JP2015183164A - プリプレグおよびその製造方法、ならびに炭素繊維強化複合材料 - Google Patents
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(1)以下の方法により得られた層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5Aμm以下である熱可塑性樹脂からなる第1の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して10〜30質量%含む。
(2)以下の方法により得られた層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5A〜Aμmである第2の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して0.5〜5質量%含む。
(1)以下の方法により得られた層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5Aμm以下である熱可塑性樹脂からなる第1の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して10〜30質量%含む。
(2)以下の方法により得られた層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5A〜Aμmである第2の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して0.5〜5質量%含む。
・テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学(株)製)
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂、“jER(登録商標)”828(三菱化学(株)製)
・ポリエーテルスルホン、“スミカエクセル(登録商標)”PES5003P(住友化学(株)製)
・4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(三井化学ファイン(株)製)。
・下記の製造方法で得られたエポキシ変性ナイロン粒子
透明ポリアミド(商品名“グリルアミド(登録商標)”−TR55、エムザベルケ社製)90質量部、エポキシ樹脂(商品名“エピコート(登録商標)”828、油化シェル(株)社製)7.5質量部および硬化剤(商品名“トーマイド(登録商標)”#296、富士化成工業(株)社製)2.5質量部を、クロロホルム300質量部とメタノール100質量部の混合溶媒中に添加して均一溶液を得た。次に、得られた均一溶液を塗装用のスプレーガンを用いて霧状にして、良く撹拌して3000質量部のn−ヘキサンの液面に向かって吹き付けて溶質を析出させた。析出した固体を濾別し、n−ヘキサンで良く洗浄した後に、100℃の温度で24時間の真空乾燥を行い、真球状のエポキシ変性ナイロン粒子を得た。特記したもの以外は、体積平均粒径が13μmのエポキシ変性ナイロン粒子を用いた。
・第1の粒子と同一のエポキシ変性ナイロン粒子
・カーボン粒子“ベルパール(登録商標)”C−2000(エア・ウォーター(株)製)
所定の粒度の粒子を得るために、TTPSセパレーター(ホソカワミクロン(株)製)を用いて乾式分級を行った。
特記以外は、“トレカ(登録商標)”T800SC−24K(繊維数24,000本、引張強度5.9GPa、引張弾性率290GPa、引張伸度2.0%、東レ(株)製)を使用した。
表1に記載した熱硬化性樹脂組成物の原料をニーダーで混練後、混練して得られた熱硬化性樹脂組成物を、リバースロールコーター方式の樹脂コーティング装置を用いて、シリコーンを塗布した離型紙上に均一に塗工して、幅1mの樹脂フィルムとした。
均一に引き揃えた炭素繊維の両面から得られた樹脂フィルムを挟み込み、プレスロールを用いて加熱、加圧して、炭素繊維に熱硬化性樹脂組成物が含浸したプリプレグを得た。含浸時の熱硬化性樹脂の粘度を調整するため、含浸温度の調整を行った。
熱硬化性樹脂組成物として、ELM434を50質量%、“jER(登録商標)”828を10質量%、4,4’−DDSを19質量%、PES5003Pを5質量%、第1の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を15質量%、第2の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を1.0質量%用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
第2の粒子をC−2000に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が19μmのものを用いた。
ELM434を52質量%、PES5003Pを3質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
ELM434を50.5質量%、第2の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を0.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
ELM434を48.5質量%、“jER(登録商標)”828を9質量%、4,4’−DDSを18質量%、第2の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を4.5質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
プリプレグに用いる炭素繊維として“トレカ(登録商標)”T300−12K(繊維数12,000本、引張強度3.5GPa、引張弾性率230GPa、引張伸度1.5%、東レ(株)製)を使用した。本実施例における炭素繊維強化複合材料の0°引張強度は1700MPa、0°引張弾性率は135GPa、0°圧縮強度は1600MPaであった。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が13μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が13μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第1の粒子は体積平均粒径が30μmのものを、第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が15μmのものを用いた。
ELM434を51質量%、“jER(登録商標)”828を12質量%、PES5003Pを2質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
ELM434を50.6質量%、第2の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を0.3質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
ELM434を49質量%、“jER(登録商標)”828を8質量%、4,4’−DDSを17質量%、第2の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を6.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
ELM434を55質量%、“jER(登録商標)”828を12質量%、第1の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を8質量%に変更した以外は、実施例1と同様の原料を同様の配合比で熱硬化性樹脂組成物に用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
熱硬化性樹脂組成物として、ELM434を42質量%、“jER(登録商標)”828を8質量%、4,4’−DDSを15質量%、PES5003Pを2質量%、第1の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を32質量%、第2の粒子としてエポキシ変性ナイロン粒子を1.0質量%用いた。第2の粒子は体積平均粒径が36μmのものを用いた。
Claims (9)
- 以下の(1)、(2)の構成を有する熱硬化性樹脂組成物を、シート状に引き揃えた炭素繊維の両面から含浸させるプリプレグの製造方法であって、該プリプレグの樹脂含有率が20〜50質量%であり、含浸時の該熱硬化性樹脂組成物の粘度が0.1〜100Pa・sであることを特徴とするプリプレグの製造方法。
(1)明細書中で定義する層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5Aμm以下である熱可塑性樹脂からなる第1の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して10〜30質量%含む。
(2)明細書中で定義する層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、0.5A〜Aμm以下の体積平均粒径である第2の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して0.5〜5質量%含む。 - 第2の粒子の体積平均粒径が、0.7A〜Aμmである請求項1に記載のプリプレグの製造方法。
- 以下の(1)、(2)の構成を有する熱硬化性樹脂組成物が、シート状に引き揃えられた炭素繊維の両面に含浸されてなるプリプレグであって、該プリプレグの樹脂含有率が20〜50質量%であり、ウォーターピックアップ法での含浸性が6.0質量%以下であり、かつ明細書中で定義する層間の樹脂層の厚みの標準偏差CVμmおよび層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmについて、CVが0.85Aμm以下であることを特徴とするプリプレグ。
(1)明細書中で定義する層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5Aμm以下である熱可塑性樹脂からなる第1の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して10〜30質量%含む。
(2)明細書中で定義する層間の樹脂層の厚みの平均値Aμmに対して、体積平均粒径が0.5A〜Aμmである第2の粒子を該熱硬化性樹脂組成物に対して0.5〜5質量%含む。 - 第2の粒子の体積平均粒径が、0.7A〜Aμmである請求項3に記載のプリプレグ。
- CVが0.60Aμm以下である請求項3または4に記載のプリプレグ。
- 請求項1または2に記載の方法で製造されたプリプレグ、または、請求項3〜5のいずれかに記載のプリプレグを複数枚積層した後、加熱硬化して得られる炭素繊維強化複合材料であって、該炭素繊維強化複合材料のボイド率が1.0%以下であることを特徴とする炭素繊維強化複合材料。
- SACMA SRM 2R−94により得られる耐衝撃性が260MPa以上である、請求項6に記載の炭素繊維強化複合材料。
- JIS K 7086−1993により得られる層間靭性が2700J/m2以上である、請求項6または7に記載の炭素繊維強化複合材料。
- SACMA SRM 8R−94により得られる層間剪断強度が90MPa以上である、請求項6〜8のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料。
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