JP2010189561A - Fiber-reinforced composite material and method for producing the same - Google Patents

Fiber-reinforced composite material and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber-reinforced composite material resistant to external shock, excellent in fatigue characteristics upon variation of the application environment, for example, change in temperature and repeated load, which is most suitably used for members such as primary structure of airplanes. <P>SOLUTION: This fiber-reinforced composite material includes at least the following constituting elements: [A] a carbon fiber flux comprising 6,000-70,000 filaments; [B] a hardened article of a specified thermosetting resin; [C] a core-shell polymer particle having a volume-average particle diameter of 1-500 nm; and [D] a specified amorphous thermoplastic resin, wherein composite layers 1 which include at least constituting elements [A], [B] and [C], and composite layers 2 which include at least constituting elements [B], [C] and [D] are alternately laminated, and the composite layer 1 has a region which contains substantially no constituting element [D], and the composite layer 2 has an average layer thickness of 10-50 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭素繊維、および熱硬化性樹脂硬化物を有してなる繊維強化複合材料およびその製造方法に関するものであり、より詳しくは、フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、熱硬化性樹脂硬化物、体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、および分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂を有してなる、航空機部材、宇宙機部材、自動車部材および船舶部材などの構造部材に好適な繊維強化複合材料およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a carbon fiber, a fiber reinforced composite material having a thermosetting resin cured product, and a method for producing the same, and more specifically, carbon having 6,000 to 70,000 filaments. Non-crystalline containing a fiber bundle, a thermosetting resin cured product, a core-shell polymer particle having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm, and a bond group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group in the molecule. The present invention relates to a fiber-reinforced composite material suitable for structural members such as aircraft members, spacecraft members, automobile members, and ship members, and a manufacturing method thereof.

従来、炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維と、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂からなる繊維強化複合材料は、軽量でありながら、強度や剛性などの力学特性や耐熱性、また耐食性に優れているため、航空機、宇宙機、自動車、鉄道車両、船舶、土木建築およびスポーツ用品などの数多くの分野に応用されてきた。特に、高性能が要求される用途では、連続した強化繊維を用いた繊維強化複合材料が用いられ、強化繊維としては比強度、比弾性率に優れた炭素繊維が、そしてマトリクス樹脂としては力学特性や炭素繊維との接着性に優れたエポキシ樹脂が多く用いられている。   Conventionally, fiber-reinforced composite materials made of carbon fiber, glass fiber, and other reinforcing fibers and epoxy resins, phenol resins, and other thermosetting resins are lightweight, yet have mechanical properties such as strength and rigidity, heat resistance, and corrosion resistance. Therefore, it has been applied to many fields such as aircraft, spacecraft, automobiles, railway vehicles, ships, civil engineering, and sports equipment. Especially in applications where high performance is required, fiber reinforced composite materials using continuous reinforcing fibers are used, carbon fibers with excellent specific strength and specific elastic modulus are used as reinforcing fibers, and mechanical properties are used as matrix resins. Many epoxy resins having excellent adhesiveness with carbon fibers are used.

しかしながら、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化物は熱可塑性樹脂にくらべて破壊靭性が一般的に低い。それにより繊維強化複合材料の耐衝撃性が低下する問題が生じる。特に航空機用構造部材の場合、組立中の工具落下や運用中の雹の衝撃等に対して優れた耐衝撃性が要求されるため、耐衝撃性の向上は大きな課題であった。   However, a cured product of a thermosetting resin such as an epoxy resin generally has a lower fracture toughness than a thermoplastic resin. This causes a problem that the impact resistance of the fiber reinforced composite material is lowered. In particular, in the case of aircraft structural members, improvement in impact resistance has been a major issue because excellent impact resistance is required against tool dropping during assembly and impact of a kite during operation.

繊維強化複合材料は一般に積層構造をとっており、これに衝撃が加わると層間に高い応力が発生し、面内剪断モード(開口モードII)による剥離損傷が生じる。   The fiber reinforced composite material generally has a laminated structure. When an impact is applied to the fiber reinforced composite material, high stress is generated between the layers, and peeling damage occurs due to the in-plane shear mode (opening mode II).

面内剪断モードにより生じる剥離損傷を抑制するためには、熱硬化性樹脂のモードII臨界エネルギー開放率(以下、GIICと略記することがある。)を向上させることが有効である。外部からの衝撃に対する耐衝撃性を向上させる場合は、特に繊維強化複合材料の層間を形成する樹脂層のGIICを向上させればよい。 In order to suppress the peeling damage caused by the in-plane shear mode, it is effective to improve the mode II critical energy release rate (hereinafter sometimes abbreviated as GIIC ) of the thermosetting resin. In order to improve the impact resistance against external impact, it is only necessary to improve the G IIC of the resin layer forming the interlayer of the fiber reinforced composite material.

熱硬化性樹脂のGIICを向上させるためには、熱硬化性樹脂の塑性変形能力を高めることが有効であり、その手段としては塑性変形能力に優れている熱可塑性樹脂を配合することである。 In order to improve the G IIC of the thermosetting resin, it is effective to increase the plastic deformation ability of the thermosetting resin, and as a means for that, a thermoplastic resin having an excellent plastic deformation ability is blended. .

熱可塑性樹脂を配合する方法は、繊維強化複合材料の成形法の一つであるプリプレグ法では様々な検討がなされてきた。例えば、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させて高靭性化した高靭性熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として用いる方法がある(特許文献1〜2参照)。しかしながら、熱可塑性樹脂を熱硬化性樹脂に配合すると著しく粘度が上昇するため、熱可塑性樹脂の配合量に制限があり、そのため熱硬化性樹脂のGIICを一定以上向上させることは難しい。 As a method of blending a thermoplastic resin, various studies have been made in a prepreg method which is one of the methods for forming a fiber-reinforced composite material. For example, there is a method of using, as a matrix resin, a high toughness thermosetting resin obtained by dissolving a thermoplastic resin in a thermosetting resin to increase the toughness (see Patent Documents 1 and 2). However, when the thermoplastic resin is blended with the thermosetting resin, the viscosity is remarkably increased, so that the blending amount of the thermoplastic resin is limited. Therefore, it is difficult to improve the G IIC of the thermosetting resin beyond a certain level.

そこで、繊維強化複合材料の層間に熱可塑性樹脂材料を局所的に加える検討がなされており、プリプレグ法では硬化前のプリプレグの表面に熱可塑性樹脂を配置して積層硬化させる手法で、繊維強化複合材料の層間を形成する熱硬化性樹脂のGIICを飛躍的に向上させた。プリプレグの表面に配置する熱可塑性樹脂の形態については、様々な提案がなされている(特許文献3〜11参照)。 Therefore, a study has been made to locally add a thermoplastic resin material between the layers of the fiber reinforced composite material. In the prepreg method, a fiber reinforced composite material is laminated and cured by placing a thermoplastic resin on the surface of the prepreg before curing. The G IIC of the thermosetting resin that forms the interlayer of the material has been dramatically improved. Various proposals have been made regarding the form of the thermoplastic resin disposed on the surface of the prepreg (see Patent Documents 3 to 11).

一方、繊維強化複合材料には外部からの衝撃以外に、強化繊維と熱硬化性樹脂の硬化物の線膨張係数の違いにより発生する内部応力や荷重の繰り返し負荷(疲労)により、樹脂硬化物に開口モード(開口モードI)による損傷が生じうる。これにより、繊維強化複合材料の内部にクラックが発生して耐水性や機械物性を低下させるなどの問題が生じることもある。内部応力や繰り返し負荷による内部クラックの発生で特に注意すべきは、外部からの衝撃とは異なり層間以外にも損傷が発生することである。   On the other hand, in addition to impact from the outside, fiber reinforced composite materials have a resin cured product due to internal stress generated by the difference in linear expansion coefficient between the reinforced fiber and the cured product of thermosetting resin and repeated loading (fatigue) of the load. Damage due to the opening mode (opening mode I) may occur. Thereby, a crack may generate | occur | produce inside a fiber reinforced composite material, and problems, such as reducing water resistance and a mechanical physical property, may arise. It should be particularly noted in the occurrence of internal cracks due to internal stress and repeated load, unlike the impact from the outside, damage is generated not only between the layers.

開口モードにより生じる内部クラックを抑制するためには、熱硬化性樹脂のモードI臨界エネルギー開放率(GICと略記することがある。)を向上させることが有効である。 To suppress internal cracks caused by the opening mode, it is effective to improve the mode I critical energy opening of the thermosetting resin (sometimes abbreviated as G IC.).

熱硬化性樹脂のGICを向上させる手法としては、前記した熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を配合する方法があるが、前記したように粘度上昇の問題があるため熱可塑性樹脂の配合量に制限がある。 As a method for improving the G IC of the thermosetting resin, there is a method of blending the thermoplastic resin in the thermoset resin, the amount of the thermoplastic resin due to a problem of viscosity increase as described above There is a limit.

粘度上昇の少ない熱硬化性樹脂の靭性向上手段として、前記した熱可塑性樹脂を配合する方法以外に、コアシェル構造を有するポリマー粒子を配合する方法について提案がなされている(特許文献12〜13参照)。   As a means for improving the toughness of a thermosetting resin with a small increase in viscosity, a method for blending polymer particles having a core-shell structure has been proposed in addition to the above-described method for blending a thermoplastic resin (see Patent Documents 12 to 13). .

しかしながら、コアシェル構造を有するポリマーを構成する成分の違いにより靭性向上効果の発現率が異なり、選択を失敗すると必要な靭性を達成するためには多量の配合量が必要となり、粘度の増加や弾性率、場合によっては耐熱性までも低下させてしまう問題がある。特に航空機用構造部材の場合、使用環境が−50℃を下回るような極低温域にまで達するため、極低温域における靭性発現と力学物性や耐熱性を両立させるためにはコアシェル構造を有するポリマーの成分選択が非常に重要になってくる。   However, the expression rate of toughness improvement effect varies depending on the difference in the components that make up the polymer having a core-shell structure.If the selection fails, a large amount of compounding is required to achieve the required toughness. In some cases, there is a problem that even the heat resistance is lowered. Particularly in the case of structural members for aircraft, the use environment reaches a very low temperature range below -50 ° C. Therefore, in order to achieve both toughness development in the cryogenic temperature range and mechanical properties and heat resistance, the polymer having a core-shell structure is used. Ingredient selection becomes very important.

また、近年において成形コスト低減のポテンシャルが高いために適用が拡大されている、強化繊維基材に直接液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、硬化させるレジン・トランスファー・モールディング(Resin Transfer Molding、以下、RTMと略記することがある。)法においては、熱硬化性樹脂は強化繊維からなる繊維基材を積層後に注入するため、熱硬化性樹脂を強化繊維基材に注入させる際に、低粘度の液状でなければならないという樹脂設計上の制約があり、さらには配合する粒子の粒子径をうまく設計しないと、積層した繊維基材の最表面で粒子が濾別される可能性があり、また粒子が熱硬化性樹脂の含浸流路を阻害してしまい、未含浸部分が発生し、得られた繊維強化複合材料の機会物性を低下させる可能性もある。   In recent years, the application has been expanded due to the high potential for reducing molding costs. Resin transfer molding (hereinafter referred to as “resin transfer molding”), in which a reinforced fiber base material is directly impregnated with a liquid thermosetting resin and cured. In the method, the thermosetting resin is injected after laminating a fiber base material made of reinforcing fibers. Therefore, when the thermosetting resin is injected into the reinforcing fiber base material, the thermosetting resin has a low viscosity. There are restrictions on the resin design that it must be liquid, and if the particle diameter of the particles to be blended is not designed well, the particles may be filtered out on the outermost surface of the laminated fiber base material. May impede the thermosetting resin impregnation flow path, resulting in the occurrence of unimpregnated parts, which may reduce the opportunity physical properties of the resulting fiber-reinforced composite material There is also.

以上の様に、過去に繊維強化複合材料の耐衝撃性向上のための検討は様々に行われているが、繊維強化複合材料において外部からの衝撃および内部応力や繰り返し負荷に対応すべく、繊維強化複合材料内部において、層内においてはGICを、層間においてはGIICをそれぞれ独立させて向上させる思想および手法はなく、特にRTM法にて製造する繊維強化複合材料で実現することは非常に困難な課題であったため、これらの課題を解決することが望まれていた。 As described above, various studies have been conducted in the past to improve the impact resistance of fiber reinforced composite materials. However, fiber reinforced composite materials have been designed to cope with external impacts, internal stresses, and repeated loads. inside reinforced composite material, the G IC in the layer, rather than the spirit and techniques improve each is independently a G IIC in layers, it is very to realize a fiber-reinforced composite material, especially manufactured by the RTM method Since these were difficult problems, it was desired to solve these problems.

特開昭62−297314号公報Japanese Patent Laid-Open No. 62-297314 特開昭62−297315号公報JP-A 62-297315 欧州公開特許第366979号明細書European Published Patent No. 366979 欧州公開特許第496518号明細書European Published Patent No. 495518 特開平1−320146号公報JP-A-1-320146 欧州公開特許第274899号明細書European Patent No. 274899 Specification 欧州公開特許第707032号明細書European Published Patent No. 707032 欧州公開特許第488389号明細書European Patent No. 488389 特開平2−32843号公報JP-A-2-32843 欧州公開特許第657492号明細書European Patent No. 657492 特開平8−48796号公報JP-A-8-48796 特開平5−65391号公報JP-A-5-65391 特開2003−277579号公報JP 2003-277579 A

本発明の目的は、かかる従来技術の背景に鑑み、外部からの衝撃に強く、さらには使用環境の変化、具体的には温度変化や繰り返し負荷などの疲労特性に優れた繊維強化複合材料、特にレジン・トランスファー・モールディング法により成形され、航空機一次構造などの部材に最適な繊維強化複合材料を提供することにある。   In view of the background of such prior art, the object of the present invention is a fiber-reinforced composite material that is resistant to external impacts, and further excellent in fatigue characteristics such as changes in the use environment, specifically temperature changes and repeated loads. An object of the present invention is to provide a fiber reinforced composite material that is molded by a resin transfer molding method and is optimal for a member such as an aircraft primary structure.

本発明は、かかる課題を解決するために次のような手段を採用するものである。すなわち、少なくとも以下の構成要素[A]、[B]、[C]および[D]から構成されてなる繊維強化複合材料であって、少なくとも構成要素[A]、[B]および[C]から構成される複合層1と、少なくとも構成要素[B]、[C]および[D]から構成される複合層2が交互に層形成されており、複合層1には構成要素[D]を含まない領域があり、複合層2の平均層厚みが10〜50μmであることを特徴とする繊維強化複合材料である。
[A]フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、
[B]少なくとも以下の構成要素[B−1]および[B−2]を含む熱硬化性樹脂組成物が硬化されてなる硬化物、
[B−1]エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化可能な樹脂、
[B−2]構成要素[B−1]を硬化させうる成分、
[C]体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、
[D]分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂。
The present invention employs the following means in order to solve such problems. That is, a fiber-reinforced composite material composed of at least the following components [A], [B], [C] and [D], comprising at least the components [A], [B] and [C]. The composed composite layer 1 and the composite layer 2 composed of at least the constituent elements [B], [C] and [D] are alternately formed, and the composite layer 1 includes the constituent element [D]. The fiber-reinforced composite material is characterized in that there is no region and the average layer thickness of the composite layer 2 is 10 to 50 μm.
[A] a carbon fiber bundle having 6,000 to 70,000 filaments,
[B] A cured product obtained by curing a thermosetting resin composition containing at least the following components [B-1] and [B-2],
[B-1] Thermosetting resin containing at least one selected from epoxy resin, cyanate resin, bismaleimide resin, benzoxazine resin,
[B-2] a component capable of curing the component [B-1],
[C] Core-shell polymer particles having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm,
[D] An amorphous thermoplastic resin containing one or more linking groups selected from amide groups, sulfonyl groups, and imide groups in the molecule.

本発明の繊維強化複合材料の好ましい態様によれば、前記複合層1内において、構成要素[A]の外周から20μm以上の内部領域に構成要素[D]が含まれておらず、前記複合層2を構成する構成要素[B]中の構成要素[C]含有量は、前記複合層1中を構成する構成要素[B]中の構成要素[C]含有量より少ないことである。   According to a preferred aspect of the fiber-reinforced composite material of the present invention, in the composite layer 1, the component [D] is not contained in an inner region of 20 μm or more from the outer periphery of the component [A], and the composite layer The component [C] content in the component [B] constituting 2 is less than the component [C] content in the component [B] constituting the composite layer 1.

また、本発明の繊維強化複合材料の好ましい態様によれば、かかる構成要素[A]は炭素繊維束からなる経糸と、これに平行に配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸と、これらと直交するように配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸からなり、該補助経糸と該緯糸が互いに交差することにより、炭素繊維束が一体に保持されて織物が形成されているノンクリンプ構造の織物を成していることであり、より好ましくは、ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の20%以下であり、ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の10%以下である。   Further, according to a preferred aspect of the fiber-reinforced composite material of the present invention, the constituent element [A] is a warp made of a carbon fiber bundle and an auxiliary warp of a fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber arranged in parallel therewith. And wefts of fiber bundles made of glass fibers or chemical fibers arranged orthogonally to them, and the auxiliary warp yarns and the weft yarns cross each other to hold the carbon fiber bundles together to form a woven fabric More preferably, the fineness of the auxiliary warp of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 20% or less of the fineness of the warp made of carbon fiber bundle. The fineness of the weft of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 10% or less of the fineness of the warp made of the carbon fiber bundle.

また、かかる構成要素[B]は、構成要素[B−1]がエポキシ樹脂で、構成要素[B−2]が芳香族ポリアミンであるエポキシ樹脂組成物を加熱硬化した硬化物であり、かかる構成要素[C]はコア成分が架橋ポリブタジエンであり、また、コア成分のガラス転移温度が−40℃以下であることも好ましい。   The component [B] is a cured product obtained by heat-curing an epoxy resin composition in which the component [B-1] is an epoxy resin and the component [B-2] is an aromatic polyamine. In the element [C], the core component is preferably crosslinked polybutadiene, and the glass transition temperature of the core component is preferably −40 ° C. or lower.

本発明の繊維強化複合材料は、構成要素[A]を含むシート状物の少なくとも片面に、構成要素[D]を含む繊維状、シート状、粒子状から選ばれる形態を成した組成物を付与した繊維基材を型内に配置し、構成要素[E]を注入して含浸させた後、加熱硬化させる、いわゆるレジン・トランスファー・モールディング(RTM)法により製造される。
[A]フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、
[E]少なくとも以下の構成要素[B−1]、[B−2]および[C]を含み、70℃の温度において、測定開始から5分以内の粘度が300mPa・s以下である熱硬化性樹脂組成物、
[B−1]エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンズオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化可能な樹脂、
[B−2]構成要素[B−1]を硬化させうる成分、
[C]体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、
[D]分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂。
The fiber-reinforced composite material of the present invention provides a composition having a form selected from a fibrous form, a sheet form, and a particulate form containing the constituent element [D] on at least one surface of the sheet-like article containing the constituent element [A]. The fiber substrate is placed in a mold, impregnated by injecting the component [E], and then heated and cured, so-called resin transfer molding (RTM).
[A] a carbon fiber bundle having 6,000 to 70,000 filaments,
[E] Thermosetting that includes at least the following components [B-1], [B-2] and [C], and has a viscosity of not more than 300 mPa · s within 5 minutes from the start of measurement at a temperature of 70 ° C. Resin composition,
[B-1] Thermosetting resin containing at least one selected from epoxy resin, cyanate resin, bismaleimide resin, benzoxazine resin,
[B-2] a component capable of curing the component [B-1],
[C] Core-shell polymer particles having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm,
[D] An amorphous thermoplastic resin containing in the molecule at least one linking group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group.

本発明の繊維強化複合材料の製造方法の好ましい態様によれば、構成要素[E]が、少なくとも構成要素[B−1]および[C]からなる主剤と、少なくとも構成要素[B−2]からなる硬化剤とから構成される二液型エポキシ樹脂組成物であり、該主剤と該硬化剤を混合する工程を含むことである。   According to the preferable aspect of the manufacturing method of the fiber reinforced composite material of this invention, component [E] consists of the main ingredient which consists of at least component [B-1] and [C], and at least component [B-2]. It is a two-pack type epoxy resin composition comprised from the hardening | curing agent which becomes, and includes the process of mixing this main ingredient and this hardening | curing agent.

また、本発明の繊維強化複合材料の製造方法の好ましい態様によれば、かかる構成要素[D]として、ガラス転移温度が150℃以上であり、分子構造の末端または側鎖に構成要素[B−1]または[B−2]と反応可能な官能基を有するものを用いることである。   Moreover, according to the preferable aspect of the manufacturing method of the fiber reinforced composite material of this invention, as this component [D], a glass transition temperature is 150 degreeC or more, and a component [B- 1] or having a functional group capable of reacting with [B-2].

また、本発明の繊維強化複合材料の製造方法の好ましい態様によれば、炭素繊維を含むシート状物が、炭素繊維束からなる経糸と、これに平行に配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸と、これらと直交するように配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸からなり、該補助経糸と該緯糸が互いに交差することにより、炭素繊維束が一体に保持されて織物が形成されているノンクリンプ構造の織物を成している繊維基材であり、該繊維基材を剛体オープンモールドと可撓性フィルムの間に設置し、真空ポンプにて剛体オープンモールドと可撓性フィルムの間を真空引きし、樹脂混合物を注入して含浸させた後、加熱硬化させる、いわゆるバキュームアシスト・レジン・トランスファー・モールディング(VaRTM)法であり、より好ましくは、ノンクリンプ構造の織物を成している繊維基材のガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の20%以下であり、ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の10%以下である。   Moreover, according to the preferable aspect of the manufacturing method of the fiber reinforced composite material of this invention, the sheet-like material containing carbon fiber consists of the warp which consists of a carbon fiber bundle, and the glass fiber or chemical fiber arranged in parallel with this. The auxiliary warp of the fiber bundle and the weft of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber arranged so as to be orthogonal thereto, and the carbon fiber bundle is integrally held by the auxiliary warp and the weft intersecting each other A non-crimped woven fabric in which a woven fabric is formed, the fibrous base material is placed between a rigid open mold and a flexible film, Vacuum evacuates between flexible films, injects and impregnates resin mixture, and heat cures, so-called vacuum assist resin transfer molding More preferably, the fineness of the auxiliary warp of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber of the fiber base material forming the non-crimp fabric is 20 times the fineness of the warp made of carbon fiber bundle. % And the fineness of the weft of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 10% or less of the fineness of the warp made of carbon fiber bundle.

さらに、本発明の繊維強化複合材料の製造方法の好ましい態様によれば、構成要素[B]および構成要素[C]を含む樹脂混合物を注入後、50〜140℃の範囲の任意温度まで昇温して1次硬化を行い、次いで160〜180℃の範囲の任意温度まで昇温して2次硬化を行うことである。   Furthermore, according to the preferable aspect of the manufacturing method of the fiber reinforced composite material of this invention, after inject | pouring the resin mixture containing component [B] and component [C], it heats up to the arbitrary temperature of the range of 50-140 degreeC. The primary curing is performed, and then the secondary curing is performed by raising the temperature to an arbitrary temperature in the range of 160 to 180 ° C.

本発明の繊維強化複合材料は、外部からの衝撃に対する耐衝撃性が優れており高い衝撃後圧縮強度(CAI)を有し、疲労に対する耐性が高いため、一定疲労付与後有孔板圧縮強度に優れており、航空機部材、宇宙機部材、自動車部材および船舶部材などの構造部材に好適に使用することができる。   The fiber-reinforced composite material of the present invention has excellent impact resistance against external impact, high post-impact compressive strength (CAI), and high resistance to fatigue. It is excellent and can be suitably used for structural members such as aircraft members, spacecraft members, automobile members, and ship members.

本発明の繊維強化複合材料は、少なくとも以下の構成要素[A]、[B]、[C]および[D]から構成される。
[A]フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、
[B]少なくとも以下の構成要素[B−1]および[B−2]を含む熱硬化性樹脂組成物が硬化されてなる硬化物、
[B−1]エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンズオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化可能な樹脂、
[B−2]構成要素[B−1]を硬化させうる成分、
[C]体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、
[D]分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂。
The fiber-reinforced composite material of the present invention is composed of at least the following components [A], [B], [C] and [D].
[A] a carbon fiber bundle having 6,000 to 70,000 filaments,
[B] A cured product obtained by curing a thermosetting resin composition containing at least the following components [B-1] and [B-2],
[B-1] Thermosetting resin containing at least one selected from epoxy resin, cyanate resin, bismaleimide resin, benzoxazine resin,
[B-2] a component capable of curing the component [B-1],
[C] Core-shell polymer particles having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm,
[D] An amorphous thermoplastic resin containing in the molecule at least one linking group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group.

本発明の繊維強化複合材料に用いられる構成要素[A]である炭素繊維束を構成する炭素繊維とは、具体的にはアクリル系、ピッチ系およびレーヨン系等の炭素繊維が挙げられ、特に引張強度の高いアクリル系の炭素繊維が好ましく用いられる。炭素繊維の形態としては、有撚糸、解撚糸および無撚糸等を使用することができるが、繊維強化複合材料の成形性と強度特性のバランスが良いため、解撚糸または無撚糸が好ましく用いられる。   The carbon fiber constituting the carbon fiber bundle which is the constituent element [A] used in the fiber-reinforced composite material of the present invention specifically includes carbon fibers such as acrylic, pitch and rayon, and particularly tensile. High-strength acrylic carbon fibers are preferably used. As the form of the carbon fiber, twisted yarn, untwisted yarn, untwisted yarn and the like can be used, but untwisted yarn or untwisted yarn is preferably used because the balance between moldability and strength characteristics of the fiber reinforced composite material is good.

