JP2014009280A - Fiber-reinforced composite material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber-reinforced composite material that has mechanical properties of CAI and ILSS or the like at a high level, and that can improve both a mode I interlayer fracture toughness value Gand a mode II interlayer fracture toughness value Gat the same time at a high level.SOLUTION: A fiber-reinforced composite material includes: two or more reinforcement fiber inclusion layers in which two or more prepregs are laminated and cured; and a resin layer in an interlayer region of each reinforcement fiber inclusion layer, wherein the resin layer comprises a cured material of a resin composition including: a compound having a benzoxazine ring, an epoxy resin, a curing agent, a toughness improver, and a polyether sulfone particle, in the composite material, Gis at least 330 J/m, and Gis at least 1,100 J/m, and the composite material is useful for automobile use, railway vehicle use, aircraft use, ship application, a building component of a windmill or the like, and a component of other general industrial use or the like.

Description

本発明は、自動車用途、鉄道車両用途、航空機用途、船舶用途、スポーツ用途、風車等の建築部材、その他一般産業用途に好適で、モードI層間破壊靭性値GIC及びモードII層間破壊靭性値GIICを同時に高次元で改善でき、しかも各種機械的強度も高次元で優れたものとすることが可能な、更なる軽量化が期待できる繊維強化複合材料に関する。 The present invention is suitable for automotive applications, railway vehicle applications, aircraft applications, marine applications, sports applications, wind turbines, and other general industrial applications. Mode I interlaminar fracture toughness value G IC and mode II interlaminar fracture toughness value G The present invention relates to a fiber-reinforced composite material that can improve IIC at a high level at the same time and that can have various mechanical strengths at a high level and can be further reduced in weight.

各種繊維とマトリックス樹脂からなる繊維強化複合材料は、その優れた力学物性から、自動車、鉄道車両、航空機、船舶、スポーツ用品やその他一般産業用途などに広く使われている。
近年、その使用実績を積むに従い、繊維強化複合材料の適用範囲はますます拡がっている。
このような繊維強化複合材料として、ベンゾオキサジン環を有する化合物を利用したものが、例えば、特許文献1及び2に提案されている。該ベンゾオキサジン環を有する化合物は、優れた耐湿性及び耐熱性を有するが、靱性に劣る問題があり、エポキシ樹脂や各種樹脂微粒子等を配合してその欠点を補う工夫がなされている。
ところで、自動車、鉄道、航空機、船舶用途、スポーツ用途、風車等の建築部材、その他一般産業用途で必要とされる力学特性の中でも衝撃後圧縮強度(以下CAIと略す)、高温高湿時における層間剪断強度(以下ILSSと略す)及び層間破壊靱性等を高次元で同時に達成させることで、主要構造等に適用される繊維強化複合材料の更なる軽量化が望まれている。加えて、モードI層間破壊靭性値GIC及びモードII層間破壊靭性値GIICを同時に高レベル化する必要がある。しかし、上記特許文献に具体的に記載された例では、必ずしもこれらが高次元で同時に達成できるとは言えない。
上記力学特性を向上させる技術として、例えば、特許文献3には、CAIを向上させる目的で、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にポリアミド12微粒子を配合する技術が開示されている。
このような技術を利用した繊維強化複合材料は、CAIをある程度高く維持することは可能であるが、高温高湿時におけるILSSを両立させるには至っていない。
特許文献4には、CAI及びILSSを高レベルで両立させることが可能な炭素繊維複合材料として、特定のポリアミド微粒子を含む樹脂層と炭素繊維含有層とが交互に積層した積層体構造を有する複合材料が記載されている。
しかし、この文献では、ベンゾオキサジン環を有する化合物を用いた積層体構造を有する複合材料については具体的に記載されておらず、ベンゾオキサジン環を有する化合物の優れた特性が得られ難い。
また、移動体用途においては、走行中における衝突や、整備等における工具の落下衝撃に起因する、繊維強化複合材料における層間剥離が生じ易いため、上記モードI層間破壊靭性値GIC及びモードII層間破壊靭性値GIICの両者を同時に高レベルで改善しうる材料の開発が望まれている。
Fiber reinforced composite materials composed of various fibers and matrix resins are widely used for automobiles, railway vehicles, aircraft, ships, sporting goods and other general industrial applications because of their excellent mechanical properties.
In recent years, the application range of fiber reinforced composite materials has been expanded as the use results have been increased.
As such fiber-reinforced composite materials, those using a compound having a benzoxazine ring have been proposed in Patent Documents 1 and 2, for example. The compound having a benzoxazine ring has excellent moisture resistance and heat resistance, but has a problem of inferior toughness, and has been devised to compensate for the defects by blending epoxy resin and various resin fine particles.
By the way, among post-impact compressive strength (hereinafter abbreviated as CAI), interlayers at high temperature and high humidity, among the mechanical properties required for automobiles, railways, aircraft, marine applications, sports applications, windmills, and other general industrial applications. It is desired to further reduce the weight of fiber-reinforced composite materials applied to main structures and the like by simultaneously achieving shear strength (hereinafter abbreviated as ILSS) and interlaminar fracture toughness in a high dimension. In addition, the mode I interlaminar fracture toughness value G IC and the mode II interlaminar fracture toughness value G IIC must be simultaneously increased. However, in the example specifically described in the above patent document, it cannot be said that these can be achieved at the same time in a high dimension.
As a technique for improving the mechanical characteristics, for example, Patent Document 3 discloses a technique of blending polyamide 12 fine particles with a thermosetting resin such as an epoxy resin for the purpose of improving CAI.
A fiber reinforced composite material using such a technique can maintain CAI to some extent high, but has not yet achieved both ILSS at high temperature and high humidity.
Patent Document 4 discloses a composite having a laminate structure in which resin layers containing specific polyamide fine particles and carbon fiber-containing layers are alternately laminated as a carbon fiber composite material capable of achieving both CAI and ILSS at a high level. The materials are listed.
However, in this document, a composite material having a laminate structure using a compound having a benzoxazine ring is not specifically described, and it is difficult to obtain excellent characteristics of a compound having a benzoxazine ring.
Also, in mobile applications, delamination in fiber reinforced composite materials is likely to occur due to collisions during traveling and tool drop impact during maintenance, etc., so the above mode I interlaminar fracture toughness values G IC and mode II interlaminar Development of a material that can simultaneously improve both the fracture toughness value G IIC at a high level is desired.

特開2007−16121号公報JP 2007-16121 A 特開2010−13636号公報JP 2010-13636 A 特開2009−286895号公報JP 2009-286895 A 特開2009−221460号公報JP 2009-221460 A

本発明の課題は、CAI及びILSS等の力学的特性を高レベルで備え、しかもモードI層間破壊靭性値GIC及びモードII層間破壊靭性値GIICの両者を同時に高レベルで改善しうる繊維強化複合材料を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a fiber reinforcement that has a high level of mechanical properties such as CAI and ILSS, and can simultaneously improve both the mode I interlaminar fracture toughness value G IC and the mode II interlaminar fracture toughness value G IIC. It is to provide a composite material.

本発明者らは、上記課題を解決するために、複数の強化繊維含有層と、特定のベンゾオキサジン環を有する化合物を含む組成物により形成される樹脂層とが積層した積層体構造を有する複合材料の製造を試みた。その結果、該組成物の原材料として、特定のベンゾオキサジン環を有する化合物とエポキシ樹脂とナイロン12粒子とを用いた場合、所望の積層体構造が得られ難く、目的とする層間破壊靱性値や機械的強度等の更なる改善への期待が少ないことがわかった。そこで、添加する熱可塑性粒子につき種々検討することで、積層体構造を得ることができ、所望の効果が達成しうることを見出し、本発明を完成した。   In order to solve the above problems, the present inventors have a composite structure having a laminate structure in which a plurality of reinforcing fiber-containing layers and a resin layer formed of a composition containing a compound having a specific benzoxazine ring are laminated. Attempted to produce material. As a result, when a compound having a specific benzoxazine ring, an epoxy resin, and nylon 12 particles are used as raw materials for the composition, it is difficult to obtain a desired laminate structure, and the desired interlaminar fracture toughness value and mechanical It was found that there was little expectation for further improvement in the strength of the machine. Thus, the present inventors have completed the present invention by finding that a laminated body structure can be obtained by variously examining the thermoplastic particles to be added and a desired effect can be achieved.

本発明によれば、プリプレグを複数積層して硬化させた、複数の強化繊維含有層と、各強化繊維含有層の層間領域に樹脂層とを備えた繊維強化複合材料であって、
前記樹脂層は、(A)分子中に式(1)で表されるベンゾオキサジン環を有する化合物と、

Figure 2014009280
(式中、R1は、炭素数1〜12の鎖状アルキル基、炭素数3〜8の環状アルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜12の鎖状アルキル基若しくはハロゲンで置換されたフェニル基を示す。また、式中の芳香環の酸素原子が結合している炭素原子のオルト位とパラ位の少なくとも一方の炭素原子には水素原子が結合している。)
(B)エポキシ樹脂と、(C)硬化剤と、(D)靭性向上剤と、(E)ポリエーテルスルフォン粒子とを含む、樹脂組成物の硬化物からなり、繊維強化複合材料の、モードI層間破壊靭性値GICが330J/m2以上、且つモードII層間破壊靭性値GIICが1100J/m2以上である繊維強化複合材料が提供される。 According to the present invention, a fiber reinforced composite material comprising a plurality of reinforcing fiber-containing layers laminated and cured with a plurality of prepregs, and a resin layer in an interlayer region of each reinforcing fiber-containing layer,
The resin layer is (A) a compound having a benzoxazine ring represented by the formula (1) in the molecule;
Figure 2014009280
(In the formula, R 1 represents a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a phenyl group, or a phenyl group substituted with a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen. In addition, in the formula, a hydrogen atom is bonded to at least one of the ortho-position and para-position of the carbon atom to which the oxygen atom of the aromatic ring is bonded.)
A mode I fiber reinforced composite material comprising a cured product of a resin composition comprising (B) an epoxy resin, (C) a curing agent, (D) a toughness improver, and (E) polyethersulfone particles. A fiber-reinforced composite material having an interlaminar fracture toughness value G IC of 330 J / m 2 or more and a mode II interlaminar fracture toughness value G IIC of 1100 J / m 2 or more is provided.

