.] (4,4’-DDS) (Resina termoplástica)- Resina termoplástica A:
[00149] Polieterssulfona tendo um diâmetro médio de partícula de 20 μm [PES-5003P (nome comercial), fabricado por Sumitomo Chemical Co., Ltd.] (resina termoplástica solúvel em resina epóxi)- Resina termoplástica B:
[00150] Grilamid tendo um diâmetro médio de partícula de 20 μm [TR- 55 (nome comercial), fabricado por EMS-CHEMIE (Japan) Ltd.] (resina termoplástica insolúvel em resina epóxi) [Material condutor](Material condutor)- Nanopartícula de prata (diâmetro de partícula médio: 20 nm (valor de catálogo)) [fabricado por DOWA Electronics Materials Co., Ltd.]- Negro de fumo (diâmetro de partícula primária: 39,5 nm (valor de catálogo)) [Ketjen Black EC300J (nome comercial), fabricado por Lion Corporation] (Pasta do material condutor)- Pasta de prata 1:
[00151] A 100 partes em massa de “Araldite (marca registada)” MY0600 que serve como resina epóxi, 20 partes em massa de 4,4’- diaminodifenilssulfona (4,4’-DDS) que servem como agente de cura e 100 partes em peso da nanopartícula de prata acima descrita foram adicionadas, formando assim uma pasta do material condutor 1 tendo a nanopartícula de prata dispersa na resina epóxi.- Pasta de prata 2:
[00152] Adesivo condutor para compostos eletrônicos, fabricado porSanyu Rec Co., Ltd., GA-6278 (nome comercial) (Material condutor: partícula fina de prata (diâmetro médio das partículas: 2 μm), dispersante: resina epóxi, resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 5 x 10-4 Q-cm, teor ponderai de material condutor: 75% em peso, teor volumétrico do material condutor: 26% em vol)- Pasta de prata 3:
[00153] Pasta de nanopartículas de prata altamente condutora, MDot EC264 (nome comercial), fabricada pela Mitsuboshi Belting Ltd.(Material condutor: nanopartícula de prata (diâmetro médio de partícula: 0,2 μm), dispersante: resina de termofixação, resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 8 x 10—6 Q-cm, teor ponderal de material condutor: 80% em peso do material condutor: 32% em vol)- Pasta de prata 4:
[00154] A pasta de prata nano híbrida, TEC-PA-010 (nome comercial), fabricada por InkTec Co., Ltd. (Material condutor: complexo de prata (diâmetro médio das partículas: 35 nm), resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 8 x 10-6 Q-cm- Pasta de prata 5:
[00155] Tinta de partícula nano de metal, AGK101 (nome comercial), fabricado por Kishu Giken Kogyo Co., Ltd.(Material condutor: nanopartícula de prata (diâmetro médio de partícula: 20 nm), resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 5,0 x 10-3 cm, teor ponderal de material condutor: 35% em peso)- Pasta de prata 6:
[00156] Pasta de prata para cura por UV, UV700-SR1J (nome comercial), fabricado por Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K.(Material condutor: prata, dispersante: resina de cura por UV, resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 6 x 10-4 Q-cm, teor ponderai de material condutor: 86% em peso, teor volumétrico de material condutor: 34% em vol)- Pasta de prata 7:
[00157] Pasta de prata, RA FS 110S (nome comercial), fabricado por Toyochem Co., Ltd.(Material condutor: partícula fina de prata (diâmetro médio de partícula: 4 μm), resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 5 x 10—5 Q-cm, teor ponderal de material condutor: 82% em peso, teor volumétrico de material condutor; 33 % em vol) - Pasta de cobre:
[00158] Pasta de cobre condutora, ACP-100 (nome comercial), fabricado por Asahi Chemical Research Laboratory Co., Ltd.(Material condutor: cobre, resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 1,6 x 10-4 Q-cm) - Pasta de níquel:
[00159] Adesivo condutor, ECA202 (nome comercial), fabricado por Nihon Handa Co., Ltd.(Material condutor: níquel, dispersante: resina epóxi, resistividade elétrica (resistividade volumétrica): 2,0 x 10-1 Q-cm - Pasta de carbono:
[00160] Pasta condutora, DY-280H-3 (nome comercial), fabricada pela Toyobo Co., Ltd.(Material condutor: carbono, dispersante: resina de termofixação, resistividade elétrica: 8,0 x 10-2 Q-cm) [Suporte]- Película de liberação à base de flúor (película de FEP) [A4000R Red Release Film (nome comercial), fabricado por Airtec Japan Co., Ltd.]- Papel de liberação à base de silicone [papel de liberação à base de silicone, WBF90K-D (nome comercial), fabricado por Lintec Corporation] (papel de liberação)[Método de medição](1) Diâmetro médio das partículas:
[00161] Mediu-se o diâmetro médio de partícula do material condutor contido na pasta do material condutor da seguinte maneira. Isto é, a pasta do material condutor foi diluída com um solvente orgânico; depois disso, as partículas foram aumentadas para 10.000 vezes por um microscópio eletrônico por varrimento e fotografadas; 30 partículas foram selecionadas aleatoriamente e medidas para um seu diâmetro de partícula; e foi determinado um valor médio das mesmas.(2) Medição da resistividade volumétrica na direção Z:
