JP2013142123A - Prepreg, and method for producing prepreg - Google Patents

Prepreg, and method for producing prepreg Download PDF

Info

Publication number
JP2013142123A
JP2013142123A JP2012003151A JP2012003151A JP2013142123A JP 2013142123 A JP2013142123 A JP 2013142123A JP 2012003151 A JP2012003151 A JP 2012003151A JP 2012003151 A JP2012003151 A JP 2012003151A JP 2013142123 A JP2013142123 A JP 2013142123A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
resin composition
prepreg
mass
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012003151A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sakurai
博志 櫻井
Hironori Kawamoto
紘典 河本
Toyoaki Ishiwatari
豊明 石渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Tenax Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toho Tenax Co Ltd filed Critical Toho Tenax Co Ltd
Priority to JP2012003151A priority Critical patent/JP2013142123A/en
Publication of JP2013142123A publication Critical patent/JP2013142123A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a prepreg capable of making a fiber-reinforced composite material excellent in impact resistance and interlayer toughness, and having excellent storage stability.SOLUTION: This prepreg 100 has: a primary prepreg 10 formed by impregnating into a reinforcing fiber base material 11, an epoxy resin composition [A] 13 containing at least a 5-50 pts.mass epoxy resin-soluble thermoplastic resin, and a 30-65 pts.mass curing agent other than a curing agent represented by formula NH-Ar-X-Ar'-NH, with respect to a 100 pts.mass epoxy resin; and a surface layer 16 comprising an epoxy resin composition [B] containing at least a 55-85 pts.mass aromatic diamine-based curing agent represented by the formula, and a 5-50 pts.mass epoxy resin-soluble thermoplastic resin, with respect to the 100 pts.mass epoxy resin.

Description

本発明は、プリプレグ、及びプリプレグの製造方法に関する。   The present invention relates to a prepreg and a prepreg manufacturing method.

繊維強化プラスティック(FRP)は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂と、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の繊維強化材とからなる繊維強化複合材料である。繊維強化プラスティックは、軽量で且つ強度特性に優れるため、近年、航空宇宙産業分野から一般産業分野に至るまで、幅広い分野において利用され、航空機分野においては、繊維強化プラスティックの適用部位が拡大している。これに伴い繊維強化プラスティックに対する機械特性向上の要求も高まっている。   Fiber reinforced plastic (FRP) is a thermosetting resin such as unsaturated polyester resin and epoxy resin, and a thermoplastic resin matrix resin such as polyethylene, polypropylene, polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), etc. And a fiber reinforced composite material comprising a fiber reinforcing material such as carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber. Since fiber reinforced plastics are lightweight and have excellent strength characteristics, they have been used in a wide range of fields from the aerospace industry to general industrial fields in recent years, and the application areas of fiber reinforced plastics are expanding in the aircraft field. . In connection with this, the request | requirement of the mechanical characteristic improvement with respect to a fiber reinforced plastic is also increasing.

繊維強化プラスティックは、強化繊維に樹脂組成物を含浸させたプリプレグを中間材料として用いて製造されることが多い。プリプレグには優れた室温保存安定性が要求される。繊維強化プラスティックが航空機分野で使用される場合、プリプレグは、マトリックス樹脂として成形自由度の高いエポキシ樹脂を炭素繊維に含浸させて製造する場合が多い。一般的にエポキシ樹脂硬化物は靱性に乏しく、脆い。そのため、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とした繊維強化複合材料は、耐衝撃性、層間靭性などで、機械特性向上の要求を満足していない。さらに繊維強化プラスティックには、高温高湿度条件においても機械物性が低下しない耐熱性・耐湿熱性の改善も要求される。   Fiber-reinforced plastics are often manufactured using a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber with a resin composition as an intermediate material. The prepreg is required to have excellent room temperature storage stability. When fiber-reinforced plastics are used in the aircraft field, prepregs are often manufactured by impregnating carbon fibers with an epoxy resin having a high degree of freedom in molding as a matrix resin. Generally, the cured epoxy resin has poor toughness and is brittle. Therefore, a fiber reinforced composite material using an epoxy resin as a matrix resin does not satisfy demands for improving mechanical properties due to impact resistance, interlayer toughness, and the like. Further, fiber reinforced plastics are also required to be improved in heat resistance and moist heat resistance so that mechanical properties do not deteriorate even under high temperature and high humidity conditions.

これらの問題を解決する方法として、特許文献1〜5には、エポキシ樹脂に熱可塑性樹脂をブレンドすることで、エポキシ樹脂に靱性を付与する方法が開示されている。これらの方法はエポキシ樹脂の靱性を向上させることができるが、室温においてエポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応が徐々に進行することを抑制することが出来ない。そのため、得られるプリプレグは保存安定性が悪く、経時的にタック性やドレープ性が低下する。さらに、硬化反応が過度に進行したプリプレグを用いて作製された繊維強化複合材料は、多くのボイドが発生する等の欠陥を内在し、コンポジット構造体の機械物性を著しく低下させる。また、高温高湿度条件における機械物性の低下を抑制することが困難である。   As methods for solving these problems, Patent Documents 1 to 5 disclose a method for imparting toughness to an epoxy resin by blending a thermoplastic resin with the epoxy resin. These methods can improve the toughness of the epoxy resin, but cannot suppress the gradual progress of the curing reaction between the epoxy resin and the curing agent at room temperature. Therefore, the obtained prepreg has poor storage stability, and tackiness and draping properties deteriorate with time. Furthermore, the fiber reinforced composite material produced using the prepreg in which the curing reaction has proceeded excessively has defects such as the generation of many voids, and significantly reduces the mechanical properties of the composite structure. In addition, it is difficult to suppress deterioration of mechanical properties under high temperature and high humidity conditions.

特許文献6には、硬化剤の一部に特定の構造を有する芳香族ジアミンを用い、かつ熱可塑性樹脂との併用で、高温高湿環境においても良好な機械物性を与えるプリプレグが開示されている。しかしながら、この方法で得られたプリプレグもエポキシ樹脂と硬化剤との反応を抑制することが出来ず、良好な室温保存安定性を保つことが困難である。   Patent Document 6 discloses a prepreg that uses an aromatic diamine having a specific structure as a part of a curing agent and gives good mechanical properties even in a high-temperature and high-humidity environment in combination with a thermoplastic resin. . However, the prepreg obtained by this method cannot suppress the reaction between the epoxy resin and the curing agent, and it is difficult to maintain good room temperature storage stability.

特開昭60−243113号公報JP 60-243113 A 特開平07−41575号公報JP 07-41575 A 特開平07−41576号公報JP 07-41576 A 特開平07−41577号公報JP 07-41577 A 特開平08−259713号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-259713 特開2010−275492号公報JP 2010-275492 A

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、耐衝撃性や層間靱性などの機械特性や耐湿熱性特性に優れる繊維強化複合材料を作製でき、保存安定性に優れるプリプレグ、及びその製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to produce a fiber-reinforced composite material having excellent mechanical properties such as impact resistance and interlayer toughness and wet heat resistance, and excellent storage stability, and its production It is to provide a method.

本発明者は、それぞれ異なる硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物[A]と、エポキシ樹脂組成物[B]とを用い、各硬化剤を分離させた状態で含有するプリプレグを作製するに至った。以下に記載する本発明のプリプレグは、エポキシ樹脂組成物[A]を強化繊維基材に含浸させてなる1次プリプレグと、エポキシ樹脂組成物[B]を用いて該1次プリプレグの表面に積層してなる表面層とで構成される。
[1]シート状の強化繊維基材にエポキシ樹脂組成物[A]が含浸されてなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの少なくとも一方の表面に、下記式(1)
This inventor came to produce the prepreg which contains each hardening | curing agent in the state isolate | separated using the epoxy resin composition [A] and epoxy resin composition [B] which each contain a different hardening | curing agent. . The prepreg of the present invention described below is laminated on the surface of the primary prepreg using a primary prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber substrate with an epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B]. And a surface layer.
[1] A primary prepreg obtained by impregnating an epoxy resin composition [A] into a sheet-like reinforcing fiber base, and at least one surface of the primary prepreg, the following formula (1)

Figure 2013142123
Figure 2013142123

(式(1)において、Xは、−CH−,−CH(CH)−,−C(CH−を、Ar−NHおよびAr’−NHは、下記に示す式(2)〜(9)の構造のいずれかを表す。) (In Formula (1), X represents —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 represent the following formulas ( Represents any one of the structures of 2) to (9).

Figure 2013142123
Figure 2013142123

(上記式(2)〜(9)中のR,Rは、それぞれ水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
で表される芳香族ジアミン系硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物[B]からなる表面層とを有するプリプレグであって、前記エポキシ樹脂組成物[A]は、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部と、上記式(1)で表される硬化剤以外の硬化剤30〜65質量部と、を含有するエポキシ樹脂組成物であり、前記エポキシ樹脂組成物[B]は、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、上記式(1)で表される芳香族ジアミン系硬化剤55〜85質量部と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部とを含有するエポキシ樹脂組成物であるプリプレグ。
[2]前記エポキシ樹脂組成物[A]に含有される硬化剤が、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン及び/または3,3’−ジアミノジフェニルスルホンである、[1]に記載のプリプレグ。
[3]前記エポキシ樹脂組成物[B]が、前記エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂と同じエポキシ樹脂を含有する、[1]または[2]に記載のプリプレグ。
[4]少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]の硬化物が海島相分離構造を有し、前記海島相分離構造は、海成分が前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含み、島成分として、少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂と硬化剤との反応物を含む、[1]ないし[3]のいずれかに記載のプリプレグ。
[5]前記島成分の平均粒子径が0.01〜10μmである[4]に記載のプリプレグ。
[6]少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有される前記エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が、エポキシ樹脂と水素結合を形成可能な官能基を有する[1]ないし[5]のいずれかに記載のプリプレグ。
[7]少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有される前記エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が、水酸基、カルボン酸基、イミノ基、またはアミノ基を有する[1]ないし[6]のいずれかに記載のプリプレグ。
[8]前記エポキシ樹脂組成物[A]に、更にエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を、エポキシ樹脂100質量部に対し5〜60質量部含有する請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のプリプレグ。
[9]前記エポキシ樹脂組成物[A]に含有される前記エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂が、非晶性ナイロン、ナイロン6、ナイロン12、非晶性ポリイミドのいずれかからなる[8]に記載のプリプレグ。
[10]エポキシ樹脂とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂とを相溶させる相溶化剤を、前記エポキシ樹脂組成物[B]中に、プリプレグに含有されるエポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]の合計量100質量部に対し0.01〜15質量部含有する[1]ないし[9]のいずれかに記載のプリプレグ。
[11]強化繊維基材をシート状に形成してなる強化繊維層の少なくとも一方の表面に、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部と、下記式(1)
(R 1 and R 2 in the above formulas (2) to (9) each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
And a surface layer made of an epoxy resin composition [B] containing an aromatic diamine-based curing agent represented by: The epoxy resin composition [A] is based on 100 parts by mass of the epoxy resin, An epoxy resin composition containing at least 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin and 30 to 65 parts by mass of a curing agent other than the curing agent represented by the above formula (1), the epoxy resin The composition [B] is at least 55 to 85 parts by mass of the aromatic diamine-based curing agent represented by the above formula (1) and 5 to 50 parts by mass of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. A prepreg which is an epoxy resin composition containing
[2] The prepreg according to [1], wherein the curing agent contained in the epoxy resin composition [A] is 4,4′-diaminodiphenylsulfone and / or 3,3′-diaminodiphenylsulfone.
[3] The prepreg according to [1] or [2], wherein the epoxy resin composition [B] contains the same epoxy resin as that contained in the epoxy resin composition [A].
[4] At least a cured product of the epoxy resin composition [B] has a sea-island phase separation structure, and the sea-island phase separation structure is an epoxy resin-soluble heat containing a sea component in the epoxy resin composition [B]. The prepreg according to any one of [1] to [3], including a plastic resin and including, as an island component, at least a reaction product of an epoxy resin and a curing agent contained in the epoxy resin composition [B].
[5] The prepreg according to [4], wherein the island component has an average particle size of 0.01 to 10 μm.
[6] At least one of the epoxy resin-soluble thermoplastic resins contained in the epoxy resin composition [B] has a functional group capable of forming a hydrogen bond with the epoxy resin. Prepreg.
[7] Any one of [1] to [6], wherein at least the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [B] has a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, or an amino group. The prepreg as described.
[8] The prepreg according to any one of claims 1 to 7, wherein the epoxy resin composition [A] further contains 5 to 60 parts by mass of an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. .
[9] The epoxy resin-insoluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [A] is any one of amorphous nylon, nylon 6, nylon 12, and amorphous polyimide. Prepreg.
[10] The epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition contained in the prepreg as a compatibilizer for compatibilizing the epoxy resin and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin in the epoxy resin composition [B]. The prepreg according to any one of [1] to [9], which is contained in an amount of 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of [B].
[11] At least one surface of a reinforcing fiber layer formed by forming the reinforcing fiber base into a sheet shape, at least 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, and the following formula (1)

Figure 2013142123
Figure 2013142123

(式(1)において、Xは、−CH−,−CH(CH)−,−C(CH−を、Ar−NHおよびAr’−NHは、下記に示す式(2)〜(9)の構造のいずれかを表す。) (In Formula (1), X represents —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 represent the following formulas ( Represents any one of the structures of 2) to (9).

Figure 2013142123
Figure 2013142123

(上記式(2)〜(9)中のR,Rは、それぞれ水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)で表される硬化剤以外の硬化剤30〜65質量部と、を含有するエポキシ樹脂組成物[A]シートを積層し、得られる第1積層体を加熱加圧することにより、前記強化繊維層内に、前記エポキシ樹脂組成物[A]を含浸させて1次プリプレグを得る、1次プリプレグの製造工程と、前記1次プリプレグの少なくとも一方の表面に、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、上記式(1)で表される芳香族ジアミン系硬化剤55〜85質量部と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部とを含有する前記エポキシ樹脂組成物[B]シートを積層し、得られる第2積層体を加熱加圧する工程と、を有する[1]ないし[10]のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。 (R 1 and R 2 in the above formulas (2) to (9) each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) 30 to 65 parts by mass of a curing agent other than the curing agent represented by And an epoxy resin composition [A] sheet containing, and the first laminated body obtained is heated and pressurized to impregnate the epoxy resin composition [A] into the reinforcing fiber layer. The primary prepreg manufacturing step for obtaining the next prepreg, and at least one surface of the primary prepreg, at least on the surface of 100 parts by mass of the epoxy resin, the aromatic diamine-based curing agent 55 represented by the above formula (1) is provided. A step of laminating the epoxy resin composition [B] sheet containing ~ 85 parts by mass and 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin, and heating and pressurizing the obtained second laminate. 1] to [10 Method for producing a prepreg according to any one of.