本発明の繊維強化複合材料は、強化繊維含有層と、上記樹脂組成物の硬化物からなる樹脂層とが積層体構造を有するので、CAI及びILSS等の力学的特性を高レベルで備え、しかもモードI層間破壊靭性値GIC及びモードII層間破壊靭性値GIICの両者を同時に高レベルで改善しうる。従って、本発明の繊維強化複合材料は、自動車用途、鉄道車両用途、航空機用途、船舶用途、スポーツ用途、風車等の建築部材、その他一般産業用途に好適に利用できる。 Since the fiber-reinforced composite material of the present invention has a laminate structure of a reinforcing fiber-containing layer and a resin layer made of a cured product of the above resin composition, it has mechanical properties such as CAI and ILSS at a high level, and Both mode I interlaminar fracture toughness value G IC and mode II interlaminar fracture toughness value G IIC can be improved at a high level simultaneously. Therefore, the fiber-reinforced composite material of the present invention can be suitably used for automobile applications, railway vehicle applications, aircraft applications, marine applications, sports applications, building components such as windmills, and other general industrial applications.

以下本発明について詳細に説明する。
本発明の繊維強化複合材料(以下、本発明の複合材料と略すことがある)は、プリプレグを複数積層して硬化させた、複数の強化繊維含有層と、各強化繊維含有層の層間領域に特定樹脂組成物を硬化させた樹脂層とを備え、モードI層間破壊靭性値GIC及びモードII層間破壊靭性値GIICが特定値以上を示すことを特徴とする。
本発明の複合材料において、上記GICは、330J/m2以上、好ましくは450J/m2以上、特に好ましくは550J/m2以上である。その上限値は特に限定されないが800J/m2程度である。また、上記GIICは1100J/m2以上、好ましくは1250J/m2以上、特に好ましくは1500J/m2以上である。その上限値は特に限定されないが3000J/m2程度である。上記GIC及び上記GIICの一方でも上記下限値に満たない場合には、高レベルにおける層間剥離抑制効果が得られず、複合材料の軽量化等が困難になる恐れがある。このような層間破壊靱性値は、本発明の複合材料が、積層体構造により構成され、且つ樹脂層が特定の樹脂組成物の硬化物により構成されていることに起因するものと推測される。
The present invention will be described in detail below.
The fiber reinforced composite material of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as the composite material of the present invention) includes a plurality of reinforcing fiber-containing layers obtained by laminating and curing a plurality of prepregs, and an interlayer region between the reinforcing fiber-containing layers. And a resin layer obtained by curing a specific resin composition, wherein the mode I interlaminar fracture toughness value G IC and the mode II interlaminar fracture toughness value G IIC exhibit a specific value or more.
In the composite material of the present invention, the G IC is, 330j / m 2 or more, preferably 450 J / m 2 or more, particularly preferably 550j / m 2 or more. The upper limit is not particularly limited, but is about 800 J / m 2 . The G IIC is 1100 J / m 2 or more, preferably 1250 J / m 2 or more, particularly preferably 1500 J / m 2 or more. The upper limit is not particularly limited, but is about 3000 J / m 2 . If one of the G IC and the G IIC is less than the lower limit, the delamination suppressing effect at a high level cannot be obtained, and it may be difficult to reduce the weight of the composite material. Such an interlaminar fracture toughness value is presumed to be due to the fact that the composite material of the present invention is composed of a laminate structure and the resin layer is composed of a cured product of a specific resin composition.

本発明において、前記強化繊維含有層と樹脂層とを有する積層構造の確認は、デジタルマイクロスコープにより積層体の断面写真を撮影することにより行うことができる。
本発明の複合材料において、前記各強化繊維含有層の厚さは、通常90〜140μm、好ましくは95〜135μmであり、前記各樹脂層の厚さは、通常10〜60μm、好ましくは15〜55μmである。ここで樹脂層の厚さは、強化繊維が存在していない領域の厚さであって、樹脂層の両側の強化繊維含有層内における強化繊維のうち、最も樹脂層に近い側に存在する強化繊維の外表面同士の間隔とした。
In the present invention, the laminated structure having the reinforcing fiber-containing layer and the resin layer can be confirmed by taking a cross-sectional photograph of the laminated body with a digital microscope.
In the composite material of the present invention, the thickness of each reinforcing fiber-containing layer is usually 90 to 140 μm, preferably 95 to 135 μm, and the thickness of each resin layer is usually 10 to 60 μm, preferably 15 to 55 μm. It is. Here, the thickness of the resin layer is the thickness of the region where no reinforcing fiber exists, and the reinforcing fiber present on the side closest to the resin layer among the reinforcing fibers in the reinforcing fiber-containing layer on both sides of the resin layer. It was set as the space | interval of the outer surfaces of a fiber.

本発明の複合材料は、例えば、特定の樹脂組成物と強化繊維とを含む原材料を用いて、公知の方法によりプリプレグを調製し、該プリプレグを積層して、後述する条件等により硬化させる方法等により製造することができる。
本発明の複合材料に用いる上記特定の樹脂組成物は、(A)分子中に上記式(1)で表されるベンゾオキサジン環を有する化合物、(B)エポキシ樹脂、(C)硬化剤、(D)靭性向上剤及び(E)ポリエーテルスルフォン粒子を含む。
The composite material of the present invention is, for example, a method of preparing a prepreg by a known method using a raw material containing a specific resin composition and reinforcing fibers, laminating the prepreg, and curing it under the conditions described later, etc. Can be manufactured.
The specific resin composition used in the composite material of the present invention includes (A) a compound having a benzoxazine ring represented by the above formula (1) in the molecule, (B) an epoxy resin, (C) a curing agent, D) toughness improver and (E) polyethersulfone particles.

前記樹脂組成物に用いる(A)成分は、上記式(1)で表されるベンゾオキサジン環を有する化合物である。
式(1)において、R1は、炭素数1〜12の鎖状アルキル基、炭素数3〜8の環状アルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜12の鎖状アルキル基若しくはハロゲンで置換されたフェニル基を示す。
炭素数1〜12の鎖状アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が挙げられる。
炭素数3〜8の環状アルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
炭素数1〜12の鎖状アルキル基若しくはハロゲンで置換されたフェニル基としては、例えば、フェニル基、o−メチルフェニル基、m−メチルフェニル基、p−メチルフェニル基、o−エチルフェニル基、m−エチルフェニル基、p−エチルフェニル基、o−t−ブチルフェニル基、m−t−ブチルフェニル基、p−t−ブチルフェニル基、o−クロロフェニル基、o−ブロモフェニル基が挙げられる。
1としては、上記例示の中でも、良好な取り扱い性を与えることから、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、o−メチルフェニル基が好ましい。
The component (A) used in the resin composition is a compound having a benzoxazine ring represented by the above formula (1).
In the formula (1), R 1 is substituted with a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a phenyl group, or a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen. Represents a phenyl group.
Examples of the chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a t-butyl group.
Examples of the cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
Examples of the phenyl group substituted with a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or halogen include, for example, a phenyl group, an o-methylphenyl group, an m-methylphenyl group, a p-methylphenyl group, an o-ethylphenyl group, Examples include m-ethylphenyl group, p-ethylphenyl group, ot-butylphenyl group, mt-butylphenyl group, pt-butylphenyl group, o-chlorophenyl group, and o-bromophenyl group.
Among R 1 , R 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a phenyl group, or an o-methylphenyl group among the above examples.

(A)成分のベンゾオキサジン樹脂としては、例えば、以下の式で表されるモノマー、該モノマーが数分子重合したオリゴマー、これらモノマーとは異なる構造を有するベンゾオキサジン環を有する化合物とこれらモノマーの少なくとも1種との反応物が好ましく挙げられる。   As the benzoxazine resin of component (A), for example, a monomer represented by the following formula, an oligomer obtained by polymerizing several molecules of the monomer, a compound having a benzoxazine ring having a structure different from these monomers, and at least of these monomers A reaction product with one kind is preferred.

Figure 2014009280
Figure 2014009280

Figure 2014009280
Figure 2014009280

Figure 2014009280
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(A)成分は、ベンゾオキサジン環が開環重合することにより、フェノール樹脂と同様の骨格をつくるために、難燃性に優れる。また、その緻密な構造から、低吸水率や、高弾性率といった優れた機械特性が得られる。   The component (A) is excellent in flame retardancy because the benzoxazine ring undergoes ring-opening polymerization to form the same skeleton as the phenol resin. In addition, excellent mechanical properties such as low water absorption and high elastic modulus can be obtained from the dense structure.