炭素繊維の引張弾性率は、成形された構造部材の特性と重量との観点から、200GPa〜400GPaの範囲であることが好ましい。弾性率がこの範囲より低いと、構造部材の剛性が不足し軽量化が不十分となる場合があり、逆に弾性率がこの範囲より高いと、一般に炭素繊維の強度が低下する傾向がある。より好ましい弾性率は、250GPa〜370GPaの範囲内であり、さらに好ましくは290GPa〜350GPaの範囲内である。ここで、炭素繊維の引張弾性率は、JIS R7601−2006に従い測定される。   The tensile elastic modulus of the carbon fiber is preferably in the range of 200 GPa to 400 GPa from the viewpoint of the characteristics and weight of the molded structural member. If the elastic modulus is lower than this range, the rigidity of the structural member may be insufficient and weight reduction may be insufficient. Conversely, if the elastic modulus is higher than this range, the strength of the carbon fiber generally tends to decrease. A more preferable elastic modulus is in the range of 250 GPa to 370 GPa, and more preferably in the range of 290 GPa to 350 GPa. Here, the tensile elastic modulus of the carbon fiber is measured according to JIS R7601-2006.

本発明において構成要素[A]の炭素繊維束はシート状の繊維基材として用いられる。シート状繊維基材は炭素繊維単独または他の無機繊維および化学繊維などと組み合わせたものから成り、その形態としては、繊維方向がほぼ同方向に引き揃えられたものや、織物、ニット、ブレイドおよびマット等を使用することができるが、特に、高力学物性および強化繊維の体積含有率が高い繊維強化複合材料が得られるという点で、炭素繊維が実質的に一方向に配向されており、ガラス繊維または化学繊維で固定されたいわゆる一方向織物が好ましく用いられる。   In the present invention, the carbon fiber bundle of the component [A] is used as a sheet-like fiber base material. The sheet-like fiber base material is composed of carbon fibers alone or in combination with other inorganic fibers and chemical fibers, and the forms thereof include those in which the fiber directions are aligned substantially in the same direction, woven fabrics, knits, braids and A mat or the like can be used, but the carbon fibers are substantially oriented in one direction, particularly in that a fiber reinforced composite material having high mechanical properties and a high volume content of reinforcing fibers is obtained. So-called unidirectional fabrics fixed with fibers or chemical fibers are preferably used.

一方向織物としては、例えば、炭素繊維束を経糸として一方向に互いに平行に配置し、それと直交するガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸とが、互いに交差して平織組織をなしたものや、炭素繊維束からなる経糸とこれに平行に配列された炭素繊維より繊度の小さいガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸と、これらと直交するように配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸からなり、該補助経糸と該緯糸が互いに交差することにより、炭素繊維束が一体に保持されて織物が形成されているノンクリンプ構造の織物等が挙げられる。   As a unidirectional woven fabric, for example, carbon fiber bundles are arranged parallel to each other in one direction as warp yarns, and weft yarns of fiber bundles made of glass fibers or chemical fibers intersecting with each other to form a plain weave structure Or a warp made of a carbon fiber bundle and an auxiliary warp of a fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber having a fineness smaller than that of the carbon fiber arranged in parallel to this, and glass fiber or chemical fiber arranged so as to be orthogonal to these For example, a non-crimp woven fabric in which a carbon fiber bundle is integrally held and a woven fabric is formed by the auxiliary warp and the weft intersecting each other.

ここで、繊度とは繊維束1000m当たりの重量(以下、texと言う)を指す。本発明において、炭素繊維束は6,000〜70,000フィラメントで構成され、繊度が400〜5,000texの範囲であることが好ましく、より好ましくは12,000〜25,000フィラメントで構成され、繊度が800〜1,800texである。炭素繊維フィラメント数および繊度がかかる範囲より小さいと、織物での交錯点が多すぎ、力学物性が低下する場合があり、逆に炭素繊維フィラメント数および繊度が係る範囲より大きいと、織物での交錯点が少なすぎ、織物の形態安定性、取扱い性が低下する場合があるため好ましくない。   Here, the fineness refers to a weight per 1000 m of fiber bundle (hereinafter referred to as tex). In the present invention, the carbon fiber bundle is composed of 6,000 to 70,000 filaments, and the fineness is preferably in the range of 400 to 5,000 tex, more preferably composed of 12,000 to 25,000 filaments, The fineness is 800 to 1,800 tex. If the number and fineness of the carbon fiber filaments are smaller than the range, there are too many crossing points in the woven fabric and the mechanical properties may decrease. Conversely, if the number and fineness of the carbon fiber filaments are larger than the ranges, the crossing in the woven fabric may occur. Since there are too few points and the form stability of a textile fabric and handleability may fall, it is not preferable.

平織組織をなした織物の場合、炭素繊維束と緯糸が直交するため、炭素繊維束が屈曲するが、ノンクリンプ構造の織物の場合、直交するのは炭素繊維束より繊度の小さいガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸とガラス繊維または化学繊維からなる緯糸であり、該補助経糸は炭素繊維束より変形しやすいため、炭素繊維束は屈曲し難くなる。補助経糸を形成するガラス繊維または化学繊維の繊維束の繊度は炭素繊維束の繊度20%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下である。補助経糸の繊度を炭素繊維束の繊度の20%以下とすることで、補助経糸が炭素繊維束より変形しやすくなり、炭素繊維束を屈曲させることなく織物を形成することができる。補助経糸の繊度の下限は特になく、小さければ小さいほどよいが、織物の形態安定性、製造安定性の面から、0.05%以上であるのが一般的である。   In the case of a woven fabric having a plain weave structure, the carbon fiber bundle is bent because the carbon fiber bundle and the weft are orthogonal to each other. Since the auxiliary warp is more easily deformed than the carbon fiber bundle, the carbon fiber bundle is difficult to bend. The fineness of the fiber bundle of glass fiber or chemical fiber forming the auxiliary warp is preferably 20% or less, more preferably 10% or less. By setting the fineness of the auxiliary warp to 20% or less of the fineness of the carbon fiber bundle, the auxiliary warp is more easily deformed than the carbon fiber bundle, and a woven fabric can be formed without bending the carbon fiber bundle. The lower limit of the fineness of the auxiliary warp is not particularly limited. The smaller the better, the better. However, in terms of the form stability and production stability of the fabric, it is generally 0.05% or more.

また、織り組織を形成する緯糸の繊度が大きすぎると、炭素繊維束の屈曲を促す場合がある。そのため、緯糸を形成するガラス繊維または化学繊維の繊維束の繊度は炭素繊維束の繊度10%以下であることが好ましく、より好ましくは5%以下である。緯糸の繊度の下限は特になく、小さければ小さいほどよいが、織物の形態安定性、製造安定性の面から、0.05%以上であるのが一般的である。   In addition, if the fineness of the weft forming the woven structure is too large, bending of the carbon fiber bundle may be promoted. Therefore, the fineness of the fiber bundle of glass fiber or chemical fiber forming the weft is preferably 10% or less, more preferably 5% or less. There is no particular lower limit on the fineness of the weft yarn. The lower the better, the better, but it is generally 0.05% or more from the viewpoint of the form stability and production stability of the fabric.

炭素繊維束が屈曲した場合、繊維束内において炭素繊維が占める体積分布のムラが生じ、炭素繊維の単糸同士の接触が発生する可能性がある。炭素繊維の単糸同士の接触が発生した場合、その部分には熱硬化性樹脂が含浸しないため欠陥となり接着性や力学物性を低下させる可能性がある。よって、炭素繊維束が屈曲し難いノンクリンプ構造の織物を成している繊維基材を特に好ましく用いることができる。   When the carbon fiber bundle is bent, there is a possibility of unevenness in volume distribution occupied by the carbon fiber in the fiber bundle, and contact between the single fibers of the carbon fiber may occur. When the contact between the single fibers of carbon fiber occurs, the portion is not impregnated with the thermosetting resin, which becomes a defect and may deteriorate adhesiveness and mechanical properties. Therefore, the fiber base material which comprises the textile fabric of the non-crimp structure where a carbon fiber bundle is hard to bend can be used especially preferable.

本発明の繊維強化複合材料に用いられる構成要素[B]である熱硬化性樹脂組成物が硬化されてなる硬化物とは、熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化したものである。   The cured product obtained by curing the thermosetting resin composition, which is the component [B] used in the fiber-reinforced composite material of the present invention, is obtained by heat-curing the thermosetting resin composition.

構成要素[B]を構成する構成要素[B−1]としては、具体的にはエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂が好ましく用いられる。これらのうち、価格と性能のバランスや、市販原料が豊富で設計の自由度が高いという点でエポキシ樹脂がもっとも好ましい。   Specifically, as the constituent element [B-1] constituting the constituent element [B], an epoxy resin, a cyanate resin, a bismaleimide resin, and a benzoxazine resin are preferably used. Of these, the epoxy resin is most preferable in terms of a balance between price and performance, and a wide range of commercially available raw materials and a high degree of design freedom.

ここで、本発明において、エポキシ樹脂とは1分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物を指す。また、エポキシ樹脂組成物とはエポキシ樹脂、エポキシ樹脂を硬化させる成分(一般的には硬化剤、硬化触媒または硬化促進剤という。)および必要に応じて適宜添加される改質剤(可塑剤、染料、有機顔料や無機充填材、高分子化合物、酸化防止剤、紫外線吸収剤、カップリング剤、界面活性剤など)を含んだ未硬化状態の混合物を指し、エポキシ樹脂硬化物あるいは硬化物とはエポキシ樹脂組成物を加熱して架橋反応させ、ガラス転移温度が少なくとも50℃以上を有するまで高分子量化した高分子量体を指す。   Here, in the present invention, the epoxy resin refers to a compound having two or more epoxy groups in one molecule. The epoxy resin composition is an epoxy resin, a component for curing the epoxy resin (generally referred to as a curing agent, a curing catalyst, or a curing accelerator), and a modifier (plasticizer, Dye, organic pigment and inorganic filler, polymer compound, antioxidant, UV absorber, coupling agent, surfactant, etc.) It refers to a high molecular weight polymer that has been polymerized until the epoxy resin composition is heated to undergo a crosslinking reaction and has a glass transition temperature of at least 50 ° C. or higher.

本発明において、構成要素[B−1]を構成するエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、2,2’,6,6’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールジグリシジルエーテル、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノール、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール、N,N,O−トリグリシジル−4−アミノ−3−メチルフェノール、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−メチレンジアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−2,2’−ジエチル−4,4’−メチレンジアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、1,3−ビス(ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、エチレングリコールジグリジジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジル、テレフタル酸ジグリシジル、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、アジピン酸ビス−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、1,6−ジヒドロキシナフタレンのジグリシジルエーテル、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンのジグリシジルエーテル、トリス(p−ヒドロキシフェニル)メタンのトリグリシジルエーテル、テトラキス(p−ヒドロキシフェニル)エタンのテトラグリシジルエーテル、フェノールノボラックグリシジルエーテル、クレゾールノボラックグリシジルエーテル、フェノールとジシクロペンタジエンの縮合物のグリシジルエーテル、フェノールアラルキル樹脂のグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、N−グリシジルフタルイミド、5−エチル−1,3−ジグリシジル−5−メチルヒダントイン、1,3−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイン、ビスフェノールAジグリシジルエーテルとトリレンイソシアネートの付加により得られるオキサゾリドン型エポキシ樹脂などが挙げられる。   In the present invention, examples of the epoxy resin constituting the constituent element [B-1] include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, tetrabromobisphenol A diglycidyl ether, bisphenol AD diglycidyl ether, and 2,2. ', 6,6'-tetramethyl-4,4'-biphenol diglycidyl ether, N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol, N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol, N, N, O-triglycidyl-4-amino-3-methylphenol, N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyl-o-toluidine, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4 '-Methylenedianiline, N, N, N', N'-tetraglycidyl-2,2'-di Tyl-4,4′-methylenedianiline, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-m-xylylenediamine, 1,3-bis (diglycidylaminomethyl) cyclohexane, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene Glycol diglycidyl ether, hexamethylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, diglycidyl phthalate, diglycidyl terephthalate, vinylcyclohexene diepoxide, 3, 4-epoxycyclohexanecarboxylic acid-3,4-epoxycyclohexylmethyl, bis-3,4-epoxycyclohexylmethyl adipate, 1,6-dihydro Diglycidyl ether of sinaphthalene, diglycidyl ether of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, triglycidyl ether of tris (p-hydroxyphenyl) methane, tetraglycidyl ether of tetrakis (p-hydroxyphenyl) ethane, Phenol novolac glycidyl ether, cresol novolac glycidyl ether, glycidyl ether of condensate of phenol and dicyclopentadiene, glycidyl ether of phenol aralkyl resin, triglycidyl isocyanurate, N-glycidyl phthalimide, 5-ethyl-1,3-diglycidyl-5 -Obtained by addition of methylhydantoin, 1,3-diglycidyl-5,5-dimethylhydantoin, bisphenol A diglycidyl ether and tolylene isocyanate Such as oxazolidone type epoxy resins and the like.

特に、多官能エポキシ樹脂であるN,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−メチレンジアニリンは耐熱性を高める効果が高く、硬化物の耐薬品性に優れており、また、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノールは耐熱性を高める効果があるエポキシ樹脂の中で粘度が非常に低く、エポキシ樹脂組成物の粘度を低下させる効果があるので好ましく用いることができる。かかるエポキシ樹脂は全エポキシ樹脂100重量部中に40〜85重量部が好ましく、より好ましくは45〜75重量部配合することである。かかるエポキシ樹脂の配合量を全エポキシ樹脂100重量部中に40重量部以上とすることにより、得られる硬化物、ひいては該エポキシ樹脂硬化物を含む繊維強化複合材料のガラス転移温度を高くすることができ、さらにかかるエポキシ樹脂が全エポキシ樹脂100重量部に対し85重量部以下とすることにより、エポキシ樹脂硬化物の破壊靭性の低下を抑え、繊維強化複合材料に適したものとなる。   In particular, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-methylenedianiline, which is a polyfunctional epoxy resin, has a high effect of improving heat resistance and is excellent in chemical resistance of a cured product. N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol is preferably used because it has a very low viscosity among epoxy resins having an effect of improving heat resistance and has an effect of reducing the viscosity of the epoxy resin composition. it can. Such an epoxy resin is preferably 40 to 85 parts by weight, more preferably 45 to 75 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total epoxy resin. By setting the amount of the epoxy resin to 40 parts by weight or more in 100 parts by weight of the total epoxy resin, the glass transition temperature of the resulting cured product, and thus the fiber-reinforced composite material containing the cured epoxy resin can be increased. In addition, when the epoxy resin is 85 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total epoxy resin, it is possible to suppress a decrease in fracture toughness of the cured epoxy resin and to be suitable for a fiber-reinforced composite material.

また、前記エポキシ樹脂以外で、ジグリシジルアニリン骨格を有するN,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジンは低粘度であり、樹脂硬化物中における自由体積を低減し弾性率を向上させる効果が高いため好ましく用いることができる。かかるエポキシ樹脂は全エポキシ樹脂100重量部中に10〜55重量部が好ましく、より好ましくは15〜50重量部配合することである。かかるエポキシ樹脂の配合量を全エポキシ樹脂100重量部中に10部以上とするにより、得られるエポキシ樹脂組成物の粘度を下げ、加熱硬化して得られる硬化物の弾性率を高め、ひいては該エポキシ樹脂硬化物を含む繊維強化複合材料の圧縮特性を向上することができ、さらにかかるエポキシ樹脂が全エポキシ樹脂100重量部に対し55重量部以下とすることにより、樹脂硬化物の耐熱性、破壊靭性の低下を抑え繊維強化複合材料に適したものとなる。   In addition to the epoxy resin, N, N-diglycidylaniline and N, N-diglycidyl-o-toluidine having a diglycidylaniline skeleton have a low viscosity, reducing the free volume in the cured resin and increasing the elastic modulus. Since the improvement effect is high, it can be preferably used. The epoxy resin is preferably 10 to 55 parts by weight, more preferably 15 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total epoxy resin. By setting the blending amount of the epoxy resin to 10 parts or more in 100 parts by weight of the total epoxy resin, the viscosity of the resulting epoxy resin composition is lowered, and the elastic modulus of the cured product obtained by heat curing is increased. The compression characteristics of the fiber reinforced composite material containing the cured resin can be improved. Further, when the epoxy resin is 55 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the total epoxy resin, the heat resistance and fracture toughness of the cured resin are obtained. This is suitable for fiber-reinforced composite materials.

本発明において、構成要素[B]を構成する構成要素[B−2]としては、アミン化合物、フェノール化合物、ポリオール化合物、酸無水物などを、構成要素[B−1]で使用した成分により適宜使用することができ、特に構成要素[B−1]としてエポキシ樹脂を使用した場合は、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアンジアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸ヒドラジド、酸無水物、ポリメルカプタン、ポリフェノールなど、量論的反応を行う化合物と、イミダゾール、ルイス酸錯体、オニウム塩のように触媒的に作用する化合物を硬化剤として使用することができる。量論的反応を行う化合物を用いる場合には、硬化促進剤、例えばイミダゾール、ルイス酸錯体、オニウム塩、ホスフィンなどを配合する場合がある。RTM成形により繊維強化複合材料を成形する場合は、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、酸無水物、イミダゾールが適しており、特に耐熱性に優れた構造材の製造を目的とする場合は、芳香族ポリアミンが最も適している。   In the present invention, as the constituent element [B-2] constituting the constituent element [B], an amine compound, a phenol compound, a polyol compound, an acid anhydride, or the like is appropriately selected depending on the components used in the constituent element [B-1]. In particular, when an epoxy resin is used as the constituent element [B-1], aliphatic polyamine, aromatic polyamine, dicyandiamide, polycarboxylic acid, polycarboxylic acid hydrazide, acid anhydride, polymercaptan, polyphenol A compound that performs a stoichiometric reaction and a compound that acts catalytically, such as imidazole, Lewis acid complex, and onium salt, can be used as a curing agent. When a compound that undergoes a stoichiometric reaction is used, a curing accelerator such as imidazole, Lewis acid complex, onium salt, phosphine, and the like may be blended. When molding fiber-reinforced composite materials by RTM molding, aliphatic polyamines, aromatic polyamines, acid anhydrides, and imidazoles are suitable, and aromatics are particularly desirable for the production of structural materials with excellent heat resistance. Polyamines are most suitable.

RTM成形にて繊維強化複合材料を成形する場合は、芳香族ポリアミンのなかでも、液状のものが使用される。液状芳香族ポリアミンとしては、例えば、ジエチルトルエンジアミン(2,4−ジエチル−6−メチル−m−フェニレンジアミンと4,6−ジエチル−2−メチル−m−フェニレンジアミンを主成分とする混合物)や2,2’−ジエチル−4,4’−メチレンジアニリン、2,2’−イソプロピル−6,6’−ジメチル−4,4’−メチレンジアニリン、2,2’、6,6’テトライソプロピル−4,4’−メチレンジアニリン等のジアミノジフェニルメタンのアルキル基誘導体およびポリオキシテトラメチレンビス(p−アミノベンゾエート)を挙げることができる。中でも、低粘度でガラス転移温度などの硬化物としての物性に優れるジエチルトルエンジアミンが好ましく使用できる。   When a fiber reinforced composite material is molded by RTM molding, a liquid one is used among aromatic polyamines. Examples of the liquid aromatic polyamine include diethyltoluenediamine (a mixture containing 2,4-diethyl-6-methyl-m-phenylenediamine and 4,6-diethyl-2-methyl-m-phenylenediamine as main components), 2,2'-diethyl-4,4'-methylenedianiline, 2,2'-isopropyl-6,6'-dimethyl-4,4'-methylenedianiline, 2,2 ', 6,6' tetraisopropyl Examples thereof include alkyl group derivatives of diaminodiphenylmethane such as -4,4'-methylenedianiline and polyoxytetramethylene bis (p-aminobenzoate). Of these, diethyltoluenediamine having a low viscosity and excellent physical properties as a cured product such as a glass transition temperature can be preferably used.

液状芳香族ポリアミンには結晶が析出しない程度で固形の芳香族ポリアミンを配合することができる。固形の芳香族ポリアミンとしては3,3’−ジアミノジフェニルスルホンおよび4,4’−ジアミノジフェニルスルホンが耐熱性、弾性率に優れた硬化物が得られ、さらに線膨張係数および吸湿による耐熱性の低下が小さいので好ましく使用できる。一般に、ジアミノジフェニルスルホンは結晶性が強く、液状芳香族ポリアミンと高温で混合して液体としても、冷却過程で結晶として析出しやすいが、ジアミノジフェニルスルホンの2種の異性体と液状芳香族ポリアミンを混合した場合、単一のジアミノジフェニルスルホンと液状芳香族ポリアミンの混合物より遙かに結晶の析出を抑制でき、ジアミノジフェニルスルホンの配合量を多くできるため好ましい。ジアミノジフェニルスルホンの配合量は、全芳香族アミン100重量部中に10〜40重量部が好ましく、20〜35重量部であればさらに好ましい。配合量が10重量部以上であれば前述したような硬化物の効果が得られやすく、さらに配合量が40重量部以下であれば結晶の析出を抑制しやすくなり好ましい。3,3’−ジアミノジフェニルスルホンと4,4’−ジアミノジフェニルスルホンを、結晶の析出を抑制するために併用する場合は、両者の重量比は10:90〜90:10であることが好ましく、両者の比率が近いほど、結晶析出の抑制効果は高くなる。   A solid aromatic polyamine can be blended with the liquid aromatic polyamine to such an extent that crystals do not precipitate. As solid aromatic polyamines, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone and 4,4′-diaminodiphenyl sulfone can provide a cured product having excellent heat resistance and elastic modulus, and further, thermal expansion is reduced due to linear expansion coefficient and moisture absorption. Can be used preferably. In general, diaminodiphenyl sulfone has a strong crystallinity, and even if it is mixed with liquid aromatic polyamine at a high temperature to form a liquid, it tends to precipitate as a crystal in the cooling process. However, two isomers of diaminodiphenyl sulfone and liquid aromatic polyamine are used. When they are mixed, it is preferable because precipitation of crystals can be suppressed much more than the mixture of a single diaminodiphenyl sulfone and a liquid aromatic polyamine, and the amount of diaminodiphenyl sulfone can be increased. The amount of diaminodiphenyl sulfone is preferably 10 to 40 parts by weight, more preferably 20 to 35 parts by weight, per 100 parts by weight of the wholly aromatic amine. If the blending amount is 10 parts by weight or more, the effect of the cured product as described above can be easily obtained, and if the blending amount is 40 parts by weight or less, the precipitation of crystals is easily suppressed. When 3,3′-diaminodiphenylsulfone and 4,4′-diaminodiphenylsulfone are used in combination in order to suppress the precipitation of crystals, the weight ratio of both is preferably 10:90 to 90:10, The closer the ratio between the two, the higher the effect of suppressing crystal precipitation.

本発明において、構成要素[B−1]としてエポキシ樹脂、構成要素[B−2]としてポリアミン系硬化剤を使用する場合、エポキシ樹脂と硬化剤の配合量は、全エポキシ樹脂のエポキシ基1個に対し、硬化剤中の活性水素が0.7〜1.3個の範囲になる量であることが好ましく、より好ましくは0.8〜1.2個になるように配合することである。活性水素とは有機化合物において窒素、酸素、硫黄と結合していて、反応性の高い水素原子をいう。エポキシ基と活性水素の比率が前記範囲を外れた場合、得られた樹脂硬化物の耐熱性や弾性率が低下する可能性がある。   In the present invention, when an epoxy resin is used as the component [B-1] and a polyamine curing agent is used as the component [B-2], the compounding amount of the epoxy resin and the curing agent is one epoxy group of all epoxy resins. On the other hand, the amount of active hydrogen in the curing agent is preferably in the range of 0.7 to 1.3, more preferably 0.8 to 1.2. Active hydrogen refers to a highly reactive hydrogen atom bonded to nitrogen, oxygen, or sulfur in an organic compound. When the ratio between the epoxy group and the active hydrogen is out of the above range, the heat resistance and elastic modulus of the obtained resin cured product may be lowered.

本発明において、構成要素[B−2]として芳香族ポリアミンを用いる場合、芳香族ポリアミンは、一般的に架橋反応の進行が遅いことが知られているため、反応を促進するため硬化促進剤を配合することができる。硬化促進剤としては、例えば、三級アミン、ルイス酸錯体、オニウム塩、イミダゾール、フェノール化合物などの硬化促進剤を配合することができる。   In the present invention, when an aromatic polyamine is used as the constituent element [B-2], the aromatic polyamine is generally known to have a slow crosslinking reaction. Therefore, a curing accelerator is used to accelerate the reaction. Can be blended. As a hardening accelerator, hardening accelerators, such as a tertiary amine, a Lewis acid complex, onium salt, an imidazole, a phenol compound, can be mix | blended, for example.