本発明のプリプレグは、少なくとも2種類の硬化剤が配合され、各硬化剤はプリプレグ内で分離して配合されているので、タック性及びドレープ性などの保存安定性の著しい向上が認められる。また、本発明のプリプレグを用いて作製される繊維強化複合材料は、耐衝撃性や層間靱性などの機械特性に優れ、かつ耐湿熱性特性に優れる。   In the prepreg of the present invention, at least two kinds of curing agents are blended, and each curing agent is blended separately in the prepreg, so that significant improvement in storage stability such as tackiness and drapeability is recognized. Moreover, the fiber reinforced composite material produced using the prepreg of the present invention is excellent in mechanical properties such as impact resistance and interlayer toughness, and is excellent in wet heat resistance.

本発明のプリプレグの断面概念図である。It is a section conceptual diagram of the prepreg of the present invention. 本発明のプリプレグを構成する1次プリプレグの断面概念図である。図2において、図2(a)は、エポキシ樹脂組成物[A]を含浸させる前の強化繊維シートの断面概念図である。図2(b)は、強化繊維シートにエポキシ樹脂組成物[A]を含浸させて得た1次プリプレグの断面概念図である。図2(c)は、1次プリプレグの表面にエポキシ樹脂組成物[B]シートを配置した第2積層体を示す断面概念図である。It is a section conceptual diagram of the primary prepreg which constitutes the prepreg of the present invention. In FIG. 2, FIG. 2 (a) is a cross-sectional conceptual diagram of the reinforcing fiber sheet before impregnating the epoxy resin composition [A]. FIG. 2B is a conceptual cross-sectional view of a primary prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber sheet with an epoxy resin composition [A]. FIG.2 (c) is a cross-sectional conceptual diagram which shows the 2nd laminated body which has arrange | positioned the epoxy resin composition [B] sheet | seat on the surface of a primary prepreg. 本発明のプリプレグの製造工程の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the manufacturing process of the prepreg of this invention.

以下、本発明のプリプレグの詳細について、記載する。   Hereinafter, the details of the prepreg of the present invention will be described.

(1)プリプレグ
本発明のプリプレグは、強化繊維基材シートにエポキシ樹脂組成物[A]が含浸されてなる1次プリプレグを有する。1次プリプレグの少なくとも一方の表面には、エポキシ樹脂組成物[B]からなる表面層が、1次プリプレグと一体に形成される。
(1) Prepreg The prepreg of the present invention has a primary prepreg formed by impregnating the reinforcing fiber base sheet with the epoxy resin composition [A]. A surface layer made of the epoxy resin composition [B] is formed integrally with the primary prepreg on at least one surface of the primary prepreg.

図1は、表裏両面に表面層が形成される本発明のプリプレグ100の断面概念図である。10は1次プリプレグ、16はエポキシ樹脂組成物[B]からなるプリプレグ100の表面層である。1次プリプレグ10において、11は強化繊維、13は強化繊維11からなるシートに含浸されたエポキシ樹脂組成物[A]である。   FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of a prepreg 100 of the present invention in which surface layers are formed on both front and back surfaces. 10 is a primary prepreg, and 16 is a surface layer of a prepreg 100 made of an epoxy resin composition [B]. In the primary prepreg 10, 11 is a reinforcing fiber, and 13 is an epoxy resin composition [A] impregnated in a sheet made of the reinforcing fiber 11.

1次プリプレグに用いられるエポキシ樹脂組成物[A]に含まれるエポキシ樹脂と、表面層に用いられるエポキシ樹脂組成物[B]に含まれるエポキシ樹脂との質量比は1:1〜9:1であることが好ましい。   The mass ratio of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A] used for the primary prepreg and the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [B] used for the surface layer is 1: 1 to 9: 1. Preferably there is.

エポキシ樹脂組成物[B]は、所定の芳香族ジアミン系硬化剤を含有する。エポキシ樹脂組成物[A]は、エポキシ樹脂組成物[B]に含有される硬化剤とは異なる硬化剤を含有する。すなわち、所定の芳香族ジアミン系硬化剤は、主にプリプレグ100の表面層16に含有され、所定の芳香族ジアミン系硬化剤以外の硬化剤は、主にプリプレグ100の強化繊維からなるシート内に含有される。各硬化剤の含有量は、用いるエポキシ樹脂及び硬化剤の種類に応じて、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂を硬化させる適量に調節される。   The epoxy resin composition [B] contains a predetermined aromatic diamine-based curing agent. The epoxy resin composition [A] contains a curing agent different from the curing agent contained in the epoxy resin composition [B]. That is, the predetermined aromatic diamine-based curing agent is mainly contained in the surface layer 16 of the prepreg 100, and the curing agent other than the predetermined aromatic diamine-based curing agent is mainly contained in the sheet composed of the reinforcing fibers of the prepreg 100. Contained. The content of each curing agent is adjusted to an appropriate amount for curing all epoxy resins contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B] according to the type of epoxy resin and curing agent used. .

本発明のプリプレグは、著しい保存安定性の向上が認められる。その理由は明らかでないが、エポキシ樹脂組成物[A]に含有される硬化剤とエポキシ樹脂組成物[B]に含有される硬化剤とを分離させた状態で、プリプレグに含有させる構成にあると考えられる。   The prepreg of the present invention is remarkably improved in storage stability. The reason is not clear, but the prepreg contains the curing agent contained in the epoxy resin composition [A] and the curing agent contained in the epoxy resin composition [B] in a separated state. Conceivable.

2つの硬化剤を分離させずに含有させる場合、一方の硬化剤がエポキシ樹脂に溶解して、他方の硬化剤とエポキシ樹脂との相溶化剤のような働きを示すことにより、エポキシ樹脂の溶解性が変化し、他方の硬化剤の溶解量が著しく増加して硬化反応が進む可能性がある。各硬化剤を分離させた状態で含有させた場合には、そのような硬化剤の溶解量の増加を抑制することができると推察される。   When two curing agents are contained without being separated, one curing agent dissolves in the epoxy resin, and acts as a compatibilizer between the other curing agent and the epoxy resin, thereby dissolving the epoxy resin. The properties may change, and the amount of the other curing agent dissolved may increase significantly, and the curing reaction may proceed. When each curing agent is contained in a separated state, it is presumed that an increase in the amount of such curing agent dissolved can be suppressed.

本発明のプリプレグは、強化繊維の含有量がプリプレグ全質量を100質量%として40〜80質量%であることが好ましく、50〜70質量%であることが特に好ましい。強化繊維の含有量が40質量%未満の場合は、このプリプレグを用いて作製されるコンポジットの強度等が不足する。強化繊維の含有量が80質量%を超える場合は、プリプレグの強化繊維層内に含浸されるマトリックス樹脂の量が不足するため、得られるコンポジットにおけるボイドの発生を十分に抑制することができない。   In the prepreg of the present invention, the content of reinforcing fibers is preferably 40 to 80% by mass, particularly preferably 50 to 70% by mass, with the total mass of the prepreg being 100% by mass. When the content of the reinforcing fiber is less than 40% by mass, the strength of the composite produced using this prepreg is insufficient. When the reinforcing fiber content exceeds 80% by mass, the amount of the matrix resin impregnated in the reinforcing fiber layer of the prepreg is insufficient, so that generation of voids in the resulting composite cannot be sufficiently suppressed.

(2)1次プリプレグ
本発明を構成する1次プリプレグは、シート状の繊維強化基材の空隙に、後述するエポキシ樹脂組成物[A]を含浸させることにより得ることができる。図2(a)は、エポキシ樹脂組成物[A]シート13と、該エポキシ樹脂組成物[A]シート13を含浸させる前の強化繊維シート12とを配置した第1積層体を示す断面概念図である。図2(b)は、強化繊維シート12にエポキシ樹脂組成物[A]シート13を含浸させて得られる1次プリプレグ10の断面概念図である。図2(c)は、1次プリプレグ10の表面10aにエポキシ樹脂組成物[B]シート15を配置した第2積層体を示す断面概念図である。本発明のプリプレグにおいては、1次プリプレグ10の表面10aにエポキシ樹脂組成物[B]シート15を配置し、加熱、押圧して、1次プリプレグ10の表面10aにエポキシ樹脂組成物[B]シート15を熱圧着することにより一体化させて表面層16が形成される(図1)。
(2) Primary prepreg The primary prepreg constituting the present invention can be obtained by impregnating an epoxy resin composition [A] described later into the voids of a sheet-like fiber reinforced base material. FIG. 2A is a conceptual cross-sectional view showing a first laminate in which the epoxy resin composition [A] sheet 13 and the reinforcing fiber sheet 12 before impregnating the epoxy resin composition [A] sheet 13 are arranged. It is. FIG. 2B is a conceptual cross-sectional view of the primary prepreg 10 obtained by impregnating the reinforcing fiber sheet 12 with the epoxy resin composition [A] sheet 13. FIG. 2C is a conceptual cross-sectional view showing a second laminate in which the epoxy resin composition [B] sheet 15 is arranged on the surface 10 a of the primary prepreg 10. In the prepreg of the present invention, the epoxy resin composition [B] sheet 15 is disposed on the surface 10 a of the primary prepreg 10, heated and pressed, and the epoxy resin composition [B] sheet is applied to the surface 10 a of the primary prepreg 10. The surface layer 16 is formed by thermocompression bonding 15 (FIG. 1).

(2−1)強化繊維基材
1次プリプレグの強化繊維基材シートに用いられる強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維などを使用できる。これらの強化繊維の中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましく、比強度、比弾性率が良好で軽量かつ高強度の繊維強化複合材料が得られる炭素繊維がより好ましく、引張強度に優れるポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が特に好ましい。
(2-1) Reinforcing fiber substrate Examples of reinforcing fibers used in the reinforcing fiber substrate sheet of the primary prepreg include, for example, carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, silicon carbide fibers, polyester fibers, ceramic fibers, alumina fibers, Boron fibers, metal fibers, mineral fibers, rock fibers and slug fibers can be used. Among these reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers are preferable, carbon fibers that provide a lightweight and high-strength fiber-reinforced composite material with favorable specific strength and specific elastic modulus are more preferable, and are excellent in tensile strength. Acrylonitrile (PAN) based carbon fibers are particularly preferred.

強化繊維にPAN系炭素繊維を用いる場合、その引張り弾性率は、170〜600GPaであることが好ましく、220〜450GPaであることが特に好ましい。また、引張強度は3920MPa(400kgf/mm)以上であることが好ましい。このような炭素繊維を用いることにより、コンポジットの機械的性質を向上できる。 When PAN-based carbon fiber is used as the reinforcing fiber, the tensile elastic modulus is preferably 170 to 600 GPa, and particularly preferably 220 to 450 GPa. The tensile strength is preferably 3920 MPa (400 kgf / mm 2 ) or more. By using such a carbon fiber, the mechanical properties of the composite can be improved.

強化繊維基材シートとしては、例えば、多数本の強化繊維や強化繊維束を一方向に引き揃えたシート状物や、平織や綾織などの二方向織物、多軸織物、不織布、マット、ニット、組紐、強化繊維を抄紙した紙などを挙げることができる。シートの厚さは、0.01〜3mmが好ましく、0.1〜1.5mmがより好ましい。これらの強化繊維基材シートは、公知のサイズ剤を公知の含有量で含んでいる場合を含む。   As the reinforcing fiber base sheet, for example, a sheet-like product in which a large number of reinforcing fibers and reinforcing fiber bundles are aligned in one direction, bi-directional woven fabrics such as plain weave and twill weave, multiaxial woven fabric, non-woven fabric, mat, knit, Examples include braided paper and paper made of reinforcing fibers. The thickness of the sheet is preferably 0.01 to 3 mm, and more preferably 0.1 to 1.5 mm. These reinforcing fiber base sheets include a case where a known sizing agent is contained in a known content.

(2−2)エポキシ樹脂組成物[A]
エポキシ樹脂組成物[A]は、少なくともエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂と、後述するエポキシ樹脂組成物[B]に含有される芳香族ジアミン系硬化剤以外の硬化剤とからなる。エポキシ樹脂組成物[A]には、更にエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を加えても良い。以下、エポキシ樹脂組成物[A]の各成分について説明する。
(2-2) Epoxy resin composition [A]
The epoxy resin composition [A] comprises at least an epoxy resin, an epoxy resin-soluble thermoplastic resin, and a curing agent other than the aromatic diamine-based curing agent contained in the epoxy resin composition [B] described later. An epoxy resin-insoluble thermoplastic resin may be further added to the epoxy resin composition [A]. Hereinafter, each component of the epoxy resin composition [A] will be described.

(2−2−1)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂は、従来公知のエポキシ樹脂である。公知のエポキシ樹脂の中でも、分子内に芳香族基を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましく、グリシジルアミン構造、グリシジルエーテル構造のいずれかを有するエポキシ樹脂が好ましい。また、脂環族エポキシ樹脂も好適に用いることができる。
(2-2-1) Epoxy Resin The epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A] is a conventionally known epoxy resin. Among known epoxy resins, an epoxy resin having an aromatic group in the molecule is preferably used, and an epoxy resin having either a glycidylamine structure or a glycidyl ether structure is preferable. Moreover, an alicyclic epoxy resin can also be used suitably.

グリシジルアミン構造を有するエポキシ樹脂としては、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、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−m−アミノフェノール、N,N,O−トリグリシジル−3−メチル−4−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体などが例示される。   Examples of the epoxy resin having a glycidylamine structure include N, N, N ′, N′-tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol, N, N, O-triglycidyl-m-. Examples include aminophenol, N, N, O-triglycidyl-3-methyl-4-aminophenol, and various isomers of triglycidylaminocresol.

