JP2010031197A - Copolymerized polyamide, fine particle comprising the same and carbon fiber-reinforced composite material - Google Patents

Copolymerized polyamide, fine particle comprising the same and carbon fiber-reinforced composite material Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copolymerized polyamide excellent in workability and effective as a toughness improver of a carbon fiber-reinforced composite material. <P>SOLUTION: The copolymerized polyamide is produced by the polycondensation of (A) an alicyclic diamine, (B) an aliphatic dicarboxylic acid and/or an alicyclic dicarboxylic acid, and (C) an aminocarboxylic acid or a lactam, wherein the relationship of 0.025<[C]/([A]+[B]+[C])<0.20 is satisfied, wherein [A], [B] and [C] represent the numbers of moles of the components (A), (B) and (C), respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、汎用溶媒への溶解性に優れるために加工性が良く、高いガラス転移温度を有し、熱硬化性樹脂の靱性改良材として有効な共重合ポリアミドに関するものである。   The present invention relates to a copolymerized polyamide which is excellent in solubility in a general-purpose solvent, has good workability, has a high glass transition temperature, and is effective as a toughness improving material for thermosetting resins.

炭素繊維とマトリックス樹脂とを含む炭素繊維強化複合材料は、比強度、比剛性、耐熱性および耐環境性に優れるため、スポーツ分野や航空機分野に普及し使用されている。特に航空機分野においては、近年の燃料高が影響して、軽量化による低燃費化を期待して、比強度、比剛性に優れる炭素繊維強化複合材料が注目されている。   Carbon fiber reinforced composite materials containing carbon fibers and matrix resins are excellent in specific strength, specific rigidity, heat resistance and environmental resistance, and are therefore widely used in the sports and aircraft fields. In particular, in the aircraft field, carbon fiber reinforced composite materials having excellent specific strength and specific rigidity have been attracting attention in anticipation of low fuel consumption due to weight reduction due to the recent increase in fuel.

航空機構造材に必要とされる力学特性の中で、引張強度および衝撃後圧縮強度(CAI)は最も重要とされ、これらの力学特性を向上させる技術が多数開示されている。特許文献1では、熱可塑性樹脂の粒子を層間に配し強化を行う、いわゆる粒子層間強化でCAIを向上させている。CAIを向上するためには、高靱性の熱可塑性樹脂を用い、衝撃時に熱可塑性樹脂の変形によってエネルギーを吸収することが有効と考えられるが、一般的に高靱性の熱可塑性樹脂はガラス転移温度が低く、エポキシ樹脂に代表されるマトリックス樹脂が本来有する高弾性率、耐熱性等の低下を引き起こすため、高ガラス転移温度、高靱性を両立する熱可塑性樹脂が望まれていた。   Among the mechanical properties required for aircraft structural materials, tensile strength and post-impact compressive strength (CAI) are the most important, and many techniques for improving these mechanical properties have been disclosed. In Patent Document 1, CAI is improved by so-called particle interlayer reinforcement in which thermoplastic resin particles are arranged between layers and strengthened. In order to improve CAI, it is considered effective to use a high toughness thermoplastic resin and absorb energy by deformation of the thermoplastic resin at the time of impact. Generally, a high toughness thermoplastic resin has a glass transition temperature. Therefore, a thermoplastic resin having both a high glass transition temperature and a high toughness has been desired.

高ガラス転移温度の熱可塑性樹脂として、脂環式ジアミンを構成成分とするポリアミドが知られている。炭素繊維強化複合材料においては、数μ〜数百μmの層間に熱可塑性樹脂を配するために、熱可塑性樹脂を数μ〜数十μmの微粒子とすることが必要であるが、特許文献2に記載のポリアミドは汎用溶媒への溶解性に劣るため、層間に配するための微粒子に加工することが困難であった。   As a thermoplastic resin having a high glass transition temperature, a polyamide having an alicyclic diamine as a constituent component is known. In a carbon fiber reinforced composite material, in order to arrange a thermoplastic resin between several μ to several hundred μm layers, it is necessary to make the thermoplastic resin into fine particles of several μ to several tens μm. Since the polyamide described in 1 is inferior in solubility in a general-purpose solvent, it was difficult to process it into fine particles for distribution between layers.

また、特許文献3には、ポリアミドを多価アルコールに加熱溶解した後、冷却して微粒子を析出させて得られるポリアミド微粒子が開示されているが、多価アルコールへのポリアミド樹脂の溶解性が低いために、生産性が低いという課題があった。
特開平10−231372号公報 特開平8−239469号公報 特開2007−119632号公報
Patent Document 3 discloses polyamide fine particles obtained by heating and dissolving polyamide in polyhydric alcohol and then cooling to precipitate the fine particles, but the solubility of the polyamide resin in polyhydric alcohol is low. Therefore, there was a problem that productivity was low.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-231372 JP-A-8-239469 JP 2007-119632 A

本発明は、加工性に優れた、高いガラス転移温度を有する、熱硬化性樹脂の靱性改良材として有効な共重合ポリアミド、それを用いた微粒子、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料を提供することを課題とする。   The present invention provides a copolyamide having an excellent workability and a high glass transition temperature, which is effective as a toughness improving material for thermosetting resins, fine particles, prepregs and carbon fiber reinforced composite materials using the same. Let it be an issue.

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、(A)〜(C)成分を特定の割合で重縮合して得られるポリアミド樹脂が有効であることを見い出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a polyamide resin obtained by polycondensation of the components (A) to (C) at a specific ratio is effective, and have reached the present invention. .

すなわち本発明は、
(i)(A)一般式Iで表される脂環式ジアミン
That is, the present invention
(I) (A) An alicyclic diamine represented by the general formula I

Figure 2010031197
Figure 2010031197

(式中、RはC2n(nは1〜3の自然数である)の炭化水素から選択される二価の基を示し、RおよびRはHまたはCm2m+1(mは1〜4の自然数である)の炭化水素から選択される一価の基を示す)、(B)炭素原子を6〜36個有する分岐構造をもたない脂肪族ジカルボン酸および/または脂環式ジカルボン酸、および(C)炭素原子6〜18個を有するアミノカルボン酸またはラクタムを重縮合して得られる共重合ポリアミドであって、(A)(B)(C)のモル数をそれぞれ[A][B][C]とした場合に、0.025<[C]/([A]+[B]+[C])<0.20である共重合ポリアミド、
(ii)(A)成分が4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルプロパンから選ばれた少なくとも1種である(i)記載の共重合ポリアミド、
(iii)(B)成分が、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸から選ばれた少なくとも1種である(i)または(ii)記載の共重合ポリアミド、
(iv)(C)成分が12−アミノドデカン酸またはラウロラクタムである(i)〜(iii)いずれかに記載の共重合ポリアミド、
(v)吸水時のガラス転移温度が90℃以上130℃以下である(i)〜(iv)いずれか1項に記載の共重合ポリアミド、
(vi)(i)〜(v)いずれか1項に記載の共重合ポリアミドからなり、メディアン径が1〜100μmの微粒子、
(vii)さらに熱硬化性樹脂が含有された(vi)記載の微粒子、
(viii)共重合ポリアミド100重量部に対して、熱硬化性樹脂が0.1〜30重量部含有された(vii)記載の微粒子、
(ix)熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である(vii)または(iii)記載の微粒子、
(x)(vi)〜(ix)のいずれか記載の微粒子から選ばれる少なくとも1種の微粒子と、マトリックス樹脂、炭素繊維を含むプリプレグ、
(xi)(x)に記載のプリプレグを硬化して得られる炭素繊維強化複合材料、
(xii)前記炭素繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂、(vi)〜(ix)のいずれか記載の微粒子から選ばれる少なくとも1種の微粒子、および炭素繊維を含む層が複数積層されてなり、該微粒子は、その総量の80重量%以上が、層間領域に存在する(xi)に記載の炭素繊維強化複合材料である。
Wherein R 1 represents a divalent group selected from hydrocarbons of C n H 2n (n is a natural number of 1 to 3), and R 2 and R 3 are H or C m H 2m + 1 (m Is a monovalent group selected from hydrocarbons of 1 to 4), (B) an aliphatic dicarboxylic acid and / or alicyclic ring having no branched structure having 6 to 36 carbon atoms A copolymerized polyamide obtained by polycondensation of a formula dicarboxylic acid and (C) an aminocarboxylic acid or lactam having 6 to 18 carbon atoms, wherein the number of moles of (A), (B) and (C) is [ A] [B] [C], a copolymerized polyamide satisfying 0.025 <[C] / ([A] + [B] + [C]) <0.20,
(Ii) Component (A) is at least one selected from 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane, and 4,4′-diaminodicyclohexylpropane. (I) the copolymerized polyamide as described,
(Iii) The (B) component is at least one selected from azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, and tridecanedioic acid (i) or a copolymerized polyamide according to (ii),
(Iv) The copolymer polyamide according to any one of (i) to (iii), wherein the component (C) is 12-aminododecanoic acid or laurolactam,
(V) the copolymer transition polyamide according to any one of (i) to (iv), wherein the glass transition temperature at the time of water absorption is 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower;
(Vi) (i) to (v) comprising the copolymerized polyamide according to any one of the above, fine particles having a median diameter of 1 to 100 μm,
(Vii) the fine particles according to (vi), further containing a thermosetting resin,
(Viii) The fine particles according to (vii), wherein 0.1 to 30 parts by weight of a thermosetting resin is contained with respect to 100 parts by weight of the copolyamide.
(Ix) The fine particles according to (vii) or (iii), wherein the thermosetting resin is an epoxy resin,
(X) a prepreg comprising at least one fine particle selected from the fine particles according to any one of (vi) to (ix), a matrix resin, and carbon fibers;
(Xi) a carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg according to (x),
(Xii) The carbon fiber reinforced composite material is formed by laminating a plurality of layers containing a matrix resin, at least one kind of fine particles selected from the fine particles according to any one of (vi) to (ix), and carbon fibers, The fine particles are the carbon fiber-reinforced composite material according to (xi), in which 80% by weight or more of the total amount is present in the interlayer region.

本発明によれば、汎用溶媒への溶解性に優れるため加工性に優れ、炭素繊維強化複合材料の靱性改良材として有効な共重合ポリアミドを提供することができる。前記共重合ポリアミドを用いて得られる微粒子は、炭素繊維強化複合材料の靭性改良材として有効であり、靭性に優れた炭素繊維複合材料を与え得る。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, since it is excellent in the solubility to a general purpose solvent, it is excellent in workability and can provide the copolyamide effective as a toughness improving material of a carbon fiber reinforced composite material. The fine particles obtained using the copolymerized polyamide are effective as a toughness improving material for a carbon fiber reinforced composite material, and can provide a carbon fiber composite material having excellent toughness.

本発明で用いる(A)一般式Iで表される脂環式ジアミン   (A) alicyclic diamine represented by general formula I used in the present invention

Figure 2010031197
Figure 2010031197

(式中、RはC2n(nは1〜3の自然数である)の炭化水素から選択される二価の基を示し、RおよびRはHまたはC2n+1(mは1〜4の自然数である)の炭化水素から選択される一価の基を示す)としては、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジイソプロピル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルプロパンなどが挙げられ、これらは2種類以上の混合物で使用してもよい。特に、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンが好ましく用いられる。 Wherein R 1 represents a divalent group selected from hydrocarbons of C n H 2n (n is a natural number of 1 to 3), and R 2 and R 3 are H or C n H 2n + 1 (m Is a monovalent group selected from hydrocarbons having a natural number of 1 to 4), such as 4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 3,3′-diisopropyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane, 3,3′-di-t-butyl-4,4′-diamino Examples include dicyclohexylmethane, 4,4′-diaminodicyclohexylpropane, and these may be used in a mixture of two or more. In particular, 4,4′-diaminodicyclohexylmethane and 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane are preferably used.

(B)成分として使用される炭素原子を6〜36個有する脂肪族ジカルボン酸および/または脂環式ジカルボン酸は、炭素原子を6〜36個有する分岐構造をもたない脂肪族ジカルボン酸および/または炭素原子を6〜36個有する脂環式ジカルボン酸であるが、これらの具体例としては、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、1、2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられ、これらの原料を単独または混合物の形で用いることができる。炭素原子数が多いジカルボン酸ほど、得られる共重合ポリアミドは低吸水となり寸法安定性に優れるが、ガラス転移温度が低下する傾向があるため、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸が好ましい。   The aliphatic dicarboxylic acid and / or alicyclic dicarboxylic acid having 6 to 36 carbon atoms used as the component (B) is a non-branched aliphatic dicarboxylic acid having 6 to 36 carbon atoms and / or Or an alicyclic dicarboxylic acid having 6 to 36 carbon atoms. Specific examples thereof include adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanediic acid. Acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, heptadecanedioic acid, octadecanedioic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, and the like. It can be used in the form. A dicarboxylic acid having a larger number of carbon atoms has a low water absorption and excellent dimensional stability. However, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid are preferred because the glass transition temperature tends to decrease.