RTM成形にて繊維強化複合材料を製造する場合は、炭素繊維束の中にまで硬化促進剤の濃度が均一のまま含浸できるほど形状が小さいことが好ましい。具体的には体積平均粒子径で0.5μm以下、より好ましくは0.1μm以下であり、もっとも好ましくは、液状芳香族ポリアミンに固形分が存在しないまで完全に溶解した状態であることである。前記要件を満たすことにより、安定な機械物性を示す繊維強化複合材料を得ることができる。ここで、完全に溶解した状態とは、溶解して固形成分を有せず、濃度分布が無い液状物を形成し、さらには該液状物を25℃で1ヶ月以上静置保管した場合でも結晶が析出しない状態に保たれていることを意味する。   When a fiber reinforced composite material is produced by RTM molding, it is preferable that the shape is small enough to allow the carbon fiber bundle to be impregnated with a uniform concentration of the curing accelerator. Specifically, the volume average particle diameter is 0.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or less, and most preferably the liquid aromatic polyamine is completely dissolved until no solid content exists. By satisfying the above requirements, a fiber-reinforced composite material exhibiting stable mechanical properties can be obtained. Here, the completely dissolved state means a liquid material that dissolves and does not have a solid component and has no concentration distribution, and even when the liquid material is stored at 25 ° C. for one month or longer. Means that it is kept in a state where no precipitation occurs.

RTM成形にて繊維強化複合材料を製造する場合、樹脂を注入する間の粘度増加を抑えなければならない。t−ブチルカテコールは樹脂注入時の温度(50〜80℃)では反応促進効果は少なく、100℃以上の温度域で促進効果が増加する特徴があるのでRTM法に適しているため好ましく用いることができる。   When a fiber reinforced composite material is produced by RTM molding, an increase in viscosity during resin injection must be suppressed. t-Butyl catechol is preferably used because it is suitable for the RTM method because it has a characteristic that the reaction promoting effect is small at the temperature (50 to 80 ° C.) at the time of resin injection, and the promoting effect increases in a temperature range of 100 ° C. it can.

硬化剤に硬化促進剤を配合する場合の配合量は全エポキシ樹脂100重量部に対し、0.5〜3重量部であることが好ましく、より好ましくは1〜2.5重量部配合することである。硬化促進剤の配合量がこの範囲から外れると、未硬化時の取扱時間と高温時の反応速度のバランスが崩れるので好ましくない。   When the curing accelerator is blended with the curing agent, the blending amount is preferably 0.5 to 3 parts by weight, more preferably 1 to 2.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total epoxy resin. is there. If the blending amount of the curing accelerator is out of this range, the balance between the uncured handling time and the reaction rate at high temperature is lost, which is not preferable.

本発明の繊維強化複合材料に用いられる構成要素[C]であるコアシェルポリマー粒子とは、架橋されたゴム状ポリマーまたはエラストマーを主成分とする粒子状コア成分の表面にコア成分とは異種のシェル成分ポリマーをグラフト重合することで粒子状コア成分の表面の一部あるいは全体をシェル成分で被覆したものであり、少量添加で硬化物の破壊靭性を大きく向上することが可能である。   The core-shell polymer particles, which are the constituent element [C] used in the fiber-reinforced composite material of the present invention, are different from the core component on the surface of the particulate core component mainly composed of a crosslinked rubber-like polymer or elastomer. By graft polymerization of the component polymer, a part or the whole of the surface of the particulate core component is coated with the shell component, and the fracture toughness of the cured product can be greatly improved by adding a small amount.

コアシェルポリマーを構成するコア成分としては、共役ジエン系モノマー、アクリル酸および/またはメタクリル酸エステル系モノマーより選ばれる1種または複数種から重合されたポリマーまたはシリコーン樹脂などを使用することができる。   As the core component constituting the core-shell polymer, a polymer polymerized from one or more selected from conjugated diene monomers, acrylic acid and / or methacrylic acid ester monomers, or a silicone resin can be used.

繊維強化複合材料を構造部材、特に航空機用途に用いる場合、高い耐熱性が要求される。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂組成物を用いた場合、その硬化物は非晶性でありガラス転移温度をもつ。ガラス転移温度以上の温度雰囲気下ではエポキシ樹脂の硬化物は剛性が大幅に低下し、これにともなって繊維強化複合材料の機械物性も低下する。したがって、エポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度は繊維強化複合材料の耐熱性の指標とされる。エポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度は硬化プロセスの熱履歴における最高温度に相関する。航空機用途では硬化プロセスの最高温度は約180℃が選ばれることが多い。そのため、繊維強化複合材料を製造する工程では最終的に180℃の温度下で2時間加熱硬化した硬化物のガラス転移温度は180℃以上が好ましく、190℃以上であればさらに好ましい。ただし、エポキシ樹脂の熱分解温度は未硬化および硬化の状態に関わらず約240℃と言われており、実質的にガラス転移温度の上限は熱分解温度以下となる。   When the fiber reinforced composite material is used for structural members, particularly aircraft applications, high heat resistance is required. When an epoxy resin composition is used as the thermosetting resin, the cured product is amorphous and has a glass transition temperature. Under a temperature atmosphere equal to or higher than the glass transition temperature, the cured epoxy resin significantly decreases in rigidity, and accordingly, the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material also decrease. Therefore, the glass transition temperature of the cured epoxy resin is used as an index of heat resistance of the fiber reinforced composite material. The glass transition temperature of the cured epoxy resin correlates with the highest temperature in the thermal history of the curing process. For aircraft applications, the maximum temperature of the curing process is often selected at about 180 ° C. Therefore, in the step of producing a fiber-reinforced composite material, the glass transition temperature of the cured product finally cured by heating at 180 ° C. for 2 hours is preferably 180 ° C. or higher, and more preferably 190 ° C. or higher. However, the thermal decomposition temperature of the epoxy resin is said to be about 240 ° C. regardless of uncured and cured states, and the upper limit of the glass transition temperature is substantially equal to or lower than the thermal decomposition temperature.

一方、航空機用途に使用される繊維強化複合材料は、特に高い高度で飛行する航空機の場合、−50℃以下という非常に低温の雰囲気下にさらされる。そのため、繊維強化複合材料には前述したガラス転移温度から極低温下までの環境疲労が蓄積し、さらに繰り返し負荷による機械疲労が加わると繊維強化複合材料の内部に樹脂硬化物に開口モード(亀裂開口モードI)によるクラックが発生する場合がある。クラックが発生したまま、更なる環境疲労および繰り返し負荷が加わると、クラックはより成長し、最後には繊維強化複合材料の機械物性を低下させてしまう可能性がある。環境疲労および繰り返し負荷により発生するクラックを防止するためには樹脂硬化物のモードI臨界エネルギー開放率(GICと略記する。)を高めることが効果的であり、特に極低温下におけるGICが重要になる。そのため、コア成分のガラス転移温度が−30℃以下、好ましくは−40℃以下である、共役ジエン系モノマーより構成される架橋ゴムが最適である。コア成分のガラス転移温度はコアシェルポリマー化した後では測定することが困難である場合、コア成分だけで重合体を作製し、得られた重合体についてDSC等の熱分析機器によってガラス転移温度を予め測定しても良い。 On the other hand, fiber reinforced composite materials used for aircraft applications are exposed to a very low temperature atmosphere of −50 ° C. or lower, particularly for aircraft flying at high altitudes. For this reason, the environmental fatigue from the glass transition temperature to the extremely low temperature described above accumulates in the fiber reinforced composite material, and when mechanical fatigue due to repeated loading is added, the fiber reinforced composite material has an opening mode (crack opening) in the resin cured product. Cracks due to mode I) may occur. If further environmental fatigue and repeated load are applied while the crack is generated, the crack grows more and may ultimately degrade the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material. In order to prevent cracking caused by environmental fatigue and repetitive load (abbreviated as G IC.) Mode I critical energy opening of the resin cured product is effective to enhance the, is G IC especially at Cryogenic Temperatures Become important. Therefore, a crosslinked rubber composed of a conjugated diene monomer having a glass transition temperature of the core component of −30 ° C. or lower, preferably −40 ° C. or lower is optimal. When it is difficult to measure the glass transition temperature of the core component after it is converted into a core-shell polymer, a polymer is prepared using only the core component, and the glass transition temperature of the obtained polymer is measured in advance by a thermal analysis instrument such as DSC. It may be measured.

かかる共役ジエン系モノマーとしては、例えばブタジエン、イソプレン、クロロプレン等を挙げることができ、用いられるコア成分としては、これらを単独でもしくは複数種用いて構成される架橋ゴムであることが好ましいが、得られる重合体の性質が良好であり、重合が容易であることからかかる共役ジエン系モノマーとしてブタジエンを用いること、すなわち、コア成分として架橋ポリブタジエンを用いることが特に好ましい。   Examples of the conjugated diene monomer include butadiene, isoprene, chloroprene and the like, and the core component used is preferably a crosslinked rubber constituted by using these alone or in combination. It is particularly preferable to use butadiene as the conjugated diene monomer, that is, to use a crosslinked polybutadiene as the core component because the properties of the obtained polymer are good and the polymerization is easy.

コアシェルポリマーを構成するシェル成分は、前記したコア成分にグラフト重合されており、コア成分を構成するポリマーと化学結合していることが好ましい。かかるシェル成分を構成する成分としては、例えば(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物等から選ばれた1種または複数種から重合された重合体である。   The shell component that constitutes the core-shell polymer is preferably graft-polymerized to the above-described core component, and is preferably chemically bonded to the polymer that constitutes the core component. The component constituting the shell component is, for example, a polymer polymerized from one or more selected from (meth) acrylic acid esters, aromatic vinyl compounds and the like.

また、該シェル成分には分散状態を安定化させるために、本発明のエポキシ樹脂組成物と反応する官能基が導入されていることが好ましい。かかる官能基としては、例えばヒドロキシル基、カルボキシル基、エポキシ基が挙げられる。   The shell component preferably has a functional group that reacts with the epoxy resin composition of the present invention in order to stabilize the dispersion state. Examples of such functional groups include a hydroxyl group, a carboxyl group, and an epoxy group.

本発明で使用されるコアシェルポリマーは平均粒子径が体積平均粒子径で1〜500nmであることが好ましく、3〜300nmであればさらに好ましい。なお、体積平均粒子径はナノトラック粒度分布測定装置(日機装(株)製、動的光散乱法)を用いて測定することができる。本発明で使用されるコアシェルポリマーの体積平均粒子径が1nm以下では製造することが困難であり実質的に使用することができず、体積平均粒子径が500nm以上では繊維強化複合材料の成形プロセスにおけるエポキシ樹脂組成物を注入、含浸させる工程において強化繊維で濾別され、繊維強化複合材料中において分散状態が不均一になる場合があるので好ましくない。   The average particle diameter of the core-shell polymer used in the present invention is preferably 1 to 500 nm in terms of volume average particle diameter, more preferably 3 to 300 nm. The volume average particle diameter can be measured using a nanotrack particle size distribution measuring apparatus (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., dynamic light scattering method). When the volume average particle diameter of the core-shell polymer used in the present invention is 1 nm or less, it is difficult to produce and cannot be used substantially. When the volume average particle diameter is 500 nm or more, the fiber-reinforced composite material is used in the molding process. In the step of injecting and impregnating the epoxy resin composition, it is not preferable because it is separated by reinforcing fibers and the dispersed state in the fiber-reinforced composite material may become uneven.

本発明で使用されるコアシェルポリマーの製造方法には特に制限はなく、周知の方法で製造されたものを使用できる。しかしながら、通常コアシェルポリマーは塊状で取り出されたものを粉砕して粉体として取り扱われており、粉体状コアシェルポリマーを再度エポキシ樹脂中に分散させることが多いが、この方法では、一次粒子の状態で安定に分散させることが難しい。よって、コアシェルポリマーの製造過程から一度も塊状で取り出すことなく、最終的にはエポキシ樹脂中に一次粒子で分散したマスターバッチの状態で取り扱うことができるものが好ましく、例えば、特開2004−315572号公報に記載の方法、すなわち、コアシェルポリマーを乳化重合、分散重合、懸濁重合に代表される水媒体中で重合する方法で重合を行い、コアシェルポリマーが分散した懸濁液を得て、得られた懸濁液に水と部分溶解性を示す有機溶媒、例えばアセトンやメチルエチルケトンなどのエーテル系溶媒を混合後、水溶性電解質、例えば塩化ナトリウムや塩化カリウムを接触させ、有機溶媒層と水層を相分離させ、水層を分離除去して得られたコアシェルポリマー分散有機溶媒に適宜エポキシ樹脂を混合した後、有機溶媒を蒸発除去する方法などが使用できる。エポキシ樹脂中に一次粒子で分散したコアシェルポリマー分散エポキシマスターバッチとしては、株式会社カネカ社から市販されている“カネエース(登録商標)”を好適に使用できる。   There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the core-shell polymer used by this invention, The thing manufactured by the well-known method can be used. However, the core-shell polymer is usually handled as a powder by pulverizing what is taken out as a lump, and the powder-like core-shell polymer is often dispersed again in the epoxy resin. It is difficult to disperse stably. Therefore, it is preferable that the core-shell polymer can be handled in the form of a masterbatch that is finally dispersed in the epoxy resin without being taken out in a lump from the production process of the core-shell polymer. For example, JP-A-2004-315572 Obtained by obtaining a suspension in which the core-shell polymer is dispersed by polymerizing by the method described in the publication, that is, by polymerizing the core-shell polymer in an aqueous medium represented by emulsion polymerization, dispersion polymerization, and suspension polymerization. The suspension is mixed with water and an organic solvent that is partially soluble, for example, an ether solvent such as acetone or methyl ethyl ketone, and then brought into contact with a water-soluble electrolyte such as sodium chloride or potassium chloride. After separating the water layer, the epoxy resin is mixed with the core-shell polymer-dispersed organic solvent obtained by separating and removing the aqueous layer. And a method for evaporating and removing the medium can be used. As a core-shell polymer-dispersed epoxy masterbatch dispersed with primary particles in an epoxy resin, “Kane Ace (registered trademark)” commercially available from Kaneka Corporation can be suitably used.

本発明の繊維強化複合材料に用いられる構成要素[D]である熱可塑性樹脂は、非晶性の熱可塑性樹脂であり、ガラス転移温度が150℃以上であることが好ましく、より好ましくは160℃以上である。なお、非晶性熱可塑性樹脂は分子内に結晶構造を有さないため融点は示さず、ガラス転移温度を示す。   The thermoplastic resin as the constituent element [D] used in the fiber-reinforced composite material of the present invention is an amorphous thermoplastic resin, and preferably has a glass transition temperature of 150 ° C. or higher, more preferably 160 ° C. That's it. The amorphous thermoplastic resin does not have a crystal structure in the molecule, and therefore does not show a melting point and shows a glass transition temperature.

また、本発明の繊維強化複合材料に用いられる構成要素[D]である熱可塑性樹脂は、分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有している。なお、かかる構成要素[D]は、繊維強化複合材料を成形する前の加熱硬化させる過程において、分子構造の末端または側鎖に構成要素[B−1]または[B−2]と反応可能な官能基、例えば水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基などを有していることが好ましい。構成要素[D]が、成形前にかかる構造を備えていることにより、成形後の繊維強化複合材料中では、構成要素[B]の熱硬化性樹脂硬化物と結合しており、構成要素[B]と[D]の界面接着強度が向上するため、層間におけるモードII臨界エネルギー開放率(以下、GIICと略記する。)がより向上し、層間クラックの伝播抑制効果が高まることとなる。 Moreover, the thermoplastic resin which is the constituent element [D] used in the fiber-reinforced composite material of the present invention contains one or more linking groups selected from amide groups, sulfonyl groups and imide groups in the molecule. The component [D] can react with the component [B-1] or [B-2] at the end or side chain of the molecular structure in the process of heat-curing before forming the fiber-reinforced composite material. It preferably has a functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, or an amide group. Since the component [D] has such a structure before molding, in the fiber-reinforced composite material after molding, the component [D] is combined with the thermosetting resin cured product of the component [B]. Since the interfacial bond strength between B] and [D] is improved, the mode II critical energy release rate between layers (hereinafter abbreviated as GIIC ) is further improved, and the effect of suppressing the propagation of interlayer cracks is enhanced.

かかる熱可塑性樹脂としては、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、グリルアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルスルホンなど、いわゆるエンジニアリングプラスチックスに属する樹脂が好ましく用いられ、特に水酸基末端ポリエーテルスルホン、グリルアミドは耐熱性、耐薬品性に優れるため好ましく用いることができる。   As such a thermoplastic resin, resins belonging to so-called engineering plastics such as polyimide, polyetherimide, polyethersulfone, grillamide, polyamideimide, polyetherethersulfone and the like are preferably used. Particularly, hydroxyl-terminated polyethersulfone and grillamide are heat resistant. It can be preferably used because of its excellent properties and chemical resistance.

本発明の繊維強化複合材料に用いられる構成要素[D]である熱可塑性樹脂の形態は特に制限はなく、粒子、繊維、フィルム、多孔性膜、ニット、不織布、織物など使用できるが、特に粒子形態が繊維基材のドレープ性に優れるため好ましく用いることができる。   The form of the thermoplastic resin as the constituent element [D] used in the fiber-reinforced composite material of the present invention is not particularly limited, and particles, fibers, films, porous membranes, knits, nonwoven fabrics, woven fabrics, etc. can be used. Since the form is excellent in the drapability of the fiber base material, it can be preferably used.

本発明の繊維強化複合材料は、その内部において少なくとも構成要素[A]、[B]および[C]から構成される複合層1と少なくとも構成要素[B]、[C]および[D]から構成される複合層2が交互に形成されていることが特徴である。ただし、各層は必ずしも均一に繊維強化複合材料中の全体に分布している必要はなく、部分的に不均一な部分や層が欠落している箇所があってもよい。   The fiber-reinforced composite material of the present invention is composed of a composite layer 1 composed of at least constituent elements [A], [B] and [C] and at least constituent elements [B], [C] and [D]. The composite layers 2 to be formed are alternately formed. However, each layer does not necessarily need to be uniformly distributed throughout the fiber-reinforced composite material, and there may be a portion where a partially non-uniform portion or layer is missing.

本発明の繊維強化複合材料の複合層1は、構成要素[D]を実質的に含まない領域があることが特徴である。より好ましくは、複合層1を構成する構成要素[A]である炭素繊維束の外周から20μm以上の内部領域に構成要素[D]が含まれていないことである。   The composite layer 1 of the fiber-reinforced composite material of the present invention is characterized in that there is a region that does not substantially contain the component [D]. More preferably, the component [D] is not included in an inner region of 20 μm or more from the outer periphery of the carbon fiber bundle that is the component [A] constituting the composite layer 1.

本発明の構成要素[D]である熱可塑性樹脂は、外部からの衝撃に対して耐衝撃性を向上させるために用いる。耐衝撃性を向上させるためには繊維強化複合材料において、炭素繊維を含む層と層の間にある炭素繊維を含まないそう、本発明においては複合層2のモードII臨界エネルギー開放率(GIIC)を向上させることが重要であり、炭素繊維層内部のGIICは耐衝撃性の向上にはほとんど寄与しない。 The thermoplastic resin which is the constituent element [D] of the present invention is used for improving impact resistance against external impact. In order to improve the impact resistance, the fiber reinforced composite material does not include carbon fibers between the layers containing carbon fibers. In the present invention, the mode II critical energy release rate (G IIC) of the composite layer 2 is used. ) Is important, and G IIC inside the carbon fiber layer hardly contributes to the improvement of impact resistance.

熱可塑性樹脂はエポキシ樹脂に溶解すると著しく粘度が上昇することが知られている。特に前記した分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する熱可塑性樹脂の場合、粘度増加は非常に大きいか、またはエポキシ樹脂に溶解しない。そのため、本発明の繊維強化複合材料を成形するにあたり、構成要素[D]を繊維基材の少なくとも片面上に予め配置し、RTM成形にて熱硬化性樹脂を注入、含浸させた後、熱硬化すれば、構成要素[D]が複合層2に重点的に配置され、耐衝撃性が向上される。   It is known that the viscosity of a thermoplastic resin significantly increases when dissolved in an epoxy resin. In particular, in the case of a thermoplastic resin containing at least one linking group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group in the molecule, the increase in viscosity is very large or does not dissolve in the epoxy resin. Therefore, in molding the fiber-reinforced composite material of the present invention, the constituent element [D] is arranged in advance on at least one side of the fiber base material, and after thermosetting resin is injected and impregnated by RTM molding, thermosetting is performed. In this case, the constituent element [D] is intensively arranged on the composite layer 2 and the impact resistance is improved.

また、複合層2のみ構成要素[D]を配置することは、繊維強化複合材料全体を熱可塑性樹脂によって高靭性化させて耐衝撃性を向上させる場合に比べて、熱可塑性樹脂の使用量が少なくてすむ利点がある。   In addition, the constituent element [D] is disposed only in the composite layer 2 because the amount of the thermoplastic resin used is larger than that in the case where the entire fiber-reinforced composite material is toughened with the thermoplastic resin to improve the impact resistance. There is an advantage of less.

得られた繊維強化複合材料内の構成要素[D]である熱可塑性樹脂の分布は、繊維強化複合材料の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて反射電子像を解析する方法や飛行時間型二次イオン質量分析(TOF−SIMS)により繊維強化複合材料表面の元素をマッピングすることで解析する方法などで確認することができる。   The distribution of the thermoplastic resin as the constituent element [D] in the obtained fiber reinforced composite material is determined by a method of analyzing the reflected electron image on the surface of the fiber reinforced composite material using a scanning electron microscope (SEM) or flying. It can be confirmed by a method of analyzing by mapping elements on the surface of the fiber reinforced composite material by time-type secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS).

本発明の繊維強化複合材料において、外部からの衝撃に対して耐衝撃性を有するには、複合層2の平均層厚みが10〜50μmであることを必要とし、好ましくは15〜30μmである。複合層2の平均層厚みが10μmに満たない場合は構成要素[D]である熱可塑性樹脂の塑性変形領域が十分確保されないため、層間におけるGIICが向上しないため衝撃後圧縮強度が発現せず、平均層厚みが50μmを超えると強化繊維を含む複合層の強化繊維の体積分率が高くなりすぎ応力集中の影響でかえって強度が低下することがある。ここで、平均層厚みとは研磨した繊維強化複合材料の断面を実体蛍光顕微鏡システム((株)キーエンス製)にて観察し、解析ソフトウェア上で計算して求める。具体的には研磨した繊維強化複合材料の断面にUV励起光を照射し、吸収フィルター(BFP:励起波長387/28nm、吸収波長430nm)を装着した実体蛍光顕微鏡システムにて蛍光モードにて観察すると、層間部分の樹脂成分が青色に観察される。解析ソフトウェアにて2値化を行った後、層間部分のみを抜き出して面積を計算する。得られた面積を観察範囲にある繊維強化複合材料中の複合層2の層数で割り返した値を平均層厚みとする。 In the fiber reinforced composite material of the present invention, in order to have impact resistance against external impact, the average layer thickness of the composite layer 2 is required to be 10 to 50 μm, and preferably 15 to 30 μm. When the average layer thickness of the composite layer 2 is less than 10 μm, the plastic deformation region of the thermoplastic resin as the component [D] is not sufficiently secured, and the G IIC between the layers is not improved, so that the compressive strength after impact does not appear. When the average layer thickness exceeds 50 μm, the volume fraction of the reinforcing fiber of the composite layer containing the reinforcing fiber becomes too high, and the strength may be lowered due to the influence of stress concentration. Here, the average layer thickness is determined by observing a cross section of the polished fiber-reinforced composite material with a stereoscopic fluorescence microscope system (manufactured by Keyence Co., Ltd.) and calculating on analysis software. Specifically, when the section of the polished fiber reinforced composite material is irradiated with UV excitation light and observed in a fluorescence mode with a stereoscopic fluorescence microscope system equipped with an absorption filter (BFP: excitation wavelength 387/28 nm, absorption wavelength 430 nm) The resin component in the interlayer part is observed in blue. After binarization with analysis software, only the interlayer part is extracted and the area is calculated. The value obtained by dividing the obtained area by the number of composite layers 2 in the fiber-reinforced composite material in the observation range is defined as the average layer thickness.

本発明の繊維強化複合材料は熱硬化性樹脂のモードI臨界エネルギー開放率(GIC)を向上させ、耐疲労特性を向上させるため、構成要素[C]のコアシェルポリマー粒子を配合する。 The fiber-reinforced composite material of the present invention is blended with the core-shell polymer particles of the component [C] in order to improve the mode I critical energy release rate (G IC ) of the thermosetting resin and improve the fatigue resistance.

疲労により発生するクラックは、外部からの衝撃とは異なり層間以外にも発生することが特徴である。しかしながら、弾性率および線膨張係数の差が大きい炭素繊維と熱硬化性樹脂が混在している複合層1がクラックの発生源となることが多い。また、複合層2は構成要素[D]の熱可塑性樹脂が重点配合されているため、GIICだけではなくGICも少なからず向上している。よって、構成要素[C]のコアシェルポリマー粒子によりGICを改善するのは複合層1を重点的に行えばよい。 Unlike the impact from the outside, the crack generated by fatigue is characterized by occurring in other than the interlayer. However, the composite layer 1 in which a carbon fiber and a thermosetting resin having a large difference in elastic modulus and linear expansion coefficient are mixed is often a source of cracks. Further, since the composite layer 2 is preferentially blended with the thermoplastic resin of the component [D], not only G IIC but also G IC is improved to some extent. Thus, it may be intensively performed composite layer 1 to improve the G IC by the core shell polymer particles of the components [C].