グリシジルエーテル構造を含有するエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が例示される。   Examples of the epoxy resin containing a glycidyl ether structure include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, and cresol novolac type epoxy resin.

これらのエポキシ樹脂は、必要に応じて、芳香族環構造などに非反応性置換基を有していても良い。非反応性置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基、フェニルなどの芳香族基、アルコキシル基、アラルキル基、塩素や臭素などのハロゲン基などが例示される。これらのエポキシ樹脂は単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。   These epoxy resins may have a non-reactive substituent in the aromatic ring structure or the like as necessary. Examples of non-reactive substituents include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aromatic groups such as phenyl, alkoxyl groups, aralkyl groups, and halogen groups such as chlorine and bromine. These epoxy resins may be used independently and may use 2 or more types together.

(2−2−2)硬化剤
エポキシ樹脂組成物[A]に含有される硬化剤には、後述するエポキシ樹脂組成物[B]に含有される芳香族ジアミン系硬化剤を用いない。すなわち、下記式(1)で表される硬化剤以外の公知の硬化剤を使用する。
(2-2-2) Curing Agent As the curing agent contained in the epoxy resin composition [A], the aromatic diamine curing agent contained in the epoxy resin composition [B] described later is not used. That is, a known curing agent other than the curing agent represented by the following formula (1) is used.

Figure 2013142123
Figure 2013142123

(Xは、−CH−,−CH(CH)−,−C(CH−を、Ar−NHおよびAr’−NHは、下記に示す式(2)〜(9)の構造のいずれかを表す。) (X represents —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 represent the following formulas (2) to (9) Represents one of the structures.)

Figure 2013142123
Figure 2013142123

(上記式(2)〜(9)中のR,Rは、それぞれ水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
エポキシ樹脂組成物[B]に含有される芳香族ジアミン系硬化剤と異なる硬化剤を用いることにより、エポキシ樹脂組成物[B]に含有される芳香族ジアミン系硬化剤を単独で用いるよりも、得られるプリプレグの経時変化を抑制し、更にプリプレグの硬化物の耐熱性や機械特性を高めることが出来る。
(R 1 and R 2 in the above formulas (2) to (9) each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
By using a curing agent different from the aromatic diamine curing agent contained in the epoxy resin composition [B], rather than using the aromatic diamine curing agent contained in the epoxy resin composition [B] alone, It is possible to suppress the change with time of the obtained prepreg, and to further improve the heat resistance and mechanical properties of the cured prepreg.

エポキシ樹脂組成物[A]に含有される硬化剤の具体的な例としては、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホンおよびこれらの混合物が優れた力学特性を与えるため好ましい。コート剤によりマイクロカプセル化されたジアミノジフェニルスルホン(mc−DDS)を用いることも可能である。   Specific examples of the curing agent contained in the epoxy resin composition [A] include 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, and mixtures thereof that give excellent mechanical properties. preferable. It is also possible to use diaminodiphenyl sulfone (mc-DDS) microencapsulated with a coating agent.

mc−DDSは、室温状態においてエポキシ樹脂と反応することを防止するように、物理的、化学的な結合によりDDS粒子の表層が反応性の低い物質でコートされている。DDS粒子の表層をコートするコート剤は、具体的には、ポリアミド、変性尿素樹脂、変性メラミン樹脂、ポリオレフィン、ポリパラフィン(変性品も含む)等である。これらのコート剤は、単独使用又は併用してもよく、また、前記以外の種々のコート剤でマイクロカプセル化されたDDSを用いることもできる。   In mc-DDS, the surface layer of DDS particles is coated with a low-reactivity substance by physical and chemical bonding so as to prevent reaction with an epoxy resin at room temperature. Specific examples of the coating agent for coating the surface layer of the DDS particles include polyamide, modified urea resin, modified melamine resin, polyolefin, polyparaffin (including modified products), and the like. These coating agents may be used alone or in combination, and DDS microencapsulated with various coating agents other than those described above can also be used.

エポキシ樹脂組成物[A]に含有される硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対し、30〜65質量部であることが好ましい。   It is preferable that content of the hardening | curing agent contained in an epoxy resin composition [A] is 30-65 mass parts with respect to 100 mass parts of epoxy resins contained in an epoxy resin composition [A].

また、エポキシ樹脂組成物[A]およびエポキシ樹脂組成物[B]とに含有される硬化剤の合計含有量は、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂を硬化させることができるのに十分な量であればよく、エポキシ樹脂や硬化剤の種類により適宜調節される。   Moreover, the total content of the curing agent contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B] is the total content contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B]. It is sufficient that the amount is sufficient to cure the epoxy resin, and is appropriately adjusted depending on the type of the epoxy resin and the curing agent.

(2−2−3)熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物[A]は、少なくともエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含有する。更にエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂は、従来公知のものを用いることができる。
(2-2-3) Thermoplastic resin The epoxy resin composition [A] contains at least an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. Furthermore, it is preferable to contain an epoxy resin insoluble thermoplastic resin. A conventionally well-known thing can be used for the epoxy resin soluble thermoplastic resin and epoxy resin insoluble thermoplastic resin which are contained in an epoxy resin composition [A].

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂とは、エポキシ樹脂に一部又は全部が加熱等により溶解し得る熱可塑性樹脂である。エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂とは、加熱などの処理を施しても、エポキシ樹脂に溶解しない熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂がエポキシ樹脂に溶解しないとは、熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂中に投入し、一般的なコンポジット成形時の処理温度である100〜190℃で攪拌した場合に、粒子の大きさが変化しない場合をいう。   The epoxy resin-soluble thermoplastic resin is a thermoplastic resin that can be partially or wholly dissolved in the epoxy resin by heating or the like. The epoxy resin-insoluble thermoplastic resin is a thermoplastic resin that does not dissolve in the epoxy resin even when subjected to a treatment such as heating. The fact that the thermoplastic resin does not dissolve in the epoxy resin means that the particle size changes when the thermoplastic resin is put into the epoxy resin and stirred at a processing temperature of 100 to 190 ° C., which is a processing temperature at the time of general composite molding. When not.

熱可塑性樹脂を含有することにより、エポキシ樹脂組成物[A]に靱性を付与し、得られるコンポジットの耐衝撃性を向上させることができる。   By containing a thermoplastic resin, toughness can be imparted to the epoxy resin composition [A], and the impact resistance of the resulting composite can be improved.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂組成物[A]の硬化過程でエポキシ樹脂に溶解し、エポキシ樹脂組成物[A]の粘度を増加させることができる。これにより、硬化過程に生じる粘度低下によるエポキシ樹脂組成物[A]のフローを防止することができる。   The epoxy resin-soluble thermoplastic resin can be dissolved in the epoxy resin during the curing process of the epoxy resin composition [A] to increase the viscosity of the epoxy resin composition [A]. Thereby, the flow of epoxy resin composition [A] by the viscosity fall which arises in a hardening process can be prevented.

(2−2−3a)エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、硬化過程中での溶解安定性、硬化後に得られる複合材料に対する靭性付与、耐薬品性、耐熱性、耐湿熱性付与の点で、エポキシ樹脂と反応性を有する反応基または水素結合を形成する官能基を含有しているものが好ましい。エポキシ樹脂と反応性を有する反応基としては、水酸基、カルボン酸基、イミノ基、アミノ基などの官能基を有することが好ましい。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の例としては、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を併用して用いても良い。
(2-2-3a) Epoxy resin-soluble thermoplastic resin Epoxy resin-soluble thermoplastic resin is soluble in the curing process, imparted toughness to the composite material obtained after curing, chemical resistance, heat resistance, and moist heat resistance. In this respect, those containing a reactive group reactive with an epoxy resin or a functional group forming a hydrogen bond are preferred. The reactive group having reactivity with the epoxy resin preferably has a functional group such as a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, and an amino group. Examples of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin include polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, and polycarbonate. These may be used alone or in combination of two or more.

エポキシ樹脂組成物[A]に含まれるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量は、1次プリプレグの粘度に応じて適宜調整される。1次プリプレグの加工性の観点から、エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、5〜50質量部が好ましい。   The content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [A] is appropriately adjusted according to the viscosity of the primary prepreg. From the viewpoint of workability of the primary prepreg, 5 to 50 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A].

また、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂100質量部に対するエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量は、5〜40質量部が好ましく、15〜35質量部がより好ましい。5質量部未満の場合は、得られる繊維強化複合材料の耐衝撃性が不十分となる場合がある。40質量部を超える場合、粘度が著しく高くなり取扱い性が著しく悪化する場合がある。   Moreover, 5-40 mass parts is preferable and, as for content of the epoxy resin soluble thermoplastic resin with respect to 100 mass parts of all the epoxy resins contained in an epoxy resin composition [A] and an epoxy resin composition [B], 15-35. Part by mass is more preferable. If the amount is less than 5 parts by mass, the resulting fiber-reinforced composite material may have insufficient impact resistance. When it exceeds 40 mass parts, a viscosity may become remarkably high and a handleability may deteriorate remarkably.

エポキシ樹脂組成物[A]を製造する際に配合されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の形状は特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物中に、均質に配合され、また得られるプリプレグが良好な成形性を発揮できるように、粒子状であることが好ましい。   The shape of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin blended when producing the epoxy resin composition [A] is not particularly limited, but it is homogeneously blended in the epoxy resin composition, and the resulting prepreg has good moldability. It is preferable that it is a particulate form so that can be exhibited.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径は、1〜50μmであることが好ましく、3〜30μmであることがより好ましい。1μmより小さいと嵩密度が高くなり、エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく増粘したり、十分な量を添加することが困難となったりする場合がある。50μmより大きいと、得られるエポキシ樹脂組成物を後述するシート状にする際、シートを均質な厚みで作製しにくくなる場合がある。   The average particle diameter of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin particles is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 3 to 30 μm. If it is smaller than 1 μm, the bulk density increases, and the viscosity of the epoxy resin composition may increase significantly, or it may be difficult to add a sufficient amount. When it is larger than 50 μm, it may be difficult to produce a sheet with a uniform thickness when the resulting epoxy resin composition is formed into a sheet shape to be described later.

本発明におけるエポキシ樹脂組成物[A]は、後述するエポキシ樹脂組成物[B]と同様、その硬化反応の過程で、エポキシ樹脂と硬化剤との反応物を島成分とし、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を海成分とする海島相分離構造を形成するものであることが好ましい。   The epoxy resin composition [A] in the present invention, like the epoxy resin composition [B] described later, has a reaction product of an epoxy resin and a curing agent as an island component in the course of its curing reaction, and is an epoxy resin-soluble thermoplastic. It is preferable to form a sea-island phase separation structure containing resin as a sea component.

(2−2−3b)エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂組成物[A]がコンポジットを製造した場合に構成する海島相分離構造の島成分となる。
(2-2-3b) Epoxy Resin Insoluble Thermoplastic Resin The epoxy resin insoluble thermoplastic resin is an island component of the sea-island phase separation structure that is formed when the epoxy resin composition [A] produces a composite.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂粒子は、本発明のプリプレグを用いて製造するコンポジットのマトリクス樹脂中に層間粒子として分散する。層間粒子は、コンポジット外部からの衝撃を吸収して衝撃の伝播を抑制し、コンポジットの耐衝撃性を向上させる。層間粒子は、コンポジット中の全エポキシ樹脂100質量部に対して、5〜60質量部存在することが好ましい。   Epoxy resin-insoluble thermoplastic resin particles are dispersed as interlayer particles in a composite matrix resin produced using the prepreg of the present invention. The interlayer particles absorb the impact from the outside of the composite, suppress the propagation of the impact, and improve the impact resistance of the composite. The interlayer particles are preferably present in an amount of 5 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin in the composite.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径は、1〜50μmが好ましく、3〜30μmがより好ましい。平均粒子径が1μmより小さいと嵩密度が高くなり、エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく増粘して取扱い性が低下する。また、強化繊維基材の中までエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂粒子が入りこんで基材内部に留まり、層間粒子として機能できなくなる。50μmより大きいとエポキシ樹脂組成物[A]をシート状にする際、シートを均質な厚みで作製しにくくなる場合がある。   The average particle diameter of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin particles is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 3 to 30 μm. When the average particle size is smaller than 1 μm, the bulk density is increased, the viscosity of the epoxy resin composition is remarkably increased, and the handleability is lowered. In addition, the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin particles enter the reinforcing fiber base material and stay inside the base material, and cannot function as interlayer particles. If it is larger than 50 μm, it may be difficult to produce the sheet with a uniform thickness when the epoxy resin composition [A] is formed into a sheet.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリアラミド、ポリエーテルニトリル、ポリベンズイミダゾールが例示される。これらの中でも、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドは、高靭性かつ耐熱性良好であるため好ましい。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。また、これらの共重合体を用いることもできる。例えば、ポリイミドやポリアミドはコンポジットに対する靭性付与効果が特に優れている。   Examples of epoxy resin insoluble thermoplastic resins include polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyester, polyamideimide, polyimide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyethylene naphthalate, polyaramid, polyethernitrile, and polybenzimidazole. Is done. Among these, polyamide, polyamideimide, and polyimide are preferable because of high toughness and good heat resistance. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these copolymers can also be used. For example, polyimide and polyamide are particularly excellent in the effect of imparting toughness to the composite.

特に、非晶性ポリイミドや、ナイロン6(登録商標)(カプロラクタムの開環重縮合反応により得られるポリアミド)、ナイロン12(ラウリルラクタムの開環重縮合反応により得られるポリアミド)、非晶性のナイロン(透明ナイロンとも呼ばれ、ポリマーの結晶化が起こらないか、ポリマーの結晶化速度が極めて遅いナイロン)のようなポリアミドを使用することにより、得られるコンポジットの耐熱性を向上させることができる。   In particular, amorphous polyimide, nylon 6 (registered trademark) (polyamide obtained by ring-opening polycondensation reaction of caprolactam), nylon 12 (polyamide obtained by ring-opening polycondensation reaction of lauryl lactam), amorphous nylon By using a polyamide such as (also called transparent nylon, which does not cause crystallization of the polymer or has a very low crystallization rate of the polymer), the heat resistance of the obtained composite can be improved.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の形状は特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物中に、均質に配合され、また得られるプリプレグが良好な成形性を維持できるように、粒子状であることが好ましい。   The shape of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin is not particularly limited, but is preferably in the form of particles so that the epoxy resin composition is homogeneously blended and the obtained prepreg can maintain good moldability.