(C)成分として使用される炭素原子6〜18個を有するアミノカルボン酸またはラクタムとしては、6−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、8−アミノオクタン酸、9−アミノノナン酸、10−アミノデカン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、カプロラクタム、ウンデカラクタム、ラウロラクタムなどが挙げられ、これらの原料を単独または混合物の形で用いることができる。(B)成分と同様、炭素原子数が多いほど、得られる共重合ポリアミドは低吸水となり寸法安定性に優れるため、12−アミノドデカン酸、ラウロラクタムが好ましく用いられる。   Examples of the aminocarboxylic acid or lactam having 6 to 18 carbon atoms used as the component (C) include 6-aminocaproic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 9-aminononanoic acid, and 10-aminodecanoic acid. 11-aminoundecanoic acid, 12-aminododecanoic acid, caprolactam, undecalactam, laurolactam and the like, and these raw materials can be used alone or in the form of a mixture. As with the component (B), the larger the number of carbon atoms, the lower the water-absorbing copolyamide and the better the dimensional stability. Therefore, 12-aminododecanoic acid and laurolactam are preferably used.

本発明では、(A)(B)(C)成分のモル数をそれぞれ[A][B][C]とした場合に、0.95<[A]/[B]<1.05となるように配合して重縮合することが好ましい。[A]/[B]が上記範囲にある場合にアミノ基とカルボキシル基のバランスが良好であり、重合度が上昇し易くなる。   In the present invention, when the number of moles of the components (A), (B), and (C) is [A] [B] [C], 0.95 <[A] / [B] <1.05. It is preferable to mix and polycondense. When [A] / [B] is in the above range, the balance between the amino group and the carboxyl group is good, and the degree of polymerization tends to increase.

本発明の共重合ポリアミドの重合度には特に制限がないが、サンプル濃度0.01g/mlの98%濃硫酸溶液中、25℃で測定した相対粘度として、1.5〜4.0の範囲のものが好ましく、特に1.7〜3.0の範囲のポリアミド樹脂が好ましい。相対粘度が1.5より低い場合には靱性が低下し、また4.0より高い場合には、溶媒への溶解性が低下する傾向がある。   The degree of polymerization of the copolymerized polyamide of the present invention is not particularly limited, but the relative viscosity measured in a 98% concentrated sulfuric acid solution having a sample concentration of 0.01 g / ml at 25 ° C. is in the range of 1.5 to 4.0. In particular, a polyamide resin in the range of 1.7 to 3.0 is preferred. When the relative viscosity is lower than 1.5, the toughness decreases, and when it is higher than 4.0, the solubility in the solvent tends to decrease.

本発明では(C)成分の配合割合を、0.025<[C]/([A]+[B]+[C])<0.20とすることが必要である。[C]/([A]+[B]+[C])が0.025以下の場合には、得られるポリアミドが溶媒溶解性に劣り、微粒子化することが困難となる。[C]/([A]+[B]+[C])を0.025より大きくすることで、分子間相互作用が適度に乱され、得られる共重合ポリアミドに溶媒溶解性を付与することができる。一方、(C)成分の共重合量が増加すると、共重合ポリアミドのガラス転移温度が低下する傾向にある。本発明では、吸水時に高いガラス転移温度を有する共重合ポリアミドを得ようとするものであるので、[C]/([A]+[B]+[C])を0.20未満とすることが必要である。   In the present invention, it is necessary that the blending ratio of the component (C) is 0.025 <[C] / ([A] + [B] + [C]) <0.20. When [C] / ([A] + [B] + [C]) is 0.025 or less, the resulting polyamide is inferior in solvent solubility, making it difficult to make fine particles. By making [C] / ([A] + [B] + [C]) greater than 0.025, the intermolecular interaction is moderately disturbed, and solvent solubility is imparted to the resulting copolymerized polyamide. Can do. On the other hand, when the amount of copolymerization of component (C) increases, the glass transition temperature of the copolymerized polyamide tends to decrease. In the present invention, since it is intended to obtain a copolyamide having a high glass transition temperature at the time of water absorption, [C] / ([A] + [B] + [C]) should be less than 0.20. is required.

本発明の共重合ポリアミドの吸水時のガラス転移温度は90℃以上130℃以下であることが好ましい。ここで言う吸水時のガラス転移温度とは、共重合ポリアミドの成形品を、水中に浸漬し、71℃の熱風オーブン中で2週間放置した試料を、粘弾性測定した場合に現れるtanδのピークトップの温度を示す。吸水時のガラス転移温度が90℃未満の場合には、本発明の共重合ポリアミドが炭素繊維強化複合材料の靱性改良材として用いられた場合に、該複合材料の吸水時における高温の圧縮強度が低下する傾向がある。また、130℃を越える場合には、該複合材料の靱性改良効果が小さくなる傾向がある。   The glass transition temperature at the time of water absorption of the copolymerized polyamide of the present invention is preferably 90 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. The glass transition temperature at the time of water absorption here means the peak top of tan δ that appears when a viscoelasticity measurement is performed on a sample in which a molded product of a copolyamide is immersed in water and left in a hot air oven at 71 ° C. for 2 weeks. Indicates the temperature. When the glass transition temperature at the time of water absorption is less than 90 ° C., when the copolymer polyamide of the present invention is used as a toughness improving material for a carbon fiber reinforced composite material, the composite material has a high compressive strength at the time of water absorption. There is a tendency to decrease. Moreover, when it exceeds 130 degreeC, there exists a tendency for the toughness improvement effect of this composite material to become small.

本発明の共重合ポリアミドの製造方法としては、ポリアミドの溶融重合において通常行われる、水共存下、重合系内を加圧状態で保持して、プレポリマーを生成させる工程を経由する。水の仕込量は、原料と水をあわせた全仕込量に対して10重量%以上70重量%以下とすることが好ましい。水が10重量%未満の場合には、原料に過度の熱履歴がかかる傾向があり好ましくない。逆に、水が70重量%より多い場合には、水の除去に多大な熱エネルギーが費やされ、プレポリマーを生成させるのに、時間がかかるため、好ましくない。さらに、加圧状態で保持する圧力は、10kg/cm以上25kg/cm以下とすることが好ましい。10kg/cm未満に保持する場合には、(A)脂環式ジアミンが重合系外へ揮発し易い傾向にある。また、25kg/cmより高く保持する場合には、重合系内の温度を高くする必要があり、結果として(A)脂環式ジアミンが系外へ揮発し易くなる傾向にある。このようなプレポリマー生成工程を経由した後、徐々に放圧して、常圧あるいは減圧とし、プレポリマーをさらに高重合度化する。 As a method for producing the copolymerized polyamide of the present invention, the process is carried out through a step of producing a prepolymer by maintaining the inside of the polymerization system under pressure in the presence of water, usually performed in the melt polymerization of polyamide. The amount of water charged is preferably 10% by weight or more and 70% by weight or less based on the total amount of raw material and water combined. When water is less than 10% by weight, the raw material tends to have an excessive heat history, which is not preferable. On the other hand, when the amount of water is more than 70% by weight, a great amount of heat energy is consumed for removing the water, and it takes time to produce the prepolymer. Furthermore, the pressure maintained in the pressurized state is preferably 10 kg / cm 2 or more and 25 kg / cm 2 or less. When it is kept at less than 10 kg / cm 2 , (A) the alicyclic diamine tends to volatilize out of the polymerization system. Moreover, when it hold | maintains higher than 25 kg / cm < 2 >, it is necessary to make the temperature in a polymerization system high, As a result, it exists in the tendency for (A) alicyclic diamine to volatilize out of a system easily. After passing through such a prepolymer production step, the pressure is gradually released to normal pressure or reduced pressure to further increase the degree of polymerization of the prepolymer.

共重合ポリアミドの組成にもよるが、本発明では、重合系内の最高到達温度を、150℃以上330℃以下にすることが好ましく、250℃以上320℃以下にすることがより好ましい。本発明の共重合ポリアミドは、溶融粘度が高いために、重合系内の最高到達温度が共重合ポリアミドのガラス転移温度付近の場合には、重合系内でポリマーが析出し、生産性が大幅に低下するので好ましくない。また、330℃より高い温度の場合には、得られる共重合ポリアミドが劣化する傾向がある。   Although it depends on the composition of the copolymerized polyamide, in the present invention, the maximum temperature reached in the polymerization system is preferably 150 ° C. or higher and 330 ° C. or lower, and more preferably 250 ° C. or higher and 320 ° C. or lower. Since the copolymerized polyamide of the present invention has a high melt viscosity, when the maximum temperature reached in the polymerization system is close to the glass transition temperature of the copolymerized polyamide, the polymer precipitates in the polymerization system and the productivity is greatly increased. Since it falls, it is not preferable. On the other hand, when the temperature is higher than 330 ° C., the resulting copolyamide tends to deteriorate.

さらに、本発明においては、常圧あるいは減圧下で、重合系内を共重合ポリアミドのガラス転移温度以上に保持する時間が、得られる共重合ポリアミドの分子量に影響を及ぼすため、重合系内の温度を共重合ポリアミドのガラス転移温度以上に保持する時間が0.3時間以上3時間以下に制御することが好ましい。0.5時間以上2時間以下に制御することがより好ましい。融点以上に保持する時間が0.3時間未満の場合には、分子量の上昇が不十分となる傾向がある。また、ガラス転移温度以上に保持する時間が3時間より長い場合には、得られる共重合ポリアミドが劣化する傾向がある。   Furthermore, in the present invention, the time during which the inside of the polymerization system is maintained at a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the copolymerized polyamide at normal pressure or reduced pressure affects the molecular weight of the resulting copolymerized polyamide. Is preferably controlled to be 0.3 hours or longer and 3 hours or shorter. It is more preferable to control to 0.5 hours or more and 2 hours or less. When the time for maintaining the melting point or more is less than 0.3 hours, the molecular weight tends to be insufficiently increased. Moreover, when time to hold | maintain more than a glass transition temperature is longer than 3 hours, there exists a tendency for the copolymerized polyamide obtained to deteriorate.

本発明の共重合ポリアミドを、炭素繊維強化複合材料の靱性改良材として用いる場合、通常強化繊維の間の数μ〜数百μmの層間に配合することとなるために、共重合ポリアミドを数μ〜数百μmの微粒子とするのが好ましい。本発明では共重合ポリアミド微粒子のメディアン径を1〜100μmとすることが好ましい。さらに好ましくは3〜60μmであり、最も好ましくは6〜30μmである。粒径が大きすぎる場合には、強化繊維の配列を乱したり、積層して得られる複合材料の層間が必要以上に厚くなる傾向にある。また、小さすぎる場合には、強化繊維の繊維間に粒子が潜り込み、プリプレグ積層体の層間部分に局在化しないため、衝撃時、粒子で衝撃エネルギーを十分に吸収できず、CAIが低下する傾向にある。   When the copolymerized polyamide of the present invention is used as a toughness improving material for a carbon fiber reinforced composite material, it is usually blended between several μ to several hundred μm between reinforcing fibers. It is preferable that the fine particles have a diameter of ˜several hundred μm. In the present invention, the median diameter of the copolymerized polyamide fine particles is preferably 1 to 100 μm. More preferably, it is 3-60 micrometers, Most preferably, it is 6-30 micrometers. When the particle size is too large, the arrangement of the reinforcing fibers is disturbed or the layer of the composite material obtained by lamination tends to be thicker than necessary. In addition, when the particle size is too small, the particles are entrapped between the fibers of the reinforcing fiber and are not localized in the interlayer portion of the prepreg laminate, so that the impact energy cannot be sufficiently absorbed by the particles at the time of impact, and the CAI tends to decrease. It is in.

ここで、メディアン径とは、いわゆるミーの散乱・回折理論に基づくレーザー回折式粒度分布計で測定されるメディアン径を示す。具体的には、粒子径と固体粒子量との粒度分布曲線を求めた場合について、全体固体粒子量に対する積算固体粒子量が50%となる粒子径(いわゆる50%粒子径)を意味するものである。   Here, the median diameter indicates a median diameter measured by a laser diffraction particle size distribution analyzer based on the so-called Mie scattering / diffraction theory. Specifically, when the particle size distribution curve of the particle size and the solid particle amount is obtained, it means a particle size (so-called 50% particle size) at which the integrated solid particle amount is 50% with respect to the total solid particle amount. is there.

