JP2021195473A - Prepreg - Google Patents

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亮 松戸
Akira Matsudo
紘典 河本
Hironori Kawamoto
徹 金子
Toru Kaneko
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Abstract

To provide a prepreg which has excellent tackiness as a prepreg, and enables production of a fiber-reinforced composite material having excellent compression characteristics and interlaminar toughness.SOLUTION: A prepreg is composed of a reinforcement fiber base material, a primary prepreg composed of an epoxy resin composition A impregnated in a reinforcement fiber layer formed of the reinforcement fiber base materials, and a surface layer which is formed on one surface or both surfaces of the primary prepreg and is composed of an epoxy resin composition B, in which the epoxy resin composition A and the epoxy resin composition B are blended in the following manner. Epoxy resin composition A: containing an epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g/eq or less and a curing agent of the epoxy resin, and having a content of the curing agent to the total amount of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A of 150-300% in an equivalent ratio. Epoxy resin composition B: containing an epoxy resin represented by the following chemical formula (1).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、繊維強化複合材料を製造するために用いるプリプレグに関する。 The present invention relates to a prepreg used for producing a fiber reinforced composite material.

強化繊維と樹脂とからなる繊維強化複合材料(以下「コンポジット」という場合がある)は、軽量、高強度、高弾性率等の特長により、航空機、スポーツ・レジャー、一般産業に広く応用されている。この繊維強化複合材料は、予め強化繊維と樹脂とが一体化されているプリプレグを経由して製造されることが多い。 Fiber-reinforced composite materials consisting of reinforced fibers and resins (hereinafter sometimes referred to as "composites") are widely applied to aircraft, sports / leisure, and general industries due to their features such as light weight, high strength, and high elastic modulus. .. This fiber-reinforced composite material is often manufactured via a prepreg in which a reinforcing fiber and a resin are integrated in advance.

プリプレグを構成する樹脂には、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が使用されている。とりわけ、そのタック性、ドレープ性による成形自由度の高さから、熱硬化性樹脂を用いたプリプレグが広く使用されている。しかし、熱硬化性樹脂は一般に低靱性であるため、プリプレグを構成する樹脂として熱硬化性樹脂を用いると、このプリプレグを用いて作製されるコンポジットの耐衝撃性が低くなるという課題がある。そのため、耐衝撃性を改善する方法が多く検討されている。
耐衝撃性を改善する方法として、例えば特許文献1〜5に記載の方法が従来から知られている。
A thermosetting resin or a thermoplastic resin is used as the resin constituting the prepreg. In particular, prepregs using thermosetting resins are widely used because of their high degree of molding freedom due to their tackiness and drapeability. However, since thermosetting resins generally have low toughness, if a thermosetting resin is used as the resin constituting the prepreg, there is a problem that the impact resistance of the composite produced by using the thermosetting resin is lowered. Therefore, many methods for improving impact resistance have been studied.
As a method for improving impact resistance, for example, the methods described in Patent Documents 1 to 5 have been conventionally known.

特許文献1には、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させることにより、熱硬化性樹脂に靱性を付与させる方法が記載されている。この方法によれば、熱硬化性樹脂に対してある程度の靱性を付与させることができる。しかし、高い靱性を付与させるためには、熱硬化性樹脂に多量の熱可塑性樹脂を溶解させなければならない。その結果、多量の熱可塑性樹脂が溶解している熱硬化性樹脂は、粘度が著しく高くなり、炭素繊維からなる強化繊維基材内部に、十分な量の樹脂を含浸させることが困難となる。この様なプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、ボイド等の欠陥を含む。その結果、コンポジット構造体の圧縮性能および損傷許容性にマイナスの影響を及ぼす。 Patent Document 1 describes a method of imparting toughness to a thermosetting resin by dissolving the thermoplastic resin in the thermosetting resin. According to this method, a certain degree of toughness can be imparted to the thermosetting resin. However, in order to impart high toughness, a large amount of thermoplastic resin must be dissolved in the thermosetting resin. As a result, the thermosetting resin in which a large amount of thermoplastic resin is dissolved has a remarkably high viscosity, and it becomes difficult to impregnate a sufficient amount of resin into the inside of the reinforcing fiber base material made of carbon fiber. Composites made using such prepregs contain defects such as voids. As a result, it has a negative effect on the compression performance and damage tolerance of the composite structure.

特許文献2〜4には、プリプレグ表面に熱可塑性樹脂微粒子を局在化させたプリプレグが記載されている。これらのプリプレグは、表面に粒子形状の熱可塑性樹脂が局在しているため、初期のタック性が低い。また、表層に内在する硬化剤との硬化反応が進行するため、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、この様な硬化反応の進行してしまったプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、多くのボイド等の欠陥が内在し、コンポジット構造体の機械的物性が著しく低下する。 Patent Documents 2 to 4 describe a prepreg in which thermoplastic resin fine particles are localized on the surface of the prepreg. Since these prepregs have a particle-shaped thermoplastic resin localized on the surface, the initial tackiness is low. In addition, since the curing reaction with the curing agent inherent in the surface layer proceeds, the storage stability is poor, and the tackiness and drape property deteriorate with time. Further, the composite produced by using the prepreg in which the curing reaction has progressed has many defects such as voids, and the mechanical properties of the composite structure are significantly deteriorated.

特許文献5には、熱可塑性樹脂の粒子、繊維またはフィルムが片面または両面の表層近傍に分布したプリプレグが記載されている。熱可塑性樹脂として粒子または繊維を用いる場合は、前述の特許文献2〜4と同様の理由により、タック性が低かったり、得られるコンポジットの機械的物性が低下したりする。また、熱可塑性樹脂としてフィルムを用いる場合には、熱硬化性樹脂の利点であるタック性、ドレープ性が失われる。また、耐溶剤性が悪いといった熱可塑性樹脂に由来する欠点がコンポジット構造体において顕著に反映されてしまう。 Patent Document 5 describes a prepreg in which particles, fibers or films of a thermoplastic resin are distributed in the vicinity of the surface layer on one side or both sides. When particles or fibers are used as the thermoplastic resin, the tackiness is low or the mechanical properties of the obtained composite are lowered for the same reason as in Patent Documents 2 to 4 described above. Further, when a film is used as the thermoplastic resin, the tackiness and drape property which are advantages of the thermosetting resin are lost. In addition, the drawbacks derived from the thermoplastic resin, such as poor solvent resistance, are significantly reflected in the composite structure.

特開昭60−243113号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-243113 特開平07−41575号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-41575 特開平07−41576号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-415676 特開平07−41577号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-41577 特開平08−259713号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-259713

本発明の目的は、プリプレグとして優れたタック性を有するとともに、優れた圧縮特性や層間靭性を有する繊維強化複合材料を製造することができるプリプレグを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a prepreg capable of producing a fiber-reinforced composite material having excellent tackiness as a prepreg and also having excellent compression characteristics and interlayer toughness.

すなわち本発明は、強化繊維基材と、該強化繊維基材が形成する強化繊維層内に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの片面または両面に形成されるエポキシ樹脂組成物Bからなる表面層と、からなるプリプレグであって、エポキシ樹脂組成物Aとエポキシ樹脂組成物Bがそれぞれ、以下に示す配合であることを特徴とするプリプレグである。
エポキシ樹脂組成物A:
エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂の硬化剤を含み、該硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Aに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%であるエポキシ樹脂組成物
エポキシ樹脂組成物B:
下記化学式(1)で示されるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物
That is, the present invention forms a primary prepreg composed of a reinforcing fiber base material and an epoxy resin composition A impregnated in the reinforcing fiber layer formed by the reinforcing fiber base material, and one or both sides of the primary prepreg. It is a prepreg composed of a surface layer made of the epoxy resin composition B and the epoxy resin composition B, each of which has the following composition.
Epoxy resin composition A:
An epoxy containing an epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less and a curing agent for the epoxy resin, and the content of the curing agent is 150 to 300% as an equivalent ratio to the total amount of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A. Resin composition Epoxy resin composition B:
An epoxy resin composition containing an epoxy resin represented by the following chemical formula (1).

Figure 2021195473
Figure 2021195473

(ただし、化(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは−CH−、−O−、−S−、−CO−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−、−NHCO−、−CONH−、−SO−から選ばれる1つを表す。) (However, in Chemical formula (1), R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and a halogen atom. X is -CH 2- , -O-, -S-, -CO-, -C (= O) O-, -O-C (= O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2- Represents one selected from.)

本発明によれば、プリプレグとして優れたタック性を有するとともに、優れた圧縮特性や層間靭性を有する繊維強化複合材料を製造することができるプリプレグを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a prepreg capable of producing a fiber-reinforced composite material having excellent tackiness as a prepreg and also having excellent compression characteristics and interlayer toughness.

図1は、本発明のプリプレグの断面概略を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a cross section of the prepreg of the present invention. 図2の2(a)、2(b)および2(c)は、本発明のプリプレグが製造される過程を順次示す説明図である。2 (a), 2 (b) and 2 (c) of FIG. 2 are explanatory views sequentially showing the process of producing the prepreg of the present invention. 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。FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the manufacturing process of the prepreg of the present invention.

以下、本発明について詳しく説明する。
(1)プリプレグの構造
本発明のプリプレグは、強化繊維基材と、該強化繊維基材が形成する強化繊維層内に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの片面ま
たは両面に形成されるエポキシ樹脂組成物Bからなる表面層と、が一体化されてなるプリプレグである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(1) Structure of prepreg The prepreg of the present invention comprises a primary prepreg composed of a reinforcing fiber base material and an epoxy resin composition A impregnated in the reinforcing fiber layer formed by the reinforcing fiber base material, and the primary prepreg. It is a prepreg in which a surface layer made of an epoxy resin composition B formed on one side or both sides of the prepreg is integrated.

図1は、本発明のプリプレグの断面概略を示す説明図である。図1中、100は本発明のプリプレグであり、10は1次プリプレグである。1次プリプレグ10は、強化繊維11から成る強化繊維層と、この強化繊維層内に含浸しているエポキシ樹脂組成物A13とから構成されている。1次プリプレグ10の表面には、エポキシ樹脂組成物B15から成る樹脂層が、1次プリプレグ10と一体となって形成されている。 FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of a cross section of the prepreg of the present invention. In FIG. 1, 100 is the prepreg of the present invention, and 10 is the primary prepreg. The primary prepreg 10 is composed of a reinforcing fiber layer made of the reinforcing fibers 11 and an epoxy resin composition A13 impregnated in the reinforcing fiber layer. On the surface of the primary prepreg 10, a resin layer made of the epoxy resin composition B15 is formed integrally with the primary prepreg 10.