エポキシ樹脂組成物[A]に含まれるエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の含有量は、1次プリプレグの粘度に応じて適宜調整される。1次プリプレグの加工性の観点から、エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、5〜60質量部が好ましい。   The content of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [A] is appropriately adjusted according to the viscosity of the primary prepreg. From the viewpoint of workability of the primary prepreg, 5 to 60 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A].

また、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂100質量部に対する含有量は、10〜45質量部が好ましく、20〜45質量部がより好ましい。10質量部未満の場合は、得られるコンポジットの耐衝撃性を十分得られない場合がある。45質量部を超える場合は、エポキシ樹脂組成物[A]の含浸性や、プリプレグのドレープ性などを低下させる場合がある。   Moreover, 10-45 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of all the epoxy resins contained in epoxy resin composition [A] and epoxy resin composition [B], and 20-45 mass parts is more preferable. When the amount is less than 10 parts by mass, the resulting composite may not have sufficient impact resistance. When it exceeds 45 mass parts, the impregnation property of an epoxy resin composition [A], the drape property of a prepreg, etc. may be reduced.

(2−2−4)他の成分
本発明のエポキシ樹脂組成物[A]は、エポキシ樹脂、硬化剤、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を必須成分とする。硬化剤は、後述するエポキシ樹脂組成物[B]に含有される所定の芳香族ジアミン系硬化剤以外の硬化剤から選択される。上記の必須成分に加え、更にエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。この他、本発明の目的・効果を阻害しない限り必要に応じて、適宜、3級アミン、イミダゾール等のアミン化合物、ホスフィン類、ホスホニウム等のリン化合物、N,N−ジメチル尿素誘導体などの硬化促進剤、反応性希釈剤、充填剤、酸化防止剤、難燃剤、顔料等の各種添加剤を含有してもよい。
(2-2-4) Other components The epoxy resin composition [A] of the present invention contains an epoxy resin, a curing agent, and an epoxy resin-soluble thermoplastic resin as essential components. A hardening | curing agent is selected from hardening | curing agents other than the predetermined | prescribed aromatic diamine type hardening | curing agent contained in the epoxy resin composition [B] mentioned later. In addition to the above essential components, it is preferable to further contain an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin. In addition, curing acceleration of amine compounds such as tertiary amines and imidazoles, phosphines, phosphorus compounds such as phosphonium, N, N-dimethylurea derivatives, etc., as appropriate, as long as they do not hinder the purpose and effect of the present invention Various additives such as an agent, a reactive diluent, a filler, an antioxidant, a flame retardant, and a pigment may be contained.

(3)表面層(エポキシ樹脂組成物[B])
本発明のプリプレグの表面層は、エポキシ樹脂組成物[B]からなり、1次プリプレグの少なくとも一方の表面に形成される。
(3) Surface layer (epoxy resin composition [B])
The surface layer of the prepreg of the present invention is composed of the epoxy resin composition [B] and is formed on at least one surface of the primary prepreg.

(3−1)エポキシ樹脂組成物[B]
エポキシ樹脂組成物[B]は、少なくともエポキシ樹脂、所定の芳香族ジアミン系硬化剤及びエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂からなる。
(3-1) Epoxy resin composition [B]
The epoxy resin composition [B] includes at least an epoxy resin, a predetermined aromatic diamine-based curing agent, and an epoxy resin-soluble thermoplastic resin.

(3−1−1)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂は、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができる。得られるコンポジットが優れた機械特性を発揮するために、芳香族基を含有するエポキシ樹脂を用いることが好ましく、グリシジルアミン構造、グリシジルエーテル構造のいずれかを含有するエポキシ樹脂が好ましい。また、脂環族エポキシ樹脂も好適に用いることができる。これらのエポキシ樹脂は単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
(3-1-1) Epoxy resin As the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [B], a conventionally known epoxy resin can be used. In order for the resulting composite to exhibit excellent mechanical properties, an epoxy resin containing an aromatic group is preferably used, and an epoxy resin containing either a glycidylamine structure or a glycidyl ether structure is preferred. Moreover, an alicyclic epoxy resin can also be used suitably. These epoxy resins may be used independently and may use 2 or more types together.

1次プリプレグと表面層とを良好に接着させるため、エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂と同じエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
(3−1−2)芳香族ジアミン系硬化剤
エポキシ樹脂組成物[B]に含有される硬化剤は、下記式(1)で表される芳香族ジアミンである。
In order to adhere the primary prepreg and the surface layer well, it is preferable to use the same epoxy resin as the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A].
(3-1-2) Aromatic diamine-based curing agent The curing agent contained in the epoxy resin composition [B] is an aromatic diamine represented by the following formula (1).

Figure 2013142123
Figure 2013142123

ここで、Xは、−CH−,−CH(CH)−,−C(CH−を、Ar−NHおよびAr’−NHは、下記に示す式(2)〜(9)の構造のいずれかを表す。 Here, X represents —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 represent the following formulas (2) to ( It represents one of the structures of 9).

Figure 2013142123
Figure 2013142123

上記式(2)〜(9)中のR,Rは、それぞれ水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。アルキル基の一部に非反応性エーテル基、非反応性ハロゲン、3級アミン類を含んでも良い。 R 1 and R 2 in the above formulas (2) to (9) each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. A part of the alkyl group may contain a non-reactive ether group, a non-reactive halogen, or a tertiary amine.

本芳香族ジアミン系硬化剤には、エポキシ樹脂組成物の硬化性、保存安定性、硬化物の耐熱性の観点から、メチル基、エチル基、イソプロピル基が含まれることが好ましい。特に、上記式(1)において、Xが−CH−で、Ar−NHおよびAr’−NHが式(3)であるものが好ましい。 The aromatic diamine-based curing agent preferably contains a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group from the viewpoints of curability of the epoxy resin composition, storage stability, and heat resistance of the cured product. In particular, in the above formula (1), X is —CH 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 are preferably formula (3).

具体的には、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、4,4’−ジアミノ−3,3’ ,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン(例として日本化薬社製KAYABONDC−300S、ロンザジャパン社製M−DEA)、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン(例としてイハラケミカル工業社製キュアハードMED)、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン(例としてロンザジャパン社製M−DIPA)などが挙げられる。   Specifically, diaminodiphenylmethane (DDM), 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraethyldiphenylmethane (for example, KAYABODC-300S manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., M-DEA manufactured by Lonza Japan) 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane (for example, Cure Hard MED manufactured by Ihara Chemical Industry Co., Ltd.), 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5 '-Tetraisopropyldiphenylmethane (for example, M-DIPA manufactured by Lonza Japan Ltd.) and the like can be mentioned.

本芳香族ジアミン系硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対し、55〜85質量部であることが好ましい。   It is preferable that content of this aromatic diamine type hardening | curing agent is 55-85 mass parts with respect to 100 mass parts of epoxy resins contained in an epoxy resin composition [B].

またエポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]に含有される硬化剤の合計含有量は、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂を硬化させることができるのに十分な量であればよく、エポキシ樹脂や硬化剤の種類により適宜調節される。   The total content of curing agents contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B] is the total epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B]. It is sufficient if the amount is sufficient to cure the resin, and is appropriately adjusted depending on the type of epoxy resin or curing agent.

例えば、エポキシ樹脂組成物[A]に、グリシジルアミン型エポキシ樹脂と、硬化剤として、3,3’−ジアミノジフェニルスルホンとを用い、エポキシ樹脂組成物[B]に、グリシジルアミン型エポキシ樹脂と、硬化剤として、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタンとを用いる場合がある。この場合、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全硬化剤の活性水素当量の比(活性水素当量/エポキシ当量)が0.50〜0.95であることが好ましく、0.60〜0.90であることがより好ましい。   For example, a glycidylamine type epoxy resin and 3,3′-diaminodiphenylsulfone as a curing agent are used for the epoxy resin composition [A], and a glycidylamine type epoxy resin is used for the epoxy resin composition [B]. As a curing agent, 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane may be used. In this case, it is contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B] with respect to the epoxy equivalent of all the epoxy resins contained in the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B]. The ratio of active hydrogen equivalents (active hydrogen equivalents / epoxy equivalents) of all the curing agents is preferably 0.50 to 0.95, and more preferably 0.60 to 0.90.

なお、上記の例において、グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社製エピコート604が例示される。また、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタンとしては、イハラケミカル工業社製キュアハードMEDが例示される。   In addition, in said example, Japan Epoxy Resin Epicoat 604 is illustrated as a glycidyl amine type epoxy resin. Examples of 4,4'-diamino-3,3'-diethyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane include Cure Hard MED manufactured by Ihara Chemical Industry.

(3−1−3)エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート等、エポキシ樹脂組成物[A]に含有されうるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂として例示したものを同様に用いることができる。エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるものと同一のものを用いても良いし、異なっていても良い。これらは、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
(3-1-3) Epoxy resin-soluble thermoplastic resin The epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [B] is an epoxy resin composition such as polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, and polycarbonate [ Those exemplified as the epoxy resin-soluble thermoplastic resin that can be contained in A] can be similarly used. The same thing as what is contained in an epoxy resin composition [A] may be used, and may differ. These may be used alone or in combination of two or more.

エポキシ樹脂組成物[B]に含まれるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物[B]に含まれるエポキシ樹脂100質量部に対して、5〜50質量部が好ましく、15〜40質量部がより好ましい。5質量部未満の場合は、得られるプリプレグ及び繊維強化複合材料の耐衝撃性が不十分となる場合がある。50質量部を超える場合は、プリプレグの粘度が著しく高くなり取扱い性が著しく悪化する場合がある。   The content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [B] is preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [B]. More preferred is 40 parts by weight. When the amount is less than 5 parts by mass, the resulting prepreg and the fiber reinforced composite material may have insufficient impact resistance. When the amount exceeds 50 parts by mass, the viscosity of the prepreg may be remarkably increased and the handleability may be significantly deteriorated.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、硬化過程中での溶解安定性、複合材料に対する靭性付与、耐薬品性、耐熱性、耐湿熱性付与の点で、エポキシ樹脂と反応性を有する反応基を含有しているものが好ましい。エポキシ樹脂と反応性を有する反応基としては、水酸基、カルボン酸基、イミノ基、アミノ基などの官能基を有することが好ましい。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を併用して用いても良い。   Epoxy resin-soluble thermoplastic resins contain reactive groups that are reactive with epoxy resins in terms of dissolution stability during curing, imparting toughness to composite materials, chemical resistance, heat resistance, and moist heat resistance. Is preferred. The reactive group having reactivity with the epoxy resin preferably has a functional group such as a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, and an amino group. Examples of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin include polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, and polycarbonate. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明のプリプレグの表面層を形成するエポキシ樹脂組成物[B]の硬化物は、海島相分離構造を有する。好ましくは、エポキシ樹脂組成物[B]が、いわゆるLCST(下限臨界溶液温度)型の相図を示す。LCST型の相図の低温域では、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が相溶する。高温域では、架橋反応によるエポキシ樹脂の分子量増大に伴い、2相域が拡大し相溶域は減少する。かかる相溶域の減少過程で相分離が起り、海島相分離構造を形成する。本発明は、エポキシ樹脂組成物[B]の硬化反応により相分離が誘発され、少なくとも本発明のプリプレグの表面層内部で、好ましくはエポキシ樹脂組成物[A]も含めたプリプレグに含まれる全エポキシ樹脂組成物の硬化で、海島相分離構造が形成される。かかる海島相分離構造は、コンポジットの耐衝撃性向上に寄与する。   The cured product of the epoxy resin composition [B] that forms the surface layer of the prepreg of the present invention has a sea-island phase separation structure. Preferably, the epoxy resin composition [B] shows a so-called LCST (lower critical solution temperature) phase diagram. In the low temperature region of the LCST phase diagram, the epoxy resin and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin are compatible. In the high temperature range, with the increase in the molecular weight of the epoxy resin due to the cross-linking reaction, the two-phase range expands and the compatible range decreases. Phase separation occurs in the process of decreasing the compatibility zone, and a sea-island phase separation structure is formed. In the present invention, phase separation is induced by the curing reaction of the epoxy resin composition [B], and at least inside the surface layer of the prepreg of the present invention, preferably all epoxy contained in the prepreg including the epoxy resin composition [A] By curing the resin composition, a sea-island phase separation structure is formed. Such a sea-island phase separation structure contributes to an improvement in impact resistance of the composite.

LCST型の相図を示す海島相分離構造を形成するためには、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂がエポキシ樹脂との間に水素結合を形成することが好ましい。エポキシ樹脂と硬化剤は、窒素、酸素、硫黄、ハロゲンなどの電気陰性度の大きな原子を分子内に持つ。従って、エポキシ樹脂等とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂との間に水素結合を形成するために、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、これらの電気陰性度の大きな原子と水素結合を作りやすい官能基を有することが好ましい。そのような官能基を介して、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂組成物は、硬化剤や、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂中に溶解したエポキシ樹脂と結合する。   In order to form a sea-island phase separation structure showing an LCST type phase diagram, it is preferable that the epoxy resin-soluble thermoplastic resin forms a hydrogen bond with the epoxy resin. Epoxy resins and curing agents have atoms with large electronegativity such as nitrogen, oxygen, sulfur, and halogen in the molecule. Accordingly, in order to form a hydrogen bond between an epoxy resin or the like and an epoxy resin-soluble thermoplastic resin, the epoxy resin-soluble thermoplastic resin has a functional group that easily forms a hydrogen bond with an atom having a large electronegativity. It is preferable. Through such a functional group, the epoxy resin-soluble thermoplastic resin composition is bonded to a curing agent or an epoxy resin dissolved in the epoxy resin-soluble thermoplastic resin.