また、ポリアミド微粒子の耐熱性、弾性率、炭素繊維強化複合材料のマトリックス樹脂との接着性を制御する目的で、熱硬化性樹脂を含有させることも可能である。この場合に使用される熱硬化性樹脂としては、熱、光または電子線などの外部からのエネルギーにより硬化して、少なくとも部分的に三次元硬化物を形成する樹脂であれば特に限定されない。具体的には、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、マレイミド樹脂、シアン酸エステル樹脂および尿素樹脂などが挙げられる。これらの中で、炭素繊維強化複合材料のマトリックス樹脂との接着性に優れるエポキシ樹脂が好ましく用いられる。エポキシ樹脂としては、例えば、分子内に水酸基を有する化合物とエピクロロヒドリンから得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、分子内にアミノ基を有する化合物とエピクロロヒドリンから得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、分子内にカルボキシル基を有する化合物とエピクロロヒドリンから得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、分子内に二重結合を有する化合物を酸化することから得られる脂環式エポキシ樹脂、あるいはこれらから選ばれる2種類以上のタイプの基が分子内に混在するエポキシ樹脂などが用いられる。   In addition, a thermosetting resin can be contained for the purpose of controlling the heat resistance, elastic modulus, and adhesion of the carbon fiber reinforced composite material to the matrix resin. The thermosetting resin used in this case is not particularly limited as long as it is a resin that is cured by external energy such as heat, light, or electron beam to form a three-dimensional cured product at least partially. Specific examples include epoxy resins, benzoxazine resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, urethane resins, phenol resins, melamine resins, maleimide resins, cyanate ester resins, and urea resins. Among these, an epoxy resin excellent in adhesiveness with the matrix resin of the carbon fiber reinforced composite material is preferably used. As the epoxy resin, for example, a glycidyl ether type epoxy resin obtained from a compound having a hydroxyl group in the molecule and epichlorohydrin, a glycidylamine type epoxy resin obtained from a compound having an amino group in the molecule and epichlorohydrin, A glycidyl ester type epoxy resin obtained from a compound having a carboxyl group in the molecule and epichlorohydrin, an alicyclic epoxy resin obtained by oxidizing a compound having a double bond in the molecule, or 2 selected from these An epoxy resin or the like in which more than one type of group is mixed in the molecule is used.

グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンの反応により得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールFとエピクロロヒドリンの反応により得られるビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールADとエピクロロヒドリンの反応により得られるビスフェノールAD型エポキシ樹脂、レゾルシノールとエピクロロヒドリンの反応により得られるレゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールとホルムアルデヒドの反応生成物であるフェノールノボラックとエピクロロヒドリンの反応により得られるフェノールノボラック型エポキシ樹脂、その他ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、およびこれらの位置異性体やアルキル基やハロゲンでの置換体が挙げられる。   Specific examples of the glycidyl ether type epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin obtained by reaction of bisphenol A and epichlorohydrin, bisphenol F type epoxy resin obtained by reaction of bisphenol F and epichlorohydrin, and bisphenol AD. Bisphenol AD epoxy resin obtained by reaction of epichlorohydrin, resorcinol type epoxy resin obtained by reaction of resorcinol and epichlorohydrin, reaction of phenol novolak, which is a reaction product of phenol and formaldehyde, and epichlorohydrin Obtained phenol novolac type epoxy resin, other polyethylene glycol type epoxy resin, polypropylene glycol type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, and these Substitutions at position isomers and alkyl group or a halogen.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)827、“jER”(登録商標)828(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピクロン”(登録商標)840、“エピクロン”(登録商標)850(以上、DIC(株)製)、“エポトート”(登録商標)YD−128(東都化成(株)製)、DER−331、DER−332(ダウケミカル社製)、“Bakelite”(登録商標)EPR162、“Bakelite”(登録商標)EPR172、“Bakelite”(登録商標)EPR173、および“Bakelite”(登録商標)EPR174(以上、Bakelite AG社製)などが挙げられる。   Commercially available bisphenol A type epoxy resins include “jER” (registered trademark) 827, “jER” (registered trademark) 828 (above, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “Epicron” (registered trademark) 840, “ "Epicron" (registered trademark) 850 (manufactured by DIC Corporation), "Epototo" (registered trademark) YD-128 (manufactured by Toto Kasei Corporation), DER-331, DER-332 (manufactured by Dow Chemical Company), “Bakelite” (registered trademark) EPR162, “Bakelite” (registered trademark) EPR172, “Bakelite” (registered trademark) EPR173, and “Bakelite” (registered trademark) EPR174 (above, manufactured by Bakelite AG) and the like.

ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)806、“jER”(登録商標)807、“jER”(登録商標)1750(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピクロン”(登録商標)830、“エピクロン”(登録商標)835(以上、DIC(株)製)、“エポトート”(登録商標)YD−170、“エポトート”(登録商標)YD−175(東都化成(株)製)、“Bakelite”(登録商標)EPR169(Bakelite AG社製)、GY281、GY282、およびGY285(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)などが挙げられる。   Commercially available products of bisphenol F type epoxy resin include “jER” (registered trademark) 806, “jER” (registered trademark) 807, “jER” (registered trademark) 1750 (above, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “ "Epicron" (registered trademark) 830, "Epiclon" (registered trademark) 835 (manufactured by DIC Corporation), "Epototo" (registered trademark) YD-170, "Epototo" (registered trademark) YD-175 (Toto Kasei) (Manufactured by Co., Ltd.), “Bakelite” (registered trademark) EPR169 (manufactured by Bakerite AG), GY281, GY282, and GY285 (manufactured by Huntsman Advanced Material).

ビスフェノールAD型エポキシ樹脂の市販品としては、“EPOMIK”(登録商標)R710、“EPOMIK”(登録商標)R1710(以上、(株)プリンテック製)などが挙げられる。   Examples of commercially available bisphenol AD type epoxy resins include “EPOMIK” (registered trademark) R710, “EPOMIK” (registered trademark) R1710 (manufactured by Printec Co., Ltd.), and the like.

レゾルシノール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール”(登録商標)EX−201(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available resorcinol-type epoxy resins include “Denacol” (registered trademark) EX-201 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)152、“jER”(登録商標)154(以上、ジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピクロン”(登録商標)740(DIC(株)製)、およびEPN179、EPN180(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)などが挙げられる。   Commercially available phenol novolac type epoxy resins include “jER” (registered trademark) 152, “jER” (registered trademark) 154 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “Epicron” (registered trademark) 740 (DIC). And EPN179, EPN180 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), and the like.

グリシジルアミン型エポキシ樹脂の具体例としては、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン類、アミノフェノールのグリシジル化合物類、グリシジルアニリン類、およびキシレンジアミンのグリシジル化合物などが挙げられる。   Specific examples of the glycidylamine type epoxy resin include tetraglycidyldiaminodiphenylmethanes, glycidyl compounds of aminophenol, glycidylanilines, and glycidyl compounds of xylenediamine.

テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン類の市販品としては、“スミエポキシ”(登録商標)ELM434(住友化学(株)製)、“アラルダイト”(登録商標)MY720、“アラルダイト”(登録商標)MY721、“アラルダイト”(登録商標)MY9512、“アラルダイト”(登録商標)MY9612、“アラルダイト”(登録商標)MY9634、“アラルダイト”(登録商標)MY9663(以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)、“jER”(登録商標)604(ジャパンエポキシレジン社製)、“Bakelite”(登録商標)EPR494、“Bakelite”(登録商標)EPR495、“Bakelite”(登録商標)EPR496、および“Bakelite”(登録商標)EPR497(以上、Bakelite AG社製)などが挙げられる。   Commercially available tetraglycidyldiaminodiphenylmethanes include “Sumiepoxy” (registered trademark) ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldite” (registered trademark) MY720, “Araldite” (registered trademark) MY721, “Araldite” ( (Registered trademark) MY9512, “Araldite” (registered trademark) MY9612, “Araldite” (registered trademark) MY9634, “Araldite” (registered trademark) MY9663 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), “jER” (registered trademark) 604 (Made by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “Bakelite” (registered trademark) EPR494, “Bakelite” (registered trademark) EPR495, “Bakelite” (registered trademark) EPR496, and “Bakelite” (registered trademark) EPR497 Or more, manufactured by Bakelite AG, Inc.), and the like.

アミノフェノールのグリシジル化合物類の市販品としては、“jER”(登録商標)630(ジャパンエポキシレジン(株)製)、“アラルダイト”(登録商標)MY0500、“アラルダイト”(登録商標)MY0510(以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)、“スミエポキシ”(登録商標)ELM120、および“スミエポキシ”(登録商標)ELM100(以上住友化学(株)製)などが挙げられる。   Commercially available products of aminophenol glycidyl compounds include “jER” (registered trademark) 630 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “Araldite” (registered trademark) MY0500, “Araldite” (registered trademark) MY0510 (above Huntsman) Advanced Materials Co., Ltd., “Sumiepoxy” (registered trademark) ELM120, “Sumiepoxy” (registered trademark) ELM100 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), and the like.

グリシジルアニリン類の市販品としては、GAN、GOT(以上、日本化薬(株)製)や“Bakelite”(登録商標)EPR493(Bakelite AG社製)などが挙げられる。   Examples of commercially available glycidyl anilines include GAN, GOT (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), “Bakelite” (registered trademark) EPR493 (manufactured by Bakelite AG), and the like.

キシレンジアミンのグリシジル化合物としては、TETRAD−X(三菱瓦斯化学(株)製)が挙げられる。   Examples of the glycidyl compound of xylenediamine include TETRAD-X (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.).

グリシジルエステル型エポキシ樹脂の具体例としては、フタル酸ジグリシジルエステルや、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステルやそれぞれの各種異性体が挙げられる。   Specific examples of the glycidyl ester type epoxy resin include phthalic acid diglycidyl ester, hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, isophthalic acid diglycidyl ester, dimer acid diglycidyl ester and various isomers thereof.

フタル酸ジグリシジルエステルの市販品としては、“エポミック”(登録商標)R508(三井化学(株)製)や“デナコール”(登録商標)EX−721(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercial products of diglycidyl phthalate include “Epomic” (registered trademark) R508 (manufactured by Mitsui Chemicals) and “Denacol” (registered trademark) EX-721 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation). It is done.

ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルの市販品としては、“エポミック”R540(三井化学(株)製)やAK−601(日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available hexahydrophthalic acid diglycidyl ester include “Epomic” R540 (manufactured by Mitsui Chemicals) and AK-601 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

ダイマー酸ジグリシジルエステルの市販品としては、“jER”(登録商標)871(ジャパンエポキシレジン(株)製)や“エポトート”(登録商標)YD−171(東都化成(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available dimer acid diglycidyl esters include “jER” (registered trademark) 871 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) and “Epototo” (registered trademark) YD-171 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.). It is done.

脂環式エポキシ樹脂の市販品としては、“セロキサイド”(登録商標)2021P(ダイセル化学工業(株)製)、CY179(ハンツマン・アドバンスド・マテリアル社製)、“セロキサイド”(登録商標)2081(ダイセル化学工業(株)製)、および“セロキサイド”(登録商標)3000(ダイセル化学工業(株)製)などが挙げられる。   Commercially available alicyclic epoxy resins include “Celoxide” (registered trademark) 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries), CY179 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), “Celoxide” (registered trademark) 2081 (Daicel). Chemical Industry Co., Ltd.) and “Celoxide” (registered trademark) 3000 (Daicel Chemical Industries, Ltd.).

これらエポキシ樹脂としてはビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型などの二官能性のエポキシ樹脂等が耐熱性、靱性の点から好ましい。   As these epoxy resins, bifunctional epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type and bisphenol AD type are preferable from the viewpoint of heat resistance and toughness.

上記エポキシ樹脂は一種または二種以上で用いることができる。
また、エポキシ樹脂と組み合わせて硬化剤を用いることができる。エポキシ樹脂と組み合わせて用いられる硬化剤としては、例えば、芳香族アミン、脂肪族アミン、ポリアミドアミン、カルボン酸無水物およびルイス酸錯体、酸系硬化触媒、塩基系硬化触媒などが挙げられる。芳香族アミンの具体的な例としては、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタンなどが用いられる。また、脂肪族アミンの具体的な例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジシアンジアミド、テトラエチレンペンタミン、ジプロプレンジアミン、ピペリジン、N,N−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ポリアミドアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、ステアリルアミン、ココアルキルアミン、牛脂アルキルアミン、オレイルアミン、硬化牛脂アルキルアミン、N,N−ジメチルラウリルアミン、N,N−ジメチルミリスチルアミンなどが挙げられる。なかでも反応性の点から脂肪族アミンが好ましい。
The said epoxy resin can be used by 1 type, or 2 or more types.
Further, a curing agent can be used in combination with an epoxy resin. Examples of the curing agent used in combination with the epoxy resin include aromatic amines, aliphatic amines, polyamide amines, carboxylic acid anhydrides and Lewis acid complexes, acid-based curing catalysts, base-based curing catalysts, and the like. Specific examples of the aromatic amine include diaminodiphenyl sulfone and diaminodiphenylmethane. Specific examples of aliphatic amines include diethylenetriamine, triethylenetetramine, dicyandiamide, tetraethylenepentamine, dipropylenediamine, piperidine, N, N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, polyamidoamine, octylamine, laurylamine. , Myristylamine, stearylamine, cocoalkylamine, beef tallow alkylamine, oleylamine, cured beef tallow alkylamine, N, N-dimethyllaurylamine, N, N-dimethylmyristylamine and the like. Of these, aliphatic amines are preferred from the viewpoint of reactivity.