[00162] Na presente invenção, a condutividade do material compósito foi avaliada em termos de uma resistividade volumétrica na direção Z (direção da espessura). A resistividade volumétrica é uma resistência específica do material dado. Uma unidade da medida da condutividade do material tridimensional é ohm-cm (fí-cm). Uma resistividade volumétrica p do material na direção Z é geralmente definida de acordo com a seguinte equação.p = RA/LR: Resistividade elétrica de espécime de teste (medida pelo medidor digital em ohm)L: Espessura de espécime de teste (m)A: Área da seção transversal de espécime de teste (m2)
[00163] Na presente invenção, a resistividade volumétrica é medida apenas na direção Z (direção da espessura do material compósito). No cálculo, uma vez que a espessura é sempre levada em consideração, em todos os casos, este valor é um resistividade “volumétrica”.(Método de produção da amostra para medição de resistividade volumétrica na direção Z)
[00164] O prepreg foi cortado e laminado para obter um laminado tendo uma construção laminada [+45/0/-45/90]2S. O laminado foi formado sob uma pressão de 0,49 MPa a 180°C por 120 minutos por um método de formação em autoclave a vácuo. O produto formado obtido foi cortado em uma dimensão de 40 mm de largura x 40 mm de comprimento, e a superfície do produto formado foi polida com um papel de areia até a fibra de carbono ter sido exposta. Finalmente, o acabamento superficial foi realizado usando um papel de areia # 2000, obtendo-se assim uma espécime de teste. A espécime de teste obtida foi colocada entre dois eletrodos de 50 mm de largura x 50 mm de comprimento que tinham sido submetidos a revestimento com ouro.
[00165] O valor de resistividade da espécime de teste na direção Z foi medido com um medidor digital em ohm (AX-114N, fabricado por Adex Aile Co., Ltd.) em um estado no qual foi aplicada uma carga de 0,06 MPa entre os dois eletrodos, e a resistividade volumétrica foi determinada de acordo com a equação acima descrita. O valor de resistividade foi medido com relação a 10 folhas do espécime de teste, e a resistividade volumétrica foi calculada e avaliada usando um valor médio da mesma.(3) Tenacidade interlaminar de material compósito reforçado com fibra (tenacidade interlaminar do modo I (GIc))
[00166] A tenacidade interlaminar do material compósito reforçado com fibras foi medida em um modo de tenacidade interlaminar I (GIc) em conformidade com JIS K7086 e avaliado. O prepreg obtido foi cortado em um quadrado regular tendo um lado de 360 mm e laminado, produzindo deste modo dois laminados tendo 10 camadas na direção a 0°. A fim de gerar uma fissura inicial, uma folha de liberação foi endanduichada entre os dois laminados, e os dois foram combinados para obter um laminado de prepreg tendo uma construção laminada [0]20. O laminado de prepreg foi formado sob uma pressão de 0,59 MPa sob uma condição de temperatura ajustada individualmente para cada um dos Exemplos e Exemplos Comparativos por adoção de um método usual de formação em autoclave a vácuo. O produto formado obtido foi cortado em dimensões de 20 mm de largura x 195 mm de comprimento, obtendo assim uma espécime de teste de um modo de tenacidade de fratura interlaminar I (GIc).
[00167] Usando um método de teste para a tenacidade de fissura interlaminar do feixe cantilever duplo (método DCB) como o método de teste da GIc, permitiu-se gerar uma pré-fissura (fissura inicial) de 2 a 5 mm a partir da ponta da folha de liberação, e em seguida, realizou-se um teste para promover a fissura. A velocidade de cruzamento de uma máquina de teste de tração para espécime de teste foi ajustada para 0,5 mm/min até que a fissura promovida atingisse 20 mm e a 1 mm/min após a fissura promovida ter atingido 20 mm e a medição foi realizada com n = 5. A GIc foi calculada a partir de uma carga, um deslocamento e um comprimento de fissura.(Exemplo 1)
[00168] A 100 partes em massa de “Araldite (marca registada)” MY0600 que serve como resina epóxi, 20 partes em massa de 4,4’- diaminodifenilssulfona (4,4’-DDS) que servem como agente de cura e 100 partes em peso da nanopartícula de prata foi adicionada, produzindo assim uma pasta do material condutor 1 tendo a nanopartícula de prata dispersa na resina epóxi. Subsequentemente, sobre uma superfície de um película de PES, a pasta do material condutor foi submetida a serigrafia em uma forma de coluna tendo um diâmetro de 30 μm e uma altura de 20 μm a interstícios de 0,2 mm longitudinalmente e em largura, seguida por aquecimento a 120°C por 5 minutos. A pasta do material condutor tornou-se em um estado de gel na película de PES, mantendo assim a forma após a impressão.