本発明のプリプレグにおいて、良好なタック性および室温保存安定性を得る観点から、1次プリプレグを構成す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を構成するエポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂の質量比は、好ましくは9:1〜1:1である。 In the prepreg of the present invention, from the viewpoint of obtaining good tackiness and stability at room temperature, it is contained in the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A constituting the primary prepreg and the epoxy resin composition B constituting the surface layer. The mass ratio of the epoxy resin is preferably 9: 1 to 1: 1.

(2)1次プリプレグ
本発明において1次プリプレグは、プリプレグ断面における中央部のシート状の繊維強化基材と該強化繊維基材に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる層である。1次プリプレグは、図2(b)および(c)中、1次プリプレグ10として表される。
(2) Primary prepreg In the present invention, the primary prepreg is a layer composed of a sheet-shaped fiber-reinforced base material in the central portion of the prepreg cross section and an epoxy resin composition A impregnated in the reinforced fiber base material. The primary prepreg is represented as the primary prepreg 10 in FIGS. 2 (b) and 2 (c).

1次プリプレグに用いられる強化繊維基材は、強化繊維を各種形状に加工した基材である。強化繊維基材は、シート状の形態であることが好ましい。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、岩石繊維およびスラッグ繊維が使用できる。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、比強度および比弾性率が良好で軽量かつ高強度の複合材料が得られることから、炭素繊維がさらに好ましく、引張強度に優れることからPAN系炭素繊維が特に好ましい。 The reinforcing fiber base material used for the primary prepreg is a base material obtained by processing the reinforcing fibers into various shapes. The reinforcing fiber base material is preferably in the form of a sheet. As the reinforcing fiber, for example, carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, polyester fiber, ceramic fiber, alumina fiber, boron fiber, metal fiber, mineral fiber, rock fiber and slug fiber can be used. Among these reinforcing fibers, carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber are preferable, and carbon fiber is more preferable and excellent in tensile strength because a lightweight and high-strength composite material having good specific strength and specific elastic coefficient can be obtained. Therefore, PAN-based carbon fiber is particularly preferable.

強化繊維が炭素繊維である場合、その炭素繊維の引張弾性率は、好ましくは170〜600GPa、さらに好ましくは220〜450GPaである。この炭素繊維の引張強度は、好ましくは3920MPa以上である。この条件を満たす炭素繊維を用いることにより、本発明のプリプレグを用いたコンポジットの機械的性質を向上させることができる。 When the reinforcing fiber is a carbon fiber, the tensile elastic modulus of the carbon fiber is preferably 170 to 600 GPa, more preferably 220 to 450 GPa. The tensile strength of this carbon fiber is preferably 3920 MPa or more. By using the carbon fiber satisfying this condition, the mechanical properties of the composite using the prepreg of the present invention can be improved.

シート状の強化繊維基材としては、例えば、多数本の強化繊維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を例示することができる。シート状の強化繊維基材の厚さは、例えば0.01〜3mm、好ましくは0.1〜1.5mmである。 Examples of the sheet-shaped reinforcing fiber base material include a sheet-like material in which a large number of reinforcing fibers are arranged in one direction, a bidirectional woven fabric such as plain weave and twill weave, a multi-axis woven fabric, a non-woven fabric, a mat, a knit, and a braid. An example is a paper made from reinforcing fibers. The thickness of the sheet-shaped reinforcing fiber base material is, for example, 0.01 to 3 mm, preferably 0.1 to 1.5 mm.

(3)エポキシ樹脂組成物A
以下、エポキシ樹脂組成物Aに用いられる各成分について説明する。
(3) Epoxy resin composition A
Hereinafter, each component used in the epoxy resin composition A will be described.

(i)エポキシ樹脂
本発明で用いるエポキシ樹脂組成物Aは、エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂を含む。エポキシ樹脂組成物Aにおける、エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物Aの全重量を基準に60〜100重量%、好ましくは70〜90重量%である。エポキシ当量が120g/eq以下のエポキシ樹脂をこの範囲で含むことで、プリプレグ作製時に高い樹脂含浸性を得ることができるとともに、硬化樹脂の弾性率が向上し、本発明のプリレグを用いて製造されたコンポジットの各種物性を向上できる。
(I) Epoxy resin The epoxy resin composition A used in the present invention contains an epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less. The content of the epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less in the epoxy resin composition A is 60 to 100% by weight, preferably 70 to 90% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition A. By including an epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less in this range, high resin impregnation property can be obtained at the time of producing a prepreg, and the elastic modulus of the cured resin is improved, so that the prepreg can be manufactured using the prepreg of the present invention. Various physical properties of the composite can be improved.

エポキシ当量が120g/eq以下のエポキシ樹脂としては、例えば、トリグリシジル
アミノフェノール、テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン、テトラグリシジルビス(アミノメチル)シクロヘキサン、およびこれらの誘導体のようなグリシジルアミン型のエポキシ樹脂を用いることができ、なかでもトリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジル−m−キシリレンジアミンのような芳香基を含有するエポキシ樹脂を用いることが好ましく、特にトリグリシジルアミノフェノールおよびその誘導体のような3官能のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
Epoxy resins having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less include, for example, triglycidylaminophenol, tetraglycidyl-m-xylylenediamine, tetraglycidylbis (aminomethyl) cyclohexane, and glycidylamine-type epoxies such as derivatives thereof. A resin can be used, and among them, an epoxy resin containing an aromatic group such as triglycidylaminophenol and tetraglycidyl-m-xylylenediamine is preferably used, and particularly triglycidylaminophenol and its derivatives such as 3 It is preferable to use a functional epoxy resin.

プリプレグの硬化成形後に、優れたコンポジット物性を発現させるために、エポキシ樹脂組成物Aおよびエポキシ樹脂組成物Bの中に含まれるエポキシ樹脂の合計量(以下、「全エポキシ樹脂量」ともいう)あたり、3官能基のエポキシ樹脂が好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは30〜70質量%含まれる。3官能基のエポキシ樹脂が30質量%未満であると圧縮特性が低下する場合があり好ましくなく、他方70質量%を超えると得られるプリプレグの取扱い性が低下する場合があり好ましくない。 Per total amount of epoxy resin contained in epoxy resin composition A and epoxy resin composition B (hereinafter, also referred to as "total epoxy resin amount") in order to develop excellent composite physical properties after curing and molding of the prepreg. The epoxy resin having a trifunctional group is preferably contained in an amount of 30% by mass or more, more preferably 30 to 70% by mass. If the amount of the trifunctional epoxy resin is less than 30% by mass, the compression characteristics may be deteriorated, which is not preferable. On the other hand, if it is more than 70% by mass, the handleability of the obtained prepreg may be deteriorated, which is not preferable.

エポキシ樹脂は、その硬化剤との熱硬化反応により架橋して網目構造を形成する。3官能基のエポキシ樹脂を用いることで、高架橋密度のコンポジットを得ることができる。3官能基のエポキシ樹脂として、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−アミノフェノールを例示することができる。 The epoxy resin is crosslinked by a thermosetting reaction with the curing agent to form a network structure. By using a trifunctional epoxy resin, a composite having a high crosslink density can be obtained. Examples of the trifunctional epoxy resin include N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol and N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol.

エポキシ樹脂組成物Aにおける、エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂の含有量が上記の範囲であれば、さらにその他のエポキシ樹脂を含んでもよい。その他のエポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができる。具体的には、以下に例示されるものを用いることができる。これらの中でも芳香族基を含有するエポキシ樹脂が好ましく、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。 As long as the content of the epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less in the epoxy resin composition A is within the above range, other epoxy resins may be further contained. As the other epoxy resin, a conventionally known epoxy resin can be used. Specifically, those exemplified below can be used. Among these, an epoxy resin containing an aromatic group is preferable, and an epoxy resin containing either a glycidylamine structure or a glycidyl ether structure is preferable. Further, an alicyclic epoxy resin can also be preferably used.

グリシジルアミン構造を含有するエポキシ樹脂としては、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。 Epoxy resins containing a glycidylamine structure include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, N, N, O-triglycidyl-p-aminophenol, N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol, N, N, O-. Examples thereof include 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 the 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.

また、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よい。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やフェニルなどの芳香族基やアルコキシル基、アラルキル基、塩素や臭素などの如くハロゲン基などが例示される。 Further, these epoxy resins may have a non-reactive substituent in the aromatic ring structure or the like, if necessary. Examples of the non-reactive substituent include an alkyl group such as methyl, ethyl and isopropyl, an aromatic group such as phenyl, an alkoxyl group, an aralkyl group, and a halogen group such as chlorine and bromine.

(ii)熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物Aは、好ましくはエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含有する。また、エポキシ樹脂組成物Aは、好ましくはエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を含有する。特に好ましい態様は、エポキシ樹脂組成物Aが、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂およびエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の両方を含有する態様である。
(Ii) Thermoplastic Resin The epoxy resin composition A preferably contains an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. Further, the epoxy resin composition A preferably contains an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin. A particularly preferred embodiment is an embodiment in which the epoxy resin composition A contains both an epoxy resin-soluble thermoplastic resin and an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の一部(硬化後のマトリクス樹脂において溶解せずに残存したエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂)は、その粒子が、本発明のプリプレグを用いて製造されたコンポジットのマトリクス樹脂中に分散する状態となる(以下、この分散している粒子を「層間粒子」ということがある)。この
層間粒子はコンポジットが受ける衝撃の伝播を抑制する。このため、エポキシ樹脂組成物Aが、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を含有することにより、本発明のプリプレグから得られるコンポジットの耐衝撃性を向上することができる。
Some of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin and the epoxy resin-soluble thermoplastic resin (the epoxy resin-soluble thermoplastic resin remaining undissolved in the cured matrix resin) are produced by using the prepreg of the present invention. It is in a state of being dispersed in the matrix resin of the composite (hereinafter, these dispersed particles may be referred to as "interlayer particles"). These interlayer particles suppress the propagation of the impact received by the composite. Therefore, when the epoxy resin composition A contains the epoxy resin-soluble thermoplastic resin or the epoxy resin insoluble thermoplastic resin, the impact resistance of the composite obtained from the prepreg of the present invention can be improved.

