JP2015532332A5

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Publication number: JP2015532332A5
Application number: JP2015536229A
Authority: JP
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2016-10-13
Anticipated expiration: 2033-10-10

Description

一実施形態は、強化繊維と接着性組成物とを含む繊維強化ポリマー組成物であって、接着性組成物が少なくとも熱硬化性樹脂、硬化剤および界面材料を含み、硬化させた際の接着性組成物が４．０ＧＰａ以上の樹脂弾性率を有し強化繊維と良好な接合を形成し、強化繊維が強化繊維と接着性組成物の間の界面領域に界面材料を集中させるのに好適であり、界面領域が少なくとも界面材料を含み、硬化接着性組成物が４．０ＧＰａ以上の樹脂弾性率と３ｍｍ以上の樹脂曲げたわみを有し、熱硬化性樹脂の硬化の際に、界面材料が界面領域内において濃度勾配を形成するように界面領域内の本来の位置に集中し、さらに移動剤を含み、硬化剤が少なくとも１つのアミド基および芳香族基を含み、アミド基が有機アミド基、スルホンアミド基またはホスホルアミド基より選択される繊維強化ポリマー組成物に関する。接着性組成物は、移動剤、促進剤、強化材／フィラーおよび層間強化材の１種または複数をさらに含んでもよい。硬化接着性組成物は、樹脂弾性率が４ＧＰａ以上、曲げたわみが３ｍｍ以上であってもよい。硬化剤は、少なくとも１つのアミド基および少なくとも１つの芳香族基を含んでもよい。硬化剤は硬化性官能基をさらに含んでもよい。

本発明の別の実施形態は、強化繊維と接着性組成物とを含む繊維強化ポリマー組成物であって、接着性組成物が少なくとも熱硬化性樹脂、硬化剤、界面材料および移動剤を含み、硬化剤が少なくとも１つのアミド基および芳香族基を含み、アミド基が有機アミド基、スルホンアミド基またはホスホルアミド基より選択され、界面材料が硬化熱硬化性樹脂と強化繊維の間の界面領域において濃度勾配を有し、硬化繊維強化ポリマーが変換率８０％以上の引張強度、１３８０ＭＰａ（２００ｋｓｉ）以上の圧縮強度および３５０Ｊ／ｍ^２（２ｌｂ・ｉｎ／ｉｎ^２）以上のモードＩ破壊靭性を同時に実現する繊維強化ポリマー組成物に関する。

本発明の一実施形態は、強化繊維と接着性組成物とを含む繊維強化ポリマー組成物であって、接着性組成物が少なくとも熱硬化性樹脂、硬化剤および界面材料を含み、硬化させた際の接着性組成物が４．０ＧＰａ以上の樹脂弾性率を有し強化繊維と良好な接合を形成し、強化繊維が強化繊維と接着性組成物の間の界面領域（以下、「界面相」）に界面材料を集中させるのに好適であり、界面領域が少なくとも界面材料を含み、硬化接着性組成物が４．０ＧＰａ以上の樹脂弾性率と３ｍｍ以上の樹脂曲げたわみを有し、熱硬化性樹脂の硬化の際に、界面材料が界面領域内において濃度勾配を形成するように界面領域内の本来の位置に集中し、さらに移動剤を含み、硬化剤が少なくとも１つのアミド基および芳香族基を含み、アミド基が有機アミド基、スルホンアミド基またはホスホルアミド基より選択される繊維強化ポリマー組成物に関する。

実施例１１〜１２、比較例８、参考例１〜２
これらの例では中程度の炭素繊維を用いた。樹脂、プリプレグおよび複合材料の機械試験を、上記例と同様の手順で行った。対照は、強化界面相があり樹脂弾性率が低い比較例８である。これらの例では、強化界面相を形成する一方で二官能性エポキシ樹脂（ＧＡＮ）またはベンゾオキサジン樹脂を利用することによる、樹脂弾性率を高めるための別の方法を調査した。