前記樹脂組成物に用いるエポキシ樹脂である(B)成分は、組成物の粘度をコントロールし、また、組成物の硬化性を高める成分である。
(B)成分としては、例えば、アミン類、フェノール類、カルボン酸、分子内不飽和炭素等の化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。
Component (B), which is an epoxy resin used in the resin composition, is a component that controls the viscosity of the composition and increases the curability of the composition.
As the component (B), for example, an epoxy resin having a precursor such as an amine, a phenol, a carboxylic acid, or an intramolecular unsaturated carbon is preferable.

アミン類を前駆体とするエポキシ樹脂としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、キシレンジアミンのグリシジル化合物、トリグリシジルアミノフェノールや、グリシジルアニリンのそれぞれの位置異性体やアルキル基やハロゲンでの置換体が挙げられる。
以下、市販品を例示する場合、液状のものには、後述の動的粘弾性測定装置により得られる25℃における複素粘弾性率η*を粘度として記載している。
Examples of epoxy resins having amines as precursors include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, glycidyl compounds of xylenediamine, triglycidylaminophenol, and glycidylanilines, their respective positional isomers, and substitution with alkyl groups or halogens. It is done.
Hereinafter, in the case of exemplifying commercially available products, in the liquid product, the complex viscoelastic modulus η * at 25 ° C. obtained by a dynamic viscoelasticity measuring device described later is described as the viscosity.

テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンの市販品としては、例えば、「スミエポキシ」(登録商標。以下同じ)ELM434(住友化学(株)製)、「アラルダイト」(登録商標、以下同じ)MY720、「アラルダイト」MY721、「アラルダイト」MY9512、「アラルダイト」MY9612、「アラルダイト」MY9634、「アラルダイト」MY9663(以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、「jER」(登録商標、以下同じ)604(三菱化学(株)製)が挙げられる。   Commercially available products of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane include, for example, “Sumiepoxy” (registered trademark, hereinafter the same) ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldite” (registered trademark, the same hereinafter) MY720, “Araldite” MY721, “ "Araldite" MY9512, "Araldite" MY9612, "Araldite" MY9634, "Araldite" MY9663 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), "jER" (registered trademark, hereinafter the same) 604 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) Can be mentioned.

トリグリシジルアミノフェノールの市販品としては、例えば、「jER」630(粘度:750mPa・s)(三菱化学(株)製)、「アラルダイト」MY0500(粘度:3500mPa・s)、MY0510(粘度:600mPa・s)(以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、ELM100(粘度:16000mPa・s)(住友化学製)が挙げられる。
グリシジルアニリン類の市販品としては、例えば、GAN(粘度:120mPa・s)、GOT(粘度:60mPa・s)(以上日本化薬(株)製)が挙げられる。
Commercially available products of triglycidylaminophenol include, for example, “jER” 630 (viscosity: 750 mPa · s) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Araldite” MY0500 (viscosity: 3500 mPa · s), MY0510 (viscosity: 600 mPa · s). s) (manufactured by Huntsman Advanced Materials), ELM100 (viscosity: 16000 mPa · s) (manufactured by Sumitomo Chemical).
Examples of commercially available glycidyl anilines include GAN (viscosity: 120 mPa · s) and GOT (viscosity: 60 mPa · s) (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

フェノールを前駆体とするグリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、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、レゾルシノール型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂、トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジフェニルフルオレン型エポキシ樹脂やそれぞれの各種異性体やアルキル基、ハロゲン置換体が挙げられる。
また、フェノールを前駆体とするエポキシ樹脂をウレタンやイソシアネートで変性したエポキシ樹脂も、このタイプに含まれる。
Examples of the glycidyl ether type epoxy resin having phenol as a precursor include, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, epoxy resin having a biphenyl skeleton, phenol novolak type epoxy resin, cresol novolak type Epoxy resin, resorcinol type epoxy resin, epoxy resin having naphthalene skeleton, trisphenylmethane type epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, diphenylfluorene type epoxy resin and various isomers and alkyl groups thereof, Examples include halogen substitution products.
Moreover, an epoxy resin obtained by modifying an epoxy resin having a phenol precursor with urethane or isocyanate is also included in this type.

液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「jER」825(粘度:5000mPa・s)、「jER」826(粘度:8000mPa・s)、「jER」827(粘度:10000mPa・s)、「jER」828(粘度:13000mPa・s)、(以上三菱化学(株)製)、「エピクロン」(登録商標、以下同じ)850(粘度:13000mPa・s)(DIS(株)製)、「エポトート」(登録商標、以下同じ)YD−128(粘度:13000mPa・s)(新日鐵化学(株)製)、DER−331(粘度:13000mPa・s)、DER−332(粘度:5000mPa・s)(ダウケミカル社製)が挙げられる。
固形もしくは半固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「jER」834、「jER」1001、「jER」1002、「jER」1003、「jER」1004、「jER」1004AF、「jER」1007、「jER」1009(以上三菱化学(株)製)が挙げられる。
Examples of commercially available liquid bisphenol A type epoxy resins include “jER” 825 (viscosity: 5000 mPa · s), “jER” 826 (viscosity: 8000 mPa · s), and “jER” 827 (viscosity: 10,000 mPa · s). , “JER” 828 (viscosity: 13000 mPa · s), (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epiclon” (registered trademark, the same applies hereinafter) 850 (viscosity: 13000 mPa · s) (manufactured by DIS Corporation), “ “Epototo” (registered trademark, the same applies hereinafter) YD-128 (viscosity: 13000 mPa · s) (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), DER-331 (viscosity: 13000 mPa · s), DER-332 (viscosity: 5000 mPa · s) ) (Manufactured by Dow Chemical Company).
Examples of commercially available solid or semi-solid bisphenol A type epoxy resins include “jER” 834, “jER” 1001, “jER” 1002, “jER” 1003, “jER” 1004, “jER” 1004AF, and “jER”. "1007", "jER" 1009 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).

液状のビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「jER」806(粘度:2000mPa・s)、「jER」807(粘度:3500mPa・s)、「jER」1750(粘度:1300mPa・s)、「jER」(以上三菱化学(株)製)、「エピクロン」830(粘度:3500mPa・s)(DIC(株)製)、「エポトート」YD−170(粘度:3500mPa・s)、「エポトート」YD−175(粘度:3500mPa・s)、(以上、新日鐵化学(株)製)が挙げられる。
固形のビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、4004P、「jER」4007P、「jER」4009P(以上三菱化学(株)製)、「エポトート」YDF2001、「エポトート」YDF2004(以上新日鐵化学(株)製)が挙げられる。
Examples of commercially available liquid bisphenol F-type epoxy resins include “jER” 806 (viscosity: 2000 mPa · s), “jER” 807 (viscosity: 3500 mPa · s), and “jER” 1750 (viscosity: 1300 mPa · s). , “JER” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epiclon” 830 (viscosity: 3500 mPa · s) (manufactured by DIC Corporation), “Epototo” YD-170 (viscosity: 3500 mPa · s), “Epototo” YD-175 (viscosity: 3500 mPa · s) (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.).
Commercially available products of solid bisphenol F type epoxy resins include, for example, 4004P, “jER” 4007P, “jER” 4009P (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epototo” YDF2001, “Epototo” YDF2004 (above Nippon Steel) Chemical Co., Ltd.).

ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、例えば、EXA−1515(DIC(株)製)が挙げられる。
ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「jER」YX4000H、「jER」YX4000、「jER」YL6616(以上、三菱化学(株)製)、NC−3000(日本化薬(株)製)が挙げられる。
Examples of the bisphenol S type epoxy resin include EXA-1515 (manufactured by DIC Corporation).
Examples of commercially available epoxy resins having a biphenyl skeleton include “jER” YX4000H, “jER” YX4000, “jER” YL6616 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), NC-3000 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.). ).

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「jER」152、「jER」154(以上三菱化学(株)製)、「エピクロン」N−740、「エピクロン」N−770、「エピクロン」N−775(以上、DIC(株)製)が挙げられる。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「エピクロン」N−660、「エピクロン」N−665、「エピクロン」N−670、「エピクロン」N−673、「エピクロン」N−695(以上、DIC(株)製)、EOCN−1020、EOCN−102S、EOCN−104S(以上、日本化薬(株)製)が挙げられる。
Examples of commercially available phenol novolac epoxy resins include “jER” 152, “jER” 154 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epicron” N-740, “Epicron” N-770, “Epicron” N -775 (manufactured by DIC Corporation).
Examples of commercially available products of the cresol novolac type epoxy resin include “Epicron” N-660, “Epicron” N-665, “Epicron” N-670, “Epicron” N-673, “Epicron” N-695 (above, DIC Co., Ltd.), EOCN-1020, EOCN-102S, EOCN-104S (Nippon Kayaku Co., Ltd.).