本発明の繊維強化複合材料において複合層2は、前記したように構成要素[D]である熱可塑性樹脂が重点配合され、成形中でも構成要素[D]が拡散しない設計となっていることが望ましい。この場合、構成要素[C]であるコアシェルポリマー粒子を配合した熱硬化性樹脂を含浸させても、複合層2においては構成要素[D]の熱可塑性樹脂の分だけコアシェルポリマー粒子が少なくなる。すなわち、前記複合層2を構成する構成要素[B]中の構成要素[C]含有量は、前記複合層1中を構成する構成要素[B]中の構成要素[C]含有量より少ないことが好ましいと言える。なお、ここで説明される[C]含有量とは、コアシェルポリマー粒子の個数を意味する。   In the fiber reinforced composite material of the present invention, the composite layer 2 is preferably designed so that the thermoplastic resin as the constituent element [D] is preferentially blended as described above, and the constituent element [D] does not diffuse even during molding. . In this case, even if the thermosetting resin containing the core-shell polymer particles as the constituent element [C] is impregnated, the core-shell polymer particles are reduced in the composite layer 2 by the amount of the thermoplastic resin as the constituent element [D]. That is, the content of the constituent element [C] in the constituent element [B] constituting the composite layer 2 is less than the constituent element [C] content in the constituent element [B] constituting the composite layer 1. Can be said to be preferable. In addition, the [C] content described here means the number of core-shell polymer particles.

得られた繊維強化複合材料内の構成要素[C]であるコアシェルポリマー粒子の分布は、繊維強化複合材料の表面をオスミウム染色によりコアシェルポリマー粒子を染色して後、集束イオンビーム(FIB)装置により薄膜化し、透過型電子顕微鏡(TEM)にて観察して単位面積当たりのコアシェルポリマー粒子の個数を複合層1および2で比較することによって確認できる。   The distribution of the core-shell polymer particles as the constituent element [C] in the obtained fiber-reinforced composite material is determined by using a focused ion beam (FIB) apparatus after dyeing the core-shell polymer particles on the surface of the fiber-reinforced composite material with osmium dyeing. It can be confirmed by making a thin film and observing with a transmission electron microscope (TEM) and comparing the number of core-shell polymer particles per unit area in the composite layers 1 and 2.

繊維強化複合材料の製造方法としては、例えばハンドレイアップ法、ホットメルト含浸プリプレグ法、ウェット含浸プリプレグ法、レジン・トランスファー・モールディング(RTM)法など、様々な方法を使用できるが、なかでも成形コスト低減のポテンシャルが高く、比較的高品位な繊維強化複合材料を得ることができるRTM法を本発明では好ましく用いることができる。   Various methods such as hand lay-up method, hot melt impregnated prepreg method, wet impregnated prepreg method, resin transfer molding (RTM) method can be used as a method for producing fiber reinforced composite materials. In the present invention, the RTM method that can obtain a fiber-reinforced composite material having a high reduction potential and a relatively high quality can be preferably used in the present invention.

本発明の繊維強化複合材料をRTM法にて製造する場合は、構成要素[A]を含むシート状物の少なくとも片面に、構成要素[D]を含む繊維状、シート状、粒子状から選ばれる形態を成した組成物を付与した繊維基材を型内に配置し、構成要素[E]を注入して含浸させた後、加熱硬化させることを特徴とする。
[A]フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、
[E]少なくとも以下の構成要素[B−1]、[B−2]および[C]を含み、70℃の温度において、測定開始から5分以内の粘度が300mPa・s以下である熱硬化性樹脂組成物、
[B−1]エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンズオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化可能な樹脂、
[B−2]構成要素[B−1]を硬化させうる成分、
[C]体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、
[D]分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂。
When the fiber-reinforced composite material of the present invention is produced by the RTM method, at least one surface of the sheet-like material containing the constituent element [A] is selected from a fibrous form containing the constituent element [D], a sheet form, and a particulate form. A fiber base material to which a composition having a form is applied is placed in a mold, impregnated with component [E], and then cured by heating.
[A] a carbon fiber bundle having 6,000 to 70,000 filaments,
[E] Thermosetting that includes at least the following components [B-1], [B-2] and [C], and has a viscosity of not more than 300 mPa · s within 5 minutes from the start of measurement at a temperature of 70 ° C. Resin composition,
[B-1] Thermosetting resin containing at least one selected from epoxy resin, cyanate resin, bismaleimide resin, benzoxazine resin,
[B-2] a component capable of curing the component [B-1],
[C] Core-shell polymer particles having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm,
[D] An amorphous thermoplastic resin containing in the molecule at least one linking group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group.

RTM法の場合、構成要素[A]である炭素繊維単独または複数種、さらには必要に応じ他の化学繊維などと組み合わせた繊維基材を積層後、構成要素[E]を注入含浸するため、構成要素[D]である熱可塑性樹脂は未含浸状態の繊維基材の少なくとも片面に予め付着させておく必要がある。   In the case of the RTM method, after laminating a fiber base material, which is a component [A] alone or a plurality of carbon fibers, and further combined with other chemical fibers as necessary, the component [E] is injected and impregnated. The thermoplastic resin as the component [D] needs to be attached in advance to at least one surface of the fiber substrate in an unimpregnated state.

繊維基材上に構成要素[D]である熱可塑性樹脂を付着、固定する方法としては、熱可塑性樹脂を有機溶媒に溶解させた溶液を、繊維基材に噴霧した後、乾燥して有機溶媒を除去する方法がある。   As a method for adhering and fixing the thermoplastic resin as the constituent element [D] on the fiber base material, a solution in which the thermoplastic resin is dissolved in an organic solvent is sprayed on the fiber base material and then dried to dry the organic solvent. There is a way to remove.

しかしながら、この方法では多量の有機溶媒を使用するため作業環境が悪くなる。そのため、有機溶媒の回収装置などが別途必要になり設備コストが高くなる。   However, since this method uses a large amount of organic solvent, the working environment becomes worse. Therefore, a separate organic solvent recovery device is required, which increases the equipment cost.

繊維基材上に熱可塑性樹脂を適宜加工した粒子、繊維、フィルム、多孔性膜、ニット、織物など配置し、加熱により熱可塑性樹脂を融解させ固定する方法もあるが、前記したように本発明に用いる構成要素[D]である熱可塑性樹脂は融点またはガラス転移温度が150℃以上のため、繊維基材に固定可能な流動性を示すまで融解させるためには200℃以上の温度が必要になる。そのような高温下で構成要素[A]を構成している炭素繊維を処理すると炭素繊維のサイジング剤が熱分解し、接着性が低下することがあるため好ましくない。   There is also a method of arranging particles, fibers, films, porous membranes, knits, woven fabrics, etc., obtained by appropriately processing thermoplastic resins on a fiber substrate, and melting and fixing the thermoplastic resin by heating, but as described above, the present invention Since the thermoplastic resin, which is the component [D] used in the above, has a melting point or glass transition temperature of 150 ° C. or higher, a temperature of 200 ° C. or higher is required for melting until it exhibits fluidity that can be fixed to the fiber substrate. Become. If the carbon fiber constituting the constituent element [A] is treated at such a high temperature, the sizing agent of the carbon fiber may be thermally decomposed and the adhesiveness may be lowered, which is not preferable.

よって、本発明の繊維強化複合材料をRTM法にて製造する場合、構成要素[D]である熱可塑性樹脂は可塑剤を配合して適切なガラス転移温度に調整し、スペーサー効果のあるバインダー組成物(タッキファイヤーと呼ばれることもある。)とすることが有効である。ガラス転移温度は、具体的には40〜100℃が好ましく、より好ましくは50〜80℃である。ガラス転移温度が40℃より低いと、成形時にすぐに軟化するため繊維強化複合材料の層間厚みを適切な安易に保つことができず、100℃より高いと繊維基材に融着させる際に高温が必要になるため好ましくない。   Therefore, when the fiber-reinforced composite material of the present invention is produced by the RTM method, the thermoplastic resin as the component [D] is adjusted to an appropriate glass transition temperature by blending a plasticizer, and a binder composition having a spacer effect. It is effective to use a thing (sometimes called a tackifier). Specifically, the glass transition temperature is preferably 40 to 100 ° C, more preferably 50 to 80 ° C. If the glass transition temperature is lower than 40 ° C., the layer thickness of the fiber reinforced composite material cannot be maintained easily and easily because it softens immediately during molding. If the glass transition temperature is higher than 100 ° C., the glass transition temperature is high when fusing to the fiber substrate. Is not preferable because it is necessary.

また、バインダー組成物とする場合、構成要素[D]である熱可塑性樹脂の配合量はバインダー組成物100重量部中に50〜95重量部が好ましく、より好ましくは55〜85重量部である。構成要素[D]である熱可塑性樹脂の配合量が50重量部より少ない場合は得られる繊維強化複合材料中の複合層2において適切なGIICを得るためには多量のバインダー組成物が必要になり、複合層2の平均層厚みが厚くなりすぎてかえって強度が低下する場合がある。また、95重量部より多い場合は得られるバインダー組成物のガラス転移温度が高くなりすげることがある。 Moreover, when setting it as a binder composition, 50-95 weight part is preferable in 100 weight part of binder compositions, and, as for the compounding quantity of the thermoplastic resin which is component [D], More preferably, it is 55-85 weight part. When the blending amount of the thermoplastic resin as the component [D] is less than 50 parts by weight, a large amount of binder composition is required to obtain an appropriate G IIC in the composite layer 2 in the obtained fiber-reinforced composite material. Thus, the average layer thickness of the composite layer 2 may become too thick, and the strength may decrease. On the other hand, when the amount is more than 95 parts by weight, the glass transition temperature of the obtained binder composition may be increased.

ここで可塑剤成分は、構成要素[B−1]あるいは[B−2]と反応しうる化合物を選ぶことが好ましい。かかる可塑剤成分としては、特にエポキシ樹脂が好ましい。可塑剤成分として用いるエポキシ樹脂は特に限定されないが、具体例として、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、テトラブロモビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、2,2’,6,6’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールジグリシジルエーテル、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノール、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール、N,N,O−トリグリシジル−4−アミノ−3−メチルフェノール、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジル−o−トルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−メチレンジアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−2,2’−ジエチル−4,4’−メチレンジアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、1,3−ビス(ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、エチレングリコールジグリジジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、フタル酸ジグリシジル、テレフタル酸ジグリシジル、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、アジピン酸ビス−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、1,6−ジヒドロキシナフタレンのジグリシジルエーテル、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンのジグリシジルエーテル、トリス(p−ヒドロキシフェニル)メタンのトリグリシジルエーテル、テトラキス(p−ヒドロキシフェニル)エタンのテトラグリシジルエーテル、フェノールノボラックグリシジルエーテル、クレゾールノボラックグリシジルエーテル、フェノールとジシクロペンタジエンの縮合物のグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、N−グリシジルフタルイミド、5−エチル−1,3−ジグリシジル−5−メチルヒダントイン、1,3−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイン、ビスフェノールAジグリシジルエーテルとトリレンイソシアネートの付加により得られるオキサゾリドン型エポキシ樹脂およびフェノールアラルキル型エポキシなどを挙げることができる。   Here, as the plasticizer component, it is preferable to select a compound that can react with the constituent element [B-1] or [B-2]. As such a plasticizer component, an epoxy resin is particularly preferable. The epoxy resin used as the plasticizer component is not particularly limited. Specific examples include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, tetrabromobisphenol A diglycidyl ether, bisphenol AD diglycidyl ether, 2,2 ′, 6, 6′-tetramethyl-4,4′-biphenol diglycidyl ether, N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol, N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol, N, N, O— Triglycidyl-4-amino-3-methylphenol, N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyl-o-toluidine, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-4,4′-methylenedi Aniline, N, N, N ′, N′-tetraglycidyl-2,2′-diechi -4,4'-methylenedianiline, N, N, N ', N'-tetraglycidyl-m-xylylenediamine, 1,3-bis (diglycidylaminomethyl) cyclohexane, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol Diglycidyl ether, hexamethylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, diglycidyl phthalate, diglycidyl terephthalate, vinylcyclohexene diepoxide, 3, 4 -Epoxycyclohexanecarboxylic acid-3,4-epoxycyclohexylmethyl, bis-3,4-epoxycyclohexylmethyl adipate, 1,6-dihydroxy Diglycidyl ether of naphthalene, diglycidyl ether of 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, triglycidyl ether of tris (p-hydroxyphenyl) methane, tetraglycidyl ether of tetrakis (p-hydroxyphenyl) ethane, phenol Novolak glycidyl ether, cresol novolak glycidyl ether, glycidyl ether of a condensation product of phenol and dicyclopentadiene, triglycidyl isocyanurate, N-glycidyl phthalimide, 5-ethyl-1,3-diglycidyl-5-methylhydantoin, 1,3- Oxazolidone-type epoxy resin and phenol obtained by addition of diglycidyl-5,5-dimethylhydantoin, bisphenol A diglycidyl ether and tolylene isocyanate Or the like can be mentioned Ruararukiru type epoxy.

可塑剤成分としてエポキシ樹脂以外では、ポリフェノール、ポリアミン、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸無水物、ポリアクリレート、スルホンアミドなどが好ましく用いられる。   As the plasticizer component, polyphenol, polyamine, polycarboxylic acid, polycarboxylic acid anhydride, polyacrylate, sulfonamide and the like are preferably used other than the epoxy resin.

例えば、ポリフェノールとしては、4−tert−ブチルカテコール、2,5−ジ−tert−ブチルヒドロキノン、リモネン1分子とフェノール2分子の縮合に得られるビスフェノールなどを例示することができる。   For example, examples of the polyphenol include 4-tert-butylcatechol, 2,5-di-tert-butylhydroquinone, bisphenol obtained by condensation of one molecule of limonene and two molecules of phenol.

ポリアミンとしては、ジエチルトルエンジアミンを例示することができる。   An example of the polyamine is diethyltoluenediamine.

ポリカルボン酸としては、5−tert−ブチルイソフタル酸を例示することができる。   An example of the polycarboxylic acid is 5-tert-butylisophthalic acid.

ポリカルボン酸無水物としては、メチルフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、ナジック酸無水物を例示することができる。   Examples of the polycarboxylic acid anhydride include methyl phthalic acid anhydride, methyl hexahydrophthalic acid anhydride, and nadic acid anhydride.

ポリアクリレートとしては、トリス(2−アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレートを例示することができる。   An example of the polyacrylate is tris (2-acryloyloxyethyl) isocyanurate.

スルホンアミドとしては、ベンゼンスルホンアミド、トルエンスルホンアミドを例示することができる。   Examples of the sulfonamide include benzenesulfonamide and toluenesulfonamide.

このような反応性可塑剤は、複数種組み合わせて用いることができるが、その場合は同系の化合物、たとえばエポキシ樹脂同士、あるいは互いに反応しない組み合わせ、あるいはエポキシ樹脂とポリアクリレートを選ぶ必要がある。エポキシ樹脂とポリアミンのように容易に反応する組み合わせは長期保管した場合に反応が進行してバインダーのガラス転移温度が上昇してしまいバインダーとして使用できなくなる恐れがあるので好ましくない。   Such reactive plasticizers can be used in combination of a plurality of types. In that case, it is necessary to select a similar compound, for example, an epoxy resin, a combination that does not react with each other, or an epoxy resin and a polyacrylate. Combinations that react easily such as epoxy resins and polyamines are not preferred because the reaction proceeds and the glass transition temperature of the binder rises when stored for a long period of time, making it unusable as a binder.

本発明の構成要素[D]である熱可塑性樹脂を用いたバインダー組成物の調製は、熱的に安定なため特に大きな制限がなく、様々な公知の方法を使用できる。最も経済的な方法は、各成分を150〜220℃程度の比較的高温で、押出機、ニーダーなどを用いて混練する方法である。得られたバインダー組成物は、粉砕して粒子にしたり、口金から溶融押出することにより繊維やフィルムの形態に加工したりすることもできる。   The preparation of the binder composition using the thermoplastic resin which is the component [D] of the present invention is not particularly limited because it is thermally stable, and various known methods can be used. The most economical method is a method of kneading each component at a relatively high temperature of about 150 to 220 ° C. using an extruder, a kneader or the like. The obtained binder composition can be pulverized into particles, or processed into a fiber or film form by melt extrusion from a die.

得られたバインダー組成物は繊維基材上に配置され、脱落を防止するため加熱融着させる。この時の温度は60〜200℃が好ましく、より好ましくは80〜180℃。加熱温度が60℃より低いとバインダー組成物が繊維基材に充分に融着されず、200℃より高いと炭素繊維のサイジング剤が熱分解する可能性があるので好ましくない。   The obtained binder composition is placed on a fiber base material and heat-sealed to prevent dropping. The temperature at this time is preferably 60 to 200 ° C, more preferably 80 to 180 ° C. When the heating temperature is lower than 60 ° C., the binder composition is not sufficiently fused to the fiber substrate, and when it is higher than 200 ° C., the carbon fiber sizing agent may be thermally decomposed, which is not preferable.

本発明の繊維強化複合材料をRTM法にて製造する方法としては、前記したバインダー組成物を融着させた構成要素[A]の炭素繊維単独または複数種、さらには必要に応じ他の化学繊維などと組み合わせた繊維基材、特に好ましいのは構成要素[A]からなる経糸とこれに平行に配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸と、これらと直交するように配列されたガラス繊維または化学繊維からなる緯糸からなり、該補助経糸と該緯糸が互いに交差することにより、炭素繊維束が一体に保持されて織物が形成されているノンクリンプ構造の織物を形成してなる繊維基材を所定枚数積層してなるプリフォームに、構成要素[E]を好適には40〜90℃の範囲での任意温度において注入する。ここで、ノンクリンプ構造の織物を構成しているガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸の繊度は前記したように炭素繊維束の繊度の20%以下であることが好ましく、より好ましくは10%以下である。   The fiber-reinforced composite material of the present invention can be produced by the RTM method by using a single or a plurality of carbon fibers of the component [A] fused with the above-mentioned binder composition, and, if necessary, other chemical fibers. In particular, a fiber base material combined with the above-described fiber base material, particularly preferably a warp composed of the component [A] and an auxiliary warp of a fiber bundle composed of glass fibers or chemical fibers arranged in parallel to the warp, are arranged so as to be orthogonal thereto. A fiber formed of a non-crimped woven fabric comprising a weft made of glass fiber or chemical fiber, and the auxiliary warp and the weft intersecting each other to form a woven fabric in which carbon fiber bundles are integrally held The component [E] is preferably injected into a preform formed by laminating a predetermined number of substrates at an arbitrary temperature in the range of 40 to 90 ° C. Here, as described above, the fineness of the auxiliary warp of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber constituting the non-crimp fabric is preferably 20% or less, more preferably 10%. % Or less.

また、バインダー組成物の融着量は目付で1〜50g/mであることが好ましく、より好ましくは5〜40g/mである。融着量が1g/mより少ないと得られる繊維強化複合材料中の複合層2に必要なGIICが得られず、50g/mより多い場合は複合層2の平均層厚みが厚くなりすぎてかえって強度が低下する場合がある。 Moreover, it is preferable that the fusion amount of a binder composition is 1-50 g / m < 2 > in a fabric weight, More preferably, it is 5-40 g / m < 2 >. If the amount of fusion is less than 1 g / m 2, the G IIC required for the composite layer 2 in the obtained fiber-reinforced composite material cannot be obtained, and if it exceeds 50 g / m 2 , the average layer thickness of the composite layer 2 becomes thick. On the contrary, the strength may decrease.

プリフォームを作製する具体的方法は、前記したバインダー組成物を融着させた繊維基材を所定の形状に切り出し、型の上で積層し、適切な熱と圧力を加えてプリフォームを作製するために用いることができる。加圧の手段はプレスを用いることもできるし、バギングして内部を−90kPa以下まで真空ポンプで吸引して大気圧により加圧する方法を用いることもできる。プリフォームを作製するときの加熱の温度は、60〜150℃であることが好ましい。加熱温度が60℃以下の場合はプリフォームを形成する各層の固定が充分されていない場合があり、150℃以上の場合はバインダー組成物がつぶれすぎて熱硬化性樹脂の流路を塞ぎ、得られる繊維強化複合材料中に未含浸部分が発生する場合がある。   A specific method for producing a preform is to cut out a fiber base material fused with the above-described binder composition into a predetermined shape, laminate it on a mold, and produce a preform by applying appropriate heat and pressure. Can be used for The pressurizing means can be a press, or a method of bagging and sucking the inside to −90 kPa or less with a vacuum pump and pressurizing with atmospheric pressure. The heating temperature for producing the preform is preferably 60 to 150 ° C. When the heating temperature is 60 ° C. or lower, the layers forming the preform may not be sufficiently fixed. When the heating temperature is 150 ° C. or higher, the binder composition is too crushed to block the flow path of the thermosetting resin. In some fiber reinforced composite materials, unimpregnated portions may occur.

RTM法に用いられる型は、剛体からなるクローズドモールドを用いてもよく、剛体のオープンモールドと可撓性のフィルム(バッグ)を用いることも可能である。後者の場合、繊維基材は剛体オープンモールドと可撓性フィルムの間に設置することができる。   The mold used in the RTM method may be a closed mold made of a rigid body, or may be a rigid open mold and a flexible film (bag). In the latter case, the fiber substrate can be placed between the rigid open mold and the flexible film.

剛体型の材料としては、スチールやアルミニウム等の金属、繊維強化プラスチック(FRP)、木材および石膏など既存の各種のものが用いられる。可撓性のフィルムの材料には、ナイロン、フッ素樹脂およびシリコーン樹脂等が用いられる。   As the rigid material, various kinds of existing materials such as metals such as steel and aluminum, fiber reinforced plastic (FRP), wood and gypsum are used. Nylon, fluorine resin, silicone resin, or the like is used as the material for the flexible film.

剛体のクローズドモールドを用いる場合は、加圧して型締めし、前記混合物を加圧して注入することが通常行われる。このとき、注入口とは別に吸引口を設け、真空ポンプに接続して吸引することも可能である。吸引を行い、かつ、特別な加圧手段を用いることなく、大気圧のみで前記混合物を注入することも可能である。この場合、真空度は−90kPa以下まで真空にすることが好ましい。真空度が−90kPa以上だと得られる繊維強化複合材料中にボイドが発生し、機械物性が低下する場合がある。   When a rigid closed mold is used, it is usually performed by pressurizing and clamping and injecting the mixture under pressure. At this time, it is also possible to provide a suction port separately from the injection port and connect it to a vacuum pump for suction. It is also possible to inject the mixture only at atmospheric pressure without performing a suction and using a special pressurizing means. In this case, the degree of vacuum is preferably reduced to -90 kPa or less. When the degree of vacuum is −90 kPa or more, voids are generated in the fiber-reinforced composite material obtained, and the mechanical properties may deteriorate.

剛体のオープンモールドと可撓性フィルムを用いる場合は、通常、吸引と大気圧による注入を用いる。この場合、真空度は−90kPa以下まで真空にすることが好ましい。真空度が−90kPa以上だと得られる繊維強化複合材料中にボイドが発生し、機械物性が低下する場合がある。大気圧による注入で、良好な含浸を実現するためには、樹脂拡散媒体を用いることが有効である。さらに、繊維基材あるいはプリフォームの設置に先立って、剛体型の表面にゲルコートを塗布することも好ましく行われる。   In the case of using a rigid open mold and a flexible film, suction and injection by atmospheric pressure are usually used. In this case, the degree of vacuum is preferably reduced to -90 kPa or less. When the degree of vacuum is −90 kPa or more, voids are generated in the fiber-reinforced composite material obtained, and the mechanical properties may deteriorate. In order to achieve good impregnation by injection at atmospheric pressure, it is effective to use a resin diffusion medium. Furthermore, it is also preferable to apply a gel coat to the rigid surface prior to installation of the fiber substrate or preform.

繊維基材あるいはプリフォームの設置が完了した後、型締めあるいはバギングが行われ、続いて構成要素[E]の注入が行われる。   After the installation of the fiber substrate or preform is completed, mold clamping or bagging is performed, and subsequently, the component [E] is injected.

本発明において、構成要素[C]であるコアシェルポリマー粒子は、構成要素[B−1]に予め配合して使用される。また、構成要素[B−2]に配合されていても良い。構成要素[B−1]としてエポキシ樹脂組成物を用いる場合、コアシェルポリマー粒子の配合量は構成要素[B−1]中の全エポキシ樹脂100重量部中に0.5〜10重量部配合されることが好ましく、より好ましくは1〜8重量部配合することである。配合量が0.5重量部以上であれば、成形後の繊維強化複合材料に必要とされるGICが得られやすく、さらに、配合量が10重量部以下であれば、樹脂硬化物の弾性率の低下を抑え、得られる繊維強化複合材料の圧縮特性の低下を最小限にすることができる。 In the present invention, the core-shell polymer particles that are the constituent element [C] are used in combination with the constituent element [B-1] in advance. Moreover, you may mix | blend with component [B-2]. When using an epoxy resin composition as component [B-1], the amount of the core-shell polymer particles blended is 0.5 to 10 parts by weight in 100 parts by weight of the total epoxy resin in component [B-1]. It is preferable to mix 1 to 8 parts by weight. If the amount is 0.5 parts by weight or more, G IC easily obtained that are required for fiber-reinforced composite material after molding, further, if the amount is less than 10 parts by weight, the elasticity of the cured resin The reduction in rate can be suppressed and the reduction in compression properties of the resulting fiber-reinforced composite material can be minimized.

エポキシ樹脂組成物には一般に、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂を硬化させうる成分である硬化剤を予め配合している一液型のものと、エポキシ樹脂と硬化剤を別々に保管し、使用直前に両者を混合して使用する二液型のものが存在する。   The epoxy resin composition generally contains a one-component type that contains a curing agent that is a component capable of curing the epoxy resin and the epoxy resin in advance, and stores the epoxy resin and the curing agent separately, both of which are used immediately before use. There are two-pack types that use a mixture of the two.