[00169] Em um aparelho de amassamento, adicionou-se 10 partes em massa da polieterssulfona 5003P (resina termoplástica A) que serviu como resina termoplástica solúvel a 50 partes em massa de MY0600 e 50 partes em massa de MY721 cada uma servindo como resina epóxi, e os conteúdos foram agitados com um agitador a 120°C por 30 minutos, dissolvendo assim completamente a resina termoplástica A para preparar uma composição de resina epóxi. Um valor de resistividade elétrica de uma resina resultante da cura de uma tal composição de resina epóxi era mais do que um limite de medição de um medidor digital em ohms (AX-114N, fabricado por Adex Aile Co., Ltd.) e não mensurável, e a sua resistividade volumétrica era maior que 105 Q.cim. Subsequentemente, a composição de resina epóxi preparada foi aplicada em uma película de liberação usando um revestidor de película, obtendo assim uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2). Sobre uma superfície da película de resina obtida para a camada superficial, a película de PES resultante da serigrafia da pasta do material condutor foi colada de modo que a superfície impressa entrasse em contato com a composição de resina epóxi.
[00170] Subsequentemente, adicionaram-se 10 partes em massa da resina termoplástica A a 50 partes em massa de MY600 e 50 partes em massa de MY721 e agitou-se o conteúdo com um agitador a 120°C por 30 minutos para dissolver completamente a resina termoplástica A, seguido por resfriamento a uma temperatura de resina de 80°C ou menor. Em seguida, amassaram-se 30 partes em massa da resina termoplástica B e 45 partes em massa de 4,4’-DDS foram adicionalmente amassadas, preparando assim uma composição de resina epóxi. Um valor de resistividade elétrica de uma resina resultante da cura como uma composição de resina epóxi era maor do que um limite de medição de um medidor digital em ohms, e também não mensurável, e a sua resistividade volumétrica era mais de 105 Qcm. A composição de resina preparada foi aplicada em um papel de liberação usando um revestidor de película, produzindo assim uma película de resina para impregnação de 40 g/m2.
[00171] Em ambas as superfícies do material de base da fibra condutora, a película de resina para impregnação foi colada e a composição de resina foi impregnada no material de base da fibra condutora por um método termorreversível, produzindo assim um prepreg primário. Subsequentemente, sobre ambas as superfícies do material de base da fibra condutora tendo a resina impregnada no mesmo (prepreg primário), a película de resina para a camada superficial sobre a qual a película de PES tinha sido colada, foi colada de modo que a película de PES entrasse em contato com o material de base de fibra condutora, produzindo desse modo um prepreg. Usando o prepreg produzido, formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica pelo método acima descrito e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras.
[00172] Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm. Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, a película de PES foi dissolvida e desapareceu, e uma região onde a nanopartícula de prata dispersa na resina matriz foi localizada e existia em uma elevada densidade em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina matriz na região contendo a nanopartícula de prata em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 2)
[00173] Em um aparelho de amassamento, 40 partes em massa da resina termoplástica A foram adicionadas a 50 partes em massa de MY0600 e 50 partes em massa de MY721 cada uma servindo como resina epóxi e o conteúdo foi agitado com um agitador a 120°C para 30 minutos, dissolvendo assim completamente a resina termoplástica A para preparar uma composição de resina epóxi. Subsequentemente, a composição de resina epóxi preparada foi aplicada em uma película de liberação usando um revestidor de película, obtendo assim uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2). A película de resina obtida para a camada superficial foi submetida a serigrafia na superfície da película com uma pasta do material condutor produzida pelo mesmo método que no Exemplo 1 a interstícios de 3 mm em um estado linear com uma largura de 30 μm e uma espessura de 20 μm na direção da largura da película (direção perpendicular à direção do comprimento).
[00174] Subsequentemente, foram adicionadas 20 partes em massa da resina termoplástica A a 50 partes em massa de MY600 e 50 partes em massa de MY721 e o conteúdo foi agitado com um agitador a 120°C por 30 minutos para dissolver completamente a resina termoplástica A, seguido por resfriamento a uma temperatura de resina de 80°C ou inferior. Em seguida, amassaram-se 30 partes em massa da resina termoplástica B, e 45 partes em massa de 4,4’-DDS foram adicionalmente amassadas, preparando assim uma composição de resina epóxi. A composição de resina preparada foi aplicada em um papel de liberação usando um revestidor de película, produzindo assim uma película de resina para impregnação de 40 g/m2.
[00175] Em ambas as superfícies do material de base da fibra condutora, a película de resina para impregnação foi colada, e a composição de resina foi impregnada no material de base da fibra condutora por um método termorreversível, produzindo assim um prepreg primário. Subsequentemente, em ambas as superfícies do material de base da fibra condutora tendo a resina impregnada no mesmo (prepreg primário), a película de resina para a camada superficial foi colada de modo que a superfície na qual a pasta do material condutor tinha sido impressa entrou em contato com o material de base da fibra condutora, produzindo desse modo um prepreg. Usando o prepreg produzido, formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica pelo método acima descrito e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras.