エポキシ樹脂と組み合わせる硬化剤の市販品としては、 4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(“スミキュアS”(登録商標)(住友化学工業(株)製))、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MDA―220(三井武田ケミカル(株)製))、ジシアンジアミド(DICY7(ジャパンエポキシレジン(株)社製))、芳香族ポリアミン(“アンカミン”(登録商標)2049(エアープロダクツジャパン(株)製))、ポリアミドアミン(“トーマイド”(登録商標)235S、“トーマイド”(登録商標)296 、“トーマイド”(登録商標)2400(以上富士化成工業(株)製)などを挙げることができる。   Commercially available curing agents combined with epoxy resins include 4,4′-diaminodiphenylsulfone (“SumiCure S” (registered trademark) (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)), 4,4′-diaminodiphenylmethane (MDA- 220 (manufactured by Mitsui Takeda Chemical Co., Ltd.)), dicyandiamide (DICY7 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)), aromatic polyamine ("Ancamin" (registered trademark) 2049 (manufactured by Air Products Japan Co., Ltd.)), Polyamide amines (“Tomide” (registered trademark) 235S, “Tomide” (registered trademark) 296), “Tomide” (registered trademark) 2400 (manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.) and the like can be mentioned.

またこれらの硬化剤は、硬化活性を高めるために適当な硬化助剤を組み合わせて用いることができる。エポキシ樹脂に硬化助剤を組み合わせる場合の好ましい例としては、ジシアンジアミドに、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素(DCMU)などの尿素誘導体を硬化助剤として組み合わせる例、芳香族アミンに三フッ化ホウ素エチルアミン錯体を硬化助剤として組み合わせる例、およびカルボン酸無水物やノボラック樹脂に3級アミンを硬化助剤として組み合わせる例などが挙げられる。   These curing agents can be used in combination with an appropriate curing aid in order to increase the curing activity. Preferred examples of combining a curing aid with an epoxy resin include an example of combining dicyandiamide with a urea derivative such as 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea (DCMU) as a curing aid, Examples include a combination of a group 3 amine and a boron trifluoride ethylamine complex as a curing aid, and a combination of a carboxylic acid anhydride or a novolak resin with a tertiary amine as a curing aid.

共重合ポリアミド100重量部に対する熱硬化性樹脂の配合量は、0.1重量部以上30重量部以下であることが好ましく、0.5重量部以上20重量部以下が最も好ましい。30重量部を越える場合は、共重合ポリアミド微粒子による炭素繊維強化複合材料の靱性改良効果が小さくなる場合がある。一方、0.1重量部未満の場合は、共重合ポリアミド微粒子が炭素繊維強化複合材料のマトリックス樹脂として好適に用いられる熱硬化性樹脂との接着性に劣る場合がある。0.1重量部以上30重量部以下とすることで共重合ポリアミド微粒子に、炭素繊維強化複合材料の靱性改良効果とそれに用いるマトリックス樹脂との接着性をバランス良く付与させることができる。   The blending amount of the thermosetting resin with respect to 100 parts by weight of the copolymerized polyamide is preferably from 0.1 parts by weight to 30 parts by weight, and most preferably from 0.5 parts by weight to 20 parts by weight. If it exceeds 30 parts by weight, the effect of improving the toughness of the carbon fiber reinforced composite material by the copolymerized polyamide fine particles may be reduced. On the other hand, when the amount is less than 0.1 part by weight, the copolyamide fine particles may be inferior in adhesiveness with a thermosetting resin suitably used as a matrix resin of a carbon fiber reinforced composite material. By setting the content to 0.1 parts by weight or more and 30 parts by weight or less, it is possible to give the copolymer polyamide fine particles with a good balance between the toughness improving effect of the carbon fiber reinforced composite material and the adhesiveness with the matrix resin used therefor.

熱硬化性樹脂に対する硬化剤の使用割合は耐熱性、反応性の点から熱硬化性樹脂に対して化学量論比であることが好ましい。また、硬化助剤を使用する場合は熱硬化性樹脂の官能基1当量に対し0.001から1当量であることが好ましい。   The use ratio of the curing agent to the thermosetting resin is preferably a stoichiometric ratio to the thermosetting resin from the viewpoint of heat resistance and reactivity. Moreover, when using a hardening adjuvant, it is preferable that it is 0.001 to 1 equivalent with respect to 1 equivalent of functional groups of a thermosetting resin.

本発明の共重合ポリアミド微粒子の製造方法としては、
(1)共重合ポリアミドと、必要に応じて熱硬化性樹脂を良溶媒に溶解させた後、溶媒を揮発させながら晶析させる方法、
(2)共重合ポリアミドと、必要に応じて熱硬化性樹脂を良溶媒に溶解させた後、霧状に飛散させて乾燥させる方法、
(3)共重合ポリアミドと、必要に応じて熱硬化性樹脂を良溶媒に溶解させ、共重合ポリアミドと熱硬化性樹脂を溶解しない貧溶媒中に霧状に投入し沈殿させる方法、
(4)共重合ポリアミドと、必要に応じて熱硬化性樹脂を良溶媒に溶解させ、その溶液を撹拌しながら、この溶液と相溶しにくい貧溶媒を徐々に加えることにより、該溶液を粒子状に分散させる方法などが挙げられる。
As a method for producing the copolymerized polyamide fine particles of the present invention,
(1) A method of crystallizing a copolyamide and, if necessary, dissolving a thermosetting resin in a good solvent and volatilizing the solvent,
(2) A method in which a copolymerized polyamide and, if necessary, a thermosetting resin are dissolved in a good solvent and then sprayed in a mist and dried;
(3) A method in which a copolyamide and, if necessary, a thermosetting resin are dissolved in a good solvent, and are injected into a poor solvent that does not dissolve the copolyamide and the thermosetting resin, and precipitated.
(4) A copolymerized polyamide and, if necessary, a thermosetting resin are dissolved in a good solvent, and while the solution is stirred, a poor solvent that is not compatible with the solution is gradually added to form particles in the solution. And the like.

(1)〜(4)の方法で用いられる共重合ポリアミドを溶解する良溶媒としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサン、石油エーテル等の炭化水素類、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロエチレン、1,1,1−トリクロロエチレン、トリクロロエチレン、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテル等のエーテル類、酢酸エチル等のエステル類およびメチルエチルケトン等のケトン類などが挙げられ、二種以上を混合して用いてもよい。   As a good solvent for dissolving the copolymer polyamide used in the methods (1) to (4), hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, benzene, toluene, cyclohexane, petroleum ether, methylene chloride, chloroform, dichloroethane, Examples include halogenated hydrocarbons such as dichloroethylene, 1,1,1-trichloroethylene, trichloroethylene, and carbon tetrachloride, ethers such as diethyl ether, esters such as ethyl acetate, and ketones such as methyl ethyl ketone. May be used in combination.

また、共重合ポリアミドの上記溶媒への溶解性をより向上させる目的で、メタノール、エタノールなどの溶媒を少量用いることも可能である。   A small amount of a solvent such as methanol or ethanol can be used for the purpose of further improving the solubility of the copolymerized polyamide in the above solvent.

使用する良溶媒は、共重合ポリアミドの種類によって適宜選択され、またその量は、貧溶媒を添加する前のポリアミド溶液の粘度が0.1〜800ミリパスカル秒であることが好ましく、さらに好ましくは10〜500ミリパスカル秒、さらには50〜300ミリパスカル秒の範囲となるように設定することが好ましい。   The good solvent to be used is appropriately selected depending on the type of the copolyamide, and the amount thereof is preferably such that the viscosity of the polyamide solution before adding the poor solvent is 0.1 to 800 millipascal seconds. It is preferably set to be in the range of 10 to 500 millipascal seconds, more preferably 50 to 300 millipascal seconds.

(3)または(4)の方法で用いられる溶液に不溶あるいは難溶である貧溶媒としては、例えば水が挙げられ、共重合ポリアミドを溶解するために使用する良溶媒と溶解度パラメーターが離れている溶媒を選択するのが好ましい。例えば良溶媒としてクロロホルム、貧溶媒として水の組み合わせ、良溶媒としてクロロホルムとメタノールの混合物、貧溶媒として水の組み合わせや、良溶媒としてクロロホルム、貧溶媒として水とメタノールの混合物等が挙げられる。   Examples of the poor solvent that is insoluble or hardly soluble in the solution used in the method (3) or (4) include water, and the solubility parameter is separated from the good solvent used for dissolving the copolymerized polyamide. It is preferred to select a solvent. Examples include chloroform as a good solvent, water as a poor solvent, a mixture of chloroform and methanol as a good solvent, water as a poor solvent, chloroform as a good solvent, and a mixture of water and methanol as a poor solvent.

共重合ポリアミド溶液の粘度が0.1ミリパスカル秒未満になると、ポリアミド溶液の溶媒量が相対的に多くなり、その結果、溶媒の留去時間が長くなり、生産性に劣る傾向がある。さらには、過剰の良溶媒により、粒子が合着しやすく、微粒子化し難い傾向がある。   When the viscosity of the copolymerized polyamide solution is less than 0.1 millipascal seconds, the amount of the solvent in the polyamide solution becomes relatively large, and as a result, the solvent evaporation time becomes long and the productivity tends to be inferior. Furthermore, there is a tendency that particles are easily coalesced by an excess of a good solvent and are difficult to be formed into fine particles.

一方、共重合ポリアミド溶液の粘度が800ミリパスカル秒を越えると、共重合ポリアミド溶液が高粘度となり、攪拌装置に多大な負荷がかかるとともに、貧溶媒との混合が不十分となり、微粒子化し難い傾向がある。   On the other hand, when the viscosity of the copolymerized polyamide solution exceeds 800 millipascal seconds, the copolymerized polyamide solution becomes highly viscous, and a large load is applied to the stirrer. There is.

微粒子製造時の温度は、貧溶媒の沸点未満であれば特に問題ないが、共重合ポリアミドを溶解する良溶媒の沸点以下が好ましい。   The temperature during the production of the fine particles is not particularly problematic as long as it is lower than the boiling point of the poor solvent, but is preferably below the boiling point of the good solvent that dissolves the copolymerized polyamide.

微粒子の製造は、常圧で行えるが、溶媒の揮発を抑制するために、加圧下で行うことも可能である。   The production of the fine particles can be performed at normal pressure, but can also be performed under pressure in order to suppress volatilization of the solvent.

(4)の方法では、さらに乳化剤を添加することができる。具体的には、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、変性デンプン、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、アラビアゴム、カゼイン等が挙げられる。上記の乳化剤とともに、必要に応じてノニオン系、アニオン系およびカチオン系の界面活性剤を併用してもよい。これらの乳化剤は、共重合ポリアミド溶液あるいは、該溶液に相溶しにくい貧溶媒に添加することができる。また、両者に添加することも可能である。   In the method (4), an emulsifier can be further added. Specific examples include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethylcellulose, modified starch, polyvinylpyrrolidone, gelatin, gum arabic, and casein. A nonionic, anionic and cationic surfactant may be used in combination with the above-described emulsifier, if necessary. These emulsifiers can be added to a copolymerized polyamide solution or a poor solvent that is hardly compatible with the solution. It is also possible to add to both.

かかる乳化剤の量としては、共重合ポリアミド溶液中に0.01〜20重量%が好ましい。乳化液の安定性の高さから、0.1〜15重量%がさらに好ましい。   The amount of the emulsifier is preferably 0.01 to 20% by weight in the copolymerized polyamide solution. 0.1 to 15 weight% is further more preferable from the stability of an emulsion.

攪拌しているポリアミド溶液に連続的あるいは間欠的に該溶液に不溶あるいは難溶である貧溶媒を徐々に加え、転相乳化させることによって0.1から100μmの粒径を有する共重合ポリアミド微粒子が得られる。その際の攪拌速度は、10から1000rpmが好ましく、50から600rpmでは、より粒径が均一になるため、より好ましい。   Copolymerized polyamide fine particles having a particle diameter of 0.1 to 100 μm are obtained by gradually adding a poor solvent that is insoluble or hardly soluble in the polyamide solution being stirred continuously or intermittently, and by phase inversion emulsification. can get. The stirring speed at that time is preferably 10 to 1000 rpm, and more preferably 50 to 600 rpm because the particle size becomes more uniform.

共重合ポリアミド微粒子が生成した乳化液を、使用した良溶媒が揮発する温度で加熱し、必要に応じて減圧しながら除去する。この際の好ましい温度は、100℃未満である。   The emulsified liquid formed with the copolymerized polyamide fine particles is heated at a temperature at which the good solvent used volatilizes, and is removed while reducing the pressure as necessary. A preferable temperature at this time is less than 100 ° C.

良溶媒を除去したスラリーは、濾過や、遠心分離法によって固液分離し、得られた固形分を洗浄、乾燥することによって微粒子を得ることができる。
(4)の方法では、メディアン径が、100μm以下のものを容易に得ることができ、特に100μm以下のものは、種々の用途において微粒子としての機能が充分に発現される。
The slurry from which the good solvent has been removed is subjected to solid-liquid separation by filtration or centrifugal separation, and fine particles can be obtained by washing and drying the obtained solid content.
In the method (4), it is possible to easily obtain a median diameter of 100 μm or less, and particularly those having a median diameter of 100 μm or less sufficiently exhibit functions as fine particles in various applications.