一液型のエポキシ樹脂組成物の場合、保管中にも硬化反応が進行するため硬化剤成分は反応性の低く、固形状のものを選択する場合が多い。しかしながら、室温中では少しずつ硬化反応が進行するため冷凍保管が必要になるため、管理費用が増加する。また、固形状の硬化剤を使用するため、強化繊維に一液型エポキシ樹脂組成物を含浸させるためにはプレスロールを使用して高い圧力で押し込む必要があり製造コストも増加する。   In the case of a one-pack type epoxy resin composition, since the curing reaction proceeds during storage, the curing agent component has low reactivity and is often selected in a solid form. However, since the curing reaction proceeds little by little at room temperature, it is necessary to store in a frozen state, which increases management costs. In addition, since a solid curing agent is used, in order to impregnate the reinforcing fiber with the one-pack type epoxy resin composition, it is necessary to use a press roll and press it at a high pressure, which increases the manufacturing cost.

一方、二液型のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂から構成される主剤と硬化剤を別々に保管するため、保管条件に特に制限なく長期保管も可能である。また、主剤および硬化剤とも液状のものとすることで、該主剤と該硬化剤を混合した混合物も低粘度な液状とすることができ、RTM法などの簡便な方法強化繊維に含浸、成形まで行うことができる。   On the other hand, since the two-pack type epoxy resin composition stores the main agent and the curing agent composed of the epoxy resin separately, it can be stored for a long time without any particular limitation on the storage conditions. In addition, by making both the main agent and the curing agent liquid, a mixture obtained by mixing the main agent and the curing agent can also be made into a low-viscosity liquid. It can be carried out.

本発明のエポキシ樹脂組成物は一液型および二液型に特に限定されるものではないが、前述した利点から二液型が推奨される。   The epoxy resin composition of the present invention is not particularly limited to a one-pack type or a two-pack type, but a two-pack type is recommended because of the advantages described above.

本発明において構成要素[E]を二液型とする場合、構成要素[B−1]および[C]を混合したものを主剤とし、構成要素[B−2]を硬化剤とすることが好ましい。   In the present invention, when the component [E] is a two-component type, it is preferable to use a mixture of the components [B-1] and [C] as the main agent and the component [B-2] as the curing agent. .

本発明において、構成要素[E]を二液型とする場合、主剤の粘度は70℃において300mPa・s以下であり、好ましい粘度は200mPa・s以下である。なお、粘度の測定はJIS Z8803(1991)における「円すい−板形回転粘度計による粘度測定方法」に従い、標準コーンローター(1°34’×R24)を装備したE型粘度計((株)トキメック製、TVE−30H)を使用して、回転速度50回転/分で測定する。70℃における粘度が300mPa・sより高い場合は、容器からの取り出し、計量、硬化剤との混合、あるいは脱気処理などの作業性が悪くなることがある。該主剤の70℃における粘度を300mPa・s以下にするためには、分子量が500以上のエポキシ樹脂を、構成要素[B−1]中の全エポキシ樹脂100重量部中に好ましくは30重量部以上配合せず、構成要素[C]のような粒子状添加剤を15重量部以上配合しないことである。主剤の70℃における粘度の下限は特に制限なく、粘度が低いほどRTM法におけるエポキシ樹脂組成物の注入含浸が容易になり好ましい。   In the present invention, when the component [E] is a two-component type, the viscosity of the main agent is 300 mPa · s or less at 70 ° C., and the preferred viscosity is 200 mPa · s or less. The viscosity was measured in accordance with JIS Z8803 (1991) "Viscosity measurement method using a cone-plate rotary viscometer" and an E-type viscometer equipped with a standard cone rotor (1 ° 34 '× R24) (Tokimec Co., Ltd.). Using a TVE-30H, manufactured at a rotational speed of 50 rpm. When the viscosity at 70 ° C. is higher than 300 mPa · s, workability such as taking out from the container, weighing, mixing with a curing agent, or degassing treatment may be deteriorated. In order to make the viscosity of the main agent at 70 ° C. not more than 300 mPa · s, the epoxy resin having a molecular weight of 500 or more is preferably 30 parts by weight or more in 100 parts by weight of the total epoxy resin in the component [B-1]. It is not blended and 15 parts by weight or more of the particulate additive such as component [C] is not blended. The lower limit of the viscosity of the main agent at 70 ° C. is not particularly limited, and the lower the viscosity, the easier the injection impregnation of the epoxy resin composition in the RTM method is preferable.

また、本発明の構成要素[E]を二液型とする場合、硬化剤の粘度は70℃において300mPa・s以下であり、好ましい粘度は200mPa・s以下である。なお、粘度の測定は前述した主剤粘度の測定方法と同様である。硬化剤の70℃における粘度が300mPa・sより高い場合は、容器からの取り出し、計量、主剤との混合、あるいは脱気処理などの作業性が悪くなることがある。70℃における粘度の下限は特に制限なく、粘度が低いほどRTM法におけるエポキシ樹脂組成物の注入含浸が容易になり好ましい。該硬化剤の70℃における粘度を300mPa・s以下にするためには、前述したように本発明に使用する構成要素[B−2]において、ジアミノジフェニルスルホンのような固形成分の配合量を全芳香族ポリアミン100重量部中に40重量部以上配合せず、構成要素[C]のような粒子状添加剤を15重量部以上配合しないことである。   Moreover, when making component [E] of this invention into a two-component type, the viscosity of a hardening | curing agent is 300 mPa * s or less in 70 degreeC, and a preferable viscosity is 200 mPa * s or less. In addition, the measurement of a viscosity is the same as the measuring method of the main ingredient viscosity mentioned above. When the viscosity at 70 ° C. of the curing agent is higher than 300 mPa · s, workability such as taking out from the container, weighing, mixing with the main agent, or degassing treatment may be deteriorated. The lower limit of the viscosity at 70 ° C. is not particularly limited, and the lower the viscosity, the easier the injection impregnation of the epoxy resin composition in the RTM method is preferable. In order to reduce the viscosity of the curing agent at 70 ° C. to 300 mPa · s or less, as described above, in the component [B-2] used in the present invention, the blending amount of the solid component such as diaminodiphenylsulfone This means that 40 parts by weight or more is not blended in 100 parts by weight of the aromatic polyamine, and 15 parts by weight or more of the particulate additive such as component [C] is not blended.

さらに、本発明の構成要素[E]測定開始から5分以内の粘度が70℃において300mPa・s以下であることが好ましく、より好ましい粘度は200mPa・s以下である。なお、粘度の測定は前述した主剤および硬化剤粘度の測定方法と同様である。測定開始から5分以内の粘度が上記の範囲より高いと構成要素[E]の含浸性が不十分になることがある。70℃における粘度の下限は特に制限なく、粘度が低いほどRTM法において構成要素[E]の注入含浸が容易になる。   Furthermore, the viscosity within 5 minutes from the start of the measurement of the component [E] of the present invention is preferably 300 mPa · s or less at 70 ° C., and more preferably 200 mPa · s or less. In addition, the measurement of a viscosity is the same as the measuring method of the main ingredient and hardening | curing agent viscosity which were mentioned above. When the viscosity within 5 minutes from the start of measurement is higher than the above range, the impregnation property of the component [E] may be insufficient. The lower limit of the viscosity at 70 ° C. is not particularly limited, and the lower the viscosity, the easier the impregnation of the component [E] in the RTM method.

本発明の構成要素[E]を二液型とする場合、注入作業の2時間前、好ましくは1時間前に主剤と硬化剤を混合することが好ましい。混合後は必要により、減圧機器により真空度が−90kPa以下になるまで真空引きを行い、主剤と硬化剤を混合する工程で混ざった気泡や予め成分に溶存していた酸素や揮発性不純物を取り除く工程が合っても良い。   When the component [E] of the present invention is a two-component type, it is preferable to mix the main agent and the curing agent 2 hours before the injection operation, preferably 1 hour before. After mixing, if necessary, vacuuming is performed with a decompression device until the degree of vacuum becomes −90 kPa or less to remove bubbles mixed in the process of mixing the main agent and the curing agent, oxygen and volatile impurities previously dissolved in the components. A process may suit.

注入温度において、構成要素[E]の反応性が高いと、前記した気泡や溶存する不純物を取り除く工程や注入工程で粘度が増加してしまい成形が困難になる場合がある。そのため、構成要素[E]の粘度が70℃の温度において1000mPa・sに達する時間が60分以上であることが好ましく、より好ましくは90分以上である。70℃の温度で1000mPa・sに達する時間の上限に制限はなく、時間が長いほど繊維強化複合材料の成形性に優れる。本発明の反応性の制御は、構成要素[B−2]で使用する成分を適宜選択するか、構成要素[B−2]に配合される硬化促進剤の配合量の規定で行う。   If the reactivity of the component [E] is high at the injection temperature, the viscosity may increase in the step of removing the bubbles and dissolved impurities and the injection step, which may make molding difficult. Therefore, the time for the viscosity of the constituent element [E] to reach 1000 mPa · s at a temperature of 70 ° C. is preferably 60 minutes or more, and more preferably 90 minutes or more. There is no upper limit on the time to reach 1000 mPa · s at a temperature of 70 ° C., and the longer the time, the better the moldability of the fiber-reinforced composite material. The reactivity of the present invention is controlled by appropriately selecting the components used in the component [B-2] or by defining the blending amount of the curing accelerator blended in the component [B-2].

構成要素[E]の注入、含浸が行われた後に50〜200℃の範囲の任意温度で0.5〜10時間の範囲の任意時間で加熱硬化が行われる。加熱条件は1段階でも良く、複数の加熱条件を組み合わせた多段階条件でも良い。硬化温度が高い方が繊維強化複合材料の耐熱性が高くなるが、成形において型内での加熱温度が高いと、設備・熱源等のコストが高くなり、また型の占有時間が長くなるため経済性が悪くなる。また、一気に高温まで加熱して硬化させると、構成要素[D]が速く軟化、または構成要素[E]に溶解し、複合層1を構成する構成要素[A]の中に浸透し、複合層1中の構成要素[D]の含有量が低下して、得られた繊維強化複合材料が外部からの衝撃に弱くなる可能性もある。さらには、構成要素[D]が構成要素[E]に溶解し、複合層1を構成する構成要素[A]の中に浸透すると、構成要素[C]が繊維強化複合材料中において分布が均一化され、複合層1に必要な含有量が保てなくなり、疲労特性も低下する可能性もある。そのため、初期硬化は50〜140℃の範囲の任意温度、特に130℃付近の温度で行った後、成形物を型から脱型し、オーブンなどの装置を用いて比較的高温で最終硬化を行うことが好ましい。   After the component [E] is injected and impregnated, heat curing is performed at an arbitrary temperature in the range of 50 to 200 ° C. for an arbitrary time in the range of 0.5 to 10 hours. The heating condition may be one stage or may be a multistage condition in which a plurality of heating conditions are combined. The higher the curing temperature, the higher the heat resistance of the fiber reinforced composite material. However, the higher the heating temperature in the mold during molding, the higher the cost of equipment and heat source, and the longer the occupation time of the mold, the more economical Sexuality gets worse. Also, when heated to a high temperature and cured at once, the component [D] softens quickly or dissolves in the component [E] and penetrates into the component [A] constituting the composite layer 1, The content of the component [D] in 1 may be reduced, and the obtained fiber-reinforced composite material may be vulnerable to external impact. Furthermore, when the component [D] dissolves in the component [E] and penetrates into the component [A] constituting the composite layer 1, the distribution of the component [C] in the fiber-reinforced composite material is uniform. As a result, the content necessary for the composite layer 1 cannot be maintained, and the fatigue characteristics may be deteriorated. Therefore, initial curing is performed at an arbitrary temperature in the range of 50 to 140 ° C., particularly at a temperature in the vicinity of 130 ° C., and then the molded product is removed from the mold, and final curing is performed at a relatively high temperature using an apparatus such as an oven. It is preferable.

航空機用の構造部材を想定した場合は、最終硬化条件は、例えば、160〜180℃の範囲の任意温度で1〜10時間硬化の範囲で硬化することにより所望する樹脂硬化物を得ることができる。   When a structural member for aircraft is assumed, the final curing condition is, for example, a desired resin cured product can be obtained by curing at an arbitrary temperature in the range of 160 to 180 ° C. for 1 to 10 hours. .

なお、構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]および[B−2]は、前記した硬化条件で硬化することで、本発明の繊維強化複合材料の構成要素である構成要素[B]へと変化する。   In addition, component [B-1] and [B-2] which comprise component [E] are hardened | cured on the above-mentioned hardening conditions, and the component [the component which is a component of the fiber reinforced composite material of this invention [ B].

本発明の繊維強化複合材料は、強化繊維の体積含有率が50〜65%であることが好ましく、体積含有率はより好ましくは53〜60%である。体積含有率が上記範囲より少ないと繊維強化複合材料の重量が重くなり、また、応力集中の影響で強度が低下する傾向がある。また、強化繊維の体積含有率が上記範囲より多いと繊維強化複合材料内部に未含浸部分やボイドのような欠陥部分が発生することが非常に多く、物性低下を起こしてしまうことがある。   In the fiber-reinforced composite material of the present invention, the volume content of reinforcing fibers is preferably 50 to 65%, and the volume content is more preferably 53 to 60%. When the volume content is less than the above range, the weight of the fiber-reinforced composite material becomes heavy, and the strength tends to decrease due to the influence of stress concentration. Further, when the volume content of the reinforcing fiber is larger than the above range, a defect portion such as an unimpregnated portion or a void is very often generated inside the fiber reinforced composite material, which may cause deterioration in physical properties.

本発明の繊維強化複合材料は外部からの衝撃に対する耐衝撃性に優れており、特に衝撃後圧縮強度(CAI)が高い。   The fiber-reinforced composite material of the present invention is excellent in impact resistance against external impact, and particularly has high post-impact compressive strength (CAI).

本発明の繊維強化複合材料を航空機用の構造部材として使用するためには、CAIが200MPa以上であることが好ましく、より好ましくは230MPa以上である。なお、繊維強化複合材料のCAI測定はJIS K 7089(1996)に従い行う。CAIが200MPaより低いと、構造部材として使用するためには積層厚みが厚くなり、そのため重量が増加する。重量が増加すると航空機の燃費が悪くなるため好ましくない。   In order to use the fiber-reinforced composite material of the present invention as an aircraft structural member, the CAI is preferably 200 MPa or more, more preferably 230 MPa or more. The CAI measurement of the fiber reinforced composite material is performed according to JIS K 7089 (1996). If the CAI is lower than 200 MPa, the laminate thickness becomes thick for use as a structural member, and the weight increases accordingly. An increase in weight is not preferable because the fuel efficiency of the aircraft deteriorates.

また、本発明の繊維強化複合材料は、疲労に対する耐性が高いため、一定疲労付与後有孔板圧縮強度に優れている。具体的には 交差積層されたプリフォームから得られる厚さ1〜3mmの該繊維強化複合材料について、ASTM D6484に準拠し、23℃条件下において測定された、有孔板試験片の長手方向に最大荷重150MPa、最小荷重15MPa、応力比R=10、周波数5Hzの正弦波によって、繰り返し定荷重圧縮負荷を試験片に10回付与した後の有孔板圧縮強度が210MPa以上であることが好ましく、より好ましくは240MPa以上である。一定疲労付与後有孔板圧縮強度が210MPaより低いと、構造部材として使用するためには積層厚みが厚くなり、そのため重量が増加するため好ましくない。一定疲労付与後有孔板圧縮強度に上限は特に設定されないが、300MPa以上である場合、例えば強化繊維の体積含有率制御により達成しようとすると、前記炭素繊維複合材料の強化繊維の体積含有率を少なくとも65%以上にする必要があり、そのため繊維強化複合材料内部に未含浸部分やボイドといった欠陥部分が非常に多く発生し物性低下を招いてしまうことがある。 Moreover, since the fiber reinforced composite material of this invention has the high tolerance with respect to fatigue, it is excellent in the perforated board compressive strength after fixed fatigue provision. Specifically, the fiber reinforced composite material having a thickness of 1 to 3 mm obtained from the cross-laminated preform is measured in the longitudinal direction of the perforated plate test piece measured under the condition of 23 ° C. according to ASTM D6484. maximum load 150 MPa, minimum load 15 MPa, stress ratio R = 10, the sine wave of frequency 5 Hz, preferably perforated plates compressive strength after application 10 6 times the specimen repeating constant load compression load is greater than or equal to 210MPa More preferably, it is 240 MPa or more. When the perforated plate compressive strength after giving a constant fatigue is lower than 210 MPa, it is not preferable because the laminate thickness becomes thick for use as a structural member, and the weight increases accordingly. The upper limit is not particularly set for the perforated plate compressive strength after imparting constant fatigue, but when it is 300 MPa or more, for example, when trying to achieve the volume content control of the reinforcing fiber, the volume content of the reinforcing fiber of the carbon fiber composite material is At least 65% or more is required, so that a very large number of defective portions such as unimpregnated portions and voids are generated inside the fiber reinforced composite material, which may cause deterioration of physical properties.

本発明の繊維強化複合材料は炭素繊維の体積含有率が高いため軽く、外部からの衝撃および環境温度の変化や繰り返し負荷による疲労に対し優れた耐性を有しているため、胴体、主翼、尾翼、動翼、フェアリング、カウル、ドア、座席および内装材などの航空機部材、モーターケースおよび主翼などの宇宙機部材、構体およびアンテナなどの人工衛星部材、外板、シャシー、空力部材および座席などの自動車部材、構体および座席などの鉄道車両部材、船体および座席などの船舶部材など多くの構造材料に好適に用いることができる。   The fiber-reinforced composite material of the present invention is light because the volume content of carbon fiber is high, and has excellent resistance to external impacts and changes in environmental temperature and fatigue due to repeated loading, so the fuselage, main wing, tail wing Aircraft members such as moving blades, fairings, cowls, doors, seats and interior materials, spacecraft members such as motor cases and main wings, satellite members such as structures and antennas, outer panels, chassis, aerodynamic members and seats, etc. It can be suitably used for many structural materials such as automobile members, railway vehicle members such as structures and seats, and ship members such as hulls and seats.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。なお、組成比の単位「部」は、特に注釈のない限り重量部を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The unit “part” of the composition ratio means part by weight unless otherwise specified.

<樹脂粘度測定>
実施例で得られた熱硬化性樹脂組成物において、該熱硬化性樹脂組成物を構成する主剤、硬化剤およびそれらを混合した混合物の粘度は、JIS Z8803(1991)における「円すい−板形回転粘度計による粘度測定方法」に従い、標準コーンローター(1°34’×R24)を装備したE型粘度計((株)トキメック製、TVE−30H)を使用して、回転速度50回転/分にて所定温度の粘度を測定した。なお、主剤と硬化剤を混合してから5分以内に測定した測定値を初期粘度とした。
<Resin viscosity measurement>
In the thermosetting resin compositions obtained in the examples, the viscosity of the main agent, the curing agent, and the mixture obtained by mixing the main component constituting the thermosetting resin composition is “cone-plate rotation” in JIS Z8803 (1991). According to “viscosity measurement method with viscometer”, using an E-type viscometer equipped with a standard cone rotor (1 ° 34 ′ × R24) (TVE-30H, manufactured by Tokimec Co., Ltd.) at a rotation speed of 50 revolutions / minute The viscosity at a predetermined temperature was measured. In addition, the measured value measured within 5 minutes after mixing a main ingredient and a hardening | curing agent was made into the initial stage viscosity.

<樹脂硬化物の破壊靱性(GIC)の測定方法>
実施例で得られた熱硬化性樹脂組成物の主剤と硬化剤を混合した混合物を所定の型枠内に注入し、熱風オーブン中で室温から130℃の温度まで1分間に1.5℃ずつ昇温した後、130℃の温度下で2時間保持し、次いで180℃の温度まで1分間に1.5℃ずつ昇温した後、180℃の温度下で2時間保持して6mm厚の樹脂硬化板を作製した。得られた樹脂硬化板を、ASTM D5045−99に記載の試験片形状に加工を行った後、ASTM D5045−99に従ってGIC試験を行った。
<Measurement method of fracture toughness of the cured resin (G IC)>
The mixture obtained by mixing the main component and the curing agent of the thermosetting resin composition obtained in the examples is poured into a predetermined mold, and is 1.5 ° C. per minute from room temperature to 130 ° C. in a hot air oven. After raising the temperature, hold at 130 ° C. for 2 hours, then raise the temperature to 180 ° C. by 1.5 ° C. per minute, then hold at 180 ° C. for 2 hours and 6 mm thick resin A cured plate was produced. The obtained cured resin plate, after processing the specimen shape described in ASTM D5045-99, was G IC test according ASTM D5045-99.

<樹脂硬化物のガラス転移温度の測定方法>
得られた樹脂硬化板の小片(5〜10mg)をJIS K7121−1987に従い、DSC法で中間点ガラス転移温度を求めた。測定装置にはPyris1 DSC(Perkin Elmer社製)を用いて窒素ガス雰囲気下において昇温速度40℃/分で測定した。
<Method for measuring glass transition temperature of cured resin>
The midpoint glass transition temperature was calculated | required by DSC method for the small piece (5-10 mg) of the obtained resin hardening board according to JISK7121-1987. A Pyris 1 DSC (manufactured by Perkin Elmer) was used as a measuring apparatus, and measurement was performed at a temperature rising rate of 40 ° C./min in a nitrogen gas atmosphere.

<繊維強化複合材料の層間厚み測定方法>
研磨した繊維強化複合材料の断面にUV励起光を照射し、吸収フィルター(BFP:励起波長387/28nm、吸収波長430nm)を装着した実体蛍光顕微鏡システムVB−6000/6010((株)キーエンス製)にて蛍光モードにて観察すると、層間部分の樹脂成分が青色に観察される。解析ソフトウェアVH Analyzer((株)キーエンス製)にて2値化を行った後、層間部分のみを抜き出して面積を計算する。得られた面積を観察範囲にある繊維強化複合材料中の複合層2の層数で割り返した値を平均層厚みとした。
<Method for measuring interlayer thickness of fiber reinforced composite material>
Stereofluorescence microscope system VB-6000 / 6010 (manufactured by Keyence Corporation) equipped with an absorption filter (BFP: excitation wavelength 387/28 nm, absorption wavelength 430 nm) irradiated with UV excitation light on the cross section of the polished fiber reinforced composite material In the fluorescence mode, the resin component in the interlayer portion is observed in blue. After binarization with analysis software VH Analyzer (manufactured by Keyence Co., Ltd.), only the interlayer portion is extracted and the area is calculated. The value obtained by dividing the obtained area by the number of composite layers 2 in the fiber-reinforced composite material in the observation range was defined as the average layer thickness.

<繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定>
得られた疑似等方、24層積層の繊維強化複合材料から6×6×6mmの小片を切り出し、断面部分を研磨後、ドラフト内にて25℃の温度下で24時間オスミウム染色を行った。
<Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composite material>
A 6 × 6 × 6 mm piece was cut out from the obtained pseudo-isotropic, 24-layer laminated fiber reinforced composite material, the cross-sectional portion was polished, and then subjected to osmium staining in a draft at a temperature of 25 ° C. for 24 hours.

得られた小片の断面部分を電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)JSM−6340F(日本電子(株)製)を用い、加速度電圧20.0kV、倍率を1000倍にて反射電子組成像の観察を、複合層1および2で各3箇所について行った。   Using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) JSM-6340F (manufactured by JEOL Ltd.), the cross-sectional portion of the obtained small piece was measured at an acceleration voltage of 20.0 kV and a magnification of 1000 times. Observations were made at each of three locations in the composite layers 1 and 2.

得られたFE−SEMの反射電子組成像には明部と暗部が層ではっきり分かれており、明暗部について、FE−SEMで用いた小片の断面部分をミクロトームにて再断面出しを行った後、飛行時間型二次イオン質量分析装置TOF.SIMS5(ION−TOF社製)を用い、1次イオンBi ++、1次イオンエネルギー25kV、パルス幅100ns、2次イオン極性;負にて測定を行ったところ、明部において熱可塑性樹脂に由来する負2次イオンを観測した。よって、FE−SEMの反射電子組成像の明部が熱可塑性樹脂を含む部分とし、暗部が熱可塑性樹脂を含まない部分とした。 In the reflected electron composition image of the obtained FE-SEM, the bright part and the dark part are clearly separated by layers, and the cross-sectional part of the small piece used in the FE-SEM is re-sectioned with a microtome for the bright and dark part. Time-of-flight secondary ion mass spectrometer TOF. Using SIMS5 (manufactured by ION-TOF), primary ion Bi 3 ++ , primary ion energy 25 kV, pulse width 100 ns, secondary ion polarity; measured in negative, derived from thermoplastic resin in bright part Negative secondary ions were observed. Therefore, the bright part of the reflected electron composition image of FE-SEM was a part containing a thermoplastic resin, and the dark part was a part not containing a thermoplastic resin.

<繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定>
得られた疑似等方、24層積層の繊維強化複合材料から6×6×6mmの小片を切り出し、断面部分を研磨後、ドラフト内にて25℃の温度下で24時間オスミウム染色を行った。
<Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composite material>
A 6 × 6 × 6 mm piece was cut out from the obtained pseudo-isotropic, 24-layer laminated fiber reinforced composite material, the cross-sectional portion was polished, and then subjected to osmium staining in a draft at a temperature of 25 ° C. for 24 hours.

オスミウム染色した小片を集束イオンビーム加工観察装置(FIB)Strata400S(FEI Company製)にて断面部分を薄片加工し、透過電子顕微鏡(TEM)H−9000UHRII((株)日立ハイテクノロジーズ製)にて観察を行った。   The osmium-stained piece is processed into a thin piece with a focused ion beam processing observation apparatus (FIB) Strata400S (manufactured by FEI Company) and observed with a transmission electron microscope (TEM) H-9000UHRII (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). Went.