[00176] O material compósito reforçado com fibras obtido exibiu boa condutividade. Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde a nanopartícula de prata dispersa na resina matriz foi localizada e existia em uma elevada densidade em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina matriz na região contendo a nanopartícula de prata em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 3)
[00177] Foi preparada uma placa de serigrafia na qual foram dispostos pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em um estado de retícula em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. A pasta de prata 2 foi impressa em uma película de FEP usando uma máquina de impressão a vácuo, VPES-HAIV, fabricada por Sanyu Rec Co., Ltd. Uma pressão no momento da impressão era de 100 kPa e uma folga era de 1 mm. Após a impressão, o resultante foi seco a 120°C por 120 minutos. Uma forma da pasta do material condutor após a impressão era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm.
[00178] Subsequentemente, obteve-se uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2, espessura de resina: 40 μm) do mesmo modo que no Exemplo 1. Sobre uma superfície da película de resina obtida para camada superficial, a película de FEP resultante da serigrafia da pasta do material condutor foi colada de modo que a superfície impressa entrasse em contato com a composição de resina epóxi. Em seguida, a película de FEP foi removida, transferindo assim a pasta do material condutor para a película de resina para a camada superficial. A pasta do material condutor após a transferência manteve a forma hemisférica.
[00179] Subsequentemente, produziu-se um prepreg primário do mesmo modo que no Exemplo 1. Em ambas as superfícies do prepreg primário obtido, a película de resina para a camada superficial sobre a qual a pasta do material condutor tinha sido transferida foi colada de modo que a pasta do material condutor entrasse em contato com o material de base da fibra condutora, produzindo desse modo um prepreg. Uma quantidade de mistura do material condutor neste prepreg calculada a partir da forma da pasta do material condutor foi de 0,033% em peso em relação ao peso da resina matriz e 0,011% em volume em relação ao volume da resina matriz, respectivamente.
[00180] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00181] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina matriz na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 4)
[00182] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a pasta de cobre foi usada como pasta do material condutor. Uma forma da pasta do material condutor no estado do película de FEP após serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 130 μm e uma altura de 30 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,022% em peso em relação à resina matriz no prepreg obtido.
[00183] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 250 fí-cm.
[00184] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 5)
[00185] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que se utilizou a pasta de cobre como pasta do material condutor; e que o tratamento de secagem após serigrafia foi mudado para um a 130°C por 30 minutos. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 130 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,018% em peso em relação à resina matriz no prepreg.
[00186] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 800 fí-cm.
[00187] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 6)
[00188] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a pasta de níquel foi usada como pasta do material condutor; e que o tratamento de secagem após serigrafia foi mudado para um a 120°C por 60 minutos. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 130 μm e uma altura de 40 μm. Uma quantidade de mistura do material condutor foi de 0,019% em peso em relação à resina matriz no prepreg.
[00189] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 900 fí-cm.
[00190] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 7)
[00191] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a pasta de prata 3 foi usada como pasta do material condutor; e que o tratamento de secagem após serigrafia foi mudado para um a 120°C por 30 minutos. Uma forma da pasta do material condutor depois da serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 170 μm e uma altura de 30 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,046% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,013% em volume.
[00192] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 190 fí-cm.
[00193] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 8)
[00194] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a pasta de prata 4 foi usada como pasta do material condutor; e que o tratamento de secagem após serigrafia foi mudado para um a 150°C por 30 minutos. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 180 μm e uma altura de 15 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,008% em peso em relação à resina matriz no prepreg.
[00195] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido apresentou 550 fí-cm. Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 9)
[00196] Em um película de FEP, uma pasta do material condutor foi disposta em um estado de treliça de pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em intervalos de 5 mm na direção da largura e da direção do comprimento, respectivamente, usando um dispensador de jato sem contato, Aero Jet, fabricado por Musashi Engineering, Inc., e a pasta do material condutor foi então seca a 120°C por 120 minutos. A pasta de prata 2 foi usada como pasta do material condutor. Uma forma da pasta do material condutor após a secagem era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 50 μm.
[00197] Subsequentemente, obteve-se uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2) do mesmo modo que no Exemplo 1. Sobre uma superfície da película de resina obtida para camada superficial, a película de FEP resultante da serigrafia da pasta do material condutor foi colada de modo que a superfície impressa entrasse em contato com a composição de resina epóxi. Em seguida, a película de FEP foi removida, transferindo assim a pasta do material condutor para a película de resina para a camada superficial. A pasta do material condutor após transferência manteve a forma hemisférica.
[00198] Subsequentemente, produziu-se um prepreg primário do mesmo modo que no Exemplo 1. Em ambas as superfícies do prepreg primário obtido, a película de resina para a camada superficial sobre a qual a pasta do material condutor tinha sido transferida foi colada de modo que a pasta do material condutor entrasse em contato com o material de base da fibra condutora, produzindo desse modo um prepreg. Uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,041% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,014% em vol.