本発明の微粒子の製造に際し、熱あるいは光などの外部エネルギーによって硬化し、少なくとも部分的に三次元硬化を形成する熱硬化性樹脂の未硬化体をポリアミド溶液に適量溶解させ、微粒子化した後に加熱等の硬化処理を行い硬化体とすることによって、耐熱性、耐薬品性、吸水率および強度などの改善された共重合ポリアミド微粒子を得ることができる。   In producing the fine particles of the present invention, an appropriate amount of an uncured body of a thermosetting resin that is cured by external energy such as heat or light and at least partially forms a three-dimensional cure is dissolved in a polyamide solution, and then heated to fine particles. Copolymerized polyamide fine particles having improved heat resistance, chemical resistance, water absorption rate, strength and the like can be obtained by performing a curing treatment such as the above to obtain a cured body.

(1)〜(4)の共重合ポリアミド微粒子の製造に際しては、共重合ポリアミド溶液に、さらにシリカ、アルミナ、マイカなどの無機物、熱可塑性樹脂、ゴム、顔料、染料、酸化防止剤、滑剤、帯電防止剤及び可塑剤などを分散・溶解させてもよい。また、乳化液状態および/または乾燥状態の微粒子の表面にシリカやアルミナ等の超微粒子を吸着あるいはまぶして分散性や流動性を向上させることも可能である。   In the production of the copolymerized polyamide fine particles of (1) to (4), an inorganic substance such as silica, alumina, mica, thermoplastic resin, rubber, pigment, dye, antioxidant, lubricant, electrification is added to the copolymerized polyamide solution. An inhibitor and a plasticizer may be dispersed and dissolved. It is also possible to improve dispersibility and fluidity by adsorbing or coating ultrafine particles such as silica and alumina on the surface of fine particles in an emulsion and / or dry state.

本発明のプリプレグは、上記の共重合ポリアミド微粒子と、マトリックス樹脂、炭素繊維を含むものである。   The prepreg of the present invention contains the above-mentioned copolymerized polyamide fine particles, a matrix resin, and carbon fibers.

本発明で好適に用いられるマトリックス樹脂は、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂としては、具体的には、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、マレイミド樹脂、シアン酸エステル樹脂および尿素樹脂などが挙げられる。これらの中で、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂およびこれらの樹脂の混合物は、高い力学特性を有し、好ましく用いられる。特に、エポキシ樹脂は力学特性に優れ、熱可塑性樹脂を主体とする微粒子とも親和性が高く、かつ、炭素繊維との接着にも優れているため、特に好ましく用いられる。   The matrix resin suitably used in the present invention is a thermosetting resin. Specific examples of thermosetting resins include epoxy resins, benzoxazine resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, urethane resins, phenol resins, melamine resins, maleimide resins, cyanate ester resins, and urea resins. It is done. Among these, epoxy resins, benzoxazine resins, vinyl ester resins, unsaturated polyester resins, phenol resins and mixtures of these resins have high mechanical properties and are preferably used. In particular, an epoxy resin is particularly preferably used because it is excellent in mechanical properties, has high affinity with fine particles mainly composed of a thermoplastic resin, and is excellent in adhesion to carbon fibers.

エポキシ樹脂としては、分子内に複数のエポキシ基を有する化合物が用いられる。エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノール化合物とジシクロペンタジエンの共重合体を原料とするエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、およびこれらの樹脂の組み合わせが好適に用いられる。   As the epoxy resin, a compound having a plurality of epoxy groups in the molecule is used. Examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol AF type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolac type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, and phenol compound. Epoxy resins made from dicyclopentadiene copolymers as raw materials, glycidyl ether type epoxy resins such as biphenyl type epoxy resins and novolac type epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, and combinations of these resins are preferably used.

特に、ビスフェノールA、AD、AF、SおよびF型から選ばれる、もしくは、これらを組み合わせて得られるエポキシ樹脂を好ましくは5から50重量部と、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を好ましくは50から95重量部含むエポキシ樹脂(両者の合計量を100重量部とする)は、力学物性と取り扱い性のバランスに優れており、特に好ましく用いられる。   In particular, an epoxy resin selected from bisphenol A, AD, AF, S and F types or a combination thereof is preferably 5 to 50 parts by weight, and a glycidylamine type epoxy resin is preferably 50 to 95 parts by weight. The epoxy resin contained (the total amount of both is 100 parts by weight) is excellent in the balance between mechanical properties and handleability, and is particularly preferably used.

また、エポキシ樹脂と組み合わせて硬化剤を用いることができる。エポキシ樹脂と組み合わせて用いられる硬化剤としては、例えば、芳香族アミン、脂肪族アミン、カルボン酸無水物、イミダゾール化合物およびルイス酸錯体などが挙げられる。芳香族アミンの具体的な例としては、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタンなどが用いられる。また、脂肪族アミンの具体的な例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレンジアミン、ピペリジン、ピペラジン、N,N−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、ポリアミドアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、ステアリルアミン、ココアルキルアミン、牛脂アルキルアミン、オレイルアミン、硬化牛脂アルキルアミン、N,N−ジメチルラウリルアミン、N,N−ジメチルミリスチルアミンなどが挙げられる。   Further, a curing agent can be used in combination with an epoxy resin. Examples of the curing agent used in combination with the epoxy resin include aromatic amines, aliphatic amines, carboxylic acid anhydrides, imidazole compounds, and Lewis acid complexes. Specific examples of the aromatic amine include diaminodiphenyl sulfone and diaminodiphenylmethane. Specific examples of aliphatic amines include diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dipropylenediamine, piperidine, piperazine, N, N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, polyamidoamine, octylamine, laurylamine. , Myristylamine, stearylamine, cocoalkylamine, beef tallow alkylamine, oleylamine, cured beef tallow alkylamine, N, N-dimethyllaurylamine, N, N-dimethylmyristylamine and the like.

またこれらの硬化剤は、硬化活性を高めるために適当な硬化助剤を組み合わせて用いることができる。エポキシ樹脂に硬化助剤を組み合わせる場合の好ましい例としては、ジシアンジアミドに、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素(DCMU)などの尿素誘導体を硬化助剤として組み合わせる例、芳香族アミンに三フッ化ホウ素エチルアミン錯体を硬化助剤として組み合わせる例、およびカルボン酸無水物やノボラック樹脂に3級アミンを硬化助剤として組み合わせる例などが挙げられる。   These curing agents can be used in combination with an appropriate curing aid in order to increase the curing activity. Preferred examples of combining a curing aid with an epoxy resin include an example of combining dicyandiamide with a urea derivative such as 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea (DCMU) as a curing aid, Examples include a combination of a group 3 amine and a boron trifluoride ethylamine complex as a curing aid, and a combination of a carboxylic acid anhydride or a novolak resin with a tertiary amine as a curing aid.

熱硬化性樹脂に対する硬化剤の使用割合は耐熱性、反応性の点から熱硬化性樹脂に対して化学量論比であることが好ましい。また、硬化助剤を使用する場合は熱硬化性樹脂の官能基に対し0.001から1当量であることが好ましい。   The use ratio of the curing agent to the thermosetting resin is preferably a stoichiometric ratio to the thermosetting resin from the viewpoint of heat resistance and reactivity. Moreover, when using a hardening adjuvant, it is preferable that it is 0.001 to 1 equivalent with respect to the functional group of a thermosetting resin.

本発明では、硬化前のマトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させ、硬化後のマトリックス樹脂において海島構造を形成する熱可塑性樹脂、あるいは硬化前のマトリックス樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させ、硬化後のマトリックス樹脂においても相溶し海島構造を形成しない熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂に含んでいても良い。このような熱可塑性樹脂としては、主鎖に、炭素炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合およびカルボニル結合からなる群から選ばれた結合を有するものが挙げられる。特に、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドおよびポリイミドからなる群から選ばれた1種以上の樹脂が好ましく用いられる。熱可塑性樹脂を混合させるときは、エポキシ樹脂100重量部に対して熱可塑性樹脂を好ましくは1から20重量部混合させることにより、エポキシ樹脂に適度な粘弾性や力学特性を与えることができる。   In the present invention, the thermoplastic resin is dissolved in the matrix resin before curing, and the thermoplastic resin that forms the sea-island structure in the matrix resin after curing, or the thermoplastic resin is dissolved in the matrix resin before curing, and then the matrix after curing. The matrix resin may contain a thermoplastic resin that is compatible with the resin and does not form a sea-island structure. Such thermoplastic resins include carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds, urea bonds, thioether bonds, sulfone bonds, imidazole bonds, and carbonyl bonds in the main chain. Those having a bond selected from the group consisting of: In particular, one or more resins selected from the group consisting of polysulfone, polyethersulfone, polyetherimide, and polyimide are preferably used. When the thermoplastic resin is mixed, an appropriate viscoelasticity and mechanical properties can be imparted to the epoxy resin by preferably mixing 1 to 20 parts by weight of the thermoplastic resin with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin.

本発明で用いられる炭素繊維は連続繊維であることが好ましい。本発明において連続繊維は、10mm以上の長さの連続した繊維で、必ずしも繊維強化層全体にわたって連続した繊維である必要はなく、途中で分断されていても特に問題はない。炭素繊維の長さが短くなりすぎると、炭素繊維を複合材料に加工したときに、補強繊維としての強度を十分に発揮させることが困難となる場合がある。炭素繊維は、その形状や配列については特に限定されず、例えば、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物状および組み紐状であっても良い。特に、比強度と比弾性率が高いことを要求される用途には、炭素繊維束が単一方向に引き揃えられた配列のものが最も適しているが、取り扱いの容易な織物状に配列のものも本発明に適している。また、通常、炭素繊維束は、取り扱い性や得られたCFRPの力学特性に優れているという観点から、その総繊度は好ましくは100tex以上5000tex以下であり、またそのフィラメント本数は好ましくは3000以上60000以下の範囲であるものを用いるのが良い。炭素繊維束の繊度は、JIS R 7601(1986)によって測定することができる。   The carbon fibers used in the present invention are preferably continuous fibers. In the present invention, the continuous fiber is a continuous fiber having a length of 10 mm or more, and does not necessarily need to be a continuous fiber throughout the fiber reinforced layer, and there is no particular problem even if it is divided in the middle. If the length of the carbon fiber becomes too short, it may be difficult to sufficiently exert the strength as the reinforcing fiber when the carbon fiber is processed into a composite material. The shape and arrangement of the carbon fibers are not particularly limited, and may be, for example, a single direction, a random direction, a sheet shape, a mat shape, a woven shape, and a braided shape. In particular, for applications that require high specific strength and high specific modulus, an arrangement in which carbon fiber bundles are aligned in a single direction is the most suitable. Are also suitable for the present invention. In general, the carbon fiber bundle has a total fineness of preferably 100 tex or more and 5000 tex or less, and the number of filaments is preferably 3000 or more and 60000 from the viewpoint of excellent handleability and mechanical properties of the obtained CFRP. What is in the following range is preferably used. The fineness of the carbon fiber bundle can be measured according to JIS R 7601 (1986).

本発明の炭素繊維強化複合材料(CFRP)は、マトリックス樹脂、ポリアミドからなる微粒子および炭素繊維を含む層(以下、基本CFRP層ともいう)が複数積層されてなるようにするのが良い。そして、かかるCFRP中で、各基本CFRP層の間に位置する層間領域に、炭素繊維強化複合材料の全体に存在するポリアミドを主体とする微粒子の総量のうち、80重量%以上の微粒子が存在していることが好ましい。層間領域に一定量以上のポリアミドを主体とする微粒子が存在することで、衝撃付与時にかかる層間せん断応力に対して、粒子が変形することで応力が緩和され、衝撃後圧縮強度が向上すると考えられる。   The carbon fiber reinforced composite material (CFRP) of the present invention is preferably formed by laminating a plurality of layers (hereinafter also referred to as a basic CFRP layer) containing matrix resin, polyamide fine particles, and carbon fibers. In such CFRP, in the interlayer region located between the basic CFRP layers, 80% by weight or more of the fine particles mainly composed of polyamide present in the entire carbon fiber reinforced composite material are present. It is preferable. Presence of fine particles mainly composed of polyamide in the interlayer region is considered to reduce the stress due to the deformation of the particles against the interlaminar shear stress applied at the time of impact application and improve post-impact compressive strength. .

図1に、本発明の一例であるCFRPのモデル断面図を示す。図1において、CFRPは、基本CFRP層1、基本CFRP層2および基本CFRP層3が積層されている。図1では、基本CFRP層1は、炭素繊維が紙面に対し垂直方向に配列されており、基本CFRP層2は、炭素繊維が紙面に対し45度方向に配列されており、基本CFRP層3は、炭素繊維が紙面に対し並行で横方向に配列されている。   FIG. 1 shows a model cross-sectional view of a CFRP which is an example of the present invention. In FIG. 1, a basic CFRP layer 1, a basic CFRP layer 2, and a basic CFRP layer 3 are laminated in the CFRP. In FIG. 1, the basic CFRP layer 1 has carbon fibers arranged in a direction perpendicular to the paper surface, the basic CFRP layer 2 has carbon fibers arranged in a 45-degree direction with respect to the paper surface, and the basic CFRP layer 3 has The carbon fibers are arranged in a transverse direction parallel to the paper surface.

