JP2009074075A5 - プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料 - Google Patents
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Description
本発明は、優れた力学特性と導電性を兼ね備えた、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料に関するものである。
そこで本発明の目的は、優れた力学特性と導電性を兼ね備えた、プリプレグおよび優れた耐衝撃性等の力学特性と導電性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材料を提供することを目的とするものである。
すなわち、本発明のプリプレグは、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、熱可塑性樹脂粒子及び導電性粒子を含有する樹脂組成物が、炭素繊維に含浸されてなるプリプレグであって、前記のカップリング剤の添加量が、全樹脂組成物に対して０．００５〜０．１重量％であり、該熱可塑性樹脂粒子および導電性粒子のいずれも、その９０〜１００重量％が、プリプレグの厚さ１００％に対して、プリプレグの表面から、表面を起点として厚さ方向に好ましくは２０％の深さの範囲内に局在していることを特徴とするプリプレグ、または、少なくともエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、および熱可塑性樹脂の核が導電性物質で被覆されてなる導電性粒子を含有する樹脂組成物が、炭素繊維に含浸されてなるプリプレグであって、前記のカップリング剤の添加量が全樹脂組成物に対して、０．００５〜０．１重量％であり、該熱可塑性樹脂粒子および導電性粒子のいずれも、その９０〜１００重量％が、プリプレグの厚さ１００％に対して、プリプレグの表面から、表面を起点として厚さ方向に好ましくは２０％の深さの範囲内に局在していることを特徴とするプリプレグである。
本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物（以下、このエポキシ樹脂組成物を、「本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物」と称することがある。）の好ましい態様によれば、前記のカップリング剤はシランカップリング剤であり、より好適には、エポキシ基またはアミノ基を有するシランカップリング剤である。
また、本発明の炭素繊維強化複合材料は、前記プリプレグを硬化してなるものである。
また、本発明において、上記の耐衝撃性と導電性とを同時に満たす炭素繊維強化複合材料は、上記特定組成の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物が炭素繊維に含浸されてなるプリプレグを用いることにより得られるものである。本態様を使うことにより、導電性粒子とのエポキシ樹脂組成物との接着性と分散性が向上する。
このような観点から、前記の粒子層は、プリプレグの厚さ１００％に対して、プリプレグの表面から、表面を起点として厚さ方向に２０％の深さ、好ましくは１０％の深さの範囲内に存在していることである。また、粒子層は、片面のみに存在させても良いが、プリプレグに表裏ができるため、注意が必要となる。プリプレグの積層を間違えて、粒子のある層間とない層間が存在すると、衝撃に対して弱い複合材料となる。表裏の区別をなくし、積層を容易にするため、粒子層はプリプレグの表裏両面に存在する方がよい。
さらに、粒子層内に存在する熱可塑性樹脂粒子と導電性粒子の存在割合は、プリプレグ中、熱可塑性樹脂粒子と導電性粒子の全量１００重量％に対して９０〜１００重量％であり、好ましくは９５〜１００重量％である。
Claims (11)
- 少なくともエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、熱可塑性樹脂粒子および導電性粒子を含有する樹脂組成物が、炭素繊維に含浸されてなるプリプレグであって、該カップリング剤の添加量が全樹脂組成物に対して０．００５〜０．１重量％であり、該熱可塑性樹脂粒子および導電性粒子のいずれも、その９０〜１００重量％が、プリプレグの厚さ１００％に対して、プリプレグの表面から、表面を起点として厚さ方向に好ましくは２０％の深さの範囲内に局在していることを特徴とするプリプレグ。
- 少なくともエポキシ樹脂、硬化剤、カップリング剤、および熱可塑性樹脂の核が導電性物質で被覆されてなる導電性粒子を含有する樹脂組成物が、炭素繊維に含浸されてなるプリプレグであって、該カップリング剤の添加量が全樹脂組成物に対して０．００５〜０．１重量％であり、該熱可塑性樹脂粒子および導電性粒子のいずれも、その９０〜１００重量％が、プリプレグの厚さ１００％に対して、プリプレグの表面から、表面を起点として厚さ方向に好ましくは２０％の深さの範囲内に局在していることを特徴とするプリプレグ。
- カップリング剤がシランカップリング剤である、請求項１または２記載のプリプレグ。
- カップリング剤が、エポキシ基またはアミノ基を有するシランカップリング剤である、請求項３に記載のプリプレグ。
- 導電性粒子の平均粒径が、熱可塑性樹脂粒子の平均粒径と同じかもしくはそれより大きく、１〜１５０μｍである、請求項１、３、または４のいずれかに記載のプリプレグ。
- 導電性粒子の比重が０．８〜３．２である、請求項１〜５のいずれかに記載のプリプレグ。
- 導電性粒子が、カーボン粒子、無機材料の核および有機材料の核のそれぞれが導電性物質で被覆されてなる導電性粒子からなる群から選ばれた少なくとも一種である、請求項１、３〜６のいずれかに記載のプリプレグ。
- 導電性物質が、白金、金、銀、銅、ニッケル、チタンおよび炭素からなる群から選ばれた少なくとも一種を含んでなる、請求項２〜４、または７のいずれかに記載のプリプレグ。
- 導電性粒子の添加量が全樹脂組成物に対して０．０１〜２０重量％である、請求項１〜８のいずれかに記載のプリプレグ。
- カップリング剤と導電性粒子を重量比で１／２００〜１／１０の割合で含むとともに、エポキシ樹脂を総量で２０〜９５重量％含むマスターバッチを使用して得られたものである、請求項１〜９のいずれかに記載のプリプレグ。
- 請求項１〜１０のいずれかに記載のプリプレグを硬化してなる炭素繊維強化複合材料。
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