(ii−1)エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物Aがエポキシ樹脂可溶性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の粘度を調整するとともに、得られるコンポジットの耐衝撃性が向上する。
(Ii-1) Epoxy resin-soluble thermoplastic resin When the epoxy resin composition A contains the epoxy resin-soluble thermoplastic resin, the viscosity of the epoxy resin composition is adjusted and the impact resistance of the obtained composite is improved. ..

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂とは、本発明のプリプレグを用いてコンポジットを成形する温度またはそれ以下の温度において、エポキシ樹脂に一部または全部が溶解し得る熱可塑性樹脂である。ここで、エポキシ樹脂に一部が溶解するとは、エポキシ樹脂100質量部に対して、平均粒子径が20〜50μmの熱可塑性樹脂10質量部を混合して190℃で1時間撹拌した際に粒子が消失するか、粒子の大きさが10%以上変化することを意味する。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin is a thermoplastic resin that can be partially or wholly dissolved in the epoxy resin at a temperature at which the composite is formed using the prepreg of the present invention or lower. Here, the fact that a part of the particles are dissolved in the epoxy resin means that the particles are mixed with 100 parts by mass of the epoxy resin and 10 parts by mass of the thermoplastic resin having an average particle diameter of 20 to 50 μm and stirred at 190 ° C. for 1 hour. Means that disappears or the size of the particles changes by 10% or more.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が完全に溶解していない場合は、エポキシ樹脂の硬化過程で加熱されることによりエポキシ樹脂に溶解し、エポキシ樹脂組成物の粘度を増加させることができる。これにより、硬化過程における粘度低下に起因するエポキシ樹脂組成物のフロー(プリプレグ内から樹脂組成物が流出する現象)を防止することができる。
エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、190℃でエポキシ樹脂に80質量%以上溶解する樹脂が好ましい。
When the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is not completely dissolved, it can be dissolved in the epoxy resin by being heated in the curing process of the epoxy resin, and the viscosity of the epoxy resin composition can be increased. This makes it possible to prevent the flow of the epoxy resin composition (a phenomenon in which the resin composition flows out from the prepreg) due to the decrease in viscosity in the curing process.
The epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferably a resin that dissolves in the epoxy resin at 190 ° C. in an amount of 80% by mass or more.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の具体的例として、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、ポリカーボネートを例示することができる。これらは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量(Mw)が8000〜100000の範囲のポリエーテルスルホンまたはポリスルホンが特に好ましい。重量平均分子量(Mw)が8000よりも小さいと、得られるFRPの耐衝撃性が不十分となり、また100000よりも大きいと粘度が著しく高くなり取扱性が著しく悪化する場合がある。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の分子量分布は均一であることが好ましい。特に、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である多分散度(Mw/Mn)が1〜10の範囲であることが好ましく、1.1〜5の範囲であることがさらに好ましい。 Specific 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. As the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition, polyethersulfone or polysulfone having a weight average molecular weight (Mw) in the range of 8000 to 100,000 as measured by gel permeation chromatography is particularly preferable. If the weight average molecular weight (Mw) is smaller than 8000, the impact resistance of the obtained FRP becomes insufficient, and if it is larger than 100,000, the viscosity becomes remarkably high and the handleability may be remarkably deteriorated. The molecular weight distribution of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferably uniform. In particular, the polydispersity (Mw / Mn), which is the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn), is preferably in the range of 1 to 10, and preferably in the range of 1.1 to 5. More preferred.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、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有していることが好ましい。このようなエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂の硬化過程中における溶解安定性を向上させることができる。また、プリプレグの硬化後に得られるコンポジットに靭性、耐薬品性、耐熱性および耐湿熱性を付与することができる。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin preferably has a reactive group that is reactive with the epoxy resin or a functional group that forms a hydrogen bond. Such an epoxy resin-soluble thermoplastic resin can improve the dissolution stability of the epoxy resin during the curing process. In addition, toughness, chemical resistance, heat resistance and moisture heat resistance can be imparted to the composite obtained after curing the prepreg.

エポキシ樹脂との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、アミノ基などが好ましい。水酸基末端のポリエーテルスルホンを用いると、プリプレグから得られるコンポジットの耐衝撃性、破壊靭性および耐溶剤性が特に優れるためより好ましい。 As the reactive group having reactivity with the epoxy resin, a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, an amino group and the like are preferable. It is more preferable to use a hydroxyl group-terminated polyether sulfone because the composite obtained from the prepreg has particularly excellent impact resistance, fracture toughness and solvent resistance.

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、粘度に応じて適宜調整することができる。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質量部に対して好ましくは5〜90質量部、さらに好
ましくは5〜40質量部、特に好ましくは15〜35質量部である。5質量部未満の場合は、プリプレグから得られるコンポジトの耐衝撃性が不十分となる場合があり好ましくない。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量が90質量部より多いと、粘度が著しく高くなり、プリプレグの取扱性が著しく悪化する場合があり好ましくない。
The content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition A can be appropriately adjusted according to the viscosity. From the viewpoint of processability of the prepreg, it is preferably 5 to 90 parts by mass, more preferably 5 to 40 parts by mass, and particularly preferably 15 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A. Is. If it is less than 5 parts by mass, the impact resistance of the composite obtained from the prepreg may be insufficient, which is not preferable. If the content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is more than 90 parts by mass, the viscosity becomes remarkably high, and the handleability of the prepreg may be remarkably deteriorated, which is not preferable.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂には、アミン末端基を有する反応性芳香族オリゴマー(以下、単に「芳香族オリゴマー」ともいう)を含むことが好ましい。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin preferably contains a reactive aromatic oligomer having an amine-terminated group (hereinafter, also simply referred to as “aromatic oligomer”).

エポキシ樹脂組成物Aは、加熱硬化時にエポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応により高分子量化する。高分子量化により二相域が拡大することによって、エポキシ樹脂組成物Aに溶解していた芳香族オリゴマーは、反応誘起型の相分離を引き起こす。この相分離により、硬化後のエポキシ樹脂と、芳香族オリゴマーと、が共連続となる樹脂の二相構造をマトリックス樹脂内に形成する。また、芳香族オリゴマーはアミン末端基を有していることから、エポキシ樹脂との反応も生じる。この共連続の二相構造における各相は互いに強固に結合しているため、耐溶剤性も向上している。 The epoxy resin composition A has a high molecular weight due to a curing reaction between the epoxy resin and the curing agent during heat curing. The aromatic oligomer dissolved in the epoxy resin composition A causes a reaction-induced phase separation due to the expansion of the two-phase region due to the increase in molecular weight. By this phase separation, a two-phase structure of a resin in which the cured epoxy resin and the aromatic oligomer are co-continuous is formed in the matrix resin. Further, since the aromatic oligomer has an amine terminal group, a reaction with an epoxy resin also occurs. Since each phase in this co-continuous two-phase structure is firmly bonded to each other, the solvent resistance is also improved.

この共連続の構造は、プリプレグから得られるコンポジットに対する外部からの衝撃を吸収してクラック伝播を抑制する。その結果、アミン末端基を有する反応性芳香族オリゴマーを含むプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、高い耐衝撃性および破壊靭性を有する。 This co-continuous structure absorbs external impacts on the composite obtained from the prepreg and suppresses crack propagation. As a result, composites made with prepregs containing reactive aromatic oligomers with amine-terminated groups have high impact resistance and fracture toughness.

この芳香族オリゴマーとしては、公知のアミン末端基を有するポリスルホン、アミン末端基を有するポリエーテルスルホンを用いることができる。アミン末端基は第一級アミン(−NH)末端基であることが好ましい。 As the aromatic oligomer, a known polysulfone having an amine-terminated group and a polyethersulfone having an amine-terminated group can be used. The amine terminal group is preferably a primary amine (-NH 2 ) terminal group.

エポキシ樹脂組成物Aに配合される芳香族オリゴマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量が8000〜40000であることが好ましい。重量平均分子量が8000未満である場合、マトリクス樹脂の靱性向上効果が低く好ましくない。また、重量平均分子量が40000を超える場合、樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎて、強化繊維層内に樹脂組成物が含浸しにくくなる等の加工上の問題点が発生しやすくなり好ましくない。 The aromatic oligomer blended in the epoxy resin composition A preferably has a weight average molecular weight of 800 to 40,000 as measured by gel permeation chromatography. When the weight average molecular weight is less than 8000, the toughness improving effect of the matrix resin is low, which is not preferable. Further, when the weight average molecular weight exceeds 40,000, the viscosity of the resin composition becomes too high, and processing problems such as difficulty in impregnating the resin composition into the reinforcing fiber layer are likely to occur, which is not preferable.

芳香族オリゴマーとしては、「Virantage DAMS VW−30500 RP(登録商標)」(Solvay Specialty Polymers社製)のような市販品を好ましく用いることができる。 As the aromatic oligomer, a commercially available product such as "Virantage DAMS VW-30500 RP (registered trademark)" (manufactured by Solvay Specialty Polymers) can be preferably used.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の形態は、粒子状であることが好ましい。粒子状のエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を用いることにより、樹脂組成物中に均一に配合することができ、また、成形性の高いプリプレグを得ることができる。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferably in the form of particles. By using the particulate epoxy resin-soluble thermoplastic resin, it can be uniformly blended in the resin composition, and a prepreg having high moldability can be obtained.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の平均粒子径は、好ましくは1〜50μm、さらに好ましくは3〜30μmである。1μm未満である場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく増粘し、エポキシ樹脂組成物に十分な量のエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を添加することが困難となる場合があり好ましくない。他方50μmを超える場合、エポキシ樹脂組成物をシート状に加工する際、均質な厚みのシートが得られ難くなる場合があり、また、エポキシ樹脂への溶解速度が遅くなり、プルプレグから得られるコンポジトが不均一となるため好ましくない。 The average particle size of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferably 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm. If it is less than 1 μm, the viscosity of the epoxy resin composition may be significantly increased, and it may be difficult to add a sufficient amount of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin to the epoxy resin composition, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 50 μm, it may be difficult to obtain a sheet having a uniform thickness when the epoxy resin composition is processed into a sheet, and the dissolution rate in the epoxy resin becomes slow, so that the composition obtained from the pull preg is obtained. It is not preferable because it becomes non-uniform.