従って、本発明において少なくともエポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂等との水素結合を形成しやすい水酸基、カルボン酸基、イミノ基、アミノ基などの官能基を有することが好ましく、水酸基を持つことがより好ましい。本発明のエポキシ樹脂組成物[B]は、かかるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を用いることにより、LCST型の相図を示す海島相分離構造を形成しやすくなる。すなわち、エポキシ樹脂組成物[B]を用いたプリプレグで複合材料を製造した場合、エポキシ樹脂組成物[B]は、その硬化反応の過程で海島相分離構造を形成する。その島成分はエポキシ樹脂と硬化剤との反応物からなり、海成分はエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含む。   Accordingly, in the present invention, at least the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [B] has a functional group such as a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, and an amino group that easily forms a hydrogen bond with the epoxy resin. It preferably has a group, and more preferably has a hydroxyl group. The epoxy resin composition [B] of the present invention easily forms a sea-island phase separation structure showing an LCST type phase diagram by using such an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. That is, when a composite material is manufactured with a prepreg using the epoxy resin composition [B], the epoxy resin composition [B] forms a sea-island phase separation structure in the course of its curing reaction. The island component includes a reaction product of an epoxy resin and a curing agent, and the sea component includes an epoxy resin-soluble thermoplastic resin.

形成される海島相分離構造は、海成分がエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含む。本発明のプリプレグを硬化して得られる複合材料は耐衝撃強度、曲げ・引張り強度特性に優れ、エポキシ樹脂に由来する靱性の低さが著しく改善される。   In the formed sea-island phase separation structure, the sea component contains an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. The composite material obtained by curing the prepreg of the present invention is excellent in impact strength and bending / tensile strength properties, and the low toughness derived from the epoxy resin is remarkably improved.

島成分の主成分は、エポキシ樹脂と硬化剤との反応物である。この島成分の平均粒子径は好ましくは、0.01〜10μmであり、より好ましくは、0.01〜5μmであり、更に好ましくは、0.01〜1μmであり、特に好ましくは0.01〜0.6μmである。島成分の平均粒子径が0.01μm未満の場合、エポキシ樹脂組成物[B]の粘度が高くなり、プロセス性に悪影響を与えるため好ましくない。一方、島成分の平均粒子径が10μmを超えると、樹脂組成物の粘度が低下するためプロセス性は向上するが、硬化物の機械物性、耐熱性、接着性、寸法安定性、耐薬品性が著しく低下するため好ましくない。本発明において島成分の平均粒子径は、エポキシ樹脂組成物[B]の粘度調整や、硬化させる際の昇温速度などの硬化条件、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂とを相溶させる相溶化剤の添加で制御することが出来る。   The main component of the island component is a reaction product of an epoxy resin and a curing agent. The average particle size of the island component is preferably 0.01 to 10 μm, more preferably 0.01 to 5 μm, still more preferably 0.01 to 1 μm, and particularly preferably 0.01 to 5 μm. 0.6 μm. When the average particle size of the island component is less than 0.01 μm, the viscosity of the epoxy resin composition [B] is increased, which adversely affects processability. On the other hand, when the average particle size of the island component exceeds 10 μm, the viscosity of the resin composition is lowered and the processability is improved, but the mechanical properties, heat resistance, adhesiveness, dimensional stability, and chemical resistance of the cured product are improved. This is not preferable because it is significantly reduced. In the present invention, the average particle size of the island component is a compatibilizer for compatibilizing the epoxy resin and the thermoplastic resin, curing conditions such as the viscosity adjustment of the epoxy resin composition [B], the rate of temperature rise during curing, and the like. It can be controlled by addition.

相溶化剤の種類は、特に限定されないが、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂のモノマー単位に近い化学構造を持つ化合物が好ましい。または、エポキシ樹脂組成物[B]の硬化で、未硬化物として相溶化剤を残存させないために、エポキシ樹脂の硬化剤を相溶化剤として用いることがより好ましい。   Although the kind of compatibilizer is not particularly limited, a compound having a chemical structure close to the monomer unit of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferable. Alternatively, it is more preferable to use an epoxy resin curing agent as the compatibilizing agent so that the compatibilizing agent does not remain as an uncured product in the curing of the epoxy resin composition [B].

エポキシ樹脂組成物[B]への相溶化剤の添加量は、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の種類により変化するが、プリプレグに含有されるエポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]の合計量100質量部に対して0.01〜15質量部であることが好ましい。   The amount of the compatibilizer added to the epoxy resin composition [B] varies depending on the types of the epoxy resin and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin, but the epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition contained in the prepreg. It is preferable that it is 0.01-15 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of [B].

エポキシ樹脂組成物[B]に添加された相溶化剤は、硬化反応に際し、加熱による樹脂の流動性の増加によりエポキシ樹脂組成物[A]中にも分散されるため、エポキシ樹脂組成物[A]に対しても作用することが出来る。エポキシ樹脂組成物[B]の硬化物中の島成分の平均粒子径を0.01〜10μmに制御するための相溶化剤の添加量としては、概ね0.05〜10質量部であり、0.1〜3質量部がより好ましい。相溶化剤の添加量が0.01質量部未満であると、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を十分に相溶させることができず、島成分の平均粒子径が10μmを超える場合がある。相溶化剤の添加量が15質量部を超えると、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の相溶性が高くなりすぎて両者が完全に相溶し、海島相分離構造を形成することができなくなるため、好ましくない。   The compatibilizer added to the epoxy resin composition [B] is also dispersed in the epoxy resin composition [A] due to an increase in fluidity of the resin by heating during the curing reaction. ] Can also act against. The addition amount of the compatibilizer for controlling the average particle size of the island component in the cured product of the epoxy resin composition [B] to 0.01 to 10 μm is approximately 0.05 to 10 parts by mass, and 0.1 -3 mass parts is more preferable. If the addition amount of the compatibilizer is less than 0.01 parts by mass, the epoxy resin and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin cannot be sufficiently compatible, and the average particle size of the island component may exceed 10 μm. . When the addition amount of the compatibilizer exceeds 15 parts by mass, the compatibility between the epoxy resin and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin becomes too high, and the both are completely compatible, making it impossible to form a sea-island phase separation structure. Therefore, it is not preferable.

エポキシ樹脂組成物[B]に含まれるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物[B]の粘度に応じて適宜調整される。エポキシ樹脂組成物[B]の加工性の観点から、エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、5〜50質量部が好ましい。   The content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition [B] is appropriately adjusted according to the viscosity of the epoxy resin composition [B]. From the viewpoint of workability of the epoxy resin composition [B], 5 to 50 parts by mass is preferable with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [B].

また、エポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]とに含まれる全エポキシ樹脂100質量部に対するエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量は、5〜40質量部が好ましく、15〜35質量部がより好ましい。5質量部未満の場合は、得られる繊維強化複合材料の耐衝撃性が不十分となる場合がある。40質量部を超える場合、粘度が著しく高くなり取扱い性が著しく悪化する場合がある。   Moreover, 5-40 mass parts is preferable and, as for content of the epoxy resin soluble thermoplastic resin with respect to 100 mass parts of all the epoxy resins contained in an epoxy resin composition [A] and an epoxy resin composition [B], 15-35. Part by mass is more preferable. If the amount is less than 5 parts by mass, the resulting fiber-reinforced composite material may have insufficient impact resistance. When it exceeds 40 mass parts, a viscosity may become remarkably high and a handleability may deteriorate remarkably.

エポキシ樹脂組成物[B]を製造する際に配合されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の形状は特に限定されないが、エポキシ樹脂組成物中に、均質に配合され、また得られるプリプレグが良好な成形性を発揮できるように、粒子状であることが好ましい。   The shape of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin blended when producing the epoxy resin composition [B] is not particularly limited, but it is homogeneously blended in the epoxy resin composition, and the resulting prepreg has good moldability. It is preferable that it is a particulate form so that can be exhibited.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂粒子の平均粒子径は、1〜50μmであることが好ましく、3〜30μmであることがより好ましい。1μmより小さいと嵩密度が高くなり、エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく増粘したり、十分な量を添加することが困難となったりする場合がある。50μmより大きいと、得られるエポキシ樹脂組成物を後述するシート状にする際、シートを均質な厚みで作製しにくくなる場合がある。   The average particle diameter of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin particles is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 3 to 30 μm. If it is smaller than 1 μm, the bulk density increases, and the viscosity of the epoxy resin composition may increase significantly, or it may be difficult to add a sufficient amount. When it is larger than 50 μm, it may be difficult to produce a sheet with a uniform thickness when the resulting epoxy resin composition is formed into a sheet shape to be described later.

(3−1−4)他の成分
本発明のエポキシ樹脂組成物[B]は、エポキシ樹脂、所定の芳香族ジアミン系硬化剤、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を必須成分とする。この他、本発明の目的・効果を阻害しない限り必要に応じて、適宜、3級アミン、イミダゾール等のアミン化合物、ホスフィン類、ホスホニウム等のリン化合物、N,N−ジメチル尿素誘導体などの硬化促進剤、反応性希釈剤、充填剤、酸化防止剤、難燃剤、顔料等の各種添加剤を含有してもよい。
(3-1-4) Other components The epoxy resin composition [B] of the present invention contains an epoxy resin, a predetermined aromatic diamine-based curing agent, and an epoxy resin-soluble thermoplastic resin as essential components. In addition, curing acceleration of amine compounds such as tertiary amines and imidazoles, phosphines, phosphorus compounds such as phosphonium, N, N-dimethylurea derivatives, etc., as appropriate, as long as they do not hinder the purpose and effect of the present invention Various additives such as an agent, a reactive diluent, a filler, an antioxidant, a flame retardant, and a pigment may be contained.

(4)プリプレグの製造方法
本発明のプリプレグは、例えば1次プリプレグと表面層となる樹脂組成物[B]シートを熱プレスにより一体化させて製造される。
(4) Manufacturing method of prepreg The prepreg of this invention is manufactured by integrating the resin composition [B] sheet | seat used as a primary prepreg and a surface layer by hot press, for example.

図3は、本発明のプリプレグの製造工程の一例を示す概念図である。図3では、強化繊維シート21の両面に表面層16、16を積層する場合について説明する。しかし、本発明は、これに限られず、強化繊維シート21の片面のみに表面層16を形成しても良い。   FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the manufacturing process of the prepreg of the present invention. In FIG. 3, the case where the surface layers 16 and 16 are laminated | stacked on both surfaces of the reinforcing fiber sheet 21 is demonstrated. However, the present invention is not limited to this, and the surface layer 16 may be formed only on one side of the reinforcing fiber sheet 21.

図3中、21は炭素繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維シートであり、矢印A方向に走行している。強化繊維シート21の厚さは、0.01〜3mmが好ましく、0.1〜1.5mmがより好ましい。強化繊維シート21の厚さ方向両側に、離型紙14、14付きの樹脂組成物[A]シート13、13がフィルムロール23、23から供給される。強化繊維シート21と樹脂組成物[A]シート13、13とは、離型紙14、14を介して熱ローラー40により熱プレスされる。これにより、樹脂組成物[A]シート13、13が強化繊維シート21に含浸され、1次プリプレグ10が製造される。その後、1次プリプレグ10の両面にある離型紙14、14がローラー24、24に巻き取られる。次いで、離型紙14、14が巻き取られた1次プリプレグ10の両面に、離型紙付きの樹脂組成物[B]シート15、15がフィルムロール25、25から供給される。この1次プリプレグ10と樹脂組成物[B]シート15、15とは、離型紙を介して熱ローラー41、41により熱プレスされ一体化し、1次プリプレグ10と樹脂組成物[B]シート15、15からなる表面層16、16とを有する、図1に示される本発明のプリプレグ100が製造される。その後、製造されたプリプレグ100は、ローラー101に巻き取られる。   In FIG. 3, 21 is a reinforcing fiber sheet in which carbon fibers are aligned in one direction, and runs in the direction of arrow A. The thickness of the reinforcing fiber sheet 21 is preferably 0.01 to 3 mm, and more preferably 0.1 to 1.5 mm. Resin composition [A] sheets 13 and 13 with release papers 14 and 14 are supplied from film rolls 23 and 23 on both sides of the reinforcing fiber sheet 21 in the thickness direction. The reinforcing fiber sheet 21 and the resin composition [A] sheets 13 and 13 are hot-pressed by a heat roller 40 through release papers 14 and 14. Thereby, the resin composition [A] sheets 13 and 13 are impregnated in the reinforcing fiber sheet 21, and the primary prepreg 10 is manufactured. Thereafter, the release papers 14 and 14 on both sides of the primary prepreg 10 are wound around the rollers 24 and 24. Next, the resin composition [B] sheets 15 and 15 with release paper are supplied from film rolls 25 and 25 to both surfaces of the primary prepreg 10 on which the release papers 14 and 14 are wound. The primary prepreg 10 and the resin composition [B] sheets 15 and 15 are heat-pressed and integrated by heat rollers 41 and 41 through a release paper, and the primary prepreg 10 and the resin composition [B] sheet 15 are integrated. The prepreg 100 of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured, which has 15 surface layers 16 and 16. Thereafter, the manufactured prepreg 100 is wound around the roller 101.

(4−1)1次プリプレグの製造
1次プリプレグは、強化繊維シートにエポキシ樹脂組成物[A]を含浸させることにより製造される。含浸方法としては、加熱により粘度を低下させたエポキシ樹脂組成物[A]を強化繊維層内に含浸させる乾式法を挙げることができる。乾式法は、有機溶媒に溶解させた樹脂組成物を強化繊維層内に含浸させた後、該有機溶媒を除去する湿式法と比べて、有機溶媒が残存しないため好ましい。
(4-1) Production of primary prepreg The primary prepreg is produced by impregnating the epoxy resin composition [A] into a reinforcing fiber sheet. Examples of the impregnation method include a dry method in which the reinforcing fiber layer is impregnated with the epoxy resin composition [A] whose viscosity is reduced by heating. The dry method is preferable because the organic solvent does not remain as compared with the wet method in which the reinforcing fiber layer is impregnated with the resin composition dissolved in the organic solvent and then the organic solvent is removed.

(4−1−1)エポキシ樹脂組成物[A]の製造
1次プリプレグに用いるエポキシ樹脂組成物[A]は、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、前記式(1)で表される芳香族ジアミン系硬化剤以外の硬化剤30〜65質量部と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部とを混練することにより製造される。更にエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂5〜60質量部を加えることが好ましい。
(4-1-1) Production of Epoxy Resin Composition [A] The epoxy resin composition [A] used for the primary prepreg is at least a fragrance represented by the formula (1) with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. It is produced by kneading 30 to 65 parts by mass of a curing agent other than an aliphatic diamine-based curing agent and 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. Furthermore, it is preferable to add 5 to 60 parts by mass of an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin.