ここで層間領域とは、図1の層間領域4に示すように、隣接する基本CFRP層同士の間の接する部分(たとえば図1の場合は基本CFRP層1と基本CFRP層2、あるいは、基本CFRP層2と基本CFRP層3)に形成されている領域であり、各層の平均厚みをtとすると、層と層とが接する面から厚さ方向に上下へ0.15tずつ入った0.3tの厚みを持つ領域をいう。本発明の効果を得るためには、CFRP全体に存在する微粒子5のうち、その80重量%以上が層間領域に存在していることが好ましく、この条件を満たす層間領域がCFRP中に好ましくは全体の30%以上、より好ましくは、全体の50%以上存在することが好ましい。   Here, the interlayer region is a contact portion between adjacent basic CFRP layers (for example, in the case of FIG. 1, the basic CFRP layer 1 and the basic CFRP layer 2 or the basic CFRP as shown in the interlayer region 4 in FIG. 1). Layer 2 and the basic CFRP layer 3), where the average thickness of each layer is t, 0.3 t of 0.15 t in the thickness direction from the surface where the layers contact each other An area with thickness. In order to obtain the effect of the present invention, it is preferable that 80% by weight or more of the fine particles 5 present in the entire CFRP are present in the interlayer region, and the interlayer region satisfying this condition is preferably present in the CFRP. 30% or more, more preferably 50% or more of the total.

なお、本発明において、層間領域に存在するポリアミドを主体とする微粒子の量は、以下の方法によって求めることができる。まず、CFRPを積層面に垂直に切断し、その断面を70倍以上に拡大して200mm×200mm以上の写真を作成する。この断面写真を用いて、まずは平均的な層の厚みを求める。層の平均厚みは写真上で、少なくとも2層以上の積層部分の厚みを、任意に選んだ5カ所で測定し、その値を該積層数で除して求める。次に、同じCFRPの断面を500倍以上に拡大して200mm×200mm以上の写真を作成する。この写真を用い、一つの層間に着目し、その層間部分のほぼ中心に線を引く。次いで、先に求めた層の平均厚みの30%を間隔とする2本の線、および層の平均厚みを間隔とする2本の線をその中心線に対して対称に引く。写真中の層の平均厚みの30%を間隔とする2本の線に囲まれた部分が層間領域である。そして、層間領域の中のポリアミドを主体とする微粒子の面積、および、層の平均厚みを間隔とする2本の線に囲まれた部分におけるポリアミドを主体とする微粒子の面積をそれぞれ定量し、その比を取ることにより層間領域に存在するポリアミドを主体とする微粒子の割合が算出できる。この測定を複数の層間で任意に選んだ5カ所以上で行い、平均した割合を層間領域に存在するポリアミドを主体とする微粒子の割合とする。なお、ポリアミドを主体とする微粒子の面積は、たとえばAdobe社製Photoshop等の画像処理ソフトに写真を取り込み、微粒子の色に相当する部分を面積測定機能で測定することにより求めることができる。なお、本発明においては重量%によって、層間領域に存在するポリアミドを主体とする微粒子の量を規定しているが、重量比は先の面積比に比重をかけた値と同じであるので、面積比の値は重量比の値と同義である。   In the present invention, the amount of fine particles mainly composed of polyamide present in the interlayer region can be determined by the following method. First, CFRP is cut perpendicularly to the laminated surface, and the cross section is enlarged 70 times or more to create a photograph of 200 mm × 200 mm or more. Using this cross-sectional photograph, first, the average layer thickness is obtained. The average thickness of the layers is determined by measuring the thickness of at least two laminated portions on five photos at five arbitrarily selected locations and dividing the value by the number of laminated layers. Next, the cross section of the same CFRP is enlarged by 500 times or more to create a photograph of 200 mm × 200 mm or more. Using this photograph, pay attention to one layer and draw a line almost at the center of the layer. Next, two lines having an interval of 30% of the average thickness of the previously obtained layer and two lines having the average thickness of the layer as an interval are drawn symmetrically with respect to the center line. A portion surrounded by two lines having an interval of 30% of the average thickness of the layers in the photograph is an interlayer region. Then, the area of the fine particles mainly composed of polyamide in the interlayer region, and the area of the fine particles mainly composed of polyamide in the portion surrounded by two lines having the average thickness of the layer as an interval are respectively determined. By taking the ratio, the proportion of fine particles mainly composed of polyamide present in the interlayer region can be calculated. This measurement is performed at five or more locations arbitrarily selected between a plurality of layers, and the average ratio is defined as the ratio of fine particles mainly composed of polyamide existing in the interlayer region. The area of fine particles mainly composed of polyamide can be obtained by taking a photograph into image processing software such as Photoshop manufactured by Adobe, and measuring the portion corresponding to the color of the fine particles with the area measurement function. In the present invention, the amount of fine particles mainly composed of polyamide present in the interlayer region is defined by weight%, but the weight ratio is the same as the value obtained by multiplying the previous area ratio by specific gravity. The ratio value is synonymous with the weight ratio value.

さらに、本発明において、CFRPにおける炭素繊維の体積含有率(Vf)は特に限定されるものではないが、得られるCFRPの比強度や比弾性率に優れているという観点から、Vfは30%以上80%以下であることが好ましい。Vfは、JIS K 7075(1991)に従って測定することができる。   Furthermore, in the present invention, the volume content (Vf) of the carbon fiber in CFRP is not particularly limited, but Vf is 30% or more from the viewpoint that the obtained CFRP is excellent in specific strength and specific elastic modulus. It is preferable that it is 80% or less. Vf can be measured according to JIS K 7075 (1991).

かかる炭素繊維は、原料炭素繊維を特定条件で電解表面処理することにより得ることができる。原料炭素繊維としては、アクリル系、ピッチ系、レーヨン系などの公知の炭素繊維を適用できる。高強度の炭素繊維が得られやすいため、アクリル系繊維を焼成して得られるアクリル系炭素繊維がなかでも好ましい。アクリル系炭素繊維の場合を例にとって原料炭素繊維の製造方法を以下詳細に説明する。   Such carbon fibers can be obtained by subjecting raw material carbon fibers to electrolytic surface treatment under specific conditions. As the raw material carbon fiber, known carbon fibers such as acrylic, pitch and rayon can be applied. Among them, acrylic carbon fibers obtained by firing acrylic fibers are preferable because high-strength carbon fibers are easily obtained. Taking the case of acrylic carbon fiber as an example, the method for producing raw carbon fiber will be described in detail below.

アクリル系繊維は、アクリル系重合体を含む紡糸原液を紡糸して得られる。紡糸方法としては、湿式、乾式、乾湿式などを適用できるが、高強度糸が得られやすい湿式あるいは乾湿式が好ましく、特に単繊維の断面形状を真円形としやすい乾湿式紡糸法を採用するのが好ましい。紡糸原液にはポリアクリロニトリルのホモポリマーあるいは共重合成分の溶液あるいは懸濁液などを用いることができる。紡糸原液を紡糸後、凝固、水洗、延伸、油剤付与してアクリル系繊維が得られる。アクリル系繊維を、さらに耐炎化、炭化、さらに必要に応じて黒鉛化処理を行う。いわゆる焼成工程を経て原料炭素繊維が得られる。炭化・黒鉛化温度は、不活性雰囲気中1200℃以上3000℃以下、単繊維径は3μm以上8μm以下、電解表面処理時の電気量は、炭素繊維1gあたり1〜200Cとするのが良い。   The acrylic fiber is obtained by spinning a spinning dope containing an acrylic polymer. As the spinning method, wet, dry, and dry-wet can be applied, but wet or dry-wet where high-strength yarn can be easily obtained is preferable. Is preferred. As the spinning dope, a polyacrylonitrile homopolymer or copolymer component solution or suspension can be used. After spinning the spinning solution, coagulation, washing with water, stretching, and application of an oil agent are performed to obtain acrylic fibers. The acrylic fiber is further flameproofed, carbonized, and further graphitized as necessary. Raw material carbon fiber is obtained through a so-called firing step. The carbonization / graphitization temperature is preferably 1200 ° C. or more and 3000 ° C. or less in an inert atmosphere, the single fiber diameter is 3 μm or more and 8 μm or less, and the amount of electricity during electrolytic surface treatment is preferably 1 to 200 C per gram of carbon fiber.

電解処理を行った後、水洗および乾燥することが好ましい。また、乾燥後、必要に応じてサイジング剤が付与され、本発明に用いるに適した炭素繊維が得られる。サイジング剤の付与手段としては特に限定されるものではないが、例えばローラを介してサイジング剤に浸漬する方法、サイジング液の付着したローラに接する方法、サイジング液を霧状にして吹き付ける方法などがある。また、バッチ式、連続式いずれでも良いが、生産性が良くバラツキが小さくできる連続式が好ましい。この際、炭素繊維に対するサイジング剤有効成分の付着量が適正範囲内で均一に付着するように、サイジング液濃度、乾燥温度、糸条張力などをコントロールする事が好ましい。また、サイジング剤付与時に炭素繊維を超音波で加振させても良い。   After the electrolytic treatment, it is preferable to wash and dry. Moreover, after drying, a sizing agent is applied as necessary, and a carbon fiber suitable for use in the present invention is obtained. The means for applying the sizing agent is not particularly limited. For example, there are a method of immersing in a sizing agent through a roller, a method of contacting a roller to which the sizing liquid is adhered, and a method of spraying the sizing liquid in a mist form. . Further, either a batch type or a continuous type may be used, but a continuous type that can improve productivity and reduce variation is preferable. At this time, it is preferable to control the concentration of the sizing solution, the drying temperature, the yarn tension, and the like so that the amount of the active component of the sizing agent attached to the carbon fiber is uniformly attached within an appropriate range. Moreover, you may vibrate a carbon fiber with an ultrasonic wave at the time of sizing agent provision.

乾燥温度と乾燥時間は溶媒を除去できれば特に限定しない。サイジング剤に使用する溶媒は、水、メタノール、エタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン等があげられるが、取り扱いが容易で防災の観点から水が好ましい。従って、水に不溶、もしくは難溶の化合物をサイジング剤として用いる場合には乳化剤、界面活性剤などを添加し水分散性にして用いるのが良い。   The drying temperature and drying time are not particularly limited as long as the solvent can be removed. Examples of the solvent used for the sizing agent include water, methanol, ethanol, dimethylformamide, dimethylacetamide, and acetone. Water is preferable from the viewpoint of easy handling and disaster prevention. Therefore, when a compound insoluble or hardly soluble in water is used as a sizing agent, it is preferable to add an emulsifier, a surfactant or the like to make it water dispersible.

次に、本発明のCFRPを製造するに好適な方法について説明する。   Next, a method suitable for producing the CFRP of the present invention will be described.

本発明のCFRPは、上記した未硬化のマトリックス樹脂を、炭素繊維に含浸させてなるプリプレグを積層し、未硬化のマトリックス樹脂を硬化させることによって得ることができる。プリプレグの製造には、各種の方法を用いることができる。例えば、加熱した未硬化のマトリックス樹脂中に炭素繊維を通す方法、未硬化のマトリックス樹脂をリバースロールコータなどを用いて離型紙などの表面にフィルム状に塗布し、炭素繊維の片側あるいは両側から挟み込み、加熱・加圧して含浸させる方法、未硬化のマトリックス樹脂を溶媒に溶解して溶液とし、溶液と共に炭素繊維を通して含浸した後、乾燥して溶媒を除去する方法など、各種の方法を適用することができる。このプリプレグの片面または両面の表面近傍に、前述の微粒子を存在させ、積層、硬化して得られたCFRPの層間領域に微粒子を分布させるのである。プリプレグの片面または両面の表面近傍に、前述の微粒子を存在させる方法として、マトリックス樹脂と微粒子を混合した樹脂をリバースロールコータなどを用いて離型紙などの表面にフィルム状に塗布し、上記プリプレグに片側あるいは両側から挟み込み、加熱・加圧する。あるいは、上記プリプレグの片面または両面の表面近傍に、前述の微粒子を分散させる。   The CFRP of the present invention can be obtained by laminating a prepreg obtained by impregnating carbon fibers with the above-described uncured matrix resin and curing the uncured matrix resin. Various methods can be used for manufacturing the prepreg. For example, a method in which carbon fibers are passed through a heated uncured matrix resin, or an uncured matrix resin is applied in the form of a film on the surface of a release paper using a reverse roll coater and sandwiched from one side or both sides of the carbon fiber. Applying various methods, such as a method of impregnation by heating and pressurizing, a method in which an uncured matrix resin is dissolved in a solvent to form a solution, impregnated with the solution through carbon fiber, and then dried to remove the solvent Can do. The aforementioned fine particles are present in the vicinity of one or both surfaces of the prepreg, and the fine particles are distributed in the CFRP interlayer region obtained by laminating and curing. As a method of allowing the above-mentioned fine particles to be present in the vicinity of one or both surfaces of the prepreg, a resin in which matrix resin and fine particles are mixed is applied in a film form on the surface of a release paper or the like using a reverse roll coater, etc. It is sandwiched from one or both sides and heated and pressurized. Alternatively, the above-mentioned fine particles are dispersed in the vicinity of one or both surfaces of the prepreg.