(ii−2)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、プリプレグを用いてコンポジットを成形する温度
またはそれ以下の温度において、エポキシ樹脂に実質的に溶解しない熱可塑性樹脂をいう。すなわち、エポキシ樹脂100質量部に対して、平均粒子径が20〜50μmの熱可塑性樹脂10質量部を混合して190℃で1時間撹拌した際に、粒子の大きさが10%以上変化しない熱可塑性樹脂をいう。なお、一般的に、コンポジットを成形する温度は100〜190℃である。また、粒子径は、顕微鏡によって目視で測定され、平均粒子径とは、無作為に選択した100個の粒子の粒子径の平均値を意味する。
(Ii-2) Epoxy Resin Insoluble Thermoplastic Resin The epoxy resin insoluble thermoplastic resin refers to a thermoplastic resin that does not substantially dissolve in the epoxy resin at a temperature at which the composite is formed using the prepreg or lower. That is, when 10 parts by mass of a thermoplastic resin having an average particle diameter of 20 to 50 μm is mixed with 100 parts by mass of an epoxy resin and stirred at 190 ° C. for 1 hour, the size of the particles does not change by 10% or more. Refers to a plastic resin. Generally, the temperature for molding the composite is 100 to 190 ° C. The particle size is visually measured by a microscope, and the average particle size means the average value of the particle sizes of 100 randomly selected particles.

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、靭性および耐熱性が高いため好ましい。ポリアミドやポリイミドは、コンポジットに対する靭性向上効果が特に優れている。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、これらの共重合体を用いることもできる。 Examples of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin include polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyester, polyamideimide, polyimide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyethylene naphthalate, polyethernitrile, and polybenzimidazole. .. Among these, polyamide, polyamideimide, and polyimide are preferable because they have high toughness and heat resistance. Polyamide and polyimide are particularly excellent in the effect of improving toughness on composites. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these copolymers can also be used.

特に、非晶性ポリイミドや、ポリアミド6(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)、ポリアミド11(ウンデカンラクタムの開環重縮合反応により得られるポリアミド)、ポリアミド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)、ポリアミド1010(セバシン酸と1,10−デカンジアミンとの共重反応により得られるポリアミド)、非晶性のポリアミド(透明ポリアミドとも呼ばれ、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ポリアミド)のようなポリアミドを使用することにより、プリプレグから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, polyamide 6 (polyamide obtained by the ring-opening polycondensation reaction of caprolactam), polyamide 11 (polyamide obtained by the ring-opening polycondensation reaction of undecanlactam), and polyamide 12 (ring-opening weight of lauryllactam). Polyamide obtained by condensation reaction), polyamide 1010 (polyamide obtained by co-weight reaction of sebacic acid and 1,10-decanediamine), amorphous polyamide (also called transparent polyamide, and polymer crystallization does not occur. Alternatively, the heat resistance of the composite obtained from the prepreg can be improved by using a polyamide such as (polyamide) in which the crystallization rate of the polymer is extremely slow.

エポキシ樹脂組成物A中のエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物の粘度に応じて適宜調整される。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、好ましくは5〜50質量部、さらに好ましくは10〜45質量部、特に好ましくは20〜40質量部である。5質量部未満の場合、得られるFRPの耐衝撃性が不十分になる場合があり好ましくない。50質量部を超える場合、エポキシ樹脂組成物の含浸性や、得られるプリプレグのドレープ性などを低下させる場合があり好ましくない。
エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の好ましい平均粒子径や形態は、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂と同様である。
The content of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin in the epoxy resin composition A is appropriately adjusted according to the viscosity of the epoxy resin composition. From the viewpoint of processability of the prepreg, it is preferably 5 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 45 parts by mass, and particularly preferably 20 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A. It is a department. If it is less than 5 parts by mass, the impact resistance of the obtained FRP may be insufficient, which is not preferable. If it exceeds 50 parts by mass, the impregnation property of the epoxy resin composition and the drape property of the obtained prepreg may be deteriorated, which is not preferable.
The preferable average particle size and morphology of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin are the same as those of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin.

(iii)その他の添加剤
エポキシ樹脂組成物Aには、導電性粒子や難燃剤、無機系充填剤、内部離型剤が配合されてもよい。
(Iii) Other Additives The epoxy resin composition A may contain conductive particles, a flame retardant, an inorganic filler, and an internal mold release agent.

導電性粒子としては、ポリアセチレン粒子、ポリアニリン粒子、ポリピロール粒子、ポリチオフェン粒子、ポリイソチアナフテン粒子およびポリエチレンジオキシチオフェン粒子等の導電性ポリマー粒子、カーボン粒子、炭素繊維粒子、金属粒子、無機材料または有機材料から成るコア材を導電性物質で被覆した粒子が例示される。 The conductive particles include conductive polymer particles such as polyacetylene particles, polyaniline particles, polypyrrole particles, polythiophene particles, polyisothianaften particles and polyethylenedioxythiophene particles, carbon particles, carbon fiber particles, metal particles, inorganic materials or organic materials. Examples thereof include particles in which a core material made of a material is coated with a conductive substance.

難燃剤としては、リン系難燃剤が例示される。リン系難燃剤としては、分子中にリン原子を含むものを用いることができ、例えば、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、ホスファゼン化合物、ポリリン酸塩などの有機リン化合物や赤リンが挙げられる。 Examples of the flame retardant include phosphorus-based flame retardants. As the phosphorus-based flame retardant, those containing a phosphorus atom in the molecule can be used, and examples thereof include organic phosphorus compounds such as phosphoric acid esters, condensed phosphoric acid esters, phosphazenic compounds and polyphosphates, and red phosphorus.

無機系充填材としては、例えば、ホウ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、グラファイト、硫
酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ケイ酸塩鉱物が挙げられる。特に、ケイ酸塩鉱物を用いることが好ましい。ケイ酸塩鉱物の市販品としては、THIXOTROPIC AGENT DT 5039(ハンツマン・ジャパン株式会社製)が挙げられる。
Examples of the inorganic filler include aluminum borate, calcium carbonate, silicon carbonate, silicon nitride, potassium titanate, basic magnesium sulfate, zinc oxide, graphite, calcium sulfate, magnesium borate, magnesium oxide, and silicate minerals. Can be mentioned. In particular, it is preferable to use silicate minerals. Examples of commercially available silicate minerals include THIXOTOPIC AGENT DT 5039 (manufactured by Huntsman Japan Co., Ltd.).

内部離型剤としては、例えば、金属石鹸類、ポリエチレンワックスやカルバナワックス等の植物ワックス、脂肪酸エステル系離型剤、シリコンオイル、動物ワックス、フッ素系非イオン界面活性剤を挙げることができる。これら内部離型剤の配合量は、金型からの離型効果が好適に発揮させる観点から、エポキシ樹脂組成物Aの100質量部に対して、好ましくは0.1〜5質量部、さらに好ましくは0.2〜2質量部である。 Examples of the internal mold release agent include metal soaps, vegetable waxes such as polyethylene wax and carbana wax, fatty acid ester mold release agents, silicon oil, animal wax, and fluorine-based nonionic surfactants. The blending amount of these internal mold release agents is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin composition A from the viewpoint of preferably exerting the mold release effect from the mold. Is 0.2 to 2 parts by mass.

内部離型剤の市販品としては、“MOLD WIZ(登録商標)” INT1846(AXEL PLASTICS RESEARCH LABORATORIES INC.製)、Licowax S、Licowax P、Licowax OP、Licowax PE190、Licowax PED(クラリアントジャパン社製)、ステアリルステアレート(SL−900A;理研ビタミン株式会社製)が挙げられる。 Commercially available internal mold release agents include "MOLD WIZ (registered trademark)" INT1846 (AXEL PLASTICS RESEARCH LABORATORIES INC.), Licowax S, Licowax P, Licowax OP, Licowax OP, Licowax PE190, Licowax PE190, Licowax. Stearyl stearate (SL-900A; manufactured by RIKEN Vitamin Co., Ltd.) can be mentioned.

(iv)硬化剤
エポキシ樹脂組成物Aは、さらにエポキシ樹脂の硬化剤を含み、該硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Aに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%である。
(Iv) Curing Agent The epoxy resin composition A further contains a curing agent for an epoxy resin, and the content of the curing agent is 150 to 300% of the total amount of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A. ..

なお、硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Aに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%であるとは、エポキシ樹脂組成物Aにおける当量比(エポキシ樹脂のエポキシ価/硬化剤の活性水素価)が150〜300%であることを意味する。 The content of the curing agent is 150 to 300% as an equivalent ratio to the total amount of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A, which means that the equivalent ratio in the epoxy resin composition A (epoxy value of the epoxy resin / curing agent). It means that the active hydrogen value) is 150 to 300%.

エポキシ樹脂組成物Aに用いる硬化剤には、公知のエポキシ樹脂用の硬化剤を用いることができる。中でも、アミン系硬化剤を用いることが好ましい。アミン系硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、芳香族アミン系硬化剤の各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が挙げられる。 As the curing agent used in the epoxy resin composition A, a known curing agent for epoxy resin can be used. Above all, it is preferable to use an amine-based curing agent. Examples of the amine-based curing agent include dicyandiamide, various isomers of the aromatic amine-based curing agent, and aminobenzoic acid esters.

ジシアンジアミドは、プリプレグの保存安定性に優れるため好ましい。また、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、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン化合物およびそれらの非反応性置換基を有する誘導体は、耐熱性の良好な硬化物を与えることから特に好ましい。ここで、非反応性置換基は、エポキシ樹脂の説明において述べた非反応性置換基と同様である。 Dicyanodiamide is preferable because it has excellent storage stability of prepreg. In addition, aromatic diamine compounds such as 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, and 4,4'-diaminodiphenylmethane and derivatives having non-reactive substituents thereof have good heat resistance. It is particularly preferable because it gives a good cured product. Here, the non-reactive substituent is the same as the non-reactive substituent described in the description of the epoxy resin.

アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ−p−アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ−p−アミノベンゾエートが好ましく用いられる。これらを用いて硬化させた複合材料は、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体と比較して耐熱性は劣るが、引張伸度に優れる。そのため、複合材料の用途に応じて、使用する硬化剤の種類は適宜選択される。 As the aminobenzoic acid esters, trimethylene glycol di-p-aminobenzoate and neopentyl glycol di-p-aminobenzoate are preferably used. The composite material cured using these is inferior in heat resistance as compared with various isomers of diaminodiphenyl sulfone, but is excellent in tensile elongation. Therefore, the type of curing agent to be used is appropriately selected according to the use of the composite material.