樹脂を混練する処理温度は、使用するエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の種類により、樹脂の粘度、熱特性、硬化温度などを考慮し、適宜調節することが出来る。好ましくは、25〜100℃である。   The treatment temperature at which the resin is kneaded can be appropriately adjusted depending on the type of epoxy resin and epoxy resin-soluble thermoplastic resin used, taking into account the viscosity, thermal characteristics, curing temperature, etc. of the resin. Preferably, it is 25-100 degreeC.

エポキシ樹脂組成物[A]の粘度は、通常のプリプレグに用いる樹脂組成物の粘度であればよく、加熱条件や各成分の含有量は混練物の粘度に応じて、適宜調整される。   The viscosity of epoxy resin composition [A] should just be the viscosity of the resin composition used for a normal prepreg, and heating conditions and content of each component are suitably adjusted according to the viscosity of a kneaded material.

混練は、一段で行ってもよいし、多段で行ってもよい。また、樹脂組成物の各成分の混合順序は限定されない。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、その全量又は一部を予めエポキシ樹脂に溶解して混練することができる。また、粉体などの状態でエポキシ樹脂中に分散粒子として混合してもよい。   Kneading may be performed in one stage or in multiple stages. Moreover, the mixing order of each component of a resin composition is not limited. The whole or part of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin can be previously dissolved in the epoxy resin and kneaded. Moreover, you may mix as a dispersed particle in an epoxy resin in the state of a powder.

混練機械装置には、ロールミル、プラネタリーミキサー、ニーダー、エクストルーダー、バンバリーミキサー等、従来公知のものを用いることができる。   As the kneading machine apparatus, conventionally known ones such as a roll mill, a planetary mixer, a kneader, an extruder, and a Banbury mixer can be used.

(4−1−2)エポキシ樹脂組成物[A]の含浸
得られたエポキシ樹脂組成物[A]をシート状に加工する。エポキシ樹脂組成物[A]をシート状に加工するには、公知の方法を用いることができる。例えば、溶融させたエポキシ樹脂組成物[A]を、ダイコーター、アプリケーター、リバースロールコーター、コンマコーター、ナイフコーターなどを用いて、離型紙、フィルムなどの支持体上に流延させてシート状に加工することができる。処理温度は、エポキシ樹脂組成物[A]の粘度に応じて設定することができる。通常、処理温度は100〜250℃が好ましく、150〜220℃がより好ましい。
(4-1-2) Impregnation of epoxy resin composition [A] The obtained epoxy resin composition [A] is processed into a sheet shape. In order to process the epoxy resin composition [A] into a sheet, a known method can be used. For example, the melted epoxy resin composition [A] is cast on a support such as release paper or film using a die coater, applicator, reverse roll coater, comma coater, knife coater, etc. to form a sheet. Can be processed. The treatment temperature can be set according to the viscosity of the epoxy resin composition [A]. Usually, the processing temperature is preferably from 100 to 250 ° C, more preferably from 150 to 220 ° C.

エポキシ樹脂組成物[A]のシートの厚さは、概ね8〜350μmとすることが好ましく、10〜200μmとすることがより好ましい。   The thickness of the sheet of the epoxy resin composition [A] is preferably about 8 to 350 μm, more preferably 10 to 200 μm.

エポキシ樹脂組成物[A]シートを強化繊維基材シートの一面または両面に積層し、第1積層体を得る。この第1積層体を熱プレスする。加圧下で加熱処理することにより、エポキシ樹脂組成物[A]は粘度が低下し、強化繊維シートの空隙に含浸される。   The epoxy resin composition [A] sheet is laminated on one side or both sides of the reinforcing fiber base sheet to obtain a first laminate. This first laminate is hot pressed. By performing the heat treatment under pressure, the viscosity of the epoxy resin composition [A] is lowered and impregnated in the voids of the reinforcing fiber sheet.

含浸処理温度は、エポキシ樹脂組成物[A]の粘度、硬化温度などを考慮し、適宜調節することが出来る。好ましくは70〜160℃であり、90〜140℃がより好ましい。70℃未満である場合、エポキシ樹脂組成物[A]の粘度が高いため、エポキシ樹脂組成物[A]を強化繊維シート内に含浸させにくくなる。160℃を超える場合、エポキシ樹脂組成物[A]が硬化しやすくなり、得られるプリプレグのドレープ性が悪化しやすい。   The impregnation treatment temperature can be appropriately adjusted in consideration of the viscosity and curing temperature of the epoxy resin composition [A]. Preferably it is 70-160 degreeC, and 90-140 degreeC is more preferable. When the temperature is lower than 70 ° C., the epoxy resin composition [A] has a high viscosity, so that it is difficult to impregnate the reinforcing fiber sheet with the epoxy resin composition [A]. When it exceeds 160 degreeC, an epoxy resin composition [A] becomes easy to harden | cure and the draping property of the obtained prepreg tends to deteriorate.

含浸処理時間は、10〜300秒が好ましい。   The impregnation treatment time is preferably 10 to 300 seconds.

含浸処理の加圧条件は、エポキシ樹脂組成物[A]の組成や粘度に応じて適宜調整されるが、好ましくは、線圧1〜25kg/cmであり、より好ましくは2〜15kg/cmである。線圧が1kg/cm未満である場合、エポキシ樹脂組成物[A]を強化繊維シート内に十分に含浸させるのが困難である。線圧が25kg/cmを超える場合、強化繊維自身を損傷させるため、これ以上、線圧を上げることができない。   The pressure condition for the impregnation treatment is appropriately adjusted according to the composition and viscosity of the epoxy resin composition [A], but is preferably 1 to 25 kg / cm, more preferably 2 to 15 kg / cm. is there. When the linear pressure is less than 1 kg / cm, it is difficult to sufficiently impregnate the reinforcing fiber sheet with the epoxy resin composition [A]. When the linear pressure exceeds 25 kg / cm, the reinforcing fiber itself is damaged, and therefore the linear pressure cannot be increased any more.

含浸処理の方法は、熱ローラー等を用いる従来公知の方法により行うことができる。含浸処理は1回で行ってもよく、複数回行ってもよい。このようにして、エポキシ樹脂組成物[A]を強化繊維基材シートに含浸させた1次プリプレグが製造される。   The impregnation treatment can be performed by a conventionally known method using a heat roller or the like. The impregnation treatment may be performed once or a plurality of times. In this way, a primary prepreg in which the reinforcing fiber base sheet is impregnated with the epoxy resin composition [A] is produced.

(4−2)エポキシ樹脂組成物[B]の製造
エポキシ樹脂組成物[B]は、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、前記式(1)で表される芳香族ジアミン系硬化剤55〜85質量部と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部とを混練することにより製造される。樹脂を混練する処理温度は、使用するエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の種類により、樹脂の粘度、熱特性、硬化温度などを考慮し、適宜調節することが出来る。好ましくは、25〜100℃である。
(4-2) Production of Epoxy Resin Composition [B] The epoxy resin composition [B] is at least an aromatic diamine curing agent 55 represented by the formula (1) with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. It is manufactured by kneading 85 parts by mass and 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. The treatment temperature at which the resin is kneaded can be appropriately adjusted depending on the type of epoxy resin and epoxy resin-soluble thermoplastic resin used, taking into account the viscosity, thermal characteristics, curing temperature, etc. of the resin. Preferably, it is 25-100 degreeC.

エポキシ樹脂組成物[B]の粘度は、通常のプリプレグの製造に用いる樹脂組成物の粘度であればよく、加熱条件や各成分の含有量は混練物の粘度に応じて、適宜調整される。混練は、一段で行ってもよいし多段で行ってもよい。また、樹脂組成物の各成分の混合順序は限定されない。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、その全量又は一部を予めエポキシ樹脂に溶解して混練することができる。また、粉体などの状態でエポキシ樹脂中に分散粒子として混合してもよい。混練機械装置には、公知のものを用いることができる。   The viscosity of epoxy resin composition [B] should just be the viscosity of the resin composition used for manufacture of a normal prepreg, and heating conditions and content of each component are suitably adjusted according to the viscosity of a kneaded material. Kneading may be performed in one stage or in multiple stages. Moreover, the mixing order of each component of a resin composition is not limited. The whole or part of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin can be previously dissolved in the epoxy resin and kneaded. Moreover, you may mix as a dispersed particle in an epoxy resin in the state of a powder. A well-known thing can be used for a kneading machine apparatus.

得られたエポキシ樹脂組成物[B]は、シート状の1次プリプレグの表面に積層するためシート状に加工される。加工方法にはエポキシ樹脂組成物[A]シートの製造で述べた方法等の公知の方法を用いることができる。   The obtained epoxy resin composition [B] is processed into a sheet shape for lamination on the surface of the sheet-shaped primary prepreg. As the processing method, a known method such as the method described in the production of the epoxy resin composition [A] sheet can be used.

エポキシ樹脂組成物[B]のシートの厚さは、2〜30μmが好ましく、5〜20μmが特に好ましい。厚さが2μm未満の場合は、得られるプリプレグのタック性が低下する。厚さが30μmを超える場合は、得られるプリプレグの取扱い性やコンポジットの成形精度が低下する。   2-30 micrometers is preferable and, as for the thickness of the sheet | seat of an epoxy resin composition [B], 5-20 micrometers is especially preferable. When the thickness is less than 2 μm, the tackiness of the obtained prepreg is lowered. When the thickness exceeds 30 μm, the handleability of the obtained prepreg and the molding accuracy of the composite are lowered.

(4−3)エポキシ樹脂組成物[B]の積層一体化
得られた1次プリプレグの少なくとも一方の表面に、エポキシ樹脂組成物[B]シートを積層し、第2積層体を得る。この第2積層体を加熱加圧することにより、1次プリプレグと、エポキシ樹脂組成物[B]のシートとが一体化した本発明のプリプレグとなる。
(4-3) Laminate integration of epoxy resin composition [B] The epoxy resin composition [B] sheet is laminated on at least one surface of the obtained primary prepreg to obtain a second laminate. By heating and pressurizing this second laminate, the prepreg of the present invention in which the primary prepreg and the sheet of the epoxy resin composition [B] are integrated is obtained.

温度は、エポキシ樹脂組成物[B]の粘度、硬化温度などを考慮し、適宜調節することが出来る。好ましくは50〜90℃であり、60〜80℃がより好ましい。50℃未満である場合、エポキシ樹脂組成物[B]の粘度が高く、プリプレグ製造の工程安定性を損なう恐れがある。90℃を超える場合、エポキシ樹脂組成物[B]と、1次プリプレグに使用されているエポキシ樹脂組成物[A]とがいずれも溶融し混合しやすくなり、硬化反応が進行しやすくなる。その結果、得られるプリプレグは長期間保存した場合、タック性、ドレープ性が損なわれやすい。   The temperature can be appropriately adjusted in consideration of the viscosity of the epoxy resin composition [B], the curing temperature, and the like. Preferably it is 50-90 degreeC, and 60-80 degreeC is more preferable. When the temperature is lower than 50 ° C., the viscosity of the epoxy resin composition [B] is high, and the process stability of prepreg production may be impaired. When it exceeds 90 ° C., both the epoxy resin composition [B] and the epoxy resin composition [A] used in the primary prepreg are easily melted and mixed, and the curing reaction easily proceeds. As a result, when the obtained prepreg is stored for a long period of time, tackiness and draping properties are likely to be impaired.

加圧条件は、エポキシ樹脂組成物[B]の組成や粘度に応じて適宜調整されるが、好ましくは、線圧0.1〜10kg/cmであり、より好ましくは0.5〜6kg/cmである。線圧が0.1kg/cm未満である場合、1次プリプレグにエポキシ樹脂組成物[B]シートを十分に接着できない。線圧が10kg/cmを超える場合、エポキシ樹脂組成物[B]が、1次プリプレグに含浸されるエポキシ樹脂組成物[A]に沈み込む。この場合は、エポキシ樹脂組成物[B]に含有される硬化剤が、1次プリプレグの成分と反応し、硬化反応が進行しやすくなる。その結果、長期間保存した場合、タック性、ドレープ性が損なわれる。   The pressing condition is appropriately adjusted according to the composition and viscosity of the epoxy resin composition [B], but is preferably a linear pressure of 0.1 to 10 kg / cm, more preferably 0.5 to 6 kg / cm. It is. When the linear pressure is less than 0.1 kg / cm, the epoxy resin composition [B] sheet cannot be sufficiently bonded to the primary prepreg. When the linear pressure exceeds 10 kg / cm, the epoxy resin composition [B] sinks into the epoxy resin composition [A] impregnated in the primary prepreg. In this case, the curing agent contained in the epoxy resin composition [B] reacts with the components of the primary prepreg, and the curing reaction easily proceeds. As a result, when stored for a long period of time, tackiness and drapeability are impaired.

上記の所定の一体化処理を行うことにより、エポキシ樹脂組成物[B]は、1次プリプレグの表面に一体化し、本発明のプリプレグの表面層を形成する。   By performing the predetermined integration treatment, the epoxy resin composition [B] is integrated with the surface of the primary prepreg to form the surface layer of the prepreg of the present invention.

本発明のプリプレグの製造方法は、上記に限られない。上記の製造方法は、エポキシ樹脂組成物[A]および[B]のシートが積層される毎に加熱加圧を行う方法であるが、強化繊維シートの厚さ方向両側にそれぞれエポキシ樹脂組成物[A]シートを、次いで更にその両側にエポキシ樹脂組成物[B]シートを順次積層し、1段階で加熱加圧して製造することもできる。この場合は、エポキシ樹脂組成物[A]内に含まれている硬化剤が、エポキシ樹脂組成物[B]内に拡散しないように50〜90℃で加圧を行うことが好ましい。   The method for producing the prepreg of the present invention is not limited to the above. The above production method is a method in which heating and pressurization is performed each time the sheets of the epoxy resin compositions [A] and [B] are laminated, and the epoxy resin composition [ A] sheet, and then the epoxy resin composition [B] sheet on both sides thereof may be sequentially laminated and heated and pressed in one step. In this case, it is preferable to pressurize at 50 to 90 ° C. so that the curing agent contained in the epoxy resin composition [A] does not diffuse into the epoxy resin composition [B].