観察範囲は3×3μmとし、複合層1および2で各3箇所の観察を行い、コアシェルポリマー粒子の個数を比較した。   The observation range was 3 × 3 μm, and each of the composite layers 1 and 2 was observed at three locations, and the number of core-shell polymer particles was compared.

<繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)の測定>
得られた疑似等方、24層積層の繊維強化複合材料から、試験片の長手方向を炭素繊維配向角0度として縦150mm、横100mmの矩形試験片を切り出し、その矩形試験片の中心に、JIS K 7089(1996)に従って試験片の厚さ1mmあたり20Jの落錘衝撃を与えた後、JIS K 7089(1996)に従い残存圧縮強度(CAI)を測定した。サンプル数は5とした。
<Measurement of compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composite material>
From the obtained pseudo-isotropic, 24-layer laminated fiber reinforced composite material, a longitudinal test piece having a longitudinal direction of carbon fiber having an orientation angle of 0 degrees and a rectangular test piece having a length of 150 mm and a width of 100 mm was cut out, and the center of the rectangular test piece was After applying a falling weight impact of 20 J per 1 mm thickness of the test piece according to JIS K 7089 (1996), the residual compressive strength (CAI) was measured according to JIS K 7089 (1996). The number of samples was 5.

<繊維強化複合材料の一定疲労付与後有孔板圧縮試験方法>
得られた疑似等方、16層積層の繊維強化複合材料から、試験片の長手方向を炭素繊維配向角0度として縦305mm、横38.1mmの矩形試験片を切り出し、試験片にASTM D6484に従い、直径6.35mmの孔をドリルとリーマーを用いて有孔加工した。
<Perforated plate compression test method after imparting constant fatigue of fiber reinforced composite material>
From the obtained pseudo-isotropic, 16-layer laminated fiber reinforced composite material, a rectangular test piece of 305 mm length and 38.1 mm width was cut out with the longitudinal direction of the test piece as the carbon fiber orientation angle of 0 degree, and the test piece was subjected to ASTM D6484. A hole with a diameter of 6.35 mm was perforated using a drill and a reamer.

得られた有孔板試験片に、MTS810疲労試験器(MTS社製)によって、試験片の長手方向に最大荷重150MPa、最小荷重15MPa、応力比R=10、周波数5Hzの正弦波によって、繰り返し定荷重圧縮負荷を試験片に10回付与した。
得られた一定疲労付与有孔板試験片に、ASTM D6484に従い、試験速度1.27mm/minで有孔板圧縮試験を実施した。この試験によって得られた強度を、一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度と略記する。)と呼ぶこととする。
The obtained perforated plate test piece was repeatedly determined by a sine wave having a maximum load of 150 MPa, a minimum load of 15 MPa, a stress ratio R = 10, and a frequency of 5 Hz in the longitudinal direction of the test piece by an MTS810 fatigue tester (manufactured by MTS). It granted 10 6 times the load compressive load to the test piece.
A perforated plate compression test was performed on the obtained constant fatigue imparted perforated plate test piece in accordance with ASTM D6484 at a test speed of 1.27 mm / min. The strength obtained by this test will be referred to as a perforated plate compressive strength (abbreviated as OHC fatigue strength) after imparting constant fatigue.

<実施例1>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束“トレカ(登録商標)”T800S−24K−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてガラス繊維E−glassヤーンECE−225−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:200本、繊度:22.5tex)を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列された平織組織の繊維基材1を作製した。なお、経糸繊度に対する緯糸の繊度割合は2.2%である。
<Example 1>
"Manufacture of fiber substrate"
As component [A], carbon fiber bundle “Torayca (registered trademark)” T800S-24K-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity The unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group was formed by drawing at a density of 1.8 fibers / cm with a warp of 294 GPa). Glass fiber E-glass yarn ECE-225-1 / 0-1.0Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., number of filaments: 200, fineness: 22.5 tex) is used as the weft, and the unidirectional sheet-like reinforcing fiber is used. A fiber having a plain weave structure in which the warps and the wefts are woven so as to intersect each other by using a loom, and the carbon fibers are substantially arranged in one direction. The base material 1 was produced. In addition, the fineness ratio of the weft to the warp fineness is 2.2%.

「バインダー付き繊維基材の製造」
構成要素[D]として、水酸基末端ポリエーテルスルホン“スミカエクセル(登録商標)”5003P(住友化学工業(株)製)60部と、可塑剤としてビスフェノールA型エポキシ樹脂“EPON(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)4部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂“jER(登録商標)”806(ジャパンエポキシレジン(株)製)4部、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール“jER(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)14部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂NC−3000(日本化薬(株)製)10部およびヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルAK−601(日本化薬(株)製)8部を二軸押出機にて210℃で溶融混練し、得られた組成物を冷凍粉砕後に分級して、体積平均粒子径92μm、ガラス転移温度45℃のバインダー粒子1を得た。なお、体積平均粒子径はJIS K5600−9−3(2006)に従い、レーザー回析・散乱式粒度分布測定器(LMS−24、(株)セイシン企業製)を用いて測定し、ガラス転移温度は前記した樹脂硬化物のガラス転移温度の測定方法と同様に測定した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
As component [D], hydroxyl-terminated polyethersulfone “SUMICA EXCEL (registered trademark)” 5003P (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 60 parts, and bisphenol A type epoxy resin “EPON (registered trademark)” 825 as a plasticizer. 4 parts (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 4 parts of bisphenol F type epoxy resin “jER (registered trademark)” 806 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol "JER (registered trademark)" 630 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 14 parts, biphenyl aralkyl type epoxy resin NC-3000 (Nihon Kayaku Co., Ltd.) 10 parts and hexahydrophthalic acid diglycidyl ester AK-601 8 parts (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) were melt-kneaded at 210 ° C. with a twin screw extruder, and the resulting composition was cooled. And classified after pulverization, to obtain a volume average particle diameter of 92 [mu] m, the binder particles 1 having a glass transition temperature of 45 ° C.. The volume average particle diameter is measured according to JIS K5600-9-3 (2006) using a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer (LMS-24, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), and the glass transition temperature is It measured similarly to the measuring method of the glass transition temperature of an above described resin cured material.

得られたバインダー粒子1を前記の繊維基材1の片側表面にエンボスロールとドクターブレードにて計量しながら自然落下させ、振動ネットを介して均一分散させながら、バインダー目付が27g/mとなるように散布した。その後、200℃、0.3m/分の条件にて遠赤外線ヒーターを通過させ、バインダーを繊維基材1の片側全面に融着させてバインダー付き繊維基材1を作製した。 The obtained binder particles 1 are spontaneously dropped onto one surface of the fiber substrate 1 while being measured with an embossing roll and a doctor blade, and uniformly dispersed through a vibration net, whereby the binder basis weight becomes 27 g / m 2. Was sprayed. Thereafter, a far-infrared heater was passed under conditions of 200 ° C. and 0.3 m / min, and the binder was fused to the entire surface of one side of the fiber substrate 1 to prepare a fiber substrate 1 with a binder.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール“jER(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)26部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂“EPON(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)10部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂“jER(登録商標)”806(ジャパンエポキシレジン(株)製)10部、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルAK−601(日本化薬(株)製)20部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂NC−3000(日本化薬(株)製)25部および“カネエース(登録商標)”MX416(“アラルダイト”MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン):75部/コアシェルポリマー(体積平均粒子径:100nm、コア成分:架橋ポリブタジエン(ガラス転移温度:−70℃)、シェル:PMMA/グリシジルメタクリレート/スチレン共重合物):25部のマスターバッチ)12部を70℃の温度下で混合し主剤1を得た。得られた主剤1を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、162mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 26 parts of N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol “jER (registered trademark)” 630 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 10 parts of bisphenol A type epoxy resin “EPON (registered trademark)” 825 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 10 parts of bisphenol F type epoxy resin “jER (registered trademark)” 806 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 20 parts of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester AK-601 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 25 parts of biphenyl aralkyl type epoxy resin NC-3000 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and “Kaneace (registered trademark)” MX416 ("Araldite" MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane): 75 parts / core-shell polymer Volume average particle size: 100 nm, Core component: Cross-linked polybutadiene (glass transition temperature: -70 ° C), Shell: PMMA / glycidyl methacrylate / styrene copolymer): 25 parts masterbatch) 12 parts at a temperature of 70 ° C The mixture was mixed to obtain the main agent 1. It was 162 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 1.

別に、構成要素[B−2]として、ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)19.8部、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン3,3’−DAS(小西化学工業(株)製)7.9部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン“セイカキュア(登録商標)”S(セイカ(株)製)7.9部を130℃の温度下で攪拌しながら混合し、固形物が存在しない状態になったら70℃の温度まで冷却してt−ブチルカテコールTBC(大日本インキ化学工業(株)製)1.0部を添加して、さらに70℃の温度下で攪拌しながら固形物が存在しない状態まで混合して硬化剤1を得た。得られた硬化剤1を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、70mPa・sであった。   Separately, as component [B-2], diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 19.8 parts, 3,3′-diaminodiphenylsulfone 3,3′- 7.9 parts of DAS (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.) and 7.9 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone “Seica Cure (registered trademark)” S (manufactured by Seika Corporation) were stirred at a temperature of 130 ° C. The mixture was mixed while cooling to 70 ° C., and 1.0 part of t-butylcatechol TBC (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) was added. The hardener 1 was obtained by mixing until no solid was present while stirring at a temperature of. It was 70 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the hardening | curing agent 1 obtained.

得られた主剤1が103部に対して硬化剤1が36.6部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、145mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measurement method described above for the viscosity of a mixture (component [E]) in which 36.6 parts of the curing agent 1 was mixed with 103 parts of the main agent 1 obtained. 145 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果190℃、樹脂破壊靭性GICは107J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していた。 Using the obtained mixture, a resin cured product was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 107 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Suitable for matrix resin.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材1を所定の大きさにカットした後、炭素繊維の長手方向を0度とし、[+45°/0°/−45°/90°]を基本として3回繰り返したものを90度層が重なるよう対称に積層し、合計24層の繊維基材1を得た。かかる積層した繊維基材1を成形型の面上に配置し、バッグ材(ポリアミドフィルム)とシーラントにて密閉したキャビティを真空にして大気圧を加えた後、成形型を熱風乾燥機に移し、室温から80℃の温度まで、1分間に3℃ずつ昇温して80℃の温度下で1時間加熱した。その後、キャビティの真空状態を保ちながら大気中にて60℃以下に冷却し、大気解放してプリフォームを得た。また、同様に炭素繊維の長手方向を0度とし、[+45°/0°/−45°/90°]を基本として2回繰り返したものを90度層が重なるよう対称に積層し、合計16層の繊維基材1についてもプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
After the obtained fiber base material 1 with a binder was cut into a predetermined size, the longitudinal direction of the carbon fiber was set to 0 degree, and the process was repeated three times based on [+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °]. The layers were symmetrically laminated so that the 90-degree layers overlapped to obtain a total of 24 layers of the fiber substrate 1. The laminated fiber base material 1 is placed on the surface of the mold, the cavity sealed with the bag material (polyamide film) and the sealant is evacuated and atmospheric pressure is applied, and then the mold is transferred to a hot air dryer, The temperature was raised from room temperature to 80 ° C. by 3 ° C. per minute and heated at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, while maintaining the vacuum state of the cavity, it was cooled to 60 ° C. or lower in the atmosphere and released into the atmosphere to obtain a preform. Similarly, a carbon fiber having a longitudinal direction of 0 degree and a layer that is repeated twice on the basis of [+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °] is laminated symmetrically so that the 90 ° layer overlaps, for a total of 16 A preform was also produced for the fiber substrate 1 of the layer. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを成形型の面上に配置し、その上にピールプライとして離型処理を施したポリエステル布帛、樹脂拡散媒体としてアルミ製金網を順に配置し、それらをバッグ材とシーラントにて樹脂注入口と減圧吸引口を設けて密閉してキャビティを形成した。そして、減圧吸引口から真空ポンプによってキャビティ内を吸引して、真空度を−90kPa以下になるよう調整した後、成形型およびプリフォームを70℃に温度調節した。温度調整には熱風乾燥機を使用した。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
The obtained preform is placed on the surface of the mold, a polyester fabric subjected to a release treatment as a peel ply, and an aluminum wire mesh as a resin diffusion medium are arranged in order, and these are resinized with a bag material and a sealant. An inlet and a vacuum suction port were provided and sealed to form a cavity. Then, the inside of the cavity was sucked from the vacuum suction port by a vacuum pump to adjust the degree of vacuum to −90 kPa or less, and then the temperature of the mold and the preform was adjusted to 70 ° C. A hot air dryer was used for temperature adjustment.

別途、前記で得られた熱硬化性樹脂組成物の主剤と硬化剤を所定の割合で混合し、70℃に温度下で30分間予備加熱を行い、真空脱気処理を行った。   Separately, the main component of the thermosetting resin composition obtained above and the curing agent were mixed at a predetermined ratio, preliminarily heated at 70 ° C. for 30 minutes, and vacuum deaeration treatment was performed.

予備加熱、脱気処理を行った熱硬化性樹脂組成物を成形型の樹脂注入口にセットし、大気圧によって真空キャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を注入した。熱硬化性樹脂組成物が減圧吸引口に到達したら樹脂注入口を閉じ、減圧吸引口から吸引を継続したまま1時間保持した後、減圧吸引口を閉じた。   The pre-heated and deaerated thermosetting resin composition was set in the resin injection port of the mold, and the thermosetting resin composition was injected into the vacuum cavity by atmospheric pressure. When the thermosetting resin composition reached the vacuum suction port, the resin injection port was closed, and the vacuum suction port was closed after holding for 1 hour while continuing the suction from the vacuum suction port.

次いで、1分間に1.5℃ずつ130℃の温度まで昇温して130℃の温度下で2時間予備硬化する。予備硬化品を型から取り出し、ピールプライ等の各副資材を除去した後に熱風乾燥機中で1分間に1.5℃ずつ、180℃の温度まで昇温して180℃の温度下で2時間硬化して繊維強化複合材料を得た。   Next, the temperature is raised to 130 ° C. at a rate of 1.5 ° C. per minute and pre-cured at a temperature of 130 ° C. for 2 hours. Take out the pre-cured product from the mold and remove each auxiliary material such as peel ply, then heat it up to 1.5 ° C per minute in a hot air dryer to 180 ° C and cure at 180 ° C for 2 hours. Thus, a fiber reinforced composite material was obtained.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層および16層共に58%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが21μm、16層のものが24μmであった。   The volume ratio of carbon fibers in the obtained fiber-reinforced composite material is 58% for both the pseudo isotropic 24 layers and the 16 layers, and the composite layers 1 including the carbon fiber bundle and the composite layers 2 not including the carbon fiber bundle are alternately formed. It was. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the above-described method, it was found that the pseudo-isotropic 24 layer was 21 μm and the 16-layer was 24 μm.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を前記したようにFE−SEMにて熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から5μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) with the FE-SEM as described above, the composite layer 1 is a dark part and the composite layer 2 is a bright part. The plastic resin was concentrated on the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 5 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、CAIを測定した結果、228MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the above-described method, and the CAI was measured. As a result, it was a high value of 228 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、220MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 220 MPa and was suitable for a structural member.

<実施例2>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束“トレカ(登録商標)”T800S−24K−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてポリアミド繊維束(ポリアミド66、東レ(株)製:フィラメント数:7本、繊度:1.7tex)を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列された平織組織の繊維基材2を作製した。なお、経糸繊度に対する緯糸の繊度割合は0.2%である。
<Example 2>
"Manufacture of fiber substrate"
As component [A], carbon fiber bundle “Torayca (registered trademark)” T800S-24K-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity The unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group was formed by drawing at a density of 1.8 fibers / cm with a warp of 294 GPa). A polyamide fiber bundle (polyamide 66, manufactured by Toray Industries, Inc .: 7 filaments, fineness: 1.7 tex) was used as the weft, and 3 strands / cm in a direction perpendicular to the unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group. A fiber base material 2 having a plain weave structure in which carbon fibers are substantially arranged in one direction was produced by arranging in a density and using a loom to weave the warp and the weft so that they intersect each other. In addition, the fineness ratio of the weft to the warp fineness is 0.2%.

「バインダー付き繊維基材の製造」
構成要素[D]として、水酸基末端ポリエーテルスルホン“スミカエクセル(登録商標)”5003P(住友化学工業(株)製)60部と、可塑剤としてビスフェノールF型エポキシ樹脂“jER(登録商標)”806(ジャパンエポキシレジン(株)製)23.5部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂NC−3000(日本化薬(株)製)12.5部およびトリグリシジルイソシアヌレート“TEPIC(登録商標)”−P(日産化学化学工業)4部を二軸押出機にて210℃で溶融混練し、得られた組成物を冷凍粉砕後に分級して、体積平均粒子径105μm、ガラス転移温度72℃のバインダー粒子2を得た。なお、体積平均粒子径およびガラス転移温度の測定は実施例1と同様にして測定した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
As component [D], hydroxyl-terminated polyethersulfone “Sumika Excel (registered trademark)” 5003P (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) 60 parts and bisphenol F type epoxy resin “jER (registered trademark)” 806 as a plasticizer 23.5 parts (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 12.5 parts biphenyl aralkyl type epoxy resin NC-3000 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and triglycidyl isocyanurate “TEPIC (registered trademark)”-P ( (Nissan Chemical Industry) 4 parts were melt-kneaded at 210 ° C. with a twin screw extruder, and the resulting composition was freeze-ground and classified to give binder particles 2 having a volume average particle size of 105 μm and a glass transition temperature of 72 ° C. Obtained. The volume average particle diameter and glass transition temperature were measured in the same manner as in Example 1.

得られたバインダー粒子2を実施例1と同様にして繊維基材2の片側全面に融着させてバインダー目付が27g/mのバインダー付き繊維基材2を作製した。 The obtained binder particles 2 were fused to the entire surface of one side of the fiber base 2 in the same manner as in Example 1 to prepare a fiber base 2 with a binder having a binder basis weight of 27 g / m 2 .

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)25部、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール“jER(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)10部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂“EPON(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)35部、ジグリシジルアニリンGAN(日本化薬(株)製)15部および“カネエース(登録商標)”MX416(“アラルダイト”MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン):75部/コアシェルポリマー(体積平均粒子径:100nm、コア成分:架橋ポリブタジエン(ガラス転移温度:−70℃)、シェル:PMMA/グリシジルメタクリレート/スチレン共重合物):25部のマスターバッチ)20部を70℃の温度下で混合し主剤2を得た。得られた主剤2を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、143mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 25 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals), N, N, O-triglycidyl- 10 parts of p-aminophenol “jER (registered trademark)” 630 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 35 parts of bisphenol A type epoxy resin “EPON (registered trademark)” 825 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 15 parts of glycidylaniline GAN (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and “Kane Ace (registered trademark)” MX416 (“Araldite” MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane): 75 parts / core-shell polymer (volume average particle diameter: 100 nm, core component) : Cross-linked polybutadiene (Glass transition temperature : -70 ° C.), the shell: PMMA / glycidyl methacrylate / styrene copolymer): The master batch) 20 parts 25 parts were mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain a main agent 2. It was 143 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 2.

別に、構成要素[B−2]として、ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)26.6部、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン3,3’−DAS(小西化学工業(株)製)7.6部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン“セイカキュア(登録商標)”S(セイカ(株)製)3.8部を130℃の温度下で攪拌しながら混合し、固形物が存在しない状態になったら70℃の温度まで冷却してt−ブチルカテコールTBC(大日本インキ化学工業(株)製)1.0部を添加して、さらに70℃の温度下で攪拌しながら固形物が存在しない状態まで混合して硬化剤2を得た。得られた硬化剤2を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、72mPa・sであった。   Separately, as component [B-2], diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 26.6 parts, 3,3′-diaminodiphenylsulfone 3,3′- 7.6 parts of DAS (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.) and 3.8 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone “Seikacure (registered trademark)” S (manufactured by Seika Corporation) were stirred at a temperature of 130 ° C. The mixture was mixed while cooling to 70 ° C., and 1.0 part of t-butylcatechol TBC (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) was added. The hardener 2 was obtained by mixing to a state where no solid matter was present while stirring at a temperature of. It was 72 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC with the above-mentioned resin viscosity measuring method about the hardening | curing agent 2 obtained.

得られた主剤2が105部に対して硬化剤2が36.6部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、120mPa・sであった。   Result of measuring the initial viscosity at 70 ° C. by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of the mixture (component [E]) in which 3 parts of curing agent 2 was mixed with 105 parts of the obtained main agent 2 120 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果207℃、樹脂破壊靭性GICは122J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していた。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 122 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Suitable for matrix resin.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材2を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform preparation"
Using the obtained fiber base material 2 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが57%、16層のものが56%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが18μm、16層のものが20μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 57% for the pseudo-isotropic 24 layer and 56% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 18 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 20 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から10μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 10 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2. .

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、241MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
As a result of measuring the CAI of the obtained fiber reinforced composite material in the same manner as in Example 1, it was a high value of 241 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、215MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 215 MPa, which was suitable for a structural member.

<実施例3>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束“トレカ(登録商標)”T800S−24k−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃え、これに平行、かつ交互に配列された補助経糸としてガラス繊維束ECE225 1/0 1Z(日東紡(株)製、フィラメント数:200本、繊度:22.5tex)を1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてガラス繊維束ECE225 1/0 1Z(日東紡(株)製、フィラメント数:200本、繊度:22.5tex)ポリアミド繊維束を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該補助経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列されクリンプがない、一方向性ノンクリンプ織物を作製し、繊維基材3とした。なお、経糸繊度に対する緯糸および補助経糸の繊度割合はそれぞれ2.2%である。
<Example 3>
"Manufacture of fiber substrate"
As the component [A], a carbon fiber bundle “Treka (registered trademark)” T800S-24k-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity The fiber yarn bundle ECE225 1/0 1Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., the number of filaments) as auxiliary warp yarns arranged at a density of 1.8 yarns / cm as warp yarns at a rate of 294 GPa) : 200 fibers, fineness: 22.5 tex) at a density of 1.8 fibers / cm to form a unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group. Glass fiber bundle ECE225 1/0 1Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., number of filaments: 200, fineness: 22.5 tex) polyamide fiber bundle is used as the weft, and the direction orthogonal to the unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group A unidirectional non-crimp fabric in which the auxiliary warp and the weft are woven so as to cross each other using a loom, and the carbon fibers are substantially arranged in one direction and have no crimp. The fiber base material 3 was produced. In addition, the fineness ratio of the weft and the auxiliary warp to the warp fineness is 2.2%.

「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例2で得られたバインダー粒子2を使用し、実施例1と同様にして繊維基材3の片側全面に融着させてバインダー目付が27g/mのバインダー付き繊維基材3を作製した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
The binder particle 2 obtained in Example 2 was used, and the fiber base material 3 with a binder having a binder basis weight of 27 g / m 2 was prepared by fusing the entire surface of one side of the fiber base material 3 in the same manner as in Example 1. .

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
実施例2で得られた主剤2および硬化剤2を使用した。混合比は主剤2が105部に対して硬化剤2が39部となるように混合した。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
The main agent 2 and the curing agent 2 obtained in Example 2 were used. The mixing ratio was such that the main agent 2 was 39 parts and the curing agent 2 was 39 parts.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材3を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 3 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが58%、16層のものが56%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが22μm、16層のものが21μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 58% for the pseudo-isotropic 24 layer and 56% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 22 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 21 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から10μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 10 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2. .

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、242MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber-reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a high value of 242 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、217MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 217 MPa, which was suitable for a structural member.

<実施例4>
「繊維基材の製造」
実施例3で得られた繊維基材3を使用した。
<Example 4>
"Manufacture of fiber substrate"
The fiber base material 3 obtained in Example 3 was used.

「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例3で得られたバインダー付き繊維基材3を使用した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
The fiber substrate 3 with a binder obtained in Example 3 was used.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)51部、ジグリシジルアニリンGAN(日本化薬(株)製)40部および“カネエース(登録商標)”MX416(“アラルダイト”MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン):75部/コアシェルポリマー(体積平均粒子径:100nm、コア成分:架橋ポリブタジエン(ガラス転移温度:−70℃)、シェル:PMMA/グリシジルメタクリレート/スチレン共重合物):25部のマスターバッチ)12部を70℃の温度下で混合し主剤3を得た。得られた主剤3を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、105mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 51 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals), diglycidylaniline GAN (Nippon Kayaku ( 40 parts) and "Kaneace (registered trademark)" MX416 ("Araldite" MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane): 75 parts / core-shell polymer (volume average particle size: 100 nm, core component: crosslinked polybutadiene (glass transition temperature: glass transition temperature)) −70 ° C.), shell: PMMA / glycidyl methacrylate / styrene copolymer): 25 parts of master batch) 12 parts were mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain the base 3. It was 105 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC with the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 3.