エポキシ樹脂組成物Aに含まれる硬化剤の量は、全てのエポキシ樹脂を硬化させる観点から、エポキシ樹脂組成物Aに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%、好ましくは170〜250%である。硬化剤の量は、上記の範囲で用いるエポキシ樹脂および硬化剤の種類に応じて適宜調節すればよい。硬化剤の量は、硬化剤・硬化促進剤の有無と添加量、エポキシ樹脂との化学反応量論および組成物の硬化速度などを考慮して、適宜調整する。 The amount of the curing agent contained in the epoxy resin composition A is 150 to 300%, preferably 170 to 250, as an equivalent ratio to the total amount of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A from the viewpoint of curing all the epoxy resins. %. The amount of the curing agent may be appropriately adjusted according to the type of the epoxy resin and the curing agent used in the above range. The amount of the curing agent is appropriately adjusted in consideration of the presence / absence and addition amount of the curing agent / curing accelerator, the stoichiometry with the epoxy resin, the curing rate of the composition, and the like.

(4)エポキシ樹脂組成物B
エポキシ樹脂組成物Bは、化学式(1)で示されるエポキシ樹脂を含む。このエポキシ樹脂組成物Bは、図2(c)中において、本発明のプリプレグの表面層15aを構成する成分である。以下、エポキシ樹脂組成物Bに用いられる各成分について説明する。
(4) Epoxy resin composition B
The epoxy resin composition B contains an epoxy resin represented by the chemical formula (1). This epoxy resin composition B is a component constituting the surface layer 15a of the prepreg of the present invention in FIG. 2C. Hereinafter, each component used in the epoxy resin composition B will be described.

(i)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂組成物Bは、下記化学式(1)で示されるエポキシ樹脂を含む。
(I) Epoxy resin The epoxy resin composition B contains an epoxy resin represented by the following chemical formula (1).

Figure 2021195473
Figure 2021195473

(ただし、化(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは−CH−、−O−、−S−、−CO−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−、−NHCO−、−CONH−、−SO−から選ばれる1つを表す。)
〜Rが、脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基の場合、その炭素数は1〜4であることが好ましい。
(However, in Chemical formula (1), R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and a halogen atom. X is -CH 2- , -O-, -S-, -CO-, -C (= O) O-, -O-C (= O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2- Represents one selected from.)
When R 1 to R 4 are an aliphatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group, the number of carbon atoms thereof is preferably 1 to 4.

化学式(1)で示されるエポキシ樹脂は、4官能基のエポキシ樹脂であり、2個のグリシジル基を有するアミノ基がジアミノジフェニル骨格にパラ位およびメタ位でそれぞれ結合されている。この構造により生じる硬化樹脂の特殊な立体構造に起因して、硬化樹脂の弾性率および耐熱性が高くなると本発明者らは推定している。 The epoxy resin represented by the chemical formula (1) is a tetrafunctional epoxy resin, and an amino group having two glycidyl groups is bonded to the diaminodiphenyl skeleton at the para-position and the meta-position, respectively. The present inventors presume that the elastic modulus and heat resistance of the cured resin are increased due to the special three-dimensional structure of the cured resin generated by this structure.

化学式(1)で示されるエポキシ樹脂は、好ましくはテトラグリシジル−3,4’−ジアミノジフェニルエーテルである。R〜Rが水素原子である場合、硬化樹脂の特殊な立体構造形成が阻害されにくいため好ましい。また、当該化合物の合成が容易になるためXが−O−であることが好ましい。 The epoxy resin represented by the chemical formula (1) is preferably tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether. When R 1 to R 4 are hydrogen atoms, it is preferable because the formation of a special three-dimensional structure of the cured resin is not easily hindered. Further, it is preferable that X is −O− because the synthesis of the compound is facilitated.

エポキシ樹脂組成物Bにおける、エポキシ樹脂の総量に対する、化学式(1)で示されるエポキシ樹脂が占める割合は、好ましくは20〜95質量%、さらに好ましくは25〜90質量%、特に好ましくは30〜85質量%である。20質量%未満の場合、得られる硬化樹脂の耐熱性および弾性率が低下する場合があり好ましくない。他方、95質量%を超える場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が高く、繊維強化基材への含浸性が低下し易くなり、プリプレグから得られるCコンポジットの各種物性が低下する場合があり好ましくない。 The ratio of the epoxy resin represented by the chemical formula (1) to the total amount of the epoxy resin in the epoxy resin composition B is preferably 20 to 95% by mass, more preferably 25 to 90% by mass, and particularly preferably 30 to 85. It is mass%. If it is less than 20% by mass, the heat resistance and elastic modulus of the obtained cured resin may decrease, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 95% by mass, the viscosity of the epoxy resin composition is high, the impregnation property into the fiber-reinforced base material tends to decrease, and various physical properties of the C composite obtained from the prepreg may decrease, which is not preferable.

エポキシ樹脂組成物Bは、タック性の観点から、エポキシ樹脂の硬化剤を実質的に含まないことが好ましい。ここで実質的に含まないとは、該組成物の全重量のうちの硬化剤の含有量が40重量%以下、好ましくは10重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下であることを意味する。 From the viewpoint of tackiness, the epoxy resin composition B preferably contains substantially no curing agent for the epoxy resin. Here, substantially not contained means that the content of the curing agent in the total weight of the composition is 40% by weight or less, preferably 10% by weight or less, and more preferably 1% by weight or less. ..

(ii)熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物Bは、エポキシ樹脂に溶解した熱可塑性樹脂を含有してもよい。この熱可塑性樹脂は、既に説明したエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂である。エポキシ樹脂組成物Bに配合されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂組成物Aに配合されるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂と同一のものであってもよく、それぞれ異なるも
のであってもよい。
(Ii) Thermoplastic Resin The epoxy resin composition B may contain a thermoplastic resin dissolved in the epoxy resin. This thermoplastic resin is the epoxy resin-soluble thermoplastic resin already described. The epoxy resin-soluble thermoplastic resin blended in the epoxy resin composition B may be the same as the epoxy resin-soluble thermoplastic resin blended in the epoxy resin composition A, or may be different from each other. ..

エポキシ樹脂組成物Bにエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含有させる場合、エポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂100質量部あたり、好ましくは5〜50質量部、さらに好ましくは5〜40質量部である。5質量部未満であると、得られるプリプレグおよび複合材料の耐衝撃性が不十分となる場合があり好ましくない。他方、50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り好ましくない。 When the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is contained in the epoxy resin composition B, it is preferably 5 to 50 parts by mass, more preferably 5 to 40 parts by mass, per 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition B. .. If it is less than 5 parts by mass, the impact resistance of the obtained prepreg and the composite material may be insufficient, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 50 parts by mass, the viscosity may become extremely high and the handleability may be significantly deteriorated, which is not preferable.

(iii)その他の添加剤
エポキシ樹脂組成物Bには、さらに、既に説明した導電性粒子や難燃剤、無機系充填剤、内部離型剤が配合されてもよい。
(Iii) Other Additives The epoxy resin composition B may further contain conductive particles, a flame retardant, an inorganic filler, and an internal mold release agent as described above.

(5)エポキシ樹脂組成物の製造方法
エポキシ樹脂組成物Aおよびエポキシ樹脂組成物Bは、エポキシ樹脂組成物Aのエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂組成物Bを構成する成分を混合することにより製造することができる。これらの混合の順序は問わない。従来公知の方法を適用することができ、混合温度は、例えば40〜120℃、好ましくは50〜100℃、さらに好ましくは50〜90℃である。120℃を超える場合、部分的に硬化反応が進行して強化繊維基材層内への含浸性が低下したり、得られるエポキシ樹脂組成物およびそれを用いて製造されるプリプレグの保存安定性が低下する場合がある。40℃未満である場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が高く、実質的に混合が困難となる場合がある。
(5) Method for Producing Epoxy Resin Composition The epoxy resin composition A and the epoxy resin composition B can be produced by mixing the epoxy resin of the epoxy resin composition A and the components constituting the epoxy resin composition B. can. The order of mixing these is not limited. Conventionally known methods can be applied, and the mixing temperature is, for example, 40 to 120 ° C, preferably 50 to 100 ° C, and more preferably 50 to 90 ° C. When the temperature exceeds 120 ° C., the curing reaction partially proceeds and the impregnation property into the reinforcing fiber base material layer is lowered, or the storage stability of the obtained epoxy resin composition and the prepreg produced using the same is improved. May decrease. If the temperature is lower than 40 ° C., the viscosity of the epoxy resin composition may be high, which may make mixing substantially difficult.

混合には従来公知の混合機械装置を用いることができる。具体的な例としては、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、攪拌翼を備えた混合容器、横型混合槽が挙げられる。各成分の混合は、大気中または不活性ガス雰囲気下で行うことができる。大気中で混合が行われる場合は、温度、湿度が管理された雰囲気が好ましい。例えば、30℃以下の一定温度に管理された温度や、相対湿度50%RH以下の低湿度雰囲気で混合することが好ましい。 Conventionally known mixing machinery can be used for mixing. Specific examples include a roll mill, a planetary mixer, a kneader, an extruder, a Banbury mixer, a mixing vessel equipped with a stirring blade, and a horizontal mixing tank. The mixing of each component can be carried out in the atmosphere or in an atmosphere of an inert gas. When mixing is performed in the atmosphere, an atmosphere in which the temperature and humidity are controlled is preferable. For example, it is preferable to mix in a temperature controlled to a constant temperature of 30 ° C. or lower or in a low humidity atmosphere having a relative humidity of 50% RH or less.

(6)プリプレグの製造方法
本発明のプリプレグは、上記のエポキシ樹脂組成物Aおよびエポキシ樹脂組成物Bを用いて、従来公知の方法を利用して製造することができる。加熱により粘度を低下させた樹脂組成物Aを強化繊維層内に含浸させる乾式法によって製造されることが好ましい。かかる乾式法は、有機溶媒に溶解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た後に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。以下、乾式法による製造方法により本発明のプリプレグの製造方法を説明する。
(6) Method for producing prepreg The prepreg of the present invention can be produced by using the above-mentioned epoxy resin composition A and epoxy resin composition B by a conventionally known method. It is preferably produced by a dry method in which the reinforcing fiber layer is impregnated with the resin composition A whose viscosity has been reduced by heating. Such a dry method is preferable because no organic solvent remains as compared with a wet method in which the epoxy resin composition A dissolved in an organic solvent is impregnated into the reinforcing fiber layer and then the organic solvent is removed. Hereinafter, the method for producing the prepreg of the present invention will be described by the method for producing the prepreg by the dry method.

先ず、エポキシ樹脂組成物Aからなるフィルム(以下、「樹脂Aフィルム」という)とエポキシ樹脂組成物Bから成るフィルム(以下、「樹脂Bフィルム」という)を製造する。これは公知の方法で行うことができる。 First, a film made of the epoxy resin composition A (hereinafter referred to as "resin A film") and a film made of the epoxy resin composition B (hereinafter referred to as "resin B film") are produced. This can be done by a known method.