本発明のプリプレグには、本発明の効果を奏する範囲において安定剤や離型剤、フィラー、着色剤等が配合されていても良い。   The prepreg of the present invention may contain a stabilizer, a release agent, a filler, a colorant, and the like within a range where the effects of the present invention are exhibited.

プリプレグの生産速度は特に限定しないが、連続生産の場合、生産性や経済性などを考慮すると、好ましくは0.1m/min以上である。より好ましくは、1〜50m/minであり、さらに好ましくは、5〜20m/minである。   The production speed of the prepreg is not particularly limited, but in the case of continuous production, it is preferably 0.1 m / min or more in consideration of productivity, economy and the like. More preferably, it is 1-50 m / min, More preferably, it is 5-20 m / min.

本発明のプリプレグを用いて繊維強化複合材料を製造する方法は、従来公知の方法が適用される。   As a method for producing a fiber reinforced composite material using the prepreg of the present invention, a conventionally known method is applied.

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明する。本実施例、比較例において使用する成分や試験方法は以下の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The components and test methods used in the examples and comparative examples are as follows.

〔成分〕
(強化繊維)
・東邦テナックス社製の炭素繊維ストランド
引張強度と弾性率は下記のとおりである。
・引張強度5800MPa(590kgf/mm
・弾性率310GPa(32tf/mm)
〔component〕
(Reinforced fiber)
-The tensile strength and elastic modulus of carbon fiber strands manufactured by Toho Tenax Co. are as follows.
・ Tensile strength: 5800 MPa (590 kgf / mm 2 )
・ Elastic modulus 310 GPa (32 tf / mm 2 )

(エポキシ樹脂)
・グリシジルアミン型エポキシ樹脂(4官能基)(ジャパンエポキシレジン社製エピコート604(商品名))(JER604)
・グリシジルアミン型エポキシ樹脂(3官能基)(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製アラルダイトMY0510(商品名))(MY0510)
・グリシジルアミン型エポキシ樹脂(2官能基)(ジャパンエポキシレジン社製エピコート828(商品名))(JER828)
(Epoxy resin)
・ Glycidylamine type epoxy resin (4 functional groups) (Japan Epoxy Resin Epicoat 604 (trade name)) (JER604)
・ Glycidylamine type epoxy resin (trifunctional group) (Araldite MY0510 (trade name) manufactured by Huntsman Advanced Materials) (MY0510)
・ Glycidylamine type epoxy resin (bifunctional group) (Epicoat 828 (trade name) manufactured by Japan Epoxy Resin) (JER828)

(エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂)
・平均粒子径3〜40μmのポリエーテルスルホン(住友化学工業社製PES−5003P(商品名))
・平均粒子径10〜30μmのポリカーボネート(帝人化成社製AD5503(商品名))
(Epoxy resin soluble thermoplastic resin)
-Polyethersulfone having an average particle diameter of 3 to 40 μm (PES-5003P (trade name) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
-Polycarbonate with an average particle size of 10-30 μm (AD5503 (trade name) manufactured by Teijin Chemicals Ltd.)

(エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂)
・平均粒子径5〜35μmのグリルアミド(エムスケミージャパン社製TR−55(商品名))
(Epoxy resin insoluble thermoplastic resin)
・ Grillamide with an average particle size of 5 to 35 μm (TR-55 (trade name) manufactured by Ms. Chemie Japan)

(芳香族ジアミン系硬化剤)
・4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン(イハラケミカル工業社製)(MED)
・4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン(ロンザジャパン社製)(M−DEA)
・4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン(ロンザジャパン社製)(M−DIPA)
(Aromatic diamine curing agent)
・ 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane (manufactured by Ihara Chemical Industry Co., Ltd.) (MED)
・ 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraethyldiphenylmethane (Lonza Japan) (M-DEA)
・ 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraisopropyldiphenylmethane (Lonza Japan) (M-DIPA)

(芳香族ジアミン系硬化剤以外の硬化剤)
・3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(日本合成加工社製)(3,3’−DDS)
・4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(和歌山精化社製)(4,4’−DDS)
(Curing agents other than aromatic diamine type curing agents)
・ 3,3′-diaminodiphenylsulfone (manufactured by Nippon Synthetic Processing Co., Ltd.) (3,3′-DDS)
・ 4,4′-diaminodiphenylsulfone (Wakayama Seika Co., Ltd.) (4,4′-DDS)

〔吸水率〕
プリプレグを一辺が100mmの正方形にカットし、質量(W1)を測定した。その後、デシケーター中で、プリプレグを水中に沈めた。デシケーター内を、10KPa以下に減圧し、プリプレグ内部の空気と水を置換させた。プリプレグを水中から取り出し、表面の水を拭き取り、プリプレグの質量(W2)を測定した。これらの測定値から下記式
吸水率(%)=[(W2−W1)/W1]×100
W1:プリプレグの質量(g)
W2:吸水後のプリプレグの質量(g)
を用いて吸水率を算出した。
[Water absorption rate]
The prepreg was cut into a square having a side of 100 mm, and the mass (W1) was measured. Thereafter, the prepreg was submerged in a desiccator. The inside of the desiccator was decompressed to 10 KPa or less to replace the air and water inside the prepreg. The prepreg was taken out of the water, the surface water was wiped off, and the mass (W2) of the prepreg was measured. From these measured values, the following formula: water absorption (%) = [(W2-W1) / W1] × 100
W1: Mass of prepreg (g)
W2: Mass of prepreg after water absorption (g)
Was used to calculate the water absorption rate.

吸水率は、プリプレグ中の空隙率を示す指標であり、2〜40%が好ましく、4〜25%がより好ましい。プリプレグ中の空隙率が高い場合、成形時の取扱いが困難になる。またこのプリプレグを用いて得られる繊維強化複合材料には空隙が残りやすいため、その機械特性に悪影響が出る。空隙率が低い場合、ドレープ性が低くなるため、良好な成形加工性が得られなくなる。   The water absorption is an index indicating the porosity in the prepreg, preferably 2 to 40%, and more preferably 4 to 25%. When the porosity in the prepreg is high, handling during molding becomes difficult. In addition, voids are likely to remain in the fiber-reinforced composite material obtained using this prepreg, which adversely affects its mechanical properties. When the porosity is low, the drapeability becomes low, and thus good moldability cannot be obtained.

〔室温保存安定性〕
プリプレグを温度25℃、湿度60%に10日間保存した後に、プリプレグを一辺が100mmの正方形にカットし、金型に積層することにより評価した。金型表面形状は、半球(r=12.7mm)であった。評価結果は以下の基準(○、△、×)で表した。
○:金型へ積層しても金型表面形状に十分追従し、製造直後とほとんど変わらない取扱い性である。
△:プリプレグの硬化反応が進行し、タック性・ドレープ性が低下しているが、金型へ積層しても、使用するには問題の無いレベルである。
×:プリプレグの硬化反応が進行し、タック性・ドレープ性が著しく低下しており、金型へ積層する場合、表面形状に追従ができないレベルである。
[Room temperature storage stability]
After storing the prepreg at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60% for 10 days, the prepreg was cut into a square having a side of 100 mm and evaluated by laminating it on a mold. The mold surface shape was a hemisphere (r = 12.7 mm). The evaluation results were represented by the following criteria (◯, Δ, ×).
○: Even when laminated on a mold, the surface shape of the mold is sufficiently followed, and the handleability is almost the same as that immediately after production.
(Triangle | delta): Although the hardening reaction of a prepreg progresses and tack property and drape property are falling, even if it laminates | stacks on a metal mold | die, it is a level which does not have a problem in use.
X: The curing reaction of the prepreg has progressed, the tackiness and drapeability have been remarkably lowered, and the level of the surface shape cannot be followed when laminated on a mold.

〔タック性〕
プリプレグのタック性は、タッキング試験装置 TAC−II(RHESCA CO.,LTD.社製)を用いて以下の方法により測定した。試験方法として、27℃に保持された試験ステージにプリプレグをセットし、27℃に保持されたφ5のタックプローブで初期荷重100gfの荷重をかけて、10mm/secの試験速度で引き抜いた際の最大の荷重を求めた。
[Tackiness]
The tackiness of the prepreg was measured by the following method using a tacking test apparatus TAC-II (manufactured by RHESCA CO., LTD.). As a test method, the maximum was obtained when a prepreg was set on a test stage held at 27 ° C., an initial load of 100 gf was applied with a φ5 tack probe held at 27 ° C., and the test stage was pulled out at a test speed of 10 mm / sec. The load of was determined.

製造直後のプリプレグと、温度26℃、湿度55%に10日間保存したプリプレグに、それぞれタックプローブ試験を実施した。製造直後のプリプレグのタックを100%とした場合の10日間保存したプリプレグのタックをタック保持率とした。評価結果は以下の基準(○、△、×)で表した。
○:製造直後の荷重が200gf以上で、10日間保存後のタック保持率が100%〜50%
△:製造直後の荷重が200gf以上で、10日間保存後のタック保持率が50%〜25%
×:製造直後の荷重が200gf以上で、10日間保存後のタック保持率が25%〜0%
A tack probe test was performed on the prepreg immediately after production and the prepreg stored at a temperature of 26 ° C. and a humidity of 55% for 10 days. The prepreg tack stored for 10 days when the prepreg tack immediately after production was taken as 100% was taken as the tack retention. The evaluation results were represented by the following criteria (◯, Δ, ×).
○: The load immediately after production is 200 gf or more, and the tack retention after storage for 10 days is 100% to 50%.
(Triangle | delta): The load immediately after manufacture is 200 gf or more, and the tack retention after 10 days storage is 50%-25%
X: The load immediately after manufacture is 200 gf or more, and the tack retention after storage for 10 days is 25% to 0%.

〔ドレープ性〕
プリプレグのドレープ性は、ASTM D1388に準拠して、以下の試験により評価した。プリプレグを0°繊維方向に対し90°方向に、一辺が100mmの正方形にカットし、傾斜角度 41.5°の傾斜に対するドレープ性(flexural rigidity,mg・cm)を評価した。この評価は、プリプレグの製造直後と、温度26℃、湿度55%で所定の期間保存した後とに、それぞれ実施した。評価結果は以下の基準(○、△、×)で表した。
○:製造後20日間経過後でも、ドレープ性は製造直後と変わらない。
△:製造後10日間は、ドレープ性は製造直後と変わらないが、10日間経過後は、若干ドレープ性に低下が見られた。
×:製造後10日間経過後では、ドレープ性が製造直後よりも低下し、使用するには問題のあるレベルであった。
[Drapability]
The prepreg drapeability was evaluated by the following test in accordance with ASTM D1388. The prepreg was cut into a square having a side of 100 mm in a 90 ° direction with respect to the 0 ° fiber direction, and the draping property (flexural rigidity, mg · cm) with respect to an inclination having an inclination angle of 41.5 ° was evaluated. This evaluation was performed immediately after the production of the prepreg and after storage for a predetermined period at a temperature of 26 ° C. and a humidity of 55%. The evaluation results were represented by the following criteria (◯, Δ, ×).
○: Even after 20 days from the manufacture, the drapeability is the same as that immediately after the manufacture.
(Triangle | delta): Drapability is not different from immediately after manufacture for 10 days after manufacture, but after 10 days, a slight decrease in drape was observed.
X: After 10 days from the production, the drapeability was lower than that immediately after the production, which was a problematic level for use.

〔実施例1〜7〕
先ず、表1に示す各成分を攪拌機を用いて80℃で30分間混合して、エポキシ樹脂組成物[A]及びエポキシ樹脂組成物[B]をそれぞれ調製した。このエポキシ樹脂組成物[A]及びエポキシ樹脂組成物[B]を、それぞれフィルムコーターを用いて離型フィルム上に塗布し、厚さ0.048mmのエポキシ樹脂組成物[A]シート及び厚さ0.015mmのエポキシ樹脂組成物[B]シートを製造した。
[Examples 1-7]
First, each component shown in Table 1 was mixed with a stirrer at 80 ° C. for 30 minutes to prepare an epoxy resin composition [A] and an epoxy resin composition [B], respectively. The epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B] were applied on a release film using a film coater, respectively, and an epoxy resin composition [A] sheet having a thickness of 0.048 mm and a thickness of 0 were used. A 0.15 mm epoxy resin composition [B] sheet was produced.

次に、エポキシ樹脂組成物[A]シート2枚の間に、炭素繊維ストランドを一方向に目付け(190g/m)にて均一に配列させて供給し、ローラーを用いて、130℃で60秒間、線圧8kg/cmで加圧及び加熱して、一次プリプレグを得た。 Next, between two epoxy resin composition [A] sheets, carbon fiber strands are uniformly arranged and supplied in one direction with a basis weight (190 g / m 2 ), and are fed at 130 ° C. using a roller at 60 ° C. A primary prepreg was obtained by applying pressure and heating at a linear pressure of 8 kg / cm for 2 seconds.

続いて、エポキシ樹脂組成物[B]シート2枚の間に、得られた一次プリプレグを供給し、ローラーを用いて70℃で20秒間、線圧2kg/cm加圧及び加熱して、ロールに巻き取り、本発明のプリプレグを得た。プリプレグの生産速度は3m/minであった。   Subsequently, the obtained primary prepreg is supplied between two sheets of the epoxy resin composition [B], and the roller is pressed and heated at 70 ° C. for 20 seconds at a linear pressure of 2 kg / cm to form a roll. It wound up and obtained the prepreg of this invention. The production speed of the prepreg was 3 m / min.

プリプレグ全体に対する樹脂の含有率は35質量%であった。得られたプリプレグの各種性能を表1に示した。   The resin content relative to the entire prepreg was 35% by mass. Various performances of the obtained prepreg are shown in Table 1.