レゾルシノール型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「デナコール」(登録商標、以下同じ)EX−201(粘度:250mPa・s)(ナガセケムテックス(株)製)が挙げられる。
ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「エピクロン」HP4032(DIC(株)製)、NC−7000、NC−7300(以上、日本化薬(株)製)が挙げられる。
トリスフェニルメタン型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、TMH−574(住友化学(株)製)が挙げられる。
As a commercial item of a resorcinol type epoxy resin, “Denacol” (registered trademark, the same applies hereinafter) EX-201 (viscosity: 250 mPa · s) (manufactured by Nagase ChemteX Corporation) can be mentioned.
Examples of commercially available epoxy resins having a naphthalene skeleton include “Epiclon” HP4032 (manufactured by DIC Corporation), NC-7000, and NC-7300 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
Examples of commercially available trisphenylmethane type epoxy resins include TMH-574 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、「エピクロン」HP7200、「エピクロン」HP7200L、「エピクロン」HP7200H(以上、DIC(株)製)、「Tactix」(登録商標)558(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、XD−1000−1L、XD−1000−2L(以上、日本化薬(株)製)が挙げられる。
ウレタンおよびイソシアネート変性エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、オキサゾリドン環を有するAER4152(旭化成イーマテリアルズ(株)製)が挙げられる。
Commercially available dicyclopentadiene type epoxy resins include, for example, “Epicron” HP7200, “Epicron” HP7200L, “Epicron” HP7200H (above, manufactured by DIC Corporation), “Tactix” (registered trademark) 558 (Huntsman Advanced) -Materials company make), XD-1000-1L, XD-1000-2L (above, Nippon Kayaku Co., Ltd. product) is mentioned.
Examples of commercially available urethane and isocyanate-modified epoxy resins include AER4152 (produced by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.) having an oxazolidone ring.

カルボン酸を前駆体とするエポキシ樹脂としては、例えば、フタル酸のグリシジル化合物や、ヘキサヒドロフタル酸、ダイマー酸のグリシジル化合物やそれぞれの各種異性体が挙げられる。   Examples of the epoxy resin having a carboxylic acid as a precursor include glycidyl compounds of phthalic acid, glycidyl compounds of hexahydrophthalic acid and dimer acid, and various isomers thereof.

フタル酸ジグリシジルエステルの市販品としては、例えば、「エポミック」(登録商標、以下同じ)R508(粘度:4000mPa・s)(三井化学(株)製)、「デナコール」EX−721(粘度:980mPa・s)(ナガセケムテックス(株)製)が挙げられる。
ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルの市販品としては、例えば、「エポミック」R540(粘度:350mPa・s)(三井化学(株)製)、AK−601(粘度:300mPa・s)(日本化薬(株)製)が挙げられる。
ダイマー酸ジグリシジルエステルの市販品としては、例えば、「jER」871(粘度:650mPa・s)(三菱化学(株)製)、「エポトート」YD−171(粘度:650mPa・s)(新日鐵化学(株)製)が挙げられる。
Examples of commercially available products of diglycidyl phthalate include “Epomic” (registered trademark, the same applies hereinafter) R508 (viscosity: 4000 mPa · s) (manufactured by Mitsui Chemicals), “Denacol” EX-721 (viscosity: 980 mPas). S) (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).
Commercially available products of hexahydrophthalic acid diglycidyl ester include, for example, “Epomic” R540 (viscosity: 350 mPa · s) (manufactured by Mitsui Chemicals), AK-601 (viscosity: 300 mPa · s) (Nippon Kayaku ( Co., Ltd.).
Examples of commercially available dimer acid diglycidyl ester include “jER” 871 (viscosity: 650 mPa · s) (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epototo” YD-171 (viscosity: 650 mPa · s) (Nippon Steel). Chemical Co., Ltd.).

分子内不飽和炭素を前駆体とするエポキシ樹脂としては、例えば、脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。
具体的には、(3',4'−エポキシシクロヘキサン)メチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートの市販品としては、例えば、「セロキサイド」(登録商標、以下同じ)2021P(粘度:250mPa・s)(ダイセル化学工業(株)製)、CY179(粘度:400mPa・s)(ハンツマン・アドバンスドマテリアルズ社製)、(3',4'−エポキシシクロヘキサン)オクチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートの市販品としては、例えば、「セロキサイド」2081(粘度:100mPa・s)(ダイセル化学工業(株)製)、1−メチル−4−(2−メチルオキシラニル)−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタンの市販品としては、例えば、「セロキサイド」3000(粘度:20mPa・s)(ダイセル化学工業(株)製)が挙げられる。
As an epoxy resin which uses intramolecular unsaturated carbon as a precursor, an alicyclic epoxy resin is mentioned, for example.
Specifically, as a commercially available product of (3 ′, 4′-epoxycyclohexane) methyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, for example, “Celoxide” (registered trademark, the same shall apply hereinafter) 2021P (viscosity: 250 mPa · s) ) (Manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), CY179 (viscosity: 400 mPa · s) (manufactured by Huntsman Advanced Materials), (3 ′, 4′-epoxycyclohexane) octyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate Examples of the product include “Celoxide” 2081 (viscosity: 100 mPa · s) (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.), 1-methyl-4- (2-methyloxiranyl) -7-oxabicyclo [4.1. .0] Commercially available heptane includes, for example, “Celoxide” 3000 (viscosity: 20 mPa · s). (Daicel Chemical Industries, Ltd.).

25℃で液状のエポキシ樹脂の25℃における粘度は、低ければ低いほどタックやドレープ性の観点から好ましく、エポキシ樹脂の市販品として得られる下限である5mPa・s以上20000mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上15000mPa・s以下がより好ましい。20000mPa・sを超えると、タックやドレープ性が低下することがある。
25℃で固形のエポキシ樹脂としては、芳香族含有量の高いエポキシ樹脂が難燃性を高めるために好ましく、例えば、ビフェニル骨格をもつエポキシ樹脂や、ナフタレン骨格をもつエポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂が挙げられる。
The lower the viscosity at 25 ° C. of the epoxy resin which is liquid at 25 ° C., the more preferable from the viewpoint of tack and draping properties, and 5 mPa · s or more and 20000 mPa · s or less, which is the lower limit obtained as a commercially available epoxy resin, is preferable. * More preferably, it is s or more and 15000 mPa * s or less. When it exceeds 20000 mPa · s, tack and drape properties may deteriorate.
As an epoxy resin solid at 25 ° C., an epoxy resin having a high aromatic content is preferable in order to increase flame retardancy. For example, an epoxy resin having a biphenyl skeleton, an epoxy resin having a naphthalene skeleton, or a phenol aralkyl type epoxy resin. Is mentioned.

前記樹脂組成物において、(A)成分及び(B)成分の好ましい含有割合は、これらの合計が100質量%となるように、通常(A)成分65〜78質量%、特に好ましくは70〜75質量%、及び通常(B)成分22〜35質量%、特に好ましくは25〜30質量%である。(A)成分の含有割合が65質量%未満、即ち、(B)成分の含有割合が35質量%を超える場合には、得られる強化繊維複合体のILSSが低下するおそれがあり、また樹脂硬化物のガラス転移温度が低下するおそれがある。   In the resin composition, the preferable content ratio of the component (A) and the component (B) is usually 65 to 78% by mass, particularly preferably 70 to 75%, so that the total of these components is 100% by mass. % By mass and usually 22 to 35% by mass of component (B), particularly preferably 25 to 30% by mass. When the content ratio of the component (A) is less than 65% by mass, that is, when the content ratio of the component (B) exceeds 35% by mass, the ILSS of the resulting reinforcing fiber composite may be lowered, and the resin is cured. There is a possibility that the glass transition temperature of the object may be lowered.

前記樹脂組成物において(C)成分の硬化剤としては、例えば、ジエチルトルエンジアミン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、メタキシレンジアミン、これらの各種誘導体等の芳香族アミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミン等の脂肪族アミン、イミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、テトラメチルグアニジン、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物等のカルボン酸無水物、アジピン酸ヒドラジド等のカルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミド、単官能フェノールやビスフェノールAのような多官能フェノール化合物、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド、ポリフェノール化合物、ポリメルカプタン、カルボン酸塩、三フッ化ホウ素エチルアミン錯体等のルイス酸錯体等の単独あるいは2以上の混合物が使用でき、なかでも芳香族アミン、スルホン酸エステル、単官能フェノールやビスフェノールAのような多官能フェノール化合物、ポリフェノール化合物の単独あるいは2以上の混合物が好ましい。
これら硬化剤は(A)成分のベンゾオキサジン環を有する化合物や(B)成分のエポキシ樹脂と反応することで、耐熱・耐湿性に優れる繊維強化複合材料を得ることができる。
In the resin composition, as the curing agent of the component (C), for example, diethyltoluenediamine, metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, metaxylenediamine, aromatic amines such as various derivatives thereof, triethylenetetramine, Aliphatic amines such as isophoronediamine, imidazole derivatives, dicyandiamide, tetramethylguanidine, carboxylic acid anhydrides such as methylhexahydrophthalic anhydride, carboxylic acid hydrazides such as adipic hydrazide, carboxylic acid amides, monofunctional phenols and bisphenol A Such as Lewis acid complexes such as polyfunctional phenolic compounds, bis (4-hydroxyphenyl) sulfide, polyphenolic compounds, polymercaptan, carboxylates, boron trifluoride ethylamine complexes, etc. German or mixtures of two or more can be used, inter alia aromatic amines, sulfonic acid esters, polyfunctional phenolic compounds, such as monofunctional phenols and bisphenol A, alone or mixtures of two or more polyphenol compounds are preferable.
These curing agents react with a compound having a benzoxazine ring as the component (A) and an epoxy resin as the component (B) to obtain a fiber-reinforced composite material having excellent heat resistance and moisture resistance.