次に、強化繊維層の厚さ方向片側または両側に樹脂Aフィルムを積層し、熱ローラー等により熱プレスする。これにより、樹脂Aフィルムのエポキシ樹脂組成物Aが強化繊維層内に含浸され1次プリプレグが得られる。その後、この1次プリプレグの厚さ方向の片側または両側に樹脂Bフィルムを積層し、熱ローラー等により熱プレスして1次プリプレグと樹脂Bフィルムとを一体化される。これにより、本発明のプリプレグを得ることができる。 Next, the resin A film is laminated on one side or both sides in the thickness direction of the reinforcing fiber layer, and heat-pressed by a heat roller or the like. As a result, the epoxy resin composition A of the resin A film is impregnated in the reinforcing fiber layer to obtain a primary prepreg. After that, the resin B film is laminated on one side or both sides of the primary prepreg in the thickness direction and hot-pressed by a hot roller or the like to integrate the primary prepreg and the resin B film. Thereby, the prepreg of the present invention can be obtained.

図2(a)〜(c)は、本発明のプリプレグが製造される過程を順次示す説明図である。先ず、強化繊維11から成る強化繊維層12の厚さ方向両側に、エポキシ樹脂組成物Aから成る樹脂Aフィルム13aが積層される(図2(a))。この強化繊維層12と樹脂Aフィルム13aとは、熱ローラー等により熱プレスされる。これにより、エポキシ樹脂組成物Aが強化繊維層12に含浸され、1次プリプレグ10が得られる(図2(b))。その後、この1次プリプレグ10の厚さ方向の片側または両側に、エポキシ樹脂組成物Bから成る樹脂Bフィルム15aが積層される(図2(c))。次いで、熱ローラー等により熱プレスされて、1次プリプレグ10と樹脂Bフィルム15aとは一体化される。これにより、本発明のプリプレグ100が得られる(図1)。 2 (a) to 2 (c) are explanatory views sequentially showing the process of manufacturing the prepreg of the present invention. First, the resin A film 13a made of the epoxy resin composition A is laminated on both sides of the reinforcing fiber layer 12 made of the reinforcing fiber 11 in the thickness direction (FIG. 2A). The reinforcing fiber layer 12 and the resin A film 13a are hot-pressed by a hot roller or the like. As a result, the epoxy resin composition A is impregnated into the reinforcing fiber layer 12, and the primary prepreg 10 is obtained (FIG. 2 (b)). Then, a resin B film 15a made of the epoxy resin composition B is laminated on one side or both sides of the primary prepreg 10 in the thickness direction (FIG. 2 (c)). Then, it is hot-pressed by a hot roller or the like to integrate the primary prepreg 10 and the resin B film 15a. As a result, the prepreg 100 of the present invention is obtained (FIG. 1).

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中、21は炭素繊維が一方向に引き揃えられた強化繊維層であり、矢印A方向に走行している。この強化繊維層21の厚さ方向両側に、離型紙14a付きの樹脂Aフィルム13aがフィルムロール23から供給される。この強化繊維層21と樹脂Aフィルム13aとは、離型紙14aを介して熱ローラー40により熱プレスされ、1次プリプレグ10が形成される。その後、1次プリプレグの片面または両面にある離型紙14aがローラー24に巻き取られる。次いで、離型紙が巻き取られた1次プリプレグ10の片面または両面に、離型紙付きの樹脂Bフィルム15aがフィルムロール25から供給される。この1次プリプレグ10と樹脂Bフィルム15aとは、離型紙を介して熱ローラー41により熱プレスされ、本発明のプリプレグ100が形成される。このプリプレグ100は、ローラー101に巻き取られる。 FIG. 3 is a conceptual diagram showing an example of the manufacturing process of the prepreg of the present invention. In FIG. 3, 21 is a reinforcing fiber layer in which carbon fibers are aligned in one direction, and runs in the direction of arrow A. The resin A film 13a with the release paper 14a is supplied from the film roll 23 on both sides of the reinforcing fiber layer 21 in the thickness direction. The reinforcing fiber layer 21 and the resin A film 13a are hot-pressed by a heat roller 40 via a release paper 14a to form a primary prepreg 10. After that, the release paper 14a on one side or both sides of the primary prepreg is wound around the roller 24. Next, the resin B film 15a with the release paper is supplied from the film roll 25 to one side or both sides of the primary prepreg 10 on which the release paper is wound. The primary prepreg 10 and the resin B film 15a are hot-pressed by a heat roller 41 via a release paper to form the prepreg 100 of the present invention. The prepreg 100 is wound around a roller 101.

樹脂Aフィルムの熱プレス時の温度は、例えば70〜160℃、好ましくは70〜140℃である。樹脂Aフィルムの熱プレス時の温度が70℃未満である場合、樹脂Aフィルムを構成するエポキシ樹脂組成物Aの粘度が十分に低下しない。その結果、エポキシ樹脂組成物Aを強化繊維層内に十分に含浸させ難い。 The temperature of the resin A film during hot pressing is, for example, 70 to 160 ° C, preferably 70 to 140 ° C. When the temperature of the resin A film during hot pressing is less than 70 ° C., the viscosity of the epoxy resin composition A constituting the resin A film does not sufficiently decrease. As a result, it is difficult to sufficiently impregnate the epoxy resin composition A into the reinforcing fiber layer.

樹脂Aフィルムの熱プレス時の線圧は、例えば1〜25kg/cm、好ましくは2〜15kg/cmである。樹脂Aフィルムの熱プレス時の線圧が1kg/cm未満である場合、樹脂Aフィルムを構成する樹脂組成物Aを強化繊維層内に十分に含浸させ難い。樹脂Aフィルムの熱プレス時の線圧が25kg/cmを超える場合、強化繊維自身を損傷させるため、含浸圧力を上げることができない。 The linear pressure of the resin A film during hot pressing is, for example, 1 to 25 kg / cm, preferably 2 to 15 kg / cm. When the linear pressure of the resin A film during hot pressing is less than 1 kg / cm, it is difficult to sufficiently impregnate the reinforcing fiber layer with the resin composition A constituting the resin A film. If the linear pressure of the resin A film during hot pressing exceeds 25 kg / cm, the reinforcing fibers themselves are damaged and the impregnation pressure cannot be increased.

樹脂Bフィルムの熱プレス時の温度は、例えば50〜130℃、好ましくは60〜120℃である。樹脂Bフィルムの熱プレス時の温度が50℃未満である場合、表面のタックが強すぎて、樹脂フィルムの離型性が悪化し、プリプレグ製造の工程安定性を損なう恐れがある。樹脂Bフィルムの熱プレス時の温度が130℃を超える場合、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と混ざり、反応が進行する。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 temperature of the resin B film during hot pressing is, for example, 50 to 130 ° C, preferably 60 to 120 ° C. If the temperature of the resin B film during hot pressing is less than 50 ° C., the surface tack is too strong, the releasability of the resin film deteriorates, and the process stability of the prepreg production may be impaired. When the temperature of the resin B film during hot pressing exceeds 130 ° C., it mixes with the epoxy resin composition A used in the primary prepreg, and the reaction proceeds. As a result, when stored for a long period of time, tackiness and drapeability are impaired.

樹脂Bフィルムの熱プレス時の線圧は、例えば0.1〜10kg/cm、好ましくは0.5〜6kg/cmである。樹脂Bフィルムの熱プレス時の線圧が0.1kg/cm未満である場合、1次プリプレグに樹脂Bフィルムを十分に接着できない。熱プレス時の線圧が10kg/cmを超える場合、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への沈み込みが起こることにより、硬化剤との反応が進行する。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 linear pressure of the resin B film during hot pressing is, for example, 0.1 to 10 kg / cm, preferably 0.5 to 6 kg / cm. If the linear pressure of the resin B film during hot pressing is less than 0.1 kg / cm, the resin B film cannot be sufficiently adhered to the primary prepreg. When the linear pressure at the time of hot pressing exceeds 10 kg / cm, the reaction with the curing agent proceeds due to the subduction into the epoxy resin composition A used for the primary prepreg. As a result, when stored for a long period of time, tackiness and drapeability are impaired.

上記製造方法により製造される本発明のプリプレグは、図1のように強化繊維層内にエポキシ樹脂組成物A13が存在している。
プリプレグの生産速度は、生産性や経済性などを考慮すると、例えば0.1m/min以上、好ましくは1m/min以上、さらに好ましくは、5m/min以上である。
In the prepreg of the present invention produced by the above production method, the epoxy resin composition A13 is present in the reinforcing fiber layer as shown in FIG.
The production rate of the prepreg is, for example, 0.1 m / min or more, preferably 1 m / min or more, more preferably 5 m / min or more, in consideration of productivity and economy.

樹脂Aフィルムおよび樹脂Bフィルムは、それぞれ公知の方法で作製できる。例えば、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によって、離型紙、フィルムなどの支持体上に流延、キャストすることにより作成できる。フィルム化の際の樹脂温度は、その樹脂組成や粘度に応じて適宜設定できる。 The resin A film and the resin B film can be produced by known methods. For example, it can be created by casting and casting on a support such as a release paper or a film by a die coater, an applicator, a reverse roll coater, a comma coater, a knife coater or the like. The resin temperature at the time of film formation can be appropriately set according to the resin composition and viscosity.

樹脂Bフィルムの厚さは、好ましくは2〜30μm、さらに好ましくは5〜20μmである。樹脂Bフィルムの厚さが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ため好ましくない。樹脂Bフィルムの厚さが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ため好ましくない。 The thickness of the resin B film is preferably 2 to 30 μm, more preferably 5 to 20 μm. If the thickness of the resin B film is less than 2 μm, the tackiness of the obtained prepreg is lowered, which is not preferable. If the thickness of the resin B film exceeds 30 μm, the handleability of the obtained prepreg and the molding accuracy of the composite are lowered, which is not preferable.