〔比較例1〜6〕
表1に示す各成分を攪拌機を用いて80℃で15分間混合して、エポキシ樹脂組成物[A]及びエポキシ樹脂組成物[B]をそれぞれ調整した。このエポキシ樹脂組成物[A]及びエポキシ樹脂組成物[B]を、それぞれフィルムコーターを用いて離型フィルム上に塗布し、厚さ0.048mmのエポキシ樹脂組成物[A]シート及び厚さ0.015mmのエポキシ樹脂組成物[B]シートを製造した。
[Comparative Examples 1-6]
Each component shown in Table 1 was mixed with a stirrer at 80 ° C. for 15 minutes to prepare an epoxy resin composition [A] and an epoxy resin composition [B], respectively. The epoxy resin composition [A] and the epoxy resin composition [B] were applied on a release film using a film coater, respectively, and an epoxy resin composition [A] sheet having a thickness of 0.048 mm and a thickness of 0 were used. A 0.15 mm epoxy resin composition [B] sheet was produced.

次に、得られたエポキシ樹脂組成物[A]シートとエポキシ樹脂組成物[B]シートとの間に、炭素繊維ストランドを一方向に目付け(190g/m)にて均一に配列させて供給し、ローラーを用いて、70℃で20秒間、線圧2kg/cmで加圧及び加熱して、ロールに巻き取り、プリプレグを得た。プリプレグの生産速度は3m/minであった。 Next, between the obtained epoxy resin composition [A] sheet and the epoxy resin composition [B] sheet, the carbon fiber strands are uniformly arranged with a basis weight (190 g / m 2 ) in one direction and supplied. Then, using a roller, it was pressed and heated at 70 ° C. for 20 seconds with a linear pressure of 2 kg / cm, and wound up on a roll to obtain a prepreg. The production speed of the prepreg was 3 m / min.

プリプレグ全体に対する樹脂の含有率は35質量%であった。得られたプリプレグの各種性能を表1に示した。   The resin content relative to the entire prepreg was 35% by mass. Various performances of the obtained prepreg are shown in Table 1.

Figure 2013142123
Figure 2013142123

100・・・プリプレグ
10・・・1次プリプレグ
10a・・1次プリプレグの表面
11・・・強化繊維
12・・・強化繊維シート
13・・・エポキシ樹脂組成物[A]シート
14・・・離型紙
15・・・エポキシ樹脂組成物[B]シート
16・・・表面層
21・・・強化繊維シート
23・・・エポキシ樹脂組成物[A]シートのロール
24・・・離型紙の巻き取りロール
25・・・エポキシ樹脂組成物[B]シートのロール
40、41・・・熱ローラー
101・・・プリプレグの巻き取りロール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Prepreg 10 ... Primary prepreg 10a .... Surface of primary prepreg 11 ... Reinforcement fiber 12 ... Reinforcement fiber sheet 13 ... Epoxy resin composition [A] sheet 14 ... Separation Paper pattern 15 ... Epoxy resin composition [B] sheet 16 ... Surface layer 21 ... Reinforcing fiber sheet 23 ... Epoxy resin composition [A] sheet roll 24 ... Release paper take-up roll 25... Epoxy resin composition [B] sheet roll 40, 41... Hot roller 101.

Claims (11)

シート状の強化繊維基材にエポキシ樹脂組成物[A]が含浸されてなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの少なくとも一方の表面に、下記式(1)
Figure 2013142123

(式(1)において、Xは、−CH−,−CH(CH)−,−C(CH−を、Ar−NHおよびAr’−NHは、下記に示す式(2)〜(9)の構造のいずれかを表す。)
Figure 2013142123


(上記式(2)〜(9)中のR,Rは、それぞれ水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
で表される芳香族ジアミン系硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物[B]からなる表面層とを有するプリプレグであって、
前記エポキシ樹脂組成物[A]は、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部と、上記式(1)で表される硬化剤以外の硬化剤30〜65質量部と、を含有するエポキシ樹脂組成物であり、前記エポキシ樹脂組成物[B]は、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、上記式(1)で表される芳香族ジアミン系硬化剤55〜85質量部と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部とを含有するエポキシ樹脂組成物であるプリプレグ。
A primary prepreg obtained by impregnating a sheet-like reinforcing fiber base material with an epoxy resin composition [A], and at least one surface of the primary prepreg has the following formula (1)
Figure 2013142123

(In Formula (1), X represents —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 represent the following formulas ( Represents any one of the structures of 2) to (9).
Figure 2013142123


(R 1 and R 2 in the above formulas (2) to (9) each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
A prepreg having a surface layer made of an epoxy resin composition [B] containing an aromatic diamine-based curing agent represented by:
The epoxy resin composition [A] is at least 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, and a curing agent other than the curing agent represented by the above formula (1) 30 to 30 parts. 65 parts by mass of the epoxy resin composition, and the epoxy resin composition [B] is at least an aromatic diamine-based curing agent represented by the above formula (1) with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. A prepreg which is an epoxy resin composition containing 55 to 85 parts by mass and 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin.
前記エポキシ樹脂組成物[A]に含有される硬化剤が、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン及び/または3,3’−ジアミノジフェニルスルホンである、請求項1に記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 1, wherein the curing agent contained in the epoxy resin composition [A] is 4,4'-diaminodiphenylsulfone and / or 3,3'-diaminodiphenylsulfone. 前記エポキシ樹脂組成物[B]が、前記エポキシ樹脂組成物[A]に含有されるエポキシ樹脂と同じエポキシ樹脂を含有する、請求項1または請求項2に記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 1 or 2, wherein the epoxy resin composition [B] contains the same epoxy resin as the epoxy resin contained in the epoxy resin composition [A]. 少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]の硬化物が海島相分離構造を有し、
前記海島相分離構造は、海成分が前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含み、島成分として、少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有されるエポキシ樹脂と硬化剤との反応物を含む、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のプリプレグ。
At least the cured product of the epoxy resin composition [B] has a sea-island phase separation structure,
The sea-island phase separation structure includes an epoxy resin-soluble thermoplastic resin in which a sea component is contained in the epoxy resin composition [B], and an epoxy resin contained in at least the epoxy resin composition [B] as an island component. The prepreg according to any one of claims 1 to 3, which contains a reaction product of a curing agent and a curing agent.
前記島成分の平均粒子径が0.01〜10μmである請求項4に記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 4, wherein the island component has an average particle size of 0.01 to 10 μm. 少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有される前記エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が、エポキシ樹脂と水素結合を形成可能な官能基を有する請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のプリプレグ。   The prepreg according to any one of claims 1 to 5, wherein the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in at least the epoxy resin composition [B] has a functional group capable of forming a hydrogen bond with the epoxy resin. 少なくとも前記エポキシ樹脂組成物[B]に含有される前記エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が、水酸基、カルボン酸基、イミノ基、またはアミノ基を有する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のプリプレグ。   The prepreg according to any one of claims 1 to 6, wherein the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in at least the epoxy resin composition [B] has a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, or an amino group. . 前記エポキシ樹脂組成物[A]に、更にエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を、エポキシ樹脂100質量部に対し5〜60質量部含有する請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のプリプレグ。   The prepreg according to any one of claims 1 to 7, wherein the epoxy resin composition [A] further contains 5 to 60 parts by mass of an epoxy resin insoluble thermoplastic resin with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. 前記エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂が、非晶性ナイロン、ナイロン6、ナイロン12、非晶性ポリイミドのいずれかからなる請求項8に記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 8, wherein the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin is made of any one of amorphous nylon, nylon 6, nylon 12, and amorphous polyimide. エポキシ樹脂とエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂とを相溶させる相溶化剤を、前記エポキシ樹脂組成物[B]中に、プリプレグに含有されるエポキシ樹脂組成物[A]とエポキシ樹脂組成物[B]の合計量100質量部に対し0.01〜15質量部含有する請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のプリプレグ。   An epoxy resin composition [A] and an epoxy resin composition [B] contained in a prepreg are used as a compatibilizing agent for compatibilizing an epoxy resin and an epoxy resin-soluble thermoplastic resin in the epoxy resin composition [B]. The prepreg according to any one of claims 1 to 9, which is contained in an amount of 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount. 強化繊維基材をシート状に形成してなる強化繊維層の少なくとも一方の表面に、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部と、下記式(1)
Figure 2013142123
(式(1)において、Xは、−CH−,−CH(CH)−,−C(CH−を、Ar−NHおよびAr’−NHは、下記に示す式(2)〜(9)の構造のいずれかを表す。)
Figure 2013142123

(上記式(2)〜(9)中のR,Rは、それぞれ水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
で表される硬化剤以外の硬化剤30〜65質量部と、を含有するエポキシ樹脂組成物[A]シートを積層し、得られた第1積層体を加熱加圧することにより、前記強化繊維層内に前記エポキシ樹脂組成物[A]を含浸させて1次プリプレグを得る、1次プリプレグの製造工程と、
前記1次プリプレグの少なくとも一方の表面に、エポキシ樹脂100質量部に対し、少なくとも、上記式(1)で表される芳香族ジアミン系硬化剤55〜85質量部と、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂5〜50質量部とを含有する前記エポキシ樹脂組成物[B]シートを積層し、得られた第2積層体を加熱加圧する工程と、を有する請求項1ないし請求項10のいずれかに記載のプリプレグの製造方法。
At least one surface of a reinforcing fiber layer formed by forming a reinforcing fiber substrate into a sheet shape, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, at least 5 to 50 parts by mass of an epoxy resin-soluble thermoplastic resin, and the following formula (1)
Figure 2013142123
(In Formula (1), X represents —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and Ar—NH 2 and Ar′—NH 2 represent the following formulas ( Represents any one of the structures of 2) to (9).
Figure 2013142123

(R 1 and R 2 in the above formulas (2) to (9) each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.)
The reinforcing fiber layer is obtained by laminating 30 to 65 parts by mass of a curing agent other than the curing agent represented by the above and laminating an epoxy resin composition [A] sheet, and heating and pressing the obtained first laminate. A primary prepreg manufacturing process for obtaining a primary prepreg by impregnating the epoxy resin composition [A] therein;
On at least one surface of the primary prepreg, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin, at least 55 to 85 parts by mass of the aromatic diamine-based curing agent represented by the above formula (1) and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin 5 The said epoxy resin composition [B] sheet | seat containing -50 mass parts is laminated | stacked, and the process which heat-presses the obtained 2nd laminated body is described in any one of Claim 1 thru | or 10 A method for producing a prepreg.
JP2012003151A 2012-01-11 2012-01-11 Prepreg, and method for producing prepreg Pending JP2013142123A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012003151A JP2013142123A (en) 2012-01-11 2012-01-11 Prepreg, and method for producing prepreg

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012003151A JP2013142123A (en) 2012-01-11 2012-01-11 Prepreg, and method for producing prepreg

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013142123A true JP2013142123A (en) 2013-07-22

Family

ID=49038878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012003151A Pending JP2013142123A (en) 2012-01-11 2012-01-11 Prepreg, and method for producing prepreg

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013142123A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016043156A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
JP2018172487A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 帝人株式会社 Prepreg and method for producing the same, and fiber-reinforced composite material
KR20210086476A (en) * 2019-12-31 2021-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 Prepreg, preparation method thereof and fiber reinforced composite material prepared therefrom
CN114829468A (en) * 2019-12-31 2022-07-29 可隆工业株式会社 Prepreg, method for producing prepreg, and fiber-reinforced composite material produced from prepreg

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016043156A1 (en) * 2014-09-19 2016-03-24 東レ株式会社 Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
KR20170057316A (en) * 2014-09-19 2017-05-24 도레이 카부시키가이샤 Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
JPWO2016043156A1 (en) * 2014-09-19 2017-06-29 東レ株式会社 Cutting prepreg and cutting prepreg sheet
US10808091B2 (en) 2014-09-19 2020-10-20 Toray Industries, Inc. Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
KR102417660B1 (en) 2014-09-19 2022-07-07 도레이 카부시키가이샤 Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
JP2018172487A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 帝人株式会社 Prepreg and method for producing the same, and fiber-reinforced composite material
JP2021130822A (en) * 2017-03-31 2021-09-09 帝人株式会社 Prepreg and method for producing the same, and fiber-reinforced composite material
JP7143473B2 (en) 2017-03-31 2022-09-28 帝人株式会社 Prepreg, its manufacturing method, and fiber-reinforced composite material
KR20210086476A (en) * 2019-12-31 2021-07-08 코오롱인더스트리 주식회사 Prepreg, preparation method thereof and fiber reinforced composite material prepared therefrom
CN114829468A (en) * 2019-12-31 2022-07-29 可隆工业株式会社 Prepreg, method for producing prepreg, and fiber-reinforced composite material produced from prepreg
KR102516146B1 (en) 2019-12-31 2023-03-30 코오롱인더스트리 주식회사 Prepreg, preparation method thereof and fiber reinforced composite material prepared therefrom
EP4053193A4 (en) * 2019-12-31 2023-11-22 Kolon Industries, Inc. Prepreg, preparation method thereof, and fiber reinforced composite material prepared therefrom

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI701286B (en) Epoxy resin composition, prepreg, carbon fiber reinforced composite material and manufacturing method thereof
JP5159990B2 (en) Prepreg and manufacturing method thereof
EP2935421B1 (en) Fast cure epoxy resin systems
EP2956497B1 (en) Fire retardant epoxy resin formulations and their use
KR102126294B1 (en) Improvements in or relating to fibre reinforced composites
US20120164455A1 (en) Epoxy Resin System Containing Insoluble and Partially Soluble or Swellable Toughening Particles for Use in Prepreg and Structural Component Applications
JP5723505B2 (en) Resin composition, cured product, prepreg, and fiber reinforced composite material
JP7448409B2 (en) prepreg
JP6854880B2 (en) Self-adhesive prepreg and its manufacturing method
JP2019167429A (en) Epoxy resin composition, prepreg, carbon fiber reinforced composite material and method for producing the same
JP2013142123A (en) Prepreg, and method for producing prepreg
KR20170057281A (en) Fast curing compositions
WO2019176935A1 (en) Prepreg and carbon fiber-reinforced composite material
JP2013142122A (en) Prepreg, and method for producing prepreg
JP7239401B2 (en) Carbon fiber bundles, prepregs, fiber reinforced composite materials
JP2019157095A (en) Epoxy resin composition, prepreg and fiber-reinforced composite material
JP2019156981A (en) Prepreg, fiber reinforced composite material, and manufacturing method therefor
GB2509616A (en) A fast cure epoxy resin formulation
JP2019157096A (en) Epoxy resin composition, prepreg and fiber-reinforced composite material
JP7481160B2 (en) Prepreg
JP2021195473A (en) Prepreg