[00199] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00200] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 10)
[00201] Em um película de FEP, colocou-se uma pasta do material condutor em um estado de retícula de pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm a intervalos de 5 mm na direção da largura e da direção do comprimento, respectivamente, usando uma impressora de jato de tinta para PE, fabricada por Kishu Giken Kogyo Co., Ltd., e a pasta do material condutor foi depois seca sob uma condição a 180°C por 30 minutos. A pasta de prata 5 foi usada como pasta do material condutor. Uma forma da pasta do material condutor depois da secagem era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 150 um e uma altura de 70 um. No entanto, após a secagem, a forma tornou-se uma forma de cone truncado na qual um centro do mesmo era rebaixado.
[00202] Subsequentemente, obteve-se uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2) do mesmo modo que no Exemplo 1. Sobre uma superfície da película de resina obtida para camada superficial, a película de FEP resultante da serigrafia da pasta do material condutor foi colada de modo que a superfície impressa entrasse em contato com a composição de resina epóxi. Em seguida, a película de FEP foi removida, transferindo assim a pasta do material condutor para a película de resina para a camada superficial. A pasta do material condutor após transferência manteve a forma hemisférica.
[00203] Subsequentemente, produziu-se um prepreg primário do mesmo modo que no Exemplo 1. Em ambas as superfícies do prepreg primário obtido, a película de resina para a camada superficial sobre a qual a pasta do material condutor tinha sido transferida foi colada de modo que a pasta do material condutor entrasse em contato com o material de base da fibra condutora, produzindo desse modo um prepreg. Uma quantidade de mistura do material condutor foi de 0,015% em peso em relação à resina matriz no prepreg.
[00204] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 300 fí-cm.
[00205] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 11)
[00206] Um prepreg primário foi produzido pelo mesmo método que no Exemplo 1. A pasta de prata 2 foi impressa em uma superfície do prepreg primário usando uma placa de serigrafia na qual os pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm foram dispostos em uma estado de retícula em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente, e uma máquina de impressão a vácuo, VPES-HAIV, fabricada por Sanyu Rec Co., Ltd. Uma pressão no momento da impressão era de 100 kPa e uma folga era de 1 mm. Após a impressão, o resultante foi seco a 50°C por 180 minutos. A pasta do material condutor foi seca sobre o prepreg primário para manter a forma de ponto. Uma forma da pasta do material condutor após a aplicação era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 150 μm e uma altura de 35 μm.
[00207] Subsequentemente, obteve-se uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2) do mesmo modo que no Exemplo 1. Sobre uma superfície do prepreg primário resultante da serigrafia da pasta do material condutor, a película de resina para a camada superficial foi colada de modo que a superfície impressa do prepreg primário entrasse em contato com a composição de resina epóxi da película de resina para a camada superficial, produzindo desse modo um prepreg secundário. Uma quantidade de mistura do material condutor foi de 0,033% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo foi de 0,011% em volume.
[00208] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 190 fí-cm.
[00209] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 12)
[00210] Um prepreg primário foi produzido pelo mesmo método que no Exemplo 1. Em uma superfície do prepreg primário, uma pasta do material condutor foi disposta em um estado de treliça de pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em intervalos de 5 mm na direção de largura e na direção do comprimento, respectivamente, usando um dispensador de jato sem contato, Aero Jet, fabricado por Musashi Engineering, Inc., seguido por secagem a 50°C por 180 minutos. A pasta de prata 2 foi usada como pasta do material condutor. A pasta do material condutor foi seca sobre o prepreg primário para manter a forma de ponto. Uma forma da pasta do material condutor após a aplicação era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 160 μm e uma altura de 50 μm. Em seguida, produziu-se um prepreg pelo mesmo método que no Exemplo 11. Uma quantidade de mistura do material condutor era 0,055% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,019% em volume.
[00211] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00212] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 13)
[00213] Obteve-se uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2) do mesmo modo que no Exemplo 1. Subsequentemente, na película de resina para camada superficial, a pasta do material condutor 3 foi disposta em um estado de treliça de Pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em intervalos de 5 mm na direção da largura e da direção do comprimento, respectivamente usando um distribuidor de jato sem contato, Aero Jet, fabricado por Musashi Engineering, Inc., seguido de secagem a 50°C por 180 minutos. A pasta do material condutor foi seca sobre a película de resina para a camada superficial para manter a forma de ponto. Uma forma da pasta do material condutor após a aplicação era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 190 μm e uma altura de 50 μm.
[00214] Subsequentemente, produziu-se um prepreg primário do mesmo modo que no Exemplo 1. O prepreg primário e a película de resina para a camada superficial tendo a pasta do material condutor aplicada na mesma estavam presos de modo que a superfície aplicada pelo material condutor da película de resina para a camada superficial entre em contato com a composição de resina epóxi do prepreg primário, produzindo deste modo um prepreg. Uma quantidade de mistura do material condutor foi de 0,078% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo foi de 0,026% em volume.