本発明のCFRPは、プリプレグを複数積層後、硬化する方法以外にも、ハンドレイアップ法、フィラメントワインディング法およびレジントランスファーモールディング法などの成形方法を用いて製造することもできる。   The CFRP of the present invention can be produced by using a molding method such as a hand layup method, a filament winding method, and a resin transfer molding method, in addition to a method of curing a plurality of prepregs after lamination.

本発明の炭素繊維強化複合材料は、航空機の部材の他に、テニスラケットやゴルフシャフトなどのスポーツ用品、自動車のバンパーやドアなどの外板部材、およびシャシーやフロントサイドメンバなど自動車の構造部材などに適用することができる。   The carbon fiber reinforced composite material of the present invention includes, in addition to aircraft members, sports equipment such as tennis rackets and golf shafts, outer plate members such as automobile bumpers and doors, and automobile structural members such as chassis and front side members, etc. Can be applied to.

[相対粘度(ηr)]
98%硫酸中、0.01g/ml濃度、25℃でオストワルド式粘度計を用いて測定を行った。
[Relative viscosity (ηr)]
Measurement was performed using an Ostwald viscometer at a concentration of 0.01 g / ml in 25% sulfuric acid in 98% sulfuric acid.

[引張降伏応力]
射出成形 (住友重機社製SG75H−MIV、シリンダー温度280℃(ただし、比較例2のみ250℃)、金型温度80℃)により調製したASTM1号ダンベルを用い、ASTM−D638に従って引張試験を行い、降伏応力を測定した。
[Tensile yield stress]
Using ASTM No. 1 dumbbell prepared by injection molding (SG75H-MIV, Sumitomo Heavy Industries, Ltd., cylinder temperature 280 ° C. (however, only Comparative Example 2 is 250 ° C.), mold temperature 80 ° C.), a tensile test was performed according to ASTM-D638. Yield stress was measured.

[共重合ポリアミドのガラス転移温度]
射出成形 (住友重機社製SG75H−MIV、シリンダー温度280℃(ただし、比較例2のみ250℃)、金型温度80℃)により調製した1/8インチ(3.18×10−3m)ノッチ無し試験片を用い、SII製DMS6100にて、曲げモード、周波数1Hz、チャック間距離20mm、昇温速度2℃/分の条件で、20℃からガラス転移が観察されるまで測定し、tanδのピークトップの温度から絶乾時のガラス転移温度を求めた。また、吸水時の試料としては、同様の試験片を1Lの水中に沈めた密閉容器を71℃の熱風オーブン中で2週間放置した試料を用いた。
[Glass transition temperature of copolymerized polyamide]
Injection molding (Sumitomo Heavy Co. SG75H-MIV, a cylinder temperature of 280 ° C. (provided that only 250 ° C. Comparative Example 2), a mold temperature of 80 ° C.) 1/8 inch was prepared by (3.18 × 10 -3 m) Notch Measured from 20 ° C. until the glass transition was observed under the condition of bending mode, frequency 1 Hz, distance between chucks 20 mm, temperature rising rate 2 ° C./min. The glass transition temperature during absolute drying was determined from the top temperature. Further, as a sample at the time of water absorption, a sample was used in which a sealed container in which a similar test piece was submerged in 1 L of water was left in a hot air oven at 71 ° C. for 2 weeks.

[溶媒溶解性]
クロロホルム/メタノールの=75/25重量%の混合溶液に、共重合ポリアミドのペレットが10重量%になるように添加して24時間撹拌し、目視で溶解性を判断した。
◎:完全に透明。
○:ほぼ溶解するが、若干溶け残りあり。
△:一部溶解せず。
×:溶解せず。
[Solvent solubility]
To a mixed solution of chloroform / methanol = 75/25% by weight, the copolymerized polyamide pellets were added so as to be 10% by weight and stirred for 24 hours, and the solubility was visually judged.
A: Completely transparent.
○: Almost dissolved but slightly undissolved.
Δ: Partially undissolved
X: Not dissolved.

[メディアン径]
レーザー粒度分布計(SALD−2100:島津製作所(株)製)を用いて測定した。
[Median diameter]
It measured using the laser particle size distribution analyzer (SALD-2100: Shimadzu Corporation Corp. make).

[CFRPのCAI]
CFRPを構成するプリプレグを、[45°/0°/−45°/90°]3s(記号sは、鏡面対称を示す)の構成で積層し、オートクレーブ中で温度177℃、圧力0.6MPaで2時間加熱硬化し、CFRPを得た。このCFRPについて、JIS K7089(1996)に従い、0度方向が152.4mm、90度方向が101.6mmの長方形に切り出し、この中央に落下高さ571mmで5.4kgの落錘衝撃を与え平均衝撃後圧縮強度を求めた。また、測定については、室温乾燥状態(25℃±2℃、相対湿度50%)で行った。
[CFRP CAI]
The prepreg constituting the CFRP is laminated with a configuration of [45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °] 3 s (the symbol s indicates mirror symmetry), and is 177 ° C. at a pressure of 0.6 MPa in an autoclave. Heat curing was performed for 2 hours to obtain CFRP. According to JIS K7089 (1996), this CFRP was cut into a rectangle of 152.4 mm in the 0 degree direction and 101.6 mm in the 90 degree direction, and an average impact was given to this center by a drop weight impact of 5.4 kg at a drop height of 571 mm. Post compression strength was determined. Further, the measurement was performed in a room temperature dry state (25 ° C. ± 2 ° C., relative humidity 50%).

[CFRPの層間剪断強度(H/W ILSS)]
CFRPを構成するプリプレグを0度方向に12層積層し、オートクレーブ中で温度177℃、圧力0.6MPaで2時間加熱硬化し、CFRPを得た。このCFRPについて、ASTM D2402−07に従い、0度方向が13mm、幅方向が6.35mmの長方形に切り出し、ASTM D2402―07に従って、71℃の温水中に2週間浸漬し、充分に吸水させた後、82℃の環境下で層間剪断強度を測定した。
[Interlayer shear strength of CFRP (H / W ILSS)]
Twelve prepregs constituting CFRP were laminated in the 0 degree direction, and heat-cured in an autoclave at a temperature of 177 ° C. and a pressure of 0.6 MPa for 2 hours to obtain CFRP. This CFRP is cut out into a rectangle having a 0 degree direction of 13 mm and a width direction of 6.35 mm in accordance with ASTM D2402-07, and is immersed in warm water at 71 ° C. for 2 weeks in accordance with ASTM D2402-07 to sufficiently absorb water. The interlaminar shear strength was measured under an environment of 82 ° C.

実施例1〜9、比較例1〜7
表1に示した組成となるように原料の合計が600gになるように配合し、これに水600gを添加して混合した後、3Lの圧力容器に仕込んで密閉し、窒素置換した。ジャケット温度を300℃(ただし、比較例2のみ250℃)に設定し、加熱を開始した。容器内圧力が18.0kg/cmに到達した後、容器内圧力を18.0kg/cmで1時間保持した。その後、1時間かけて容器内圧力を常圧に放圧し、減圧下(−21kPa)で1時間保持した。容器内の最高到達温度は300℃であった(比較例2では249℃であった)。圧力容器底部の吐出口からストランド状で取り出し、ペレタイズすることにより、共重合ポリアミドを得た。
Examples 1-9, Comparative Examples 1-7
The raw materials were blended so as to have the composition shown in Table 1 so that the total amount was 600 g, and 600 g of water was added and mixed, and then charged in a 3 L pressure vessel, sealed, and purged with nitrogen. The jacket temperature was set to 300 ° C. (however, only Comparative Example 2 was 250 ° C.), and heating was started. After the container internal pressure reached 18.0 kg / cm 2 , the container internal pressure was maintained at 18.0 kg / cm 2 for 1 hour. Thereafter, the internal pressure of the container was released to normal pressure over 1 hour, and held for 1 hour under reduced pressure (-21 kPa). The maximum temperature reached in the container was 300 ° C (comparative example 2 was 249 ° C). A copolyamide was obtained by taking out in a strand form from the discharge port at the bottom of the pressure vessel and pelletizing.

なお、原料は以下に示すものを使用した。
MACM:3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(Laromin C260(BASF製))
PACM:4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(Dicycan(BASF製))
DDA:ドデカン二酸(宇部興産製)
ADA:12−アミノドデカン酸(宇部興産製)
The raw materials shown below were used.
MACM: 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminodicyclohexylmethane (Laromin C260 (manufactured by BASF))
PACM: 4,4′-diaminodicyclohexylmethane (Dicican (manufactured by BASF))
DDA: Dodecanedioic acid (manufactured by Ube Industries)
ADA: 12-aminododecanoic acid (manufactured by Ube Industries)

Figure 2010031197
Figure 2010031197

実施例10
実施例3で得られた共重合ポリアミド100重量部をクロロホルム/メタノール=643重量部/214重量部の混合溶媒中に添加して均一溶液を得た。この溶液を450rpmで攪拌しながらポリビニルアルコール(関東化学(株)製)を6重量%溶解させた水溶液1029重量部を徐々に滴下して、共重合ポリアミド溶液を水中に粒子状に分散させた。その後、溶媒を除去して、100℃で12時間真空乾燥することにより、共重合ポリアミド微粒子を得た。
Example 10
100 parts by weight of the copolymerized polyamide obtained in Example 3 was added to a mixed solvent of chloroform / methanol = 643 parts by weight / 214 parts by weight to obtain a uniform solution. While stirring this solution at 450 rpm, 1029 parts by weight of an aqueous solution in which 6% by weight of polyvinyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was dissolved was gradually added dropwise to disperse the copolymerized polyamide solution in water. Thereafter, the solvent was removed, and vacuum drying was performed at 100 ° C. for 12 hours to obtain copolymerized polyamide fine particles.

実施例11
実施例3で得られた共重合ポリアミド100重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“jER”(登録商標)807)0.366重量部、硬化剤であるポリアミドアミン(富士化成工業(株)製“トーマイド”(登録商標)296)0.134重量部をクロロホルム/メタノール=643重量部/214重量部の混合溶媒中に添加して得られる均一溶液を用いる以外は、実施例10と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Example 11
100 parts by weight of the copolyamide obtained in Example 3, 0.366 parts by weight of a bisphenol F-type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 807 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), polyamidoamine (Fuji Except for using a homogeneous solution obtained by adding 0.134 parts by weight of “Tomide” (registered trademark) 296, manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd., to a mixed solvent of chloroform / methanol = 643 parts by weight / 214 parts by weight. Copolymerized polyamide fine particles were obtained in the same manner as in Example 10.

実施例12
実施例3で得られた共重合ポリアミド100重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“jER”(登録商標)807)4.69重量部、硬化剤であるポリアミドアミン(富士化成工業(株)製“トーマイド”(登録商標)296)1.71重量部をクロロホルム/メタノール=643重量部/214重量部の混合溶媒中に添加して得られる均一溶液を用いる以外は、実施例10と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Example 12
100 parts by weight of the copolyamide obtained in Example 3, 4.69 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 807 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), polyamidoamine (Fuji Except for using a homogeneous solution obtained by adding 1.71 parts by weight of “Tomide” (registered trademark) 296, manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd., to a mixed solvent of chloroform / methanol = 643 parts by weight / 214 parts by weight. Copolymerized polyamide fine particles were obtained in the same manner as in Example 10.

実施例13
実施例6で得られた共重合ポリアミド100重量部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“jER”(登録商標)828)4.80
重量部、硬化剤であるポリアミドアミン(富士化成工業(株)製“トーマイド”(登録商標)296)1.60重量部をクロロホルム/メタノール=643重量部/214重量部の混合溶媒中に添加して得られる均一溶液を用いる以外は、実施例10と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Example 13
100 parts by weight of the copolyamide obtained in Example 6, bisphenol A type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 828 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 4.80
1.60 parts by weight of polyamidoamine (“Tomide” (registered trademark) 296 manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.) as a curing agent was added to a mixed solvent of chloroform / methanol = 643 parts by weight / 214 parts by weight. Copolymer polyamide fine particles were obtained in the same manner as in Example 10 except that the homogeneous solution obtained was used.

実施例14
実施例3で得られた共重合ポリアミド100重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“iER”(登録商標)807)4.96重量部、硬化剤であるジアミノジフェニルメタン(三井武田ケミカル(株)製MDA−220)1.44重量部をクロロホルム/メタノール=643重量部/214重量部の混合溶媒中に添加して得られる均一溶液を用いる以外は、実施例10と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Example 14
100 parts by weight of the copolymerized polyamide obtained in Example 3, 4.96 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin (“iER” (registered trademark) 807 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), diaminodiphenylmethane (Mitsui) Except for using a homogeneous solution obtained by adding 1.44 parts by weight of MDA-220 manufactured by Takeda Chemical Co., Ltd. to a mixed solvent of chloroform / methanol = 643 parts by weight / 214 parts by weight, exactly the same as Example 10. Copolyamide fine particles were obtained by this method.