前記樹脂組成物において(C)成分の含有割合は、(A)成分+(B)成分100質量部に対して、通常5〜20質量部、好ましくは7〜15質量部である。5質量部未満では、硬化反応が遅いために、樹脂組成物全体の硬化度を上げるために、高温、長時間を要する。20質量部を超えると、硬化物のガラス転移温度等の機械物性が低下するおそれがある。   In the resin composition, the content ratio of the component (C) is usually 5 to 20 parts by mass, preferably 7 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) + the component (B). If the amount is less than 5 parts by mass, the curing reaction is slow, so that a high temperature and a long time are required to increase the degree of curing of the entire resin composition. If it exceeds 20 parts by mass, mechanical properties such as glass transition temperature of the cured product may be lowered.

前記樹脂組成物に用いる(D)靭性向上剤は、樹脂組成物に溶解する成分であって、有機微粒子、または有機微粒子を液状樹脂あるいは樹脂モノマー中に溶解させたものからなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。
ここで溶解とは、(D)成分の微粒子が組成物中に分散し、当該微粒子と組成物を構成する物質とが相互に親和性を有し、均一または混和した状態となっていることを意味する。
前記液状樹脂あるいは樹脂モノマーとしては、例えば、反応性エラストマー、ハイカーCTBN変性エポキシ樹脂、ハイカーCTB変性エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ニトリルゴム添加エポキシ樹脂、架橋アクリルゴム微粒子添加エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、熱可塑性エラストマー添加エポキシ樹脂が使用できる。
The (D) toughness improver used in the resin composition is a component that dissolves in the resin composition and is selected from the group consisting of organic fine particles or organic fine particles dissolved in a liquid resin or resin monomer. There is at least one kind.
Here, dissolution means that the fine particles of component (D) are dispersed in the composition, and the fine particles and the substances constituting the composition have an affinity for each other and are in a uniform or mixed state. means.
Examples of the liquid resin or resin monomer include reactive elastomers, hiker CTBN-modified epoxy resins, hiker CTB-modified epoxy resins, urethane-modified epoxy resins, nitrile rubber-added epoxy resins, crosslinked acrylic rubber fine particle-added epoxy resins, and silicone-modified epoxy resins. A thermoplastic elastomer-added epoxy resin can be used.

前記有機微粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂微粒子、熱可塑性樹脂微粒子またはこれらの混合物を用いることができる。
熱硬化性樹脂微粒子としては、例えば、エポキシ樹脂微粒子、フェノール樹脂微粒子、メラミン樹脂微粒子、ウレア樹脂微粒子、シリコーン樹脂微粒子、ウレタン樹脂微粒子またはこれらの混合物等が挙げられる。
As the organic fine particles, for example, thermosetting resin fine particles, thermoplastic resin fine particles, or a mixture thereof can be used.
Examples of the thermosetting resin fine particles include epoxy resin fine particles, phenol resin fine particles, melamine resin fine particles, urea resin fine particles, silicone resin fine particles, urethane resin fine particles, or a mixture thereof.

熱可塑性樹脂微粒子としては、例えば、共重合ポリエステル樹脂微粒子、フェノキシ樹脂微粒子、ポリイミド樹脂微粒子、ポリアミド樹脂微粒子、アクリル系微粒子、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂微粒子、スチレン系微粒子、オレフィン系微粒子、ナイロン系微粒子、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体またはこれらの混合物が挙げられる。
またアクリル系微粒子としては、メタクリル酸メチル・ブチルアクリレート・メタクリル酸メチルからなる共重合体として市販されている、Nanostrength M22(商品名、アルケマ社製)を利用することもできる。
コア/シェル型微粒子の市販されているものとして、スタフィロイドAC3355(商品名、ガンツ化成(株)製)、MX120(商品名、カネカ社製)等も利用することができる。
Examples of the thermoplastic resin fine particles include copolymerized polyester resin fine particles, phenoxy resin fine particles, polyimide resin fine particles, polyamide resin fine particles, acrylic fine particles, butadiene-acrylonitrile resin fine particles, styrene fine particles, olefin fine particles, nylon fine particles, butadiene. -Alkyl methacrylate / styrene copolymer, acrylic ester / methacrylic ester copolymer, or a mixture thereof.
As the acrylic fine particles, Nanostrength M22 (trade name, manufactured by Arkema Co., Ltd.), which is commercially available as a copolymer comprising methyl methacrylate / butyl acrylate / methyl methacrylate, can also be used.
As commercially available core / shell type fine particles, Staphyloid AC3355 (trade name, manufactured by Ganz Kasei Co., Ltd.), MX120 (trade name, manufactured by Kaneka Corporation) and the like can be used.

アクリル系微粒子の製法としては、(1)モノマーの重合、(2)ポリマーの化学処理法、(3)ポリマーの機械的粉砕法などがあるが、(3)の方法では微細なものが得られず、形状が不定形なため好ましくない。
重合法としては、例えば、乳化重合、ソープフリー乳化重合、分散重合、シード重合、懸濁重合またはこれらを互いに併用した方法があり、粒径が微細で、一部架橋構造、コア/シェル構造、中空構造、極性構造(エポキシ基、カルボキシル基、水酸基など)を有する微粒子が得られる、乳化重合、シード重合が用いられる。
コア/シェル型微粒子の市販されているものとして、スタフィロイドAC3355(商品名、ガンツ化成(株)製)、F351(商品名、日本ゼオン社製)、クレハパラロイドEXL−2655(商品名、呉羽化学工業社製)、MX120(商品名、カネカ社製)等が挙げられる。
The acrylic fine particles can be produced by (1) monomer polymerization, (2) polymer chemical treatment, (3) polymer mechanical pulverization, etc., but the method (3) gives a fine product. Therefore, it is not preferable because the shape is irregular.
Examples of the polymerization method include emulsion polymerization, soap-free emulsion polymerization, dispersion polymerization, seed polymerization, suspension polymerization, or a method in which these are used in combination with each other, the particle size is fine, partially crosslinked structure, core / shell structure, Emulsion polymerization and seed polymerization are used in which fine particles having a hollow structure and a polar structure (epoxy group, carboxyl group, hydroxyl group, etc.) are obtained.
As commercially available core / shell type fine particles, Staphyloid AC3355 (trade name, manufactured by Ganz Kasei Co., Ltd.), F351 (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), Kureha Paraloid EXL-2655 (trade name, Kureha) Chemical Industry Co., Ltd.), MX120 (trade name, manufactured by Kaneka Corporation) and the like.

前記樹脂組成物において(D)成分の含有割合は、好ましくは(A)成分+(B)成分100質量部に対して、3〜20質量部、特に好ましくは5〜15質量部である。3質量部未満では、樹脂組成物の靭性の改善効果が得られない恐れがあり、樹脂組成物硬化中にクラックが発生するおそれがある。20質量部を超える場合には、樹脂組成物の耐熱性が低下するおそれがある。   In the resin composition, the content ratio of the component (D) is preferably 3 to 20 parts by mass, particularly preferably 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) + the component (B). If the amount is less than 3 parts by mass, the effect of improving the toughness of the resin composition may not be obtained, and cracks may occur during curing of the resin composition. When it exceeds 20 mass parts, there exists a possibility that the heat resistance of a resin composition may fall.

前記樹脂組成物に用いる(E)成分のポリエーテルスルフォン粒子は、組成物中において粉末状態を維持しうる、好ましくはガラス転移温度が200℃以上のものが好ましく、特に、220〜250℃のものが望ましい。ここで、ガラス転移温度は示差熱量計(DSC)を用いて、JIS K7121に基づいて求めた中間点温度である。
(D)成分のポリエーテルスルフォン粒子としては、平均粒径1μm以上15μm未満、好ましくは5μm以上15μm未満であるポリエーテルスルフォン粒子(E1)、若しくは平均粒径15μm以上60μm以下、好ましくは15μm以上30μm以下であるポリエーテルスルフォン粒子(E2)とを分けて使用することが好ましい。このように、平均粒径により(E1)成分と(E2)成分とを分けている理由は、後述するこれら成分の含有割合を異なるように制御することで、本発明の所望の効果が得られ易くなるからである。
ここで、平均粒径は、走査型電子顕微鏡(SEM)にて200〜500倍に拡大した粒子の任意に選択した100個の粒子について測定した、各粒子の長径の長さの平均値を意味する。
The polyether sulfone particles of component (E) used in the resin composition can maintain a powder state in the composition, preferably those having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher, particularly those having 220 to 250 ° C. Is desirable. Here, the glass transition temperature is a midpoint temperature obtained based on JIS K7121 using a differential calorimeter (DSC).
The polyether sulfone particles of component (D) are polyether sulfone particles (E1) having an average particle size of 1 μm or more and less than 15 μm, preferably 5 μm or more and less than 15 μm, or an average particle size of 15 μm or more and 60 μm or less, preferably 15 μm or more and 30 μm. The following polyether sulfone particles (E2) are preferably used separately. As described above, the reason why the (E1) component and the (E2) component are divided according to the average particle diameter is that the desired effect of the present invention can be obtained by controlling the content ratio of these components to be described later. It is because it becomes easy.
Here, the average particle diameter means the average value of the lengths of the long diameters of each particle measured with 100 particles arbitrarily selected from particles enlarged 200 to 500 times with a scanning electron microscope (SEM). To do.