[00215] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtida mostrou 180 fí-cm.
[00216] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 14)
[00217] Produziu-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que o suporte foi mudado da película de FEP para um papel de liberação. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 160 μm e uma altura de 30 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,033% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,011% em volume.
[00218] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 220 fí-cm.
[00219] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 15)
[00220] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a pasta de prata 6 foi usada como pasta do material condutor; e que o tratamento de secagem da pasta do material condutor após a serigrafia foi mudado do tratamento de aquecimento a 120°C por 120 minutos para irradiação com UV em temperatura normal por 60 minutos. Uma forma da pasta do material condutor depois da serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 160 μm e uma altura de 45 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,056% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,017% em volume.
[00221] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00222] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 16)
[00223] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada por uma placa de serigrafia na qual foram dispostos pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em um estado de ziguezague em intervalos de 5 mm. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,033% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,011% em volume.
[00224] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00225] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 17)
[00226] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que os pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm foram dispostos em um estado de retícula oblíqua em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente de modo que os pontos arranjados na direção da largura tenham sido deslocados em 0,2 mm em cada linha na direção da largura. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,033% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,011% em volume.
[00227] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00228] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 18)
[00229] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que os pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm foram dispostos em um estado de retícula em intervalos de 2,5 mm na direção da largura e 10 mm na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,033% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,011% em volume.
[00230] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00231] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 19)
[00232] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que os pontos elípticos tendo um eixo maior de 300 μm e um eixo menor de 100 μm foram dispostos em um estado de treliça em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor depois da serigrafia era de uma forma semi- elipsoidal tendo um eixo maior de 170 μm, um eixo menor de 95 μm e uma altura de 35 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,043% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,015% em volume.
[00233] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 220 fí-cm.
[00234] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 20)
[00235] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia na qual linhas retas tendo uma largura de 200 μm e que se estendem na direção da largura foram dispostas em intervalos de 5 mm na direção do comprimento. Uma forma da pasta do material condutor depois da serigrafia era de uma forma de linha tendo uma largura de 180 μm e uma altura de 30 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,219% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,074% em volume.
[00236] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibra obtido mostrou 200 fí-cm.
[00237] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 21)
[00238] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que os pontos (círculos) tendo um diâmetro de 100 μm foram dispostos em um estado de retícula em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 94 μm e uma altura de 17 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,007% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,002% em volume.
[00239] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 600 ^-cm.
[00240] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 22)
[00241] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia na qual foram dispostos pontos (círculos) tendo um diâmetro de 150 μm em um estado de retícula em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 108 μm e uma altura de 26 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,013% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,004% em volume.
[00242] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 350 fí-cm.
[00243] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 23)
[00244] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia na qual foram dispostos pontos (círculos) tendo um diâmetro de 300 μm em um estado de retícula em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 168 μm e uma altura de 58 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,071% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,024% em volume.
[00245] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00246] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 24)
[00247] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia na qual foram colocados pontos (círculos) tendo um diâmetro de 500 μm em um estado de retícula em intervalos de 5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 246 μm e uma altura de 100 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,26% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,088% em volume.
[00248] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00249] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 25)
[00250] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia na qual foram dispostos pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em um estado de retícula em intervalos de 10 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,008% em peso (em relação à resina matriz) no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,003% em volume.
[00251] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 190 fí-cm.
[00252] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 26)
[00253] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm foram dispostos em um estado de retícula em intervalos de 15 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,004% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,001% em volume.
[00254] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 190 fí-cm.
[00255] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 27)
[00256] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a chapa de serigrafia foi substituída por uma placa de serigrafia na qual foram dispostos pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm em um estado de treliça a interstícios de 20 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,002% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,001% em volume.
[00257] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibra obtido mostrou 200 fí-cm.
[00258] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 28)
[00259] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que os pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm foram dispostos em um estado de retícula em intervalos de 2,5 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era 0,13% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,044% em volume.
[00260] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00261] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 29)
[00262] Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 3, exceto que a placa de serigrafia foi mudada para uma placa de serigrafia em que os pontos (círculos) tendo um diâmetro de 200 μm foram dispostos em um estado de retícula em intervalos de 1 mm na direção da largura e na direção do comprimento, respectivamente. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,82% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,28% em volume.
[00263] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 180 fí-cm.