別に、構成要素[B−2]として、ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)29.3部、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン3,3’−DAS(小西化学工業(株)製)8.4部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン“セイカキュア(登録商標)”S(セイカ(株)製)4.2部を130℃の温度下で攪拌しながら混合し、固形物が存在しない状態になったら70℃の温度まで冷却してt−ブチルカテコールTBC(大日本インキ化学工業(株)製)1.0部を添加して、さらに70℃の温度下で攪拌しながら固形物が存在しない状態まで混合して硬化剤3を得た。得られた硬化剤3を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、70mPa・sであった。   Separately, 29.3 parts of diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 3,3′-diaminodiphenylsulfone 3,3′- as constituent [B-2] 8.4 parts of DAS (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.) and 4.2 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone “Seikacure (registered trademark)” S (manufactured by Seika Corporation) were stirred at a temperature of 130 ° C. The mixture was mixed while cooling to 70 ° C., and 1.0 part of t-butylcatechol TBC (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) was added. The hardener 3 was obtained by mixing to a state where no solid matter was present while stirring at a temperature of. It was 70 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the hardening | curing agent 3 obtained.

得られた主剤3が103部に対して硬化剤3が42.9部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、90mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of a mixture (component [E]) in which the main agent 3 was 103 parts and the curing agent 3 was 42.9 parts. , 90 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果185℃、樹脂破壊靭性GICは100J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していた。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 100 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Suitable for matrix resin.

「プリフォームの作製」
実施例3で得られたプリフォームを使用した。
"Preform fabrication"
The preform obtained in Example 3 was used.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層および16層共に57%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが20μm、16層のものが19μmであった。
「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から10μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
The carbon fiber volume content of the obtained fiber reinforced composite material is 57% for both the pseudo isotropic 24 layer and the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle are alternately formed. It was. The average layer thickness of the composite layer 2 was measured by the method described above. As a result, the pseudo isotropic 24 layer was 20 μm, and the 16 layer was 19 μm.
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 10 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2. .

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、242MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber-reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a high value of 242 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、241MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 241 MPa, which was suitable for a structural member.

<実施例5>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束“トレカ(登録商標)”T800S−24K−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃え、これに平行、かつ交互に配列された補助経糸としてガラス繊維束ECDE−75−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:800本、繊度:67.5tex)を1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてガラス繊維束E−glassヤーンECE−225−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:200本、繊度:22.5tex)を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該補助経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列されクリンプがない、一方向性ノンクリンプ織物を作製し、繊維基材4とした。なお、経糸繊度に対する緯糸の繊度割合は2.2%、補助経糸の繊度割合は6.5%である。
<Example 5>
"Manufacture of fiber substrate"
As component [A], carbon fiber bundle “Torayca (registered trademark)” T800S-24K-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity The fiberglass bundle ECDE-75-1 / 0-1.0Z (Nittobo Co., Ltd.) is used as auxiliary warp yarns that are aligned at a density of 1.8 yarns / cm as warp yarns at a rate of 294 GPa). Co., Ltd., the number of filaments: 800, the fineness: 67.5 tex) were aligned at a density of 1.8 fibers / cm to form a unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group. Glass fiber bundle E-glass yarn ECE-225-1 / 0-1.0Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., number of filaments: 200, fineness: 22.5 tex) is used as the weft to reinforce the unidirectional sheet. Arranged at a density of 3 / cm in a direction perpendicular to the fiber bundle group, weaving using a loom so that the auxiliary warp and the weft intersect each other, carbon fibers are arranged substantially in one direction and there is no crimp A unidirectional non-crimp woven fabric was prepared and used as a fiber base 4. In addition, the fineness ratio of the weft to the warp fineness is 2.2%, and the fineness ratio of the auxiliary warp is 6.5%.

「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例2で得られたバインダー粒子2を使用し、前記の繊維基材4の片側表面にエンボスロールとドクターブレードにて計量しながら自然落下させ、振動ネットを介して均一分散させながら、バインダー目付が13.5g/mとなるように散布した。その後、200℃、0.3m/分の条件にて遠赤外線ヒーターを通過させてバインダー粒子と繊維基材4を融着させた。次いでバインダー粒子が融着していない面に同様にしてバインダー粒子2をバインダー目付が13.5g/mとなるように散布した後、融着してバインダー付き繊維基材4を作製した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
Using the binder particles 2 obtained in Example 2, it was allowed to spontaneously drop onto one side surface of the fiber substrate 4 while being measured with an embossing roll and a doctor blade, and uniformly dispersed through a vibration net, while the binder weight was reduced. Was 13.5 g / m 2 . Thereafter, the binder particles and the fiber base material 4 were fused by passing through a far infrared heater under the conditions of 200 ° C. and 0.3 m / min. Subsequently, the binder particles 2 were sprayed in the same manner on the surface where the binder particles were not fused, so that the binder basis weight was 13.5 g / m 2, and then fused to prepare a fiber substrate 4 with a binder.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)43部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂“jER(登録商標)”806(ジャパンエポキシレジン(株)製)18部、ジグリシジル−o−トルイジンGON(日本化薬(株)製)10部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂NC−3000(日本化薬(株)製)14部および“カネエース(登録商標)”MX416(“アラルダイト”MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン):75部/コアシェルポリマー(体積平均粒子径:100nm、コア成分:架橋ポリブタジエン(ガラス転移温度:−70℃)、シェル:PMMA/グリシジルメタクリレート/スチレン共重合物):25部のマスターバッチ)20部を70℃の温度下で混合し主剤4を得た。得られた主剤4を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、141mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 43 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals), bisphenol F type epoxy resin “jER (registered) Trademark) "806 (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 18 parts, diglycidyl-o-toluidine GON (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 10 parts, biphenylaralkyl epoxy resin NC-3000 (Nippon Kayaku Co., Ltd.) ) 14 parts and “Kaneace®” MX416 (“Araldite” MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane): 75 parts / core shell polymer (volume average particle size: 100 nm, core component: crosslinked polybutadiene (glass transition temperature: −70 ° C.) ), Shell: PMMA / G Glycidyl methacrylate / styrene copolymer): The master batch) 20 parts 25 parts were mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain a main agent 4. It was 141 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 4.

別に、構成要素[B−2]として、ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)26.1部、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン3,3’−DAS(小西化学工業(株)製)5.6部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン“セイカキュア(登録商標)”S(セイカ(株)製)5.6部を130℃の温度下で攪拌しながら混合し、固形物が存在しない状態になったら70℃の温度まで冷却してt−ブチルカテコールTBC(大日本インキ化学工業(株)製)2.0部を添加して、さらに70℃の温度下で攪拌しながら固形物が存在しない状態まで混合して硬化剤4を得た。得られた硬化剤4を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、70mPa・sであった。   Separately, as the constituent element [B-2], 26.1 parts of diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 3,3′-diaminodiphenylsulfone 3,3′- 5.6 parts of DAS (manufactured by Konishi Chemical Co., Ltd.) and 5.6 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone “Seikacure (registered trademark)” S (manufactured by Seika Corporation) were stirred at a temperature of 130 ° C. The mixture was mixed while cooling to 70 ° C., and 2.0 parts of t-butylcatechol TBC (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was added. The hardener 4 was obtained by mixing to a state where no solid matter was present while stirring at a temperature of. It was 70 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the hardening | curing agent 4 obtained.

得られた主剤4が105部に対して硬化剤4が39.2部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、120mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of a mixture (component [E]) in which 39.2 parts of the curing agent 4 was mixed with 105 parts of the main agent 4 obtained. 120 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果190℃、樹脂破壊靭性GICは149J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していた。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 149 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Suitable for matrix resin.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材4を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 4 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが56%、16層のものが57%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが24μm、16層のものが23μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 56% for the pseudo-isotropic 24 layer and 57% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 24 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 23 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から5μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 5 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2. .

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、235MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a high value of 235 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、224MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 224 MPa, which was suitable for a structural member.

<実施例6>
「繊維基材の製造」
実施例5で得られた繊維基材4を使用した。
<Example 6>
"Manufacture of fiber substrate"
The fiber base material 4 obtained in Example 5 was used.

「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例2で得られたバインダー粒子2を使用し、実施例1と同様にして繊維基材4の片側全面に融着させてバインダー目付が27g/mのバインダー付き繊維基材5を作製した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
The binder particle 2 obtained in Example 2 was used and fused to the entire surface of one side of the fiber base material 4 in the same manner as in Example 1 to prepare a fiber base material 5 with a binder having a binder basis weight of 27 g / m 2 . .

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)51部、ジグリシジル−o−トルイジンGON(日本化薬(株)製)40部および“カネエース(登録商標)”MX416(“アラルダイト”MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン):75部/コアシェルポリマー(体積平均粒子径:100nm、コア成分:架橋ポリブタジエン(ガラス転移温度:−70℃)、シェル:PMMA/グリシジルメタクリレート/スチレン共重合物):25部のマスターバッチ)12部を70℃の温度下で混合し主剤5を得た。得られた主剤5を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、82mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 51 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals), diglycidyl-o-toluidine GON (Nipponization) (Manufactured by Yakuhin Co., Ltd.) 40 parts and "Kaneace (registered trademark)" MX416 ("Araldite" MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane): 75 parts / core shell polymer (volume average particle size: 100 nm, core component: crosslinked polybutadiene (glass transition) Temperature: −70 ° C.) Shell: PMMA / Glycidyl methacrylate / styrene copolymer): 25 parts of master batch) 12 parts were mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain the main agent 5. It was 82 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC with the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 5.

別に、構成要素[B−2]として、ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)28.5部、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン3,3’−DAS(小西化学工業(株)製)8.1部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン“セイカキュア(登録商標)”S(セイカ(株)製)4.1部を130℃の温度下で攪拌しながら混合し、固形物が存在しない状態になったら70℃の温度まで冷却してt−ブチルカテコールTBC(大日本インキ化学工業(株)製)1.0部を添加して、さらに70℃の温度下で攪拌しながら固形物が存在しない状態まで混合して硬化剤5を得た。得られた硬化剤5を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、74mPa・sであった。   Separately, as the constituent element [B-2], 28.5 parts of diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 3,3′-diaminodiphenylsulfone 3,3′- 8.1 parts of DAS (manufactured by Konishi Chemical Co., Ltd.) and 4.1 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone “Seikacure (registered trademark)” S (manufactured by Seika Corporation) were stirred at a temperature of 130 ° C. The mixture was mixed while cooling to 70 ° C., and 1.0 part of t-butylcatechol TBC (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) was added. The hardener 5 was obtained by mixing to a state where no solid matter was present while stirring at a temperature of. It was 74 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the hardening | curing agent 5 obtained.

得られた主剤5が103部に対して硬化剤5が41.7部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、76mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of the mixture (component [E]) in which the main agent 5 was mixed with 103 parts of the main agent 5 and 41.7 parts of the curing agent 5. 76 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果188℃、樹脂破壊靭性GICは118J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していた。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 118 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Suitable for matrix resin.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材5を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 5 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが59%、16層のものが57%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが20μm、16層のものが22μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 59% for the pseudo-isotropic 24 layer and 57% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, the one with a pseudo-isotropic 24 layer was 20 μm and the one with a 16 layer was 22 μm.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から12μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 12 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2. .

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、238MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a high value of 238 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、227MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 227 MPa, which was suitable for a structural member.

<実施例7>
「繊維基材の製造」
実施例3で得られた繊維基材3を使用した。
<Example 7>
"Manufacture of fiber substrate"
The fiber base material 3 obtained in Example 3 was used.

「バインダー付き繊維基材の製造」
構成要素[D]として、透明ナイロン“グリルアミド(登録商標)”TR55(三菱エンジニアリングプラスチック(株)製)70部と、可塑剤としてビスフェノールA型エポキシ樹脂“EPON(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)30部を二軸押出機にて210℃で溶融混練し、得られた組成物を冷凍粉砕後に分級して、体積平均粒子径95μm、ガラス転移温度51℃のバインダー粒子3を得た。なお、体積平均粒子径およびガラス転移温度の測定は実施例1と同様にして測定した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
As component [D], 70 parts of transparent nylon “Grillamide (registered trademark)” TR55 (Mitsubishi Engineering Plastics) and bisphenol A type epoxy resin “EPON (registered trademark)” 825 (Japan Epoxy Resin) as a plasticizer Co., Ltd.) 30 parts were melt-kneaded at 210 ° C. with a twin screw extruder, and the resulting composition was classified after freezing and pulverizing to obtain binder particles 3 having a volume average particle diameter of 95 μm and a glass transition temperature of 51 ° C. Obtained. The volume average particle diameter and glass transition temperature were measured in the same manner as in Example 1.

得られたバインダー粒子3を実施例1と同様にして繊維基材3の片側全面に融着させてバインダー目付が23g/mのバインダー付き繊維基材6を作製した。 The obtained binder particles 3 were fused to the entire surface of one side of the fiber base material 3 in the same manner as in Example 1 to prepare a fiber base material 6 with a binder having a binder basis weight of 23 g / m 2 .

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)34部、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール“jER(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)10部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂“jER(登録商標)”806(ジャパンエポキシレジン(株)製)35部、ジグリシジルアニリンGAN(日本化薬(株)製)15部および“カネエース(登録商標)”MX416(“アラルダイト”MY721(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン):75部/コアシェルポリマー(体積平均粒子径:100nm、コア成分:架橋ポリブタジエン(ガラス転移温度:−70℃)、シェル:PMMA/グリシジルメタクリレート/スチレン共重合物):25部のマスターバッチ)8部を70℃の温度下で混合し主剤6を得た。得られた主剤6を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、134mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 34 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals), N, N, O-triglycidyl- 10 parts of p-aminophenol “jER (registered trademark)” 630 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 35 parts of bisphenol F type epoxy resin “jER (registered trademark)” 806 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 15 parts of glycidylaniline GAN (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and “Kane Ace (registered trademark)” MX416 (“Araldite” MY721 (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane): 75 parts / core-shell polymer (volume average particle diameter: 100 nm, core component) : Cross-linked polybutadiene (glass transition temperature -70 ° C.), the shell: PMMA / glycidyl methacrylate / styrene copolymer): The master batch) 8 parts of 25 parts were mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain a main agent 6. It was 134 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC of the obtained main ingredient 6 with the above-mentioned resin viscosity measuring method.

別に、構成要素[B−2]として、ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)27.1部、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン3,3’−DAS(小西化学工業(株)製)7.7部、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン“セイカキュア(登録商標)”S(セイカ(株)製)3.9部を130℃の温度下で攪拌しながら混合し、固形物が存在しない状態になったら70℃の温度まで冷却してt−ブチルカテコールTBC(大日本インキ化学工業(株)製)0.8部を添加して、さらに70℃の温度下で攪拌しながら固形物が存在しない状態まで混合して硬化剤6を得た。得られた硬化剤6を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、72mPa・sであった。   Separately, as component [B-2], 27.1 parts of diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 3,3′-diaminodiphenylsulfone 3,3′- 7.7 parts of DAS (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.) and 3.9 parts of 4,4′-diaminodiphenylsulfone “Seikacure (registered trademark)” S (manufactured by Seika Corporation) were stirred at a temperature of 130 ° C. The mixture was mixed while cooling to a temperature of 70 ° C., and 0.8 part of t-butylcatechol TBC (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) was added. The mixture was mixed to a state where no solid matter was present while stirring at a temperature of 5 to obtain a curing agent 6. It was 72 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC of the obtained hardening | curing agent 6 with the above-mentioned resin viscosity measuring method.

得られた主剤6が102部に対して硬化剤6が39.5部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、110mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of a mixture (component [E]) in which 39.5 parts of the curing agent 6 was mixed with 102 parts of the main agent 6 obtained. 110 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果196℃、樹脂破壊靭性GICは132J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していた。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 132 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Suitable for matrix resin.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材6を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 6 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層および16層共に57%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが20μm、16層のものが21μmであった。   The carbon fiber volume content of the obtained fiber reinforced composite material is 57% for both the pseudo isotropic 24 layer and the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle are alternately formed. It was. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the above-described method, the one having a pseudo isotropic 24 layer was 20 μm and the one having 16 layers was 21 μm.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から10μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 10 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1に含まれるコアシェルポリマー粒子の数が複合層2より多かった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) of the obtained fiber-reinforced composite material in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 was larger than that of the composite layer 2. .

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、236MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a high value of 236 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、216MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 216 MPa, which was suitable for a structural member.

<実施例8>
「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例6で得られた繊維基材5を使用した。
<Example 8>
"Manufacture of fiber substrate with binder"
The fiber substrate 5 obtained in Example 6 was used.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
実施例6で得られた主剤5および硬化剤5を使用した。混合比は主剤5が103部に対して硬化剤5が41.7部となるように混合した。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
The main agent 5 and the curing agent 5 obtained in Example 6 were used. The mixing ratio was such that the main agent 5 was 103 parts and the curing agent 5 was 41.7 parts.

「プリフォームの作製」
実施例6で得られたプリフォームを使用した。
"Preform fabrication"
The preform obtained in Example 6 was used.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを成形型の面上に配置し、その上にピールプライとして離型処理を施したポリエステル布帛、樹脂拡散媒体としてアルミ製金網を順に配置し、それらをバッグ材とシーラントにて樹脂注入口と減圧吸引口を設けて密閉してキャビティを形成した。そして、減圧吸引口から真空ポンプによってキャビティ内を吸引して、真空度を−90kPa以下になるよう調整した後、成形型およびプリフォームを70℃に温度調節した。温度調整には熱風乾燥機を使用した。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
The obtained preform is placed on the surface of the mold, a polyester fabric subjected to a release treatment as a peel ply, and an aluminum wire mesh as a resin diffusion medium are arranged in order, and these are resinized with a bag material and a sealant. An inlet and a vacuum suction port were provided and sealed to form a cavity. Then, the inside of the cavity was sucked from the vacuum suction port by a vacuum pump to adjust the degree of vacuum to −90 kPa or less, and then the temperature of the mold and the preform was adjusted to 70 ° C. A hot air dryer was used for temperature adjustment.

別途、前記で得られた熱硬化性樹脂組成物の主剤と硬化剤を所定の割合で混合し、70℃に温度下で30分間予備加熱を行い、真空脱気処理を行った。   Separately, the main component of the thermosetting resin composition obtained above and the curing agent were mixed at a predetermined ratio, preliminarily heated at 70 ° C. for 30 minutes, and vacuum deaeration treatment was performed.

予備加熱、脱気処理を行った熱硬化性樹脂組成物を成形型の樹脂注入口にセットし、大気圧によって真空キャビティ内に熱硬化性樹脂組成物を注入した。熱硬化性樹脂組成物が減圧吸引口に到達したら樹脂注入口を閉じ、減圧吸引口から吸引を継続したまま1時間保持した後、減圧吸引口を閉じた。   The pre-heated and deaerated thermosetting resin composition was set in the resin injection port of the mold, and the thermosetting resin composition was injected into the vacuum cavity by atmospheric pressure. When the thermosetting resin composition reached the vacuum suction port, the resin injection port was closed, and the vacuum suction port was closed after holding for 1 hour while continuing the suction from the vacuum suction port.

次いで、1分間に1.5℃ずつ180℃の温度まで昇温して180℃の温度下で2時間硬化して繊維強化複合材料を得た。   Next, the temperature was raised to 180 ° C. at a rate of 1.5 ° C. per minute and cured at a temperature of 180 ° C. for 2 hours to obtain a fiber-reinforced composite material.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが59%、16層のものが60%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが12μm、16層のものが10μmであった。   The volume content of carbon fibers of the obtained fiber reinforced composite material is 59% for the pseudo-isotropic 24 layer and 60% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 12 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 10 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1は明暗部が混在、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層1にも浸透していた。複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から40μmまで熱硬化性樹脂(構成要素[D])が含まれていた。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 is a mixture of light and dark parts, and the composite layer 2 is a light part. The thermoplastic resin also penetrated into the composite layer 1. The inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained a thermosetting resin (component [D]) from the outer periphery of the bundle to 40 μm.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層1と複合層2に含まれるコアシェルポリマー粒子の数はほぼ同じであった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the number of core-shell polymer particles contained in the composite layer 1 and the composite layer 2 was almost the same. Met.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、200MPaと高い値であり、構造部材に適していたが実施例6より低い値であった。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was as high as 200 MPa, suitable for a structural member, but lower than that in Example 6.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、210MPaであり、構造部材に適していたが実施例6より低い値であった。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared for the obtained fiber reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 210 MPa, which was suitable for a structural member, but was lower than Example 6.

<比較例1>
「繊維基材の製造」
実施例1で得られた繊維基材1を使用した。
<Comparative Example 1>
"Manufacture of fiber substrate"
The fiber substrate 1 obtained in Example 1 was used.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
実施例1で得られた主剤1および硬化剤1を使用した。混合比は主剤1が103部に対して硬化剤1が36.6部となるように混合した。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
The main agent 1 and the curing agent 1 obtained in Example 1 were used. The mixing ratio was such that main agent 1 was 103 parts and curing agent 1 was 36.6 parts.

「プリフォームの作製」
得られたバインダーが付いていない繊維基材1を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラになり、運搬の際の形態安定性が非常に低く、取り扱い性に劣るものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 1 without a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform has various layers, has very low form stability during transportation, and is inferior in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが60%、16層のものが61%であり、断面を観察した結果、複合層2がほとんど存在しなかった。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが5μm、16層のものが2μmであった。   The carbon fiber volume content of the obtained fiber reinforced composite material is 60% for the pseudo isotropic 24 layer and 61% for the 16 layer, and as a result of observing the cross section, the composite layer 2 is hardly present. It was. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 5 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 2 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、熱可塑性樹脂を配合していないので、複合層1および複合層2共に暗部であった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
The resulting fiber-reinforced composite material was analyzed for the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1. As a result, no thermoplastic resin was blended, so both the composite layer 1 and the composite layer 2 were used. It was a dark part.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層2がほとんど存在しないため観察できなかった。
「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、124MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the obtained fiber-reinforced composite material could not be observed because the composite layer 2 was hardly present.
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a low value of 124 MPa and was not suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、215MPaであり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was 215 MPa, which was suitable for a structural member.

<比較例2>
「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例2で得られたバインダー付き繊維基材2を使用した。
<Comparative example 2>
"Manufacture of fiber substrate with binder"
The fiber base material 2 with a binder obtained in Example 2 was used.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)40部、N,N,O−トリグリシジル−p−アミノフェノール“jER(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)10部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂“EPON(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)35部およびジグリシジルアニリンGAN(日本化薬(株)製)15部を70℃の温度下で混合し主剤7を得た。得られた主剤7を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、124mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 40 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals), N, N, O-triglycidyl- 10 parts of p-aminophenol “jER (registered trademark)” 630 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 35 parts of bisphenol A type epoxy resin “EPON (registered trademark)” 825 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) 15 parts of glycidyl aniline GAN (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain the main agent 7. It was 124 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC with the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 7.

硬化剤は実施例2で得られた硬化剤2を使用した。   The curing agent 2 obtained in Example 2 was used as the curing agent.

得られた主剤8が100部に対して硬化剤2が39.0部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、100mPa・sであった。   Result of measuring the initial viscosity at 70 ° C. by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of the mixture (component [E]) in which 39.0 parts of curing agent 2 was mixed with 100 parts of the obtained main agent 8 100 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果198℃、樹脂破壊靭性GICは60J/mであり、粘度はRTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していたが、破壊靭性が低い値であった。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the above-described method, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 60 J / m 2 and the viscosity was an RTM molded fiber reinforced composite. Although it was suitable for the matrix resin of the material, the fracture toughness was low.

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材2を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 2 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが56%、16層のものが57%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが18μm、16層のものが19μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 56% for the pseudo-isotropic 24 layer and 57% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 18 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 19 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から10μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 10 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、コアシェルポリマー粒子を配合していないので観察されなかった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the obtained fiber-reinforced composite material was not observed because the core-shell polymer particles were not blended.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、234MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a high value of 234 MPa and was suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、190MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, the value was 190 MPa, which was not suitable for a structural member.

<比較例3>
「繊維基材の製造」
実施例3で得られた繊維基材3を使用した。
<Comparative Example 3>
"Manufacture of fiber substrate"
The fiber base material 3 obtained in Example 3 was used.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン“アラルダイト(登録商標)”MY721(ハンツマン・アドバンスド・ケミカルス社製)60部およびジグリシジルアニリンGAN(日本化薬(株)製)40部を70℃の温度下で混合し主剤8を得た。得られた主剤2を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、88mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As component [B-1] constituting component [E], 60 parts of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane “Araldite (registered trademark)” MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Chemicals) and diglycidylaniline GAN (Nippon Kayaku ( 40 parts) was mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain the main agent 8. It was 88 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC of the obtained main ingredient 2 with the above-mentioned resin viscosity measuring method.

硬化剤は実施例4で得られた硬化剤3を使用した。   As the curing agent, the curing agent 3 obtained in Example 4 was used.

得られた主剤9が100部に対して硬化剤3が42.9部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、76mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of a mixture (component [E]) in which 42.9 parts of the curing agent 3 was mixed with 100 parts of the main agent 9 obtained. 76 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果186℃、樹脂破壊靭性GICは58J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していたが、破壊靭性が低い値であった。 Using the obtained mixture, a cured resin was prepared by the method described above, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 58 J / m 2 , and the RTM molded fiber reinforced composite material Although it was suitable for a matrix resin, the fracture toughness was low.

「プリフォームの作製」
得られたバインダーが付いていない繊維基材3を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラになり、運搬の際の形態安定性が非常に低く、取り扱い性に劣るものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 3 without a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform has various layers, has very low form stability during transportation, and is inferior in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものおよび16層のもの共に60%であり、断面を観察した結果、複合層2がほとんど存在しなかった。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものおよび16層のもの共に3μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material was 60% for both the pseudo isotropic 24 layer and the 16 layer, and as a result of observing the cross section, the composite layer 2 was hardly present. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the above-described method, it was 3 μm in both of the pseudo isotropic 24 layer and the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、熱可塑性樹脂を配合していないので、複合層1および複合層2共に暗部であった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
The resulting fiber-reinforced composite material was analyzed for the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1. As a result, no thermoplastic resin was blended, so both the composite layer 1 and the composite layer 2 were used. It was a dark part.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、コアシェルポリマー粒子を配合していないので観察されなかった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the obtained fiber-reinforced composite material was not observed because the core-shell polymer particles were not blended.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、110MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a low value of 110 MPa and was not suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、192MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, the value was as low as 192 MPa, which was unsuitable for a structural member.