(E)成分としては、市販品を用いることができ、例えば、「スミカエクセルPES5003P」(住友化学(株)製)、「Ultrason E 2020 P SR micro」(BASF製)が挙げられる。
(E)成分は、樹脂組成物の流動特性を低下させない点から球状粒子が好ましいが、非球状粒子でもよい。
As the component (E), commercially available products can be used, and examples thereof include “Sumika Excel PES5003P” (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and “Ultrason E 2020 P SR micro” (manufactured by BASF).
The component (E) is preferably spherical particles from the viewpoint of not reducing the flow characteristics of the resin composition, but may be non-spherical particles.

(E)成分として(E1)成分を用いる場合の該(E1)成分の含有割合は、好ましくは(A)成分+(B)成分100質量部に対して、20〜30質量部、特に好ましくは20〜25質量部である。20質量部未満では、CAIが低下する恐れがあり、30質量部を超える場合には、ILSSが低下するおそれがある。
(E)成分として(E2)成分を用いる場合の該(E2)成分の含有割合は、好ましくは(A)成分+(B)成分100質量部に対して、5質量部以上20質量部未満、好ましくは7〜18質量部である。5質量部未満では、CAIおよび靱性が低下する恐れがあり、20質量部以上ではILSSが低下するおそれがある。
When the component (E1) is used as the component (E), the content ratio of the component (E1) is preferably 20 to 30 parts by weight, particularly preferably 100 parts by weight of the component (A) + component (B). 20 to 25 parts by mass. If the amount is less than 20 parts by mass, the CAI may decrease, and if the amount exceeds 30 parts by mass, the ILSS may decrease.
When the component (E2) is used as the component (E), the content ratio of the component (E2) is preferably 5 parts by mass or more and less than 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the component (A) + the component (B). Preferably it is 7-18 mass parts. If it is less than 5 parts by mass, CAI and toughness may be reduced, and if it is 20 parts by mass or more, ILSS may be reduced.

本発明の組成物には、その物性を損なわない範囲で、例えば、ナノカーボンや難燃剤、離型剤等を配合することができる。
ナノカーボンとしては、例えば、カーボンナノチューブ、フラーレンやそれぞれの誘導体が挙げられる。
難燃剤としては、例えば、赤燐、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホルフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、レゾルシノールビスフェニルホスフェート、ビスフェノールAビスジフェニルホスフェート等のリン酸エステルや、ホウ酸エステルが挙げられる。
離型剤としては、例えば、シリコンオイル、ステアリン酸エステル、カルナウバワックスが挙げられる。
In the composition of the present invention, for example, nanocarbon, a flame retardant, a release agent, and the like can be blended within a range that does not impair the physical properties.
Examples of nanocarbon include carbon nanotubes, fullerenes, and derivatives thereof.
Examples of the flame retardant include phosphoric acid such as red phosphorus, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, xylenyl diphenyl phosphate, resorcinol bisphenyl phosphate, bisphenol A bisdiphenyl phosphate, etc. Examples include esters and borate esters.
Examples of the mold release agent include silicone oil, stearic acid ester, and carnauba wax.

前記樹脂組成物の混練方法は、特に限定されない。例えば、ニーダーやプラネタリーミキサー、2軸押出機などが用いられる。また、粒子成分の分散性の点から、予めホモミキサー、3本ロール、ボールミル、ビーズミルおよび超音波などで、粒子をベンゾオキサジン樹脂組成物中に配合する液状樹脂成分に拡散させておくことが好ましい。更に、マトリックス樹脂との混合時や、粒子の予備拡散時等には、必要に応じて加熱・冷却、加圧・減圧しても良い。保存安定性の観点から、混練後は、速やかに冷蔵・冷凍庫で保管することが好ましい。   The kneading method of the resin composition is not particularly limited. For example, a kneader, a planetary mixer, a twin screw extruder or the like is used. Further, from the viewpoint of the dispersibility of the particle component, it is preferable that the particles are previously diffused into the liquid resin component to be blended in the benzoxazine resin composition with a homomixer, three rolls, a ball mill, a bead mill, and an ultrasonic wave. . Further, when mixing with the matrix resin or pre-diffusion of particles, heating / cooling, pressurization / depressurization may be performed as necessary. From the viewpoint of storage stability, it is preferable to store in a refrigerator / freezer immediately after kneading.

前記樹脂組成物の粘度は、タックやドレープ性の観点から、50℃において、10〜3000Pa・sが好ましい。より好ましくは10〜2500Pa・s、最も好ましくは100〜2000Pa・sである。10Pa・s未満では、樹脂組成物の沈み込みによるタックの経時変化が大きくなることがある。また、3000Pa・sを超えると、タックが弱くなり、また、ドレープ性も低下することがある。   The viscosity of the resin composition is preferably 10 to 3000 Pa · s at 50 ° C. from the viewpoint of tack and drape. More preferably, it is 10-2500 Pa.s, Most preferably, it is 100-2000 Pa.s. If it is less than 10 Pa · s, the change with time of tack due to the sinking of the resin composition may become large. On the other hand, when it exceeds 3000 Pa · s, the tack becomes weak, and the drape property may be lowered.

本発明の複合材料の製造に用いる強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維が好ましく挙げられる。これらの繊維を2種以上混合して用いても構わないが、より軽量で、より耐久性の高い成形品を得るために、炭素繊維や黒鉛繊維を用いるのが好ましい。
本発明においては、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維や黒鉛繊維を用いることが可能であるが、耐衝撃性に優れ、高い剛性および機械強度を有する複合材料が得られることから、強化繊維のストランド引張試験における引張弾性率は、150〜650GPaが好ましく、より好ましくは200〜550GPaであり、さらに好ましくは230〜500GPaである。
なお、ストランド引張試験とは、束状の強化繊維に下記組成の樹脂を含浸させ、130℃の温度で35分間硬化させた後、JIS R7601(1986)に基づいて行う試験をいう。
Preferred examples of the reinforcing fiber used for producing the composite material of the present invention include glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, aramid fiber, boron fiber, alumina fiber, and silicon carbide fiber. Two or more kinds of these fibers may be mixed and used, but in order to obtain a molded product that is lighter and more durable, it is preferable to use carbon fiber or graphite fiber.
In the present invention, any type of carbon fiber or graphite fiber can be used depending on the application, but since a composite material having excellent impact resistance and high rigidity and mechanical strength can be obtained, The tensile elastic modulus in the strand tensile test is preferably 150 to 650 GPa, more preferably 200 to 550 GPa, and further preferably 230 to 500 GPa.
The strand tensile test refers to a test carried out based on JIS R7601 (1986) after impregnating a bundle of reinforcing fibers with a resin having the following composition and curing it at a temperature of 130 ° C. for 35 minutes.

前記強化繊維の形態は特に限定されるものではなく、例えば、一方向に引き揃えた長繊維、トウ、織物、マット、ニット、組み紐、10mm未満の長さにチョップした短繊維等が挙げられる。
ここで、長繊維とは実質的に10mm以上連続な単繊維もしくは繊維束である。短繊維とは10mm未満の長さに切断された繊維束である。また、特に、比強度、比弾性率が高いことを要求される用途には強化繊維束が単一方向に引き揃えられた配列が最も適しているが、取り扱いの容易なクロス(織物)状の配列も本発明には適している。
The form of the reinforcing fiber is not particularly limited, and examples thereof include long fibers aligned in one direction, tows, woven fabrics, mats, knits, braids, and short fibers chopped to a length of less than 10 mm.
Here, the long fiber is a single fiber or a fiber bundle substantially continuous for 10 mm or more. A short fiber is a fiber bundle cut into a length of less than 10 mm. In particular, an array in which reinforcing fiber bundles are aligned in a single direction is most suitable for applications that require a high specific strength and specific elastic modulus. Arrangements are also suitable for the present invention.

本発明の複合材料を調製するためのプリプレグは、前記樹脂組成物を前記強化繊維に含浸させたものである。
含浸方法としては、例えば、前記樹脂組成物をメチルエチルケトン、メタノール等の溶媒に溶解して低粘度化し、含浸させるウェット法、加熱により低粘度化し、含浸させるホットメルト法(ドライ法)を挙げることができる。
ウェット法は、強化繊維を樹脂組成物の溶液に浸漬した後、引き上げ、オーブン等を用いて溶媒を蒸発させる方法であり、ホットメルト法は、加熱により低粘度化した樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させる方法、又は一旦樹脂組成物を離型紙等の上にコーティングしたフィルムを作製しておき、次いで強化繊維の両側又は片側から前記フィルムを重ね、加熱加圧することにより強化繊維に樹脂を含浸させる方法である。
ホットメルト法においては、プリプレグ中に残留する溶媒が実質上皆無となるため好ましい。
The prepreg for preparing the composite material of the present invention is obtained by impregnating the reinforcing fiber with the resin composition.
Examples of the impregnation method include a wet method in which the resin composition is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone and methanol to lower the viscosity and impregnated, and a hot melt method (dry method) in which the viscosity is lowered by heating and impregnated. it can.
The wet method is a method in which a reinforcing fiber is immersed in a solution of the resin composition and then lifted and the solvent is evaporated using an oven or the like. The hot melt method is a method in which a resin composition whose viscosity is reduced by heating is directly reinforced fiber Or impregnating the reinforcing fibers with resin by layering the film from both sides or one side of the reinforcing fibers and heating and pressurizing them. It is a method to make it.
The hot melt method is preferable because substantially no solvent remains in the prepreg.