[00264] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo 30)
[00265] Filamentos de fibra de carbono (Tenax IMS60 (nome comercial)) que servem como uma fibra condutora foram lavados com acetona, removendo assim um agente de encolamento afixado. Subsequentemente, foi dado um agente de encolamento à base de resina epóxi tendo grafite em flocos (BF-1AT Φ1μm, fabricado por Ito Graphite Co., Ltd.) misturado com o mesmo aos filamentos de grafite de carbono a partir dos quais o agente de encolamento tinha sido removido, obtendo filametos de fibra de carbono em que o grafite em flocos foi afixado à superfície da fibra. Uma quantidade de afixação do grafite em flocos era de 1,0% do peso da fibra. Obteve-se um prepreg do mesmo modo que no Exemplo 7, com a exceção de se ter sido usado um material de base da fibra condutora (gramagem: 190 g/m2) resultante do arranjo dos filamentos de fibra de carbono afixados em grafite em flocos em paralelo em uma direção; e que a pasta condutora 7 foi usada. Uma forma da pasta do material condutor após a serigrafia era de uma forma hemisférica tendo um diâmetro de 140 μm e uma altura de 40 μm. Além disso, uma quantidade de mistura do material condutor era de 0,037% em peso em relação à resina matriz no prepreg, e uma razão volumétrica do mesmo era de 0,011% em volume.
[00266] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 13 fí-cm.
[00267] Como resultado da observação de uma seção transversal do material compósito reforçado com fibras com um microscópio eletrônico, uma região onde o material condutor dispersado na resina foi localizado e existia em uma densidade elevada em cada uma das camadas de resina interlaminares da camada de fibra de carbono atravessada na direção da espessura da camada de resina e existia entrando em contato com a camada de fibra de carbono. Além disso, a resina na região contendo o material condutor em uma densidade elevada foi integrada com uma resina matriz em outra região para formar uma fase contínua.(Exemplo Comparativo 1)
[00268] Em um aparelho de amassamento, foram adicionadas 10 partes em massa da resina termoplástica A a 50 partes em massa de MY600 e 50 partes em massa de MY721 e o conteúdo foi agitado com um agitador a 120°C por 30 minutos para dissolver completamente a resina termoplástica A, seguida por resfriamento a uma temperatura de resina de 80°C ou inferior. Em seguida, amassaram-se 30 partes em massa da resina termoplástica B, e 45 partes em massa de 4,4’-DDS foram adicionalmente amassadas, preparando assim uma composição de resina epóxi. A composição de resina preparada foi aplicada em um papel de liberação usando um revestidor de película, produzindo assim uma película de resina para impregnação de 40 g/m2.
[00269] Em ambas as superfícies do material de base da fibra condutora, a película de resina para impregnação foi colada, e a composição de resina foi impregnada no material de base da fibra condutora por um método termorreversível, produzindo assim um prepreg primário.
[00270] Subsequentemente, em uma máquina de amassamento, adicionou-se recentemente 10 partes em massa da poli-étersulfona 5003P (resina termoplástica A) que servirram como uma resina termoplástica solúvel a 50 partes em massa de MY0600 e 50 partes em massa de MY721, cada uma servindo como resina epóxi, e o conteúdo foi agitado com um agitador a 120°C por 30 minutos, dissolvendo assim completamente a resina termoplástica A para preparar uma composição de resina epóxi. A composição de resina epóxi preparada foi aplicada em uma película de liberação usando um revestidor de película, obtendo-se assim uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2).
[00271] Sobre uma superfície da película de resina obtida para camada superficial, o prepreg primário foi preso de modo a entrar em contato com a composição de resina epóxi, preparando deste modo um prepreg secundário.
[00272] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido e avaliou-se a condutividade do material compósito reforçado com fibras. Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 3.300 ^.μm.(Exemplo Comparativo 2)
[00273] Em um aparelho de amassamento, foram adicionadas 10 partes em massa da resina termoplástica A a 50 partes em massa de MY600 e 50 partes em massa de MY721, e o conteúdo foi agitado com um agitador a 120°C por 30 minutos para dissolver completamente a resina termoplástica A, seguida por resfriamento a uma temperatura de resina de 80°C ou inferior. Em seguida, amassaram-se 30 partes em massa da resina termoplástica B e 45 partes em massa de 4,4’-DDS e 1 parte em massa de negro de fumo foram ainda amassadas, preparando assim uma composição de resina epóxi. A composição de resina preparada foi aplicada em um papel de liberação usando um revestidor de película, produzindo assim uma película de resina para impregnação de 40 g/m2.
[00274] Em ambas as superfícies do material de base da fibra condutora, a película de resina para impregnação foi presa, e a composição de resina foi impregnada no material de base da fibra condutora por um método termorreversível, produzindo assim um prepreg primário.
[00275] Subsequentemente, em uma máquina de amassamento, adicionou-se recentemente 10 partes em massa da poli-étersulfona 5003P (resina termoplástica A) que serviu como resina termoplástica solúvel a 50 partes em massa de MY0600 e 50 partes em massa de MY721 cada uma servindo como resina epóxi, e o conteúdo foi agitado com um agitador a 120°C por 30 minutos, dissolvendo assim completamente a resina termoplástica A para preparar uma composição de resina epóxi.
[00276] A composição de resina epóxi preparada foi aplicada em uma película de liberação usando um revestidor de película, obtendo assim uma película de resina para camada superficial (peso de resina por unidade: 10 g/m2). Sobre uma superfície da película de resina obtida para camada superficial, o prepreg primário foi preso de modo a entrar em contato com a composição de resina epóxi, preparando deste modo um prepreg secundário.