Claims

強化繊維と接着性組成物とを含む繊維強化ポリマー組成物であって、接着性組成物が少なくとも熱硬化性樹脂、硬化剤および界面材料を含み、硬化させた際の接着性組成物が４．０ＧＰａ以上の樹脂弾性率を有し強化繊維と良好な接合を形成し、強化繊維が強化繊維と接着性組成物の間の界面領域に界面材料を集中させるのに好適であり、界面領域が少なくとも界面材料を含み、硬化接着性組成物が４．０ＧＰａ以上の樹脂弾性率と３ｍｍ以上の樹脂曲げたわみを有し、熱硬化性樹脂の硬化の際に、界面材料が界面領域内において濃度勾配を形成するように界面領域内の本来の位置に集中し、さらに移動剤を含み、硬化剤が少なくとも１つのアミド基および芳香族基を含み、アミド基が有機アミド基、スルホンアミド基またはホスホルアミド基より選択される繊維強化ポリマー組成物。
硬化剤が硬化性官能基をさらに含み、硬化性官能基が窒素含有基、ヒドロキシル基、カルボン酸基および無水物基より選択される請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
硬化剤がアミン基を含む請求項２に記載の繊維強化ポリマー組成物。
硬化剤が、アミノベンズアミド、アミノテレフタルアミド、ジアミノベンズアニリドおよびアミノベンゼンスルホンアミドより選択される少なくとも１種の成分を含む請求項３に記載の繊維強化ポリマー組成物。
硬化剤がアミノベンズアミドを含む請求項４に記載の繊維強化ポリマー組成物。
促進剤をさらに含む請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
強化材、フィラーまたはこれらの組合せをさらに含む請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
平均粒径が１００μｍ以下の熱可塑性粒子であって、接着性組成物の硬化後に、複数の強化繊維からなる繊維層の外側に局在する熱可塑性粒子をさらに含む請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
界面材料が、ポリマー、コアシェル粒子、無機材料、金属、酸化物、炭素質材料、有機−無機ハイブリッド材料、ポリマーグラフト無機材料、有機官能化無機材料、ポリマーグラフト炭素質材料、有機官能化炭素質材料およびこれらの組合せからなる群より選択される少なくとも１つの材料を含む請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
界面材料がコアシェル粒子、酸化物粒子またはこれらの組合せを含む請求項９に記載の繊維強化ポリマー組成物。
界面材料がコアシェルゴム粒子を含む請求項１０に記載の繊維強化ポリマー組成物。
界面材料が熱硬化性樹脂１００重量部当たり３０重量部以下の量で存在する請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
移動剤がポリマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂またはこれらの組合せを含む請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
熱可塑性樹脂がポリビニルホルマール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリビニルアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリエーテルニトリル、ポリベンゾイミダゾール、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む請求項１３に記載の繊維強化ポリマー組成物。
熱可塑性樹脂がポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、これらの誘導体またはこれらの組合せを含む請求項１４に記載の繊維強化ポリマー組成物。
移動剤が熱硬化性樹脂１００重量部当たり３５重量部以下の量で存在する請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
移動剤と界面材料とが０．１：３０の比で存在し、界面材料がコアシェル粒子を含み、移動剤がポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリビニルホルマールまたはこれらの組合せを含む請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物。
請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物からなるプリプレグ。
請求項５に記載の繊維強化ポリマー組成物からなるプリプレグ。
請求項１に記載の繊維強化ポリマー組成物を硬化させることを含む、複合材料の製造方法。
請求項５に記載の繊維強化ポリマー組成物を硬化させることを含む、複合材料の製造方法。
炭素繊維と接着性組成物とを含む繊維強化ポリマー組成物であって、接着性組成物が、エポキシ樹脂、コアシェル粒子を含む界面材料、アミドアミン硬化剤、ならびにポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドおよびこれらの混合物からなる群より選択される移動剤からなり、界面材料が硬化接着性組成物と強化繊維の間の界面領域において濃度勾配を有する繊維強化ポリマー組成物。
アミドアミン硬化剤が少なくとも１つの芳香族基を含む請求項２２に記載の繊維強化ポリマー組成物。
アミドアミン硬化剤が、アミノベンズアミド、アミノテレフタルアミド、ジアミノベンズアニリドおよびアミノベンゼンスルホンアミドより選択される少なくとも１種の成分を含む請求項２３に記載の繊維強化ポリマー組成物。
促進剤、強化材、フィラー、層間強化材またはこれらの組合せをさらに含む請求項２２に記載の繊維強化ポリマー組成物。
強化繊維と接着性組成物とを含む繊維強化ポリマー組成物であって、接着性組成物が少なくとも熱硬化性樹脂、硬化剤、界面材料および移動剤を含み、硬化剤が少なくとも１つのアミド基および芳香族基を含み、アミド基が有機アミド基、スルホンアミド基またはホスホルアミド基より選択され、界面材料が硬化熱硬化性樹脂と強化繊維の間の界面領域において濃度勾配を有し、硬化繊維強化ポリマーが変換率８０％以上の引張強度、１３８０ＭＰａ（２００ｋｓｉ）以上の圧縮強度および３５０Ｊ／ｍ^２（２ｌｂ・ｉｎ／ｉｎ^２）以上のモードＩ破壊靭性を同時に実現する繊維強化ポリマー組成物。
層間せん断強度（ＩＬＳＳ）が９０ＭＰａ（１３ｋｓｉ）以上であり、０°曲げが１５２０ＭＰａ（２２０ｋｓｉ）以上であり、かつ９０°曲げが８３ＭＰａ（１２ｋｓｉ）以上である請求項２６に記載の繊維強化ポリマー組成物。