得られるプリプレグは、単位面積あたりの強化繊維量が70〜3000g/m2であることが好ましい。強化繊維量が70g/m2未満では、本発明の複合材料を成形する際に所定の厚みを得るため積層枚数を多くする必要があり、作業が繁雑となる恐れがある。一方、強化繊維量が3000g/m2を超えると、プリプレグのドレープ性が悪くなる傾向にある。なお、プリプレグが平面もしくは単純な局面であれば、強化繊維量は3000g/m2を超えても良い。また、強化繊維の重量含有率は、好ましくは30〜90質量%であり、より好ましくは35〜85質量%であり、更に好ましくは40〜80質量%である。強化繊維の重量含有率が30質量%未満では、樹脂の量が多すぎて、比強度と比弾性率に優れる複合材料の利点が得られず、複合材料を成形する際、硬化時の発熱量が大きくなりすぎることがある。強化繊維の重量含有率が90質量%を超えると、樹脂の含浸不良が生じ、得られる複合材料はボイドの多いものとなる恐れがある。 The obtained prepreg preferably has a reinforcing fiber amount per unit area of 70 to 3000 g / m 2 . When the amount of reinforcing fibers is less than 70 g / m 2, it is necessary to increase the number of laminated sheets in order to obtain a predetermined thickness when the composite material of the present invention is molded, and the work may be complicated. On the other hand, when the amount of reinforcing fibers exceeds 3000 g / m 2 , the prepreg drapability tends to deteriorate. If the prepreg is flat or simple, the amount of reinforcing fibers may exceed 3000 g / m 2 . Moreover, the weight content rate of a reinforced fiber becomes like this. Preferably it is 30-90 mass%, More preferably, it is 35-85 mass%, More preferably, it is 40-80 mass%. When the weight content of the reinforcing fiber is less than 30% by mass, the amount of resin is too large to obtain the advantages of the composite material having excellent specific strength and specific elastic modulus. May become too large. If the weight content of the reinforcing fibers exceeds 90% by mass, resin impregnation failure occurs, and the resulting composite material may have many voids.

前記プリプレグは、積層後、積層物に圧力を付与しながら樹脂を特定条件で加熱硬化させる方法等により、本発明の複合材料とすることができる。
前記加熱硬化条件は、例えば、180℃程度の温度で1〜5時間保持する条件で行うことができる。
The prepreg can be made into the composite material of the present invention by, for example, a method of heat-curing a resin under specific conditions while applying pressure to the laminate after lamination.
The heat-curing conditions can be performed, for example, under the condition of holding at a temperature of about 180 ° C. for 1 to 5 hours.

前記熱及び圧力を付与する方法には、例えば、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法、内圧成形法が挙げられる。
ラッピングテープ法は、マンドレル等の芯金にプリプレグを捲回して、複合材料製の管状体を成形する方法であり、ゴルフシャフト、釣り竿等の棒状体を作製する際に好適な方法である。より具体的には、マンドレルにプリプレグを捲回し、プリプレグの固定及び圧力付与のため、プリプレグの外側に熱可塑性フィルムからなるラッピングテープを捲回し、オーブン中で樹脂を加熱硬化させた後、芯金を抜き取って管状体を得る方法である。
Examples of the method for applying heat and pressure include a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, and an internal pressure molding method.
The wrapping tape method is a method of forming a tubular body made of a composite material by winding a prepreg on a mandrel or the like, and is a suitable method for producing a rod-shaped body such as a golf shaft or a fishing rod. More specifically, a prepreg is wound around a mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic film is wound around the outside of the prepreg for fixing and applying pressure, and the resin is heated and cured in an oven, and then a cored bar. This is a method for extracting a tube to obtain a tubular body.

内圧成型法は、熱可塑性樹脂製のチューブ等の内圧付与体にプリプレグを捲回したプリフォームを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体を導入して圧力を付与すると同時に金型を加熱せしめ、成形する方法である。この方法は、ゴルフシャフト、バッド、テニスやバドミントン等のラケットの如き複雑な形状物を成形する際に好ましく用いられる。   In the internal pressure molding method, a preform obtained by winding a prepreg on an internal pressure applying body such as a tube made of a thermoplastic resin is set in a mold, and then a high pressure gas is introduced into the internal pressure applying body to apply pressure and at the same time In this method, the mold is heated and molded. This method is preferably used when molding a complicated shape such as a golf shaft, a bad, a racket such as tennis or badminton.

本発明の複合材料は、強化繊維の基材に直接、樹脂組成物を含浸させ硬化させることによっても得られる。例えば、強化繊維の基材および前記樹脂組成物からなるフィルムを積層し、該積層体を加熱・加圧する方法によっても製造できる。
前記樹脂組成物からなるフィルムとは、予め離型紙や離型フィルム上に所定量の樹脂組成物を均一な厚みで塗布したものを指す。ここで強化繊維の基材としては、一方向に引き揃えた長繊維、二方向織物、不織布、マット、ニット、組み紐等が挙げられる。
積層とは、単に強化繊維の基材を重ね合わせる場合のみならず、各種型やコア材に貼り付けてプリフォームする場合も含む。
コア材としては、フォームコアやハニカムコア等が好ましく用いられる。フォームコアとしては、ウレタンやポリイミドが好ましく用いられる。ハニカムコアとしては、アルミコアやガラスコア、アラミドコア等が好ましく用いられる。
The composite material of the present invention can also be obtained by impregnating a resin composition directly on a reinforcing fiber substrate and curing it. For example, it can also be produced by a method of laminating a base material of reinforcing fibers and a film made of the resin composition, and heating and pressurizing the laminate.
The film made of the resin composition refers to a film obtained by applying a predetermined amount of a resin composition with a uniform thickness on a release paper or a release film in advance. Examples of the reinforcing fiber base material include long fibers arranged in one direction, two-way woven fabric, non-woven fabric, mat, knit, braided string, and the like.
Lamination includes not only simply superimposing reinforcing fiber base materials but also performing preforming by attaching to various molds and core materials.
As the core material, a foam core or a honeycomb core is preferably used. As the foam core, urethane or polyimide is preferably used. As the honeycomb core, an aluminum core, a glass core, an aramid core, or the like is preferably used.

本発明の複合材料は、後述する実施例における条件で測定した、衝撃後圧縮強度(CAI)が、通常250MPa以上、好ましくは300MPa以上、層間せん断強度(ILSS)が、通常50MPa以上、好ましくは60MPa以上、モードI層間破壊靭性値GICが、通常330J/m2以上、好ましくは450J/m2以上、モードII層間破壊靭性値GII
Cが、通常1100J/m2以上、好ましくは1600J/m2以上である。
The composite material of the present invention has a post-impact compressive strength (CAI) of usually 250 MPa or more, preferably 300 MPa or more, and an interlaminar shear strength (ILSS) of usually 50 MPa or more, preferably 60 MPa, measured under the conditions in Examples described later. above, the mode I interlaminar fracture toughness G IC is usually 330j / m 2 or more, preferably 450 J / m 2 or more, the mode II interlayer fracture toughness G II
C is usually 1100 J / m 2 or more, preferably 1600 J / m 2 or more.

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。各種物性の測定は次の方法によった。結果を表1及び表2に示す。
実施例1〜3、比較例1〜3
各実施例、比較例について、表1及び表2に示す割合で原料を混合し、樹脂組成物を得た。
なお、ここで用いた原料は以下に示す通りである。
(A)成分:ベンゾオキサジン樹脂
F−a(ビスフェノールF−アニリン型、四国化成(株)製)
P−a(フェノール−アニリン型、四国化成(株)製)
(B)成分:エポキシ樹脂
「セロキサイド」(登録商標)2021P(ダイセル化学工業(株)製)
ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル(YD−128、新日鐵化学(株)製)
(C)成分:硬化剤
ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフィド(東京化成(株)製)
(D)成分:靭性向上剤
Nanostrength (M22、アルケマ社製)
(E)成分:ポリエーテルスルフォン粒子
スミカエクセルPES5003P(住友化学(株)製)
Ultrason E 2020 P SR micro(BASF製)
ポリアミド12粒子
「VESTOSINT」(登録商標)2158(平均粒径20μmのポリアミド12、ダイセル・エボニック株式会社製)
「VESTOSINT」(登録商標)2159(平均粒径10μmのポリアミド12、ダイセル・エボニック株式会社製)
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Various physical properties were measured by the following methods. The results are shown in Tables 1 and 2.
Examples 1-3, Comparative Examples 1-3
About each Example and the comparative example, the raw material was mixed in the ratio shown in Table 1 and Table 2, and the resin composition was obtained.
The raw materials used here are as shown below.
Component (A): benzoxazine resin Fa (bisphenol F-aniline type, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.)
Pa (phenol-aniline type, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.)
Component (B): Epoxy resin “Celoxide” (registered trademark) 2021P (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd.)
Bisphenol A type diglycidyl ether (YD-128, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.)
Component (C): curing agent bis (4-hydroxyphenyl) sulfide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
Component (D): Toughness improver Nanostrength (M22, manufactured by Arkema)
Component (E): Polyethersulfone particles SUMIKAEXCEL PES5003P (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
Ultrason E 2020 P SR micro (manufactured by BASF)
Polyamide 12 particles “VESTOSINT” (registered trademark) 2158 (polyamide 12 having an average particle diameter of 20 μm, manufactured by Daicel-Evonik Co., Ltd.)
“VESTOSINT” (registered trademark) 2159 (polyamide 12 having an average particle diameter of 10 μm, manufactured by Daicel Evonik Co., Ltd.)