[00277] Formou-se uma amostra de medição de resistividade volumétrica usando o prepreg produzido no método acima descrito, e avaliou- se a condutividade do material compósito reforçado com fibras.
[00278] Uma resistividade elétrica do material compósito reforçado com fibras obtido mostrou 3.300 ^.μm.(Exemplo Comparativo 3)
[00279] Usando o prepreg obtido no Exemplo Comparativo 1, a tenacidade interlaminar (GIc) do material compósito reforçado com fibras foi avaliada pelo método acima descrito. A GIc do material compósito obtido usando o prepreg obtido no Exemplo Comparativo 1 foi de 507,5 J/m2. (Exemplo Comparativo 4)
[00280] Usando o prepreg obtido no Exemplo Comparativo 2, a GIc foi avaliada. A GIc do material compósito obtido usando o prepreg obtido no Exemplo Comparativo 2 era de 420 J/m2, cujo valor era inferior à GIc do material compósito obtido usando o prepreg obtido no Exemplo Comparativo 1. Assim, foi confirmado que as propriedades físicas do material compósito foram reduzidas devido à presença do material condutor.(Exemplo 31)
[00281] Usando o prepreg obtido no Exemplo 3, a GIc foi avaliada. A GIc do material compósito obtido usando o prepreg obtido no Exemplo 3 foi de 525 J/m2. A GIc do material compósito obtido usando o prepreg obtido no Exemplo 3 é igual ou superior à GIc do material compósito obtido usando o prepreg obtido no Exemplo Comparativo 1. Assim, de acordo com o prepreg da presente invenção, poderia ser confirmado que se obtém um material compósito tendo uma elevada condutividade e elevadas propriedades físicas do material compósito.
Claims (12)
1. Prepreg, caracterizado pelo fato de que compreende fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz, em que uma camada de resina composta de pelo menos a resina matriz está presente em uma ou em ambas as superfícies de uma camada da fibra condutora composta de pelo menos as fibras condutoras,o prepreg sendo um prepreg tendo uma região condutora onde um material condutor é dispersado na resina, tal que a taxa de ocupação do volume é de 20 a 95% em volume, e a região condutora está presente pelo menos na camada de resina;a área da região condutora é de 0,001% a 5% de uma área da seção transversal na direção planar, eem que a resina na região condutora forma uma fase contínua com a resina matriz em outras regiões.
2. Prepreg de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a região condutora é presente de forma descontínua em um estado pontilhado ou um estado de ilha em uma seção transversal da direção planar.
3. Prepreg de acordo com a qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a região condutora está presente continuamente na direção da espessura.
4. Prepreg de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que uma resistividade volumétrica da região condutora é 1/1.000 ou menos do que a resistividade de outras regiões da resina matriz.
5. Prepreg de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de ocupação do volume pela da região condutora na resina matriz é de 0,0001% a 5% em volume.
6. Prepreg de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantidade do material condutor adicionado ao todo o prepreg é de 0,0005% a 1% em massa.
7. Material compósito reforçado com fibras, caracterizado pelo fato de que compreende fibras condutoras impregnadas com uma resina matriz,em que uma camada de resina composta de pelo menos uma resina matriz está presente entre as camadas resultantes da laminação de camadas de fibras condutoras compostas de pelo menos fibras condutoras e uma resina matriz,o material compósito reforçado com fibras tendo uma região condutora onde um material condutor é dispersado na resina, tal que a taxa de ocupação do volume é de 20 a 95% em volume, e a região condutora está presente pelo menos na camada de resina,a área da região condutora é de 0,001% a 5% de uma área da seção transversal na direção planar, eem que a resina na região condutora forma uma fase contínua com a resina matriz em outras regiões.
8. Material compósito reforçado com fibras de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a região condutora é presente de forma descontínua em um estado pontilhado ou um estado de ilha.
9. Método para produzir um prepreg, caracterizado pelo fato de que compreende laminar uma película de resina composta de uma composição da resina matriz sobre um material de base da fibra condutora e integrar a composição da resina matriz com o material de base da fibra condutora,a película de resina sendo uma película de resina localizada no material condutor na qual um material condutor é localizado em uma parte da película composta pela composição da resina matriz para formar uma região condutora, tal que a taxa de ocupação do volume é de 20 a 95% em volume, e a área da região condutora é de 0,001% a 5%, de uma área da seção transversal do prepeg na direção planar.
10. Método para produzir um prepreg de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a película de resina localizada no material condutor é uma película de resina localizada no material condutor obtida dispondo o material condutor em uma superfície da película composta pela resina matriz.
11. Método para produzir um prepreg de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a película de resina localizada no material condutor é uma película de resina localizada no material condutor obtida dispondo o material condutor em um suporte e depois transferindo o material condutor para a película composta pela resina matriz.
12. Método para produzir um prepreg de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o material condutror pe disposto em um estado pontilhado ou um estado de ilha.
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