本発明のプリプレグは、上記の製造方法に限らず、例えば、強化繊維層の厚さ方向両側に樹脂Aフィルム、樹脂Bフィルムを順次積層して、1段階で熱プレス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B内に含まれている硬化剤が、エポキシ樹脂組成物A内に拡散しないように低温で熱プレスを行う必要がある。
本発明のプリプレグには、本発明の効果を妨げない範囲において、安定剤や離型剤、フィラー、着色剤等が配合されていてもよい。
The prepreg of the present invention is not limited to the above-mentioned production method, and can be produced, for example, by sequentially laminating a resin A film and a resin B film on both sides in the thickness direction of the reinforcing fiber layer and heat-pressing them in one step. .. In this case, it is necessary to perform hot pressing at a low temperature so that the curing agent contained in the epoxy resin composition B does not diffuse into the epoxy resin composition A.
The prepreg of the present invention may contain stabilizers, mold release agents, fillers, colorants and the like as long as the effects of the present invention are not impaired.

本発明のプリプレグにおいて、強化繊維の含有量は、好ましくは40〜80質量%、さらに好ましくは50〜70質量%である。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ため好ましくない。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樹脂量が不足し、その結果、このプリプレグを用いて作製されるコンポジットにボイド等を発生させるため好ましくない。 In the prepreg of the present invention, the content of the reinforcing fiber is preferably 40 to 80% by mass, more preferably 50 to 70% by mass. When the content of the reinforcing fiber is less than 40% by mass, the strength of the composite produced by using this prepreg is insufficient, which is not preferable. When the content of the reinforcing fibers exceeds 80% by mass, the amount of the resin impregnated in the reinforcing fiber layer of the prepreg is insufficient, and as a result, voids and the like are generated in the composite produced using the prepreg, which is preferable. No.

本発明のプリプレグは、圧力を付与しながら加熱することによって、エポキシ樹脂組成物B中に含まれている硬化剤がエポキシ樹脂組成物A中に拡散される。これにより、エポキシ樹脂組成物Aとエポキシ樹脂組成物Bとが共に硬化される。 In the prepreg of the present invention, the curing agent contained in the epoxy resin composition B is diffused into the epoxy resin composition A by heating while applying pressure. As a result, both the epoxy resin composition A and the epoxy resin composition B are cured.

(7)繊維強化複合材料
本発明のプリプレグを特定の条件で加熱加圧して硬化させることにより、繊維強化複合材料(コンポジット)を得ることができる。本発明のプリプレグを用いて、コンポジットを製造する方法として、オートクレーブ成形やプレス成形といった公知の成形法を挙げることができる。
(7) Fiber-reinforced composite material By heating and pressurizing the prepreg of the present invention under specific conditions and curing it, a fiber-reinforced composite material (composite) can be obtained. As a method for producing a composite using the prepreg of the present invention, known molding methods such as autoclave molding and press molding can be mentioned.

(i)オートクレーブ成形法
本発明のプリプレグを用いてコンポジットを製造する場合、オートクレーブ成形法を好ましく用いることができる。オートクレーブ成形法は、金型の下型にプリプレグおよびフィルムバッグを順次敷設し、該プリプレグを下型とフィルムバッグとの間に密封し、下型とフィルムバッグとにより形成される空間を真空にするとともに、オートクレーブ成形装置で、加熱と加圧をする成形方法である。成形時の条件は、昇温速度を1〜50℃/分とし、0.2〜0.7MPa、130〜180℃で10〜300分間、加熱および加圧することが好ましい。
(I) Autoclave molding method When producing a composite using the prepreg of the present invention, the autoclave molding method can be preferably used. In the autoclave molding method, a prepreg and a film bag are sequentially laid on the lower mold of the mold, the prepreg is sealed between the lower mold and the film bag, and the space formed by the lower mold and the film bag is evacuated. At the same time, it is a molding method that heats and pressurizes with an autoclave molding device. The conditions at the time of molding are preferably 1 to 50 ° C./min and heating and pressurization at 0.2 to 0.7 MPa and 130 to 180 ° C. for 10 to 300 minutes.

(ii)プレス成形法
本発明のプリプレグを用いてコンポジットを製造する他の方法として、プレス成形法を好ましく用いることができる。プレス成形法による繊維強化複合材料の製造は、本発明のプリプレグまたは本発明のプリプレグを積層して形成したプリフォームを、金型を用いて加熱加圧することにより行う。金型は、予め硬化温度に加熱しておくことが好ましい。
(Ii) Press molding method As another method for producing a composite using the prepreg of the present invention, a press molding method can be preferably used. The fiber-reinforced composite material produced by the press molding method is produced by heating and pressurizing the prepreg of the present invention or the preform formed by laminating the prepreg of the present invention using a mold. It is preferable that the mold is preheated to a curing temperature.

プレス成形時の金型の温度は、好ましくは150〜210℃である。成形温度が150
℃以上であれば、十分に硬化反応を起こすことができ、高い生産性で繊維強化複合材料を得ることができる。また、成形温度が210℃以下であれば、樹脂粘度が低くなり過ぎることがなく、金型内における樹脂の過剰な流動を抑えることができる。その結果、金型からの樹脂の流出や繊維の蛇行を抑制できるため、高品質のコンポジットを得ることができる。
The temperature of the mold during press molding is preferably 150 to 210 ° C. Molding temperature is 150
When the temperature is above ° C, a sufficient curing reaction can occur, and a fiber-reinforced composite material can be obtained with high productivity. Further, when the molding temperature is 210 ° C. or lower, the resin viscosity does not become too low, and excessive flow of the resin in the mold can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the outflow of resin from the mold and the meandering of fibers, so that a high-quality composite can be obtained.

成形時の圧力は、例えば0.05〜2MPa、好ましくは0.2〜2MPaである。圧力が0.05MPa以上であれば、樹脂の適度な流動が得られ、外観不良やボイドの発生を防ぐことができる。また、プリプレグが十分に金型に密着するため、良好な外観のコンポジットを製造することができる。圧力が2MPa以下であれば、樹脂を必要以上に流動させることがないため、得られるFRPの外観不良が生じ難い。また、金型に必要以上の負荷をかけることがないため、金型の変形等が生じ難い。成形時間は例えば1〜8時間である。 The pressure at the time of molding is, for example, 0.05 to 2 MPa, preferably 0.2 to 2 MPa. When the pressure is 0.05 MPa or more, an appropriate flow of the resin can be obtained, and poor appearance and generation of voids can be prevented. In addition, since the prepreg is sufficiently adhered to the mold, a composite having a good appearance can be manufactured. When the pressure is 2 MPa or less, the resin does not flow more than necessary, so that the appearance of the obtained FRP is unlikely to deteriorate. Further, since the mold is not loaded more than necessary, the mold is unlikely to be deformed. The molding time is, for example, 1 to 8 hours.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。本実施例および比較例において使用する成分や試験方法を以下に記載する。
〔成分〕
用いた成分の詳細は、以下のとおりである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The components and test methods used in this example and comparative examples are described below.
〔component〕
The details of the components used are as follows.

(エポキシ樹脂)
・テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(ハンツマン社製 Araldite MY721、グリシジルエーテル個数/芳香環個数=0、エポキシ当量=112g/eq、以下「4,4’−TGDDM」と略記する)
・テトラグリシジル−3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(下記の合成例1の方法で合成したもの。化(1)で表される。エポキシ当量=112g/eq、以下「3,4’−TGDDE」と略記する)
(Epoxy resin)
-Tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane (Huntsman Corporation Araldite MY721, number of glycidyl ethers / number of aromatic rings = 0, epoxy equivalent = 112 g / eq, hereinafter abbreviated as "4,4'-TGDDM")
Tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether (synthesized by the method of Synthesis Example 1 below. Represented by chemical conversion (1). Epoxy equivalent = 112 g / eq, hereinafter "3,4'-TGDDE". Abbreviated)

Figure 2021195473
Figure 2021195473

・トリグリシジル−m−アミノフェノール(ハンツマン社製 Araldite MY0600、グリシジルエーテル個数/芳香環個数=1、エポキシ当量=106g/eq、以下「TG−mAP」と略記する)
・レゾルシノールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製 EX−201、グリシジルエーテル個数/芳香環個数=2、エポキシ当量=115g/eq、以下「Resorcinol−DG」と略記する)
Triglycidyl-m-aminophenol (Araldite MY0600 manufactured by Huntsman Corporation, number of glycidyl ethers / number of aromatic rings = 1, epoxy equivalent = 106 g / eq, hereinafter abbreviated as "TG-mAP")
-Resorcinol diglycidyl ether (EX-201 manufactured by Nagase ChemteX, number of glycidyl ethers / number of aromatic rings = 2, epoxy equivalent = 115 g / eq, hereinafter abbreviated as "Resorcinol-DG")

(アミン系硬化剤)
・3,3’−ジアミノジフェニルスルホン(小西化学工業株式会社製、以下、「3,3’−DDS」と略記する)
(Amine-based curing agent)
・ 3,3'-Diaminodiphenyl sulfone (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd., hereinafter abbreviated as "3,3'-DDS")

(エポキシ樹脂不溶熱可塑性樹脂)
・TR−55(商品名):(エムスケミージャパン社製 グリルアミド、平均粒子径5〜35μm、以下「TR−55」と略記する)
・VEST0SINT 2158(商品名):(ダイセル・エボニック社製 ポリアミド
12、平均粒子径5〜35μm、以下「PA12」と略記する)
(Epoxy resin insoluble thermoplastic resin)
-TR-55 (trade name): (Grill amide manufactured by Ems-Chemie Japan, average particle diameter 5 to 35 μm, hereinafter abbreviated as "TR-55")
-VEST0SINT 2158 (trade name): (Polyamide 12, manufactured by Daicel Evonik, average particle diameter 5 to 35 μm, hereinafter abbreviated as "PA12")

(エポキシ樹脂可溶熱可塑性樹脂)
・ポリエーテルスルホン(住友化学工業株式会社製 スミカエクセルPES−5003P、平均粒子径20μm、以下「PES」と略記する)
(Epoxy resin-soluble thermoplastic resin)
-Polyether sulfone (Sumika Excel PES-5003P manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., average particle size 20 μm, hereinafter abbreviated as “PES”)

(炭素繊維)
・テナックス(登録商標)IMS65 E23 830tex:(炭素繊維ストランド、引張強度 5.8GPa、引張弾性率 290GPa、帝人株式会社製)
・テナックス(登録商標)IMS65 E22 830tex(炭素繊維ストランド、引張強度 5.8GPa、引張弾性率 290GPa、サイジング剤付着量 0.5質量%、帝人株式会社製)
(Carbon fiber)
Tenax (registered trademark) IMS65 E23 830tex: (carbon fiber strand, tensile strength 5.8 GPa, tensile elastic modulus 290 GPa, manufactured by Teijin Limited)
Tenax (registered trademark) IMS65 E22 830tex (carbon fiber strand, tensile strength 5.8 GPa, tensile elastic modulus 290 GPa, sizing agent adhesion 0.5% by mass, manufactured by Teijin Limited)