<比較例4>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束トレカ“(登録商標)”T800S−24K−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃え、これに平行、かつ交互に配列された補助経糸として炭素繊維束“トレカ(登録商標)”T300−6000(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:6,000本、繊度:396tex、引張弾性率:230GPa)を1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてガラス繊維束E−glassヤーンECE−225−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:200本、繊度:22.5tex)を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該補助経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列されクリンプがない、一方向性ノンクリンプ織物を作製し、繊維基材5とした。なお、経糸繊度に対する緯糸の繊度割合は2.2%、補助経糸の繊度割合は38.3%である。
<Comparative example 4>
"Manufacture of fiber substrate"
As a component [A], carbon fiber bundle trading card “(registered trademark)” T800S-24K-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity Rate: 294 GPa) as a warp yarn, with a density of 1.8 yarns / cm, carbon fiber bundle “Torayca (registered trademark)” T300-6000 (Toray Industries, Inc.) as auxiliary warps arranged in parallel and alternately Made of PAN-based carbon fiber, number of filaments: 6,000, fineness: 396 tex, tensile elastic modulus: 230 GPa) at a density of 1.8 fibers / cm to form a unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group . Glass fiber bundle E-glass yarn ECE-225-1 / 0-1.0Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., number of filaments: 200, fineness: 22.5 tex) is used as the weft to reinforce the unidirectional sheet. Arranged at a density of 3 / cm in a direction perpendicular to the fiber bundle group, weaving using a loom so that the auxiliary warp and the weft intersect each other, carbon fibers are arranged substantially in one direction and there is no crimp A unidirectional non-crimp fabric was prepared and used as the fiber base 5. In addition, the fineness ratio of the weft to the warp fineness is 2.2%, and the fineness ratio of the auxiliary warp is 38.3%.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
実施例6で得られた主剤5および硬化剤5を使用した。混合比は主剤1が103部に対して硬化剤1が41.7部となるように混合した。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
The main agent 5 and the curing agent 5 obtained in Example 6 were used. The mixing ratio was such that the main agent 1 was 103 parts and the curing agent 1 was 41.7 parts.

「プリフォームの作製」
得られたバインダーが付いていない繊維基材5を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラになり、運搬の際の形態安定性が非常に低く、取り扱い性に劣るものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 5 without a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform has various layers, has very low form stability during transportation, and is inferior in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが62%、16層のものが61%であり、断面を観察した結果、複合層2がほとんど存在しなかった。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが3μm、16層のものが2μmであった。   The carbon fiber volume content of the obtained fiber reinforced composite material is 62% for the pseudo-isotropic 24 layer and 61% for the 16 layer, and as a result of observing the cross section, the composite layer 2 is hardly present. It was. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 3 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 2 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、熱可塑性樹脂を配合していないので、複合層1および複合層2共に暗部であった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
The resulting fiber-reinforced composite material was analyzed for the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1. As a result, no thermoplastic resin was blended, so both the composite layer 1 and the composite layer 2 were used. It was a dark part.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層2がほとんど存在しないため観察できなかった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the obtained fiber-reinforced composite material could not be observed because the composite layer 2 was hardly present.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、115MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a low value of 115 MPa and was unsuitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、193MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was a low value of 193 MPa and was not suitable for a structural member.

<比較例5>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束トレカ“(登録商標)”T800S−24K−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃え、これに平行、かつ交互に配列された補助経糸としてガラス繊維束E−glassヤーンECE−225−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:200本、繊度:135tex)を1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてガラス繊維束E−glassヤーンECG−37−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:800本、繊度:22.5tex)を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該補助経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列されクリンプがない、一方向性ノンクリンプ織物を作製し、繊維基材6とした。なお、経糸繊度に対する緯糸の繊度割合は13.1%、補助経糸の繊度割合は2.2%である。
<Comparative Example 5>
"Manufacture of fiber substrate"
As a component [A], carbon fiber bundle trading card “(registered trademark)” T800S-24K-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity Rate: 294 GPa) as a warp and a density of 1.8 yarns / cm, and a glass fiber bundle E-glass yarn ECE-225-1 / 0-1.0Z as an auxiliary warp arranged in parallel and alternately therewith (Nittobo Co., Ltd., filament number: 200, fineness: 135 tex) were drawn at a density of 1.8 strands / cm to form a unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group. Glass fiber bundle E-glass yarn ECG-37-1 / 0-1.0Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., number of filaments: 800, fineness: 22.5 tex) is used as the weft, and the unidirectional sheet-like reinforcement is performed. Arranged at a density of 3 / cm in a direction perpendicular to the fiber bundle group, weaving using a loom so that the auxiliary warp and the weft intersect each other, carbon fibers are arranged substantially in one direction and there is no crimp A unidirectional non-crimp woven fabric was prepared and used as a fiber base 6. In addition, the fineness ratio of the weft to the warp fineness is 13.1%, and the fineness ratio of the auxiliary warp is 2.2%.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
実施例8で得られた主剤7および硬化剤7を使用した。混合比は主剤1が103部に対して硬化剤1が42.9部となるように混合した。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
The main agent 7 and the curing agent 7 obtained in Example 8 were used. The mixing ratio was such that main agent 1 was 103 parts and curing agent 1 was 42.9 parts.

「プリフォームの作製」
得られたバインダーが付いていない繊維基材5を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラになり、運搬の際の形態安定性が非常に低く、取り扱い性に劣るものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 5 without a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform has various layers, has very low form stability during transportation, and is inferior in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが61%、16層のものが62%であり、断面を観察した結果、複合層2がほとんど存在しなかった。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが4μm、16層のものが5μmであった。   The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 61% for the pseudo-isotropic 24 layer and 62% for the 16 layer, and as a result of observing the cross section, the composite layer 2 is hardly present. It was. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the above-described method, it was 4 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 5 μm for the 16 layer.

「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、熱可塑性樹脂を配合していないので、複合層1および複合層2共に暗部であった。
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
The resulting fiber-reinforced composite material was analyzed for the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1. As a result, no thermoplastic resin was blended, so both the composite layer 1 and the composite layer 2 were used. It was a dark part.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、複合層2がほとんど存在しないため観察できなかった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the obtained fiber-reinforced composite material could not be observed because the composite layer 2 was hardly present.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、117MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber-reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a low value of 117 MPa, which was unsuitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、202MPaと高い値であり、構造部材に適していた。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, the value was as high as 202 MPa, which was suitable for a structural member.

<比較例6>
「繊維基材の製造」
構成要素[A]として、炭素繊維束トレカ“(登録商標)”T800S−24K−10E(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:24,000本、繊度:1,033tex、引張弾性率:294GPa)を経糸として1.8本/cmの密度で引き揃え、これに平行、かつ交互に配列された補助経糸として炭素繊維束“トレカ(登録商標)”T300−6000(東レ(株)製、PAN系炭素繊維、フィラメント数:6,000本、繊度:396tex、引張弾性率:230GPa)を1.8本/cmの密度で引き揃えて一方向性シート状強化繊維束群を形成した。緯糸としてガラス繊維束E−glassヤーンECG−37−1/0−1.0Z(日東紡(株)製、フィラメント数:800本、繊度:22.5tex)を用い、前記一方向性シート状強化繊維束群に直交する方向に3本/cmの密度で配列し、織機を用いて該補助経糸と該緯糸が互いに交差するように織り込み、実質的に炭素繊維が一方向に配列されクリンプがない、一方向性ノンクリンプ織物を作製し、繊維基材7とした。なお、経糸繊度に対する緯糸の繊度割合は13.1%、補助経糸の繊度割合は38.3%である。
<Comparative Example 6>
"Manufacture of fiber substrate"
As a component [A], carbon fiber bundle trading card “(registered trademark)” T800S-24K-10E (manufactured by Toray Industries, Inc., PAN-based carbon fiber, number of filaments: 24,000, fineness: 1,033 tex, tensile elasticity Rate: 294 GPa) as a warp yarn, with a density of 1.8 yarns / cm, carbon fiber bundle “Torayca (registered trademark)” T300-6000 (Toray Industries, Inc.) as auxiliary warps arranged in parallel and alternately Made of PAN-based carbon fiber, number of filaments: 6,000, fineness: 396 tex, tensile elastic modulus: 230 GPa) at a density of 1.8 fibers / cm to form a unidirectional sheet-like reinforcing fiber bundle group . Glass fiber bundle E-glass yarn ECG-37-1 / 0-1.0Z (manufactured by Nittobo Co., Ltd., number of filaments: 800, fineness: 22.5 tex) is used as the weft, and the unidirectional sheet-like reinforcement is performed. Arranged at a density of 3 / cm in a direction perpendicular to the fiber bundle group, weaving using a loom so that the auxiliary warp and the weft intersect each other, carbon fibers are arranged substantially in one direction and there is no crimp A unidirectional non-crimp woven fabric was prepared and used as a fiber substrate 7. In addition, the fineness ratio of the weft to the warp fineness is 13.1%, and the fineness ratio of the auxiliary warp is 38.3%.

「熱硬化性樹脂組成物の製造」
構成要素[E]を構成する構成要素[B−1]として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂“EPON(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)70部およびヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルAK−601(日本化薬(株)製)30部を70℃の温度下で混合し主剤9を得た。得られた主剤9を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における粘度を測定した結果、40mPa・sであった。
"Manufacture of thermosetting resin composition"
As constituent element [B-1] constituting constituent element [E], 70 parts of bisphenol A type epoxy resin “EPON (registered trademark)” 825 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) and hexahydrophthalic acid diglycidyl ester AK 30 parts of -601 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) was mixed at a temperature of 70 ° C. to obtain the main agent 9. It was 40 mPa * s as a result of measuring the viscosity in 70 degreeC by the above-mentioned resin viscosity measuring method about the obtained main ingredient 9.

ジエチルトルエンジアミン“jERキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)100部を硬化剤7とした。   100 parts of diethyltoluenediamine “jER Cure (registered trademark)” W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) was used as the curing agent 7.

得られた主剤10が100部に対して硬化剤8が27.0部を混合した混合物(構成要素[E])の粘度を前記した樹脂粘度測定方法にて70℃における初期粘度を測定した結果、45mPa・sであった。   The initial viscosity at 70 ° C. was measured by the resin viscosity measuring method described above for the viscosity of a mixture (component [E]) in which 27.0 parts of the curing agent 8 was mixed with 100 parts of the obtained main agent 10. 45 mPa · s.

得られた混合物を用いて、前記した方法にて樹脂硬化物を作製し、ガラス転移温度を測定した結果162℃と低く、樹脂破壊靭性GICは63J/mであり、RTM成形繊維強化複合材料のマトリックス樹脂に適していたが、ガラス転移温度および破壊靭性共に低い値であった。 Using the obtained mixture, a resin cured product was prepared by the above-described method, and the glass transition temperature was measured. As a result, the resin fracture toughness G IC was 63 J / m 2 and the RTM molded fiber reinforced composite was measured. Although it was suitable for the matrix resin of the material, both the glass transition temperature and fracture toughness were low.

「バインダー付き繊維基材の製造」
実施例7で得られたバインダー粒子3を実施例1と同様にして繊維基材7の片側全面に融着させてバインダー目付が23g/mのバインダー付き繊維基材8を作製した。
"Manufacture of fiber substrate with binder"
The binder particles 3 obtained in Example 7 were fused to the entire surface of one side of the fiber base material 7 in the same manner as in Example 1 to prepare a fiber base material 8 with a binder having a binder basis weight of 23 g / m 2 .

「プリフォームの作製」
得られたバインダー付き繊維基材8を使用し、実施例1と同様に疑似等方、24層および16層のプリフォームを作製した。かかるプリフォームは、各層がバラバラにならず、運搬の際にも形態安定性が高く、取り扱い性に優れたものであった。
"Preform fabrication"
Using the obtained fiber base material 8 with a binder, pseudo-isotropic, 24-layer and 16-layer preforms were produced in the same manner as in Example 1. Such a preform did not fall apart in each layer, had high form stability even during transportation, and was excellent in handleability.

「繊維強化複合材料の成形」
得られたプリフォームを使用し、実施例1と同様にして繊維強化複合材料を得た。
"Molding of fiber reinforced composite materials"
Using the obtained preform, a fiber-reinforced composite material was obtained in the same manner as in Example 1.

得られた繊維強化複合材料の炭素繊維の体積含有率は疑似等方24層のものが57%、16層のものが58%であり、炭素繊維束を含む複合層1と含まない複合層2が交互に層形成していた。複合層2の平均層厚みを前記した方法にて測定した結果、疑似等方24層のものが18μm、16層のものが20μmであった。
「繊維強化複合材料中の熱可塑性樹脂の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にして熱可塑性樹脂(構成要素[D])の分布を分析した結果、複合層1が暗部、複合層2が明部であり、熱可塑性樹脂は複合層2に集中配置されていた。また、複合層1の炭素繊維束の内部は束外周から15μm以上内部領域では熱可塑性樹脂は含まれていなかった。
The volume content of carbon fibers in the obtained fiber reinforced composite material is 57% for the pseudo-isotropic 24 layer and 58% for the 16 layer, and the composite layer 1 including the carbon fiber bundle and the composite layer 2 not including the carbon fiber bundle. Were alternately layered. As a result of measuring the average layer thickness of the composite layer 2 by the method described above, it was 18 μm for the pseudo isotropic 24 layer and 20 μm for the 16 layer.
"Distribution measurement of thermoplastic resin in fiber reinforced composites"
As a result of analyzing the distribution of the thermoplastic resin (component [D]) in the same manner as in Example 1 for the obtained fiber-reinforced composite material, the composite layer 1 was a dark part and the composite layer 2 was a bright part. Were concentrated in the composite layer 2. Further, the inside of the carbon fiber bundle of the composite layer 1 contained no thermoplastic resin in the inner region of 15 μm or more from the outer periphery of the bundle.

「繊維強化複合材料中のコアシェルポリマー粒子の分布測定」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にしてコアシェルポリマー粒子(構成要素[C])の分布を解析した結果、コアシェルポリマー粒子を配合していないので観察されなかった。
“Distribution measurement of core-shell polymer particles in fiber-reinforced composites”
As a result of analyzing the distribution of the core-shell polymer particles (component [C]) in the same manner as in Example 1, the obtained fiber-reinforced composite material was not observed because the core-shell polymer particles were not blended.

「繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)」
得られた繊維強化複合材料を実施例1と同様にCAIを測定した結果、107MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
“Compressive strength after impact (CAI) of fiber reinforced composites”
The obtained fiber reinforced composite material was measured for CAI in the same manner as in Example 1. As a result, it was a low value of 107 MPa and was not suitable for a structural member.

「一定疲労付与後有孔板圧縮強度(OHC疲労強度)」
得られた繊維強化複合材料を前記した方法にて試験片を作製し、OHC疲労強度を測定した結果、193MPaと低い値であり、構造部材に不適であった。
"Perforated plate compressive strength after applying constant fatigue (OHC fatigue strength)"
A test piece was prepared from the obtained fiber-reinforced composite material by the method described above, and the OHC fatigue strength was measured. As a result, it was a low value of 193 MPa and was not suitable for a structural member.

Claims (18)

少なくとも以下の構成要素[A]、[B]、[C]および[D]から構成されてなる繊維強化複合材料であって、少なくとも構成要素[A]、[B]および[C]から構成される複合層1と、少なくとも構成要素[B]、[C]および[D]から構成される複合層2が交互に層形成されており、複合層1には構成要素[D]を含まない領域があり、複合層2の平均層厚みが10〜50μmであることを特徴とする繊維強化複合材料。
[A]フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、
[B]少なくとも以下の構成要素[B−1]および[B−2]を含む熱硬化性樹脂組成物が硬化されてなる硬化物、
[B−1]エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化可能な樹脂、
[B−2]構成要素[B−1]を硬化させうる成分、
[C]体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、
[D]分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂。
A fiber-reinforced composite material comprising at least the following components [A], [B], [C] and [D], comprising at least components [A], [B] and [C]. The composite layer 1 and the composite layer 2 including at least the constituent elements [B], [C], and [D] are alternately formed, and the composite layer 1 does not include the constituent element [D]. A fiber-reinforced composite material, wherein the composite layer 2 has an average layer thickness of 10 to 50 μm.
[A] a carbon fiber bundle having 6,000 to 70,000 filaments,
[B] A cured product obtained by curing a thermosetting resin composition containing at least the following components [B-1] and [B-2],
[B-1] Thermosetting resin containing at least one selected from epoxy resin, cyanate resin, bismaleimide resin, benzoxazine resin,
[B-2] a component capable of curing the component [B-1],
[C] Core-shell polymer particles having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm,
[D] An amorphous thermoplastic resin containing in the molecule at least one linking group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group.
前記複合層1内において、構成要素[A]の外周から20μm以上の内部領域に構成要素[D]が含まれていない、請求項1に記載の繊維強化複合材料。 2. The fiber-reinforced composite material according to claim 1, wherein in the composite layer 1, the component [D] is not contained in an inner region of 20 μm or more from the outer periphery of the component [A]. 前記複合層2を構成する構成要素[B]中の構成要素[C]含有量は、前記複合層1中を構成する構成要素[B]中の構成要素[C]含有量より少ない、請求項1または2に記載の繊維強化複合材料。 The constituent element [C] content in the constituent element [B] constituting the composite layer 2 is less than the constituent element [C] content in the constituent element [B] constituting the composite layer 1. The fiber-reinforced composite material according to 1 or 2. 構成要素[B]は、構成要素[B−1]がエポキシ樹脂で、構成要素[B−2]が芳香族ポリアミンであるエポキシ樹脂組成物を加熱硬化した硬化物である、請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化複合材料。 Component [B] is a cured product obtained by heat-curing an epoxy resin composition in which component [B-1] is an epoxy resin and component [B-2] is an aromatic polyamine. The fiber-reinforced composite material according to any one of the above. 構成要素[C]のコア成分が架橋ポリブタジエンである、請求項1〜4のいずれかに記載の繊維強化複合材料。 The fiber-reinforced composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein the core component of the constituent element [C] is a crosslinked polybutadiene. 構成要素[C]のコア成分のガラス転移温度が−40℃以下である、請求項1〜5のいずれかに記載の繊維強化複合材料。 The fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein a glass transition temperature of a core component of the constituent element [C] is -40 ° C or lower. 構成要素[D]のガラス転移温度が150℃以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の繊維強化複合材料。 The fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein the glass transition temperature of the constituent element [D] is 150 ° C or higher. 構成要素[D]が水酸基末端ポリエーテルスルホンまたはグリルアミドである、請求項1〜7のいずれかに記載の繊維強化複合材料。 The fiber-reinforced composite material according to any one of claims 1 to 7, wherein the constituent element [D] is a hydroxyl group-terminated polyethersulfone or grillamide. 構成要素[A]が、炭素繊維束からなる経糸と、これに平行に配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸と、これらと直交するように配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸からなり、該補助経糸と該緯糸が互いに交差することにより、炭素繊維束が一体に保持されて織物が形成されているノンクリンプ構造の織物を成している、請求項1〜8のいずれかに記載の繊維強化複合材料。 The constituent element [A] is a warp made of a carbon fiber bundle, an auxiliary warp of a fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber arranged in parallel to this, and a glass fiber or chemical fiber arranged so as to be orthogonal to these. 2. A non-crimp woven fabric in which a woven fabric is formed by holding the carbon fiber bundle integrally by intersecting the auxiliary warp and the weft with each other. The fiber reinforced composite material in any one of -8. ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の20%以下である、請求項9に記載の繊維強化複合材料。 The fiber-reinforced composite material according to claim 9, wherein the fineness of the auxiliary warp of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 20% or less of the fineness of the warp made of carbon fiber bundle. ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の10%以下である、請求項9または10に記載の繊維強化複合材料。 The fiber-reinforced composite material according to claim 9 or 10, wherein the fineness of the weft of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 10% or less of the fineness of the warp made of the carbon fiber bundle. 構成要素[A]を含むシート状物の少なくとも片面に、構成要素[D]を含む繊維状、シート状、粒子状から選ばれる形態を成した組成物を付与した繊維基材を型内に配置し、構成要素[E]を注入して含浸させた後、加熱硬化させる、繊維強化複合材料の製造方法。
[A]フィラメント数が6,000〜70,000本である炭素繊維束、
[E]少なくとも以下の構成要素[B−1]、[B−2]および[C]を含み、70℃の温度において、測定開始から5分以内の粘度が300mPa・s以下である熱硬化性樹脂組成物、
[B−1]エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンズオキサジン樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む熱硬化可能な樹脂、
[B−2]構成要素[B−1]を硬化させうる成分、
[C]体積平均粒子径が1〜500nmであるコアシェルポリマー粒子、
[D]分子内にアミド基、スルホニル基、イミド基から選ばれる結合基を1種以上含有する非晶性熱可塑性樹脂。
A fiber base material provided with a composition having a form selected from a fibrous form, a sheet form, and a particulate form containing the constituent element [D] is disposed in the mold on at least one surface of the sheet-like article containing the constituent element [A]. Then, after injecting and impregnating the component [E], a method for producing a fiber-reinforced composite material is cured by heating.
[A] a carbon fiber bundle having 6,000 to 70,000 filaments,
[E] Thermosetting that includes at least the following components [B-1], [B-2] and [C], and has a viscosity of not more than 300 mPa · s within 5 minutes from the start of measurement at a temperature of 70 ° C. Resin composition,
[B-1] Thermosetting resin containing at least one selected from epoxy resin, cyanate resin, bismaleimide resin, benzoxazine resin,
[B-2] a component capable of curing the component [B-1],
[C] Core-shell polymer particles having a volume average particle diameter of 1 to 500 nm,
[D] An amorphous thermoplastic resin containing in the molecule at least one linking group selected from an amide group, a sulfonyl group, and an imide group.
構成要素[E]が、少なくとも構成要素[B−1]および[C]からなる主剤と、少なくとも構成要素[B−2]からなる硬化剤とから構成される二液型エポキシ樹脂組成物であり、該主剤と該硬化剤を混合する工程を含む、請求項12に記載の繊維強化複合材料の製造方法。 The component [E] is a two-component epoxy resin composition composed of a main agent composed of at least the components [B-1] and [C] and a curing agent composed of at least the component [B-2]. The manufacturing method of the fiber reinforced composite material of Claim 12 including the process of mixing this main ingredient and this hardening | curing agent. 構成要素[D]が、分子構造の末端または側鎖に構成要素[B−1]または[B−2]と反応可能な官能基を有している、請求項12または13に記載の繊維強化複合材料。 The fiber reinforced according to claim 12 or 13, wherein the component [D] has a functional group capable of reacting with the component [B-1] or [B-2] at a terminal or a side chain of the molecular structure. Composite material. 構成要素[A]を含むシート状物が、炭素繊維束からなる経糸と、これに平行に配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸と、これらと直交するように配列されたガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸からなり、該補助経糸と該緯糸が互いに交差することにより、炭素繊維束が一体に保持されて織物が形成されているノンクリンプ構造の織物を成している繊維基材であり、該繊維基材を剛体オープンモールドと可撓性フィルムの間に設置し、真空ポンプにて剛体オープンモールドと可撓性フィルムの間を真空引きし、樹脂混合物を注入して含浸させた後、加熱硬化させる、請求項12〜14のいずれかに記載の繊維強化複合材料の製造方法。 The sheet-like material containing the component [A] was arranged so as to be orthogonal to the warp made of a carbon fiber bundle, the auxiliary warp of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber arranged in parallel therewith. It consists of wefts of fiber bundles made of glass fibers or chemical fibers, and the auxiliary warp and the wefts cross each other to form a non-crimp fabric in which the carbon fiber bundle is held together to form a fabric. The fiber substrate is placed between a rigid open mold and a flexible film, and a vacuum pump is used to draw a vacuum between the rigid open mold and the flexible film, and a resin mixture is injected. The method for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 12, wherein the fiber-reinforced composite material is cured by heating after impregnation. ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の補助経糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の20%以下である、請求項15に記載の繊維強化複合材料の製造方法。 The method for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 15, wherein the fineness of the auxiliary warp of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 20% or less of the fineness of the warp made of carbon fiber bundle. ガラス繊維または化学繊維からなる繊維束の緯糸の繊度が、炭素繊維束からなる経糸の繊度の10%以下である、請求項15または16に記載の繊維強化複合材料の製造方法。 The method for producing a fiber-reinforced composite material according to claim 15 or 16, wherein the fineness of the weft of the fiber bundle made of glass fiber or chemical fiber is 10% or less of the fineness of the warp made of the carbon fiber bundle. 構成要素[B]および構成要素[C]を含む樹脂混合物を注入後、50〜140℃の範囲の任意温度まで昇温して1次硬化を行い、次いで160〜180℃の範囲の任意温度まで昇温して2次硬化を行う、請求項12〜17のいずれかに記載の繊維強化複合材料の製造方法。 After injecting the resin mixture containing the component [B] and the component [C], the temperature is raised to an arbitrary temperature in the range of 50 to 140 ° C. to perform primary curing, and then to an arbitrary temperature in the range of 160 to 180 ° C. The manufacturing method of the fiber reinforced composite material in any one of Claims 12-17 which heats up and performs secondary curing.
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