実施例15
実施例3で得られた共重合ポリアミド100重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“jER”(登録商標)828)5.05重量部、硬化剤であるジアミノジフェニルメタン(三井武田ケミカル(株)製MDA−220)1.34重量部をクロロホルム/メタノール=643重量部/214重量部の混合溶媒中に添加して得られる均一溶液を用いる以外は、実施例10と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Example 15
100 parts by weight of the copolymerized polyamide obtained in Example 3, 5.05 parts by weight of a bisphenol F type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 828 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), diaminodiphenylmethane (Mitsui) Except for using a homogeneous solution obtained by adding 1.34 parts by weight of MDA-220 (Makeda Chemical Co., Ltd. MDA-220) in a mixed solvent of chloroform / methanol = 643 parts by weight / 214 parts by weight, exactly the same as Example 10. Copolyamide fine particles were obtained by this method.

比較例8
比較例1で得られた共重合ポリアミドを用いる以外は実施例12と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Comparative Example 8
Copolymer polyamide fine particles were obtained in the same manner as in Example 12 except that the copolymer polyamide obtained in Comparative Example 1 was used.

比較例9
比較例4で得られた共重合ポリアミドを用いる以外は実施例13と全く同様の方法で共重合ポリアミド微粒子を得た。
Comparative Example 9
Copolymer polyamide fine particles were obtained in the same manner as in Example 13 except that the copolymer polyamide obtained in Comparative Example 4 was used.

Figure 2010031197
Figure 2010031197

実施例16〜21、比較例10〜12
混練装置でテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)(住友化学(株)製 ELM−434)75部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“jER”(登録商標)807)25部にポリエーテルスルホン(PES)(住友化学(株)製 スミカエクセルPES5003P)15部を配合、溶解した後、硬化剤である4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(4,4’−DDS)(“Ardur”(登録商標)976−1,Vantico Inc.社製)40部を混練し、樹脂組成物を調整した。この樹脂組成物を1次樹脂とした。
一方、混練装置でテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(TGDDM)(住友化学(株)製 ELM−434)75部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製“jER”(登録商標)807)25部にポリエーテルスルホン(PES)(住友化学(株)製 スミカエクセルPES5003P)15部を配合、溶解した後、実施例10〜15および比較例8、9で作成した微粒子1種類を50部(ただし、比較例12は微粒子未添加)混練し、さらに硬化剤である4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(4,4’−DDS)(“Ardur”976−1,Vantico Inc.社製)40部を混練し、樹脂組成物を調整した。この樹脂組成物を2次樹脂とした。
Examples 16-21, Comparative Examples 10-12
In a kneading machine, polyglycidyldiaminodiphenylmethane (TGDDM) (ELM-434 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 75 parts, bisphenol F type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 807 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 25 parts poly After blending and dissolving 15 parts of ethersulfone (PES) (Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumika Excel PES5003P), 4,4′-diaminodiphenylsulfone (4,4′-DDS) (“Ardur” ( (Registered trademark) 976-1, manufactured by Vantico Inc.) (40 parts) was kneaded to prepare a resin composition. This resin composition was used as a primary resin.
On the other hand, 75 parts of tetraglycidyl diaminodiphenylmethane (TGDDM) (ELM-434 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and 25 parts of bisphenol F type epoxy resin (“jER” (registered trademark) 807 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) were used in a kneading apparatus. 15 parts of polyethersulfone (PES) (Sumitomo Chemical Co., Ltd. SUMIKAEXCEL PES5003P) was mixed and dissolved, and then 50 parts of one kind of fine particles prepared in Examples 10 to 15 and Comparative Examples 8 and 9 (however, Comparative Example 12 was kneaded with fine particles not added), and further 40 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone (4,4′-DDS) (“Ardur” 976-1, manufactured by Vantico Inc.) as a curing agent was kneaded. The resin composition was adjusted. This resin composition was used as a secondary resin.

1次樹脂を目付け35g/mとなるように離型紙上にフィルムコーティングしたものを2枚作製した。コーティング面を向かい合わせにした間に、フィラメント数が12000本である炭素繊維(東レ(株)製、‘トレカ’(登録商標)T800H−12K)を一方向に整列させ、加熱プレスロールで加圧して樹脂を含浸させ、炭素繊維目付250g/m、樹脂含有率が21.9重量%の1次プリプレグを得た。 Two sheets of the primary resin coated with a film on release paper so as to have a basis weight of 35 g / m 2 were prepared. While the coated surfaces are facing each other, carbon fibers having 12,000 filaments (Toray Industries, Inc., 'Treca' (registered trademark) T800H-12K) are aligned in one direction and pressed with a heated press roll. the resin impregnated Te, carbon fiber weight per unit area 250 g / m 2, resin content was obtained 21.9% by weight of the primary prepreg.

次に、2次樹脂を目付け35g/mとなるように離型紙上にフィルムコーティングしたものを2枚作製した。この2次樹脂コーティングフィルムを向かい合わせにした間に、先ほどの1次プリプレグを通し、1次と同じように加熱加圧し、炭素繊維目付250g/m、樹脂含有率が35.9重量%の2次プリプレグを作製した。この2次プリプレグを用いてCFRPのCAI及びHW ILSS測定用中間材料として使用した。 Next, two sheets of a secondary resin coated with a film on release paper so as to have a basis weight of 35 g / m 2 were prepared. While this secondary resin coating film was face to face, the primary prepreg was passed through and heated and pressurized in the same manner as the primary, and the carbon fiber basis weight was 250 g / m 2 and the resin content was 35.9% by weight. A secondary prepreg was produced. This secondary prepreg was used as an intermediate material for CFRP CAI and HW ILSS measurement.

実施例22、23
実施例16で調製した1次樹脂を目付け60g/mとなるように離型紙上にフィルムコーティングしたものを2枚作製した。コーティング面を向かい合わせにした間に、フィラメント数が12000本である炭素繊維(東レ(株)製、‘トレカ’(登録商標)T800H−12K)を一方向に整列させ、加熱プレスロールで加圧して樹脂を含浸させ、炭素繊維目付250g/m、樹脂含有率が32.4重量%の1次プリプレグを得た。この1次プリプレグを積層する際に、目付け10g/mとなるように、篩を用いて実施例12、13で製造した微粒子を均一に撒き、樹脂含有率が35.9wt%のプリプレグ積層体を得た。このプリプレグ積層体を硬化し、CFRPのCAI及びHW ILSS測定材料として使用した。
Examples 22 and 23
Two sheets were prepared by coating the release resin on the release paper so that the primary resin prepared in Example 16 had a basis weight of 60 g / m 2 . While the coated surfaces are facing each other, carbon fibers having 12,000 filaments (Toray Industries, Inc., 'Treca' (registered trademark) T800H-12K) are aligned in one direction and pressed with a heated press roll. Thus, a primary prepreg having a carbon fiber basis weight of 250 g / m 2 and a resin content of 32.4% by weight was obtained. When laminating this primary prepreg, the fine particles produced in Examples 12 and 13 were uniformly dispersed using a sieve so that the basis weight was 10 g / m 2, and the prepreg laminate having a resin content of 35.9 wt%. Got. This prepreg laminate was cured and used as a CFRP CAI and HW ILSS measurement material.

Figure 2010031197
Figure 2010031197

実施例16〜23と比較例12のCAIの比較から、本発明の共重合ポリアミド微粒子は炭素繊維強化複合材料の靱性改良材として有効である。また、実施例16〜23と比較例10、11との比較から、本発明の共重合ポリアミド微粒子を用いた炭素繊維強化複合材料では、CAIとH/W ILSSのバランスに優れる。また、微粒子が熱硬化性樹脂を含有する方がCAI向上効果は大きい。このようにCAIとH/W ILSSのバランスに優れる炭素繊維強化複合材料を得るためには、実施例1〜9、比較例1〜7の比較から、特定の共重合組成を有するポリアミドを微粒子に加工することにより達成することができる。   From the comparison of CAI in Examples 16 to 23 and Comparative Example 12, the copolymerized polyamide fine particles of the present invention are effective as a toughness improving material for carbon fiber reinforced composite materials. Further, from comparison between Examples 16 to 23 and Comparative Examples 10 and 11, the carbon fiber reinforced composite material using the copolymerized polyamide fine particles of the present invention has an excellent balance between CAI and H / W ILSS. Moreover, the CAI improvement effect is larger when the fine particles contain a thermosetting resin. Thus, in order to obtain a carbon fiber reinforced composite material having an excellent balance between CAI and H / W ILSS, a polyamide having a specific copolymer composition is made into fine particles from the comparison of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7. This can be achieved by processing.

本発明の一例であるCFRPのモデル断面図である。It is a model sectional view of CFRP which is an example of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基本CFRP層
2 基本CFRP層
3 基本CFRP層
4 層間領域
5 微粒子
1 Basic CFRP layer 2 Basic CFRP layer 3 Basic CFRP layer 4 Interlayer region 5 Fine particles

Claims (12)

(A)一般式Iで表される脂環式ジアミン
Figure 2010031197
(式中、RはC2n(nは1〜3の自然数である)の炭化水素から選択される二価の基を示し、RおよびRはHまたはC2m+1(mは1〜4の自然数である)の炭化水素から選択される一価の基を示す)、(B)炭素原子を6〜36個有する分岐構造をもたない脂肪族ジカルボン酸および/または脂環式ジカルボン酸、および(C)炭素原子6〜18個を有するアミノカルボン酸またはラクタムを重縮合して得られる共重合ポリアミドであって、(A)(B)(C)のモル数をそれぞれ[A][B][C]とした場合に、0.025<[C]/([A]+[B]+[C])<0.20である共重合ポリアミド。
(A) An alicyclic diamine represented by the general formula I
Figure 2010031197
Wherein R 1 represents a divalent group selected from hydrocarbons of C n H 2n (n is a natural number of 1 to 3), and R 2 and R 3 are H or C m H 2m + 1 (m Is a monovalent group selected from hydrocarbons of 1 to 4), (B) an aliphatic dicarboxylic acid and / or alicyclic ring having no branched structure having 6 to 36 carbon atoms A copolymerized polyamide obtained by polycondensation of a formula dicarboxylic acid and (C) an aminocarboxylic acid or lactam having 6 to 18 carbon atoms, wherein the number of moles of (A), (B) and (C) is [ Copolymer polyamide in which 0.025 <[C] / ([A] + [B] + [C]) <0.20 when A] [B] [C].
(A)成分が4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルプロパンから選ばれた少なくとも1種である請求項1記載の共重合ポリアミド。 The component (A) is at least one selected from 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminodicyclohexylmethane, and 4,4'-diaminodicyclohexylpropane. Copolyamide described. (B)成分が、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸から選ばれた少なくとも1種である請求項1または2記載の共重合ポリアミド。 The copolymer polyamide according to claim 1 or 2, wherein the component (B) is at least one selected from azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, and tridecanedioic acid. (C)成分が12−アミノドデカン酸またはラウロラクタムである請求項1〜3いずれか1項に記載の共重合ポリアミド。 (C) A component is 12-aminododecanoic acid or laurolactam, Copolymer polyamide of any one of Claims 1-3. 吸水時のガラス転移温度が90℃以上130℃以下である請求項1〜4いずれか1項に記載の共重合ポリアミド。 The copolyamide according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass transition temperature at the time of water absorption is 90 ° C or higher and 130 ° C or lower. 請求項1〜5いずれか1項に記載の共重合ポリアミドからなり、メディアン径が1〜100μmの微粒子。 Fine particles comprising the copolymerized polyamide according to any one of claims 1 to 5 and having a median diameter of 1 to 100 µm. さらに熱硬化性樹脂が含有された請求項6記載の微粒子。 The fine particles according to claim 6, further comprising a thermosetting resin. 共重合ポリアミド100重量部に対して、熱硬化性樹脂が0.1〜30重量部含有された請求項7記載の微粒子。 The fine particles according to claim 7, wherein 0.1 to 30 parts by weight of a thermosetting resin is contained with respect to 100 parts by weight of the copolymerized polyamide. 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求項7または8記載の微粒子。 The fine particles according to claim 7 or 8, wherein the thermosetting resin is an epoxy resin. 請求項6〜9のいずれか記載の微粒子から選ばれる少なくとも1種の微粒子と、マトリックス樹脂、炭素繊維を含むプリプレグ。 A prepreg comprising at least one fine particle selected from the fine particles according to any one of claims 6 to 9, a matrix resin, and carbon fibers. 請求項10に記載のプリプレグを硬化して得られる炭素繊維強化複合材料。 A carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg according to claim 10. 前記炭素繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂、請求項6〜9のいずれか記載の微粒子から選ばれる少なくとも1種の微粒子、および炭素繊維を含む層が複数積層されてなり、該微粒子は、その総量の80重量%以上が、層間領域に存在する請求項11に記載の炭素繊維強化複合材料。 The carbon fiber reinforced composite material is formed by laminating a plurality of layers containing a matrix resin, at least one kind of fine particles selected from the fine particles according to any one of claims 6 to 9, and carbon fibers, and the total amount of the fine particles is The carbon fiber reinforced composite material according to claim 11, wherein 80% by weight or more is present in the interlayer region.
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