<プリプレグタック性試験>
得られた樹脂組成物を用いて離型紙上に塗布し、樹脂フィルムを得た。該樹脂フィルムを、一方向に引き揃えた炭素繊維の上下から供給して含浸し、プリプレグを作製した。このプリプレグの単位面積当たりの炭素繊維量は150g/m2、マトリックス樹脂量は67g/m2であった。
得られたプリプレグのタックを触感法で判定した。プリプレグ表面から離型紙を引き剥がした直後に指でプリプレグを押さえタックの程よいものを○、やや強すぎるもしくはやや弱いものを△、タックが強すぎて指から剥がれないものや全くタックがなく指につかないものを×とした。
<Prepreg tackiness test>
Using the obtained resin composition, it was applied onto release paper to obtain a resin film. The resin film was supplied from above and below carbon fibers aligned in one direction and impregnated to prepare a prepreg. The amount of carbon fiber per unit area of this prepreg was 150 g / m 2 , and the amount of matrix resin was 67 g / m 2 .
The tack of the obtained prepreg was determined by a tactile sensation method. Immediately after peeling the release paper from the surface of the prepreg, press the prepreg with your finger and hold it with a good tack, △ if it is slightly too strong or weak, △, if the tack is too strong and does not peel off from your finger Those that do not have a cross.

<CAIの測定>
得られたプリプレグを、[+45°/0°/−45°/90°]4s構成で、擬似等方的に32プライ積層し、オートクレーブにて、温度180℃、圧力0.6MPaで2時間加熱硬化し、CFRPを得た。このCFRPについて、SACMA SRM 2R−94に従い、縦150mm×横100mmのサンプルを切り出し、サンプルの中心部に6.7J/mmの落錘衝撃を与え、衝撃後圧縮強度を求めた
<Measurement of CAI>
The obtained prepreg was quasi-isotropically laminated with 32 plies in a [+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °] 4s configuration, and heated in an autoclave at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 0.6 MPa for 2 hours. Cured to obtain CFRP. With respect to this CFRP, in accordance with SACMA SRM 2R-94, a sample having a length of 150 mm × width of 100 mm was cut out, a drop weight impact of 6.7 J / mm was applied to the center of the sample, and the compressive strength after impact was obtained.

<ILSSの測定>
得られたプリプレグを、0度方向に12層積層し、オートクレーブにて、温度180℃、圧力0.6MPaで2時間加熱硬化し、CFRPを得た。このCFRPについて、ASTM D2402−07に従い、0度方向が13mm、幅方向が6.35mmの長方形に切り出し、ASTM D2402−07に従って、71℃の温水中に2週間浸漬し、充分に吸水させた後、82℃の環境下で層間剪断強度を測定した。
<Measurement of ILSS>
12 layers of the obtained prepreg were laminated in the 0 degree direction, and heat-cured for 2 hours at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 0.6 MPa in an autoclave to obtain CFRP. This CFRP was cut out into a rectangle with a 0 degree direction of 13 mm and a width direction of 6.35 mm in accordance with ASTM D2402--07, and immersed in 71 ° C. warm water for 2 weeks according to ASTM D2402-07, and sufficiently absorbed. The interlaminar shear strength was measured under an environment of 82 ° C.

<強化繊維含有層及び樹脂層の確認>
得られたプリプレグを、[+45°/0°/−45°/90°]4s構成で、擬似等方的に32プライ積層し、オートクレーブにて、温度180℃、圧力0.6MPaで2時間加熱硬化し、CFRPを得た。このCFRPを切断し、切断面を研磨した。この切断面をマイクロスコープ((株)キーエンス社製)により、写真撮影した。写真より強化繊維含有層及び樹脂層を確認した。
<Confirmation of reinforcing fiber-containing layer and resin layer>
The obtained prepreg was quasi-isotropically laminated with 32 plies in a [+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °] 4s configuration, and heated in an autoclave at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 0.6 MPa for 2 hours. Cured to obtain CFRP. The CFRP was cut and the cut surface was polished. The cut surface was photographed with a microscope (manufactured by Keyence Corporation). The reinforcing fiber-containing layer and the resin layer were confirmed from the photograph.

<層間破壊靱性GIC及びGIICの測定>
得られたプリプレグを、0度方向に26層積層し、オートクレーブにて、温度180℃、圧力0.6MPaで2時間加熱硬化し、CFRPを得た。このCFRPについて、JIS K7086に従い、0度方向が250mm、幅方向が25mmの長方形に切り出し、それぞれ測定した。
<Measurement of interlaminar fracture toughness G IC and G IIC >
Twenty-six layers of the obtained prepreg were laminated in the 0 degree direction, and heat-cured in an autoclave at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 0.6 MPa for 2 hours to obtain CFRP. The CFRP was cut into rectangles having a 0 degree direction of 250 mm and a width direction of 25 mm in accordance with JIS K7086 and measured.

Figure 2014009280
Figure 2014009280

Figure 2014009280
Figure 2014009280

表1、表2より、ポリアミド12粒子を添加した場合に比べ、ポリエーテルスルフォン粒子を添加した方がCAI、ILSS、GICおよびGIICが高いことが分かった。 From Tables 1 and 2, it was found that CAI, ILSS, G IC and G IIC were higher when the polyether sulfone particles were added than when the polyamide 12 particles were added.

Claims (4)

プリプレグを複数積層して硬化させた、複数の強化繊維含有層と、各強化繊維含有層の層間領域に樹脂層とを備えた繊維強化複合材料であって、
前記樹脂層は、(A)分子中に式(1)で表されるベンゾオキサジン環を有する化合物と、
Figure 2014009280
(式中、R1は、炭素数1〜12の鎖状アルキル基、炭素数3〜8の環状アルキル基、フェニル基、又は炭素数1〜12の鎖状アルキル基若しくはハロゲンで置換されたフェニル基を示す。また、式中の芳香環の酸素原子が結合している炭素原子のオルト位とパラ位の少なくとも一方の炭素原子には水素原子が結合している。)
(B)エポキシ樹脂と、(C)硬化剤と、(D)靭性向上剤と、(E)ポリエーテルスルフォン粒子とを含む、樹脂組成物の硬化物からなり、繊維強化複合材料の、モードI層間破壊靭性値GICが330J/m2以上、且つモードII層間破壊靭性値GIICが1100J/m2以上である繊維強化複合材料。
A fiber-reinforced composite material comprising a plurality of reinforcing fiber-containing layers laminated and cured with a plurality of prepregs, and a resin layer in an interlayer region of each reinforcing fiber-containing layer,
The resin layer is (A) a compound having a benzoxazine ring represented by the formula (1) in the molecule;
Figure 2014009280
(In the formula, R 1 represents a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cyclic alkyl group having 3 to 8 carbon atoms, a phenyl group, or a phenyl group substituted with a chain alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a halogen. In addition, in the formula, a hydrogen atom is bonded to at least one of the ortho-position and para-position of the carbon atom to which the oxygen atom of the aromatic ring is bonded.)
A mode I fiber reinforced composite material comprising a cured product of a resin composition comprising (B) an epoxy resin, (C) a curing agent, (D) a toughness improver, and (E) polyethersulfone particles. A fiber-reinforced composite material having an interlaminar fracture toughness value G IC of 330 J / m 2 or more and a mode II interlaminar fracture toughness value G IIC of 1100 J / m 2 or more.
(B)エポキシ樹脂が、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、芳香族系グリシジルエステル型エポキシ樹脂、芳香族系アミン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂、又は脂環式エポキシ樹脂からなる群から選ばれた少なくとも1種のエポキシ樹脂である請求項1記載の繊維強化複合材料。   (B) The epoxy resin is a cresol novolac epoxy resin, a phenol novolac epoxy resin, a biphenyl epoxy resin, a naphthalene epoxy resin, an aromatic glycidyl ester epoxy resin, an aromatic amine epoxy resin, or a resorcin epoxy resin The fiber-reinforced composite material according to claim 1, which is at least one epoxy resin selected from the group consisting of alicyclic epoxy resins. (C)硬化剤が、芳香族アミン、単官能フェノール、多官能フェノール化合物、又はポリフェノール化合物からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1又は2記載の繊維強化複合材料。   The fiber-reinforced composite material according to claim 1 or 2, wherein (C) the curing agent is at least one selected from the group consisting of an aromatic amine, a monofunctional phenol, a polyfunctional phenol compound, or a polyphenol compound. (D)靭性向上剤が、無機微粒子、有機微粒子、あるいは無機微粒子及び/又は有機微粒子を液状樹脂あるいは樹脂モノマー中に分散させたものからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の繊維強化複合材料。   (D) The toughness improver is at least one selected from the group consisting of inorganic fine particles, organic fine particles, or inorganic fine particles and / or organic fine particles dispersed in a liquid resin or resin monomer. 4. The fiber-reinforced composite material according to any one of 3.
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