(合成例1) 3,4’−TGDDEの合成
3,4’−TGDDEを以下の方法で合成した。温度計、滴下漏斗、冷却管および攪拌機を取り付けた四つ口フラスコに、エピクロロヒドリン1110.2g(12.0mol)を仕込み、窒素パージを行いながら温度を70℃まで上げて、これにエタノール1000gに溶解させた3,4’−ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0mol)を4時間かけて滴下した。さらに6時間撹拌し、付加反応を完結させ、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシ−3−クロロプロピル)−3,4’−ジアミノジフェニルエーテルを得た。続いて、フラスコ内温度を25℃に下げてから、これに48%NaOH水溶液500.0g(6.0mol)を2時間で滴下してさらに1時間撹拌した。環化反応が終わってからエタノールを留去して、400gのトルエンで抽出を行い5%食塩水で2回洗浄を行った。有機層からトルエンとエピクロロヒドリンを減圧下で除くと、褐色の粘性液体が361.7g(収率85.2%)得られた。主生成物である3,4’−TGDDEの純度は、84%(HPLC面積%)であった。
(Synthesis Example 1) Synthesis of 3,4'-TGDDE 3,4'-TGDDE was synthesized by the following method. In a four-necked flask equipped with a thermometer, a dropping funnel, a condenser and a stirrer, 1110.2 g (12.0 mol) of epichlorohydrin was charged, and the temperature was raised to 70 ° C while purging nitrogen, and ethanol was added to this. 200.2 g (1.0 mol) of 3,4'-diaminodiphenyl ether dissolved in 1000 g was added dropwise over 4 hours. The addition reaction was completed with further stirring for 6 hours to obtain N, N, N', N'-tetrakis (2-hydroxy-3-chloropropyl) -3,4'-diaminodiphenyl ether. Subsequently, the temperature inside the flask was lowered to 25 ° C., 500.0 g (6.0 mol) of a 48% NaOH aqueous solution was added dropwise to the flask over 2 hours, and the mixture was further stirred for 1 hour. After the cyclization reaction was completed, ethanol was distilled off, extraction was performed with 400 g of toluene, and washing was performed twice with 5% saline solution. When toluene and epichlorohydrin were removed from the organic layer under reduced pressure, 361.7 g (yield 85.2%) of a brown viscous liquid was obtained. The purity of the main product, 3,4'-TGDDE, was 84% (HPLC area%).

(1)プリプレグの性質
(1−1)含浸性
繊維基材への樹脂の含浸性をプリプレグの吸水率により評価した。この評価では、得られたプリプレグの吸水率が低い方が樹脂の含浸性が高い。
プリプレグを一辺が100mmの正方形にカットし、質量(W)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(W)を測定した。これらの測定値から下記式
吸水率(%)=[(W−W)/W]×100
:プリプレグの質量(g)
:吸水後のプリプレグの質量(g)
を用いて吸水率を算出し、以下の基準で評価した。
○:吸水率が10%未満。
×:吸水率が10%以上
(1) Properties of prepreg (1-1) Impregnation property The impregnation property of the resin into the fiber substrate was evaluated by the water absorption rate of the prepreg. In this evaluation, the lower the water absorption rate of the obtained prepreg, the higher the impregnation property of the resin.
The prepreg was cut into squares with a side of 100 mm, and the mass (W 1 ) was measured. Then, in a desiccator, the prepreg was submerged in water. The inside of the desiccator was depressurized to 10 kPa or less to replace the air and water inside the prepreg. The prepreg was taken out of the water, the water on the surface was wiped off, and the mass (W 2 ) of the prepreg was measured. Formula water absorption from these measurements (%) = [(W 2 -W 1) / W 1] × 100
W 1 : Mass of prepreg (g)
W 2 : Mass of prepreg after water absorption (g)
The water absorption rate was calculated using the following criteria and evaluated according to the following criteria.
◯: Water absorption rate is less than 10%.
×: Water absorption rate is 10% or more

(1−2)
プリプレグを温度26.7℃、湿度65%に10日間保存した。
(1-2)
The prepreg was stored at a temperature of 26.7 ° C. and a humidity of 65% for 10 days.

(2)プリプレグ加工品の物性
(2−1)有孔圧縮強度(OHC)
上記(1−2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成
形物を幅38.1mm×長さ304.8mmの寸法に切断し、試験片中心に直径6.35mmの穴あけ加工を施し、有孔圧縮強度(OHC)試験の試験片を得た。試験片と試験は、SACMA SRM3に則って測定し、最大点荷重から有孔圧縮強度を算出した。
(2) Physical characteristics of prepreg processed products (2-1) Perforated compressive strength (OHC)
The prepreg obtained in (1-2) above was cut into a square having a side of 360 mm and laminated to obtain a laminated body having a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 3S. Using a normal vacuum autoclave molding method, molding was performed under a pressure of 0.59 MPa at 180 ° C. for 2 hours. The obtained molded product was cut to a size of 38.1 mm in width × 304.8 mm in length, and a hole with a diameter of 6.35 mm was formed in the center of the test piece to obtain a test piece for a perforated compressive strength (OHC) test. .. The test piece and the test were measured according to SACMA SRM3, and the perforated compressive strength was calculated from the maximum point load.

(2−2)Hot−wet OHC
上記(1−2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅38.1mm×長さ304.8mmの寸法に切断し、試験片中心に直径6.35mmの穴あけ加工を施し、有孔圧縮強度(OHC)試験の試験片を得た。プレッシャークッカー(エスペック社製、HASTEST PC−422R8)を用い、121℃、72時間の条件にて準備したOHC試験片の吸水処理を行った。
試験は、SACMA SRM3に則って実施し、最大点荷重から有孔圧縮強度を算出した。なお、測定は104℃および121℃で行った。
(2-2) Hot-wet OHC
The prepreg obtained in (1-2) above was cut into a square having a side of 360 mm and laminated to obtain a laminated body having a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 3S. Using a normal vacuum autoclave molding method, molding was performed under a pressure of 0.59 MPa at 180 ° C. for 2 hours. The obtained molded product was cut to a size of 38.1 mm in width × 304.8 mm in length, and a hole with a diameter of 6.35 mm was formed in the center of the test piece to obtain a test piece for a perforated compressive strength (OHC) test. .. Using a pressure cooker (HASTEST PC-422R8 manufactured by ESPEC), the OHC test piece prepared at 121 ° C. for 72 hours was subjected to water absorption treatment.
The test was carried out according to SACMA SRM3, and the perforated compressive strength was calculated from the maximum point load. The measurement was performed at 104 ° C and 121 ° C.

(2−3)層間破壊靭性モードI(GIc)
上記(1−2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカットした後、積層し、0°方向に10層積層した積層体を2つ作製した。初期クラックを発生させるために、離型シートを2つの積層体の間に挟み、両者を組み合わせ、積層構成[0]20のプリプレグ積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅25.0mm×長さ160.0mmの寸法に切断し、層間破壊靭性モードI(GIc)の試験片を得た。
(2-3) Interlayer fracture toughness mode I (GIc)
The prepreg obtained in (1-2) above was cut into a square having a side of 360 mm and then laminated to prepare two laminated bodies in which 10 layers were laminated in the 0 ° direction. In order to generate initial cracks, a release sheet was sandwiched between two laminated bodies, and both were combined to obtain a prepreg laminated body having a laminated structure [0] 20. Using a normal vacuum autoclave molding method, molding was performed under a pressure of 0.59 MPa at 180 ° C. for 2 hours. The obtained molded product was cut into dimensions having a width of 25.0 mm and a length of 160.0 mm to obtain a test piece of interlayer fracture toughness mode I (GIc).

GIcの試験方法として、双片持ちはり層間破壊靱性試験法(DCB法)を用い、離型シートの先端から2〜5mmの予亀裂(初期クラック)を発生させた後に、さらに亀裂を進展させる試験を行った。試験は、JIS K 7086に則って実施し、n=5で測定を行った。 As a GIc test method, a double cantilever beam interlayer fracture toughness test method (DCB method) is used to generate a pre-crack (initial crack) of 2 to 5 mm from the tip of the release sheet, and then further develop the crack. Was done. The test was carried out according to JIS K 7086, and the measurement was carried out at n = 5.

(2−4)厚み方向体積抵抗率
上記(1−2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]4Sの積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅40.0mm×長さ40.0mmの寸法に切断し、厚み方向体積抵抗率測定の試験片を得た。試験片の表面・裏面間に電圧を印加して、厚み方向体積抵抗率(Ω・cm)を測定した。なお、測定は、デジタルオームメータを利用して行った。
(2-4) Volume resistivity in the Thickness Direction The prepreg obtained in (1-2) above is cut into a square having a side of 360 mm and laminated to form a laminated body having a laminated structure [+ 45/0 / -45/90] 4S. Obtained. Using a normal vacuum autoclave molding method, molding was performed under a pressure of 0.59 MPa at 180 ° C. for 2 hours. The obtained molded product was cut into dimensions having a width of 40.0 mm and a length of 40.0 mm to obtain a test piece for measuring the volume resistivity in the thickness direction. A voltage was applied between the front surface and the back surface of the test piece, and the volume resistivity in the thickness direction (Ω · cm) was measured. The measurement was performed using a digital ohm meter.

〔実施例1〕
攪拌機を用いてエポキシ樹脂(TG−mAP)に熱可塑性樹脂(PES5003PおよびPA−12)を120℃で溶解させた。その後、80℃まで降温し、30分間混合した。その後、硬化剤(3,3’−DDS)を添加して30分間混合し、エポキシ樹脂組成物Aを調製した。用いた成分の種類および量は表1に記載のとおりとした。
[Example 1]
The thermoplastic resin (PES5003P and PA-12) was dissolved in the epoxy resin (TG-mAP) at 120 ° C. using a stirrer. Then, the temperature was lowered to 80 ° C. and mixed for 30 minutes. Then, a curing agent (3,3'-DDS) was added and mixed for 30 minutes to prepare an epoxy resin composition A. The types and amounts of the components used were as shown in Table 1.

また、攪拌機を用いてエポキシ樹脂(3,4’−TGDDE)にエポキシ樹脂(TG−mAP)を添加し、熱可塑性樹脂(PES5003P)を120℃で溶解させた。その後、80℃まで降温し、30分間混合し、エポキシ樹脂組成物Bを調製した。用いた成分の種類および量は表1に記載のとおりとした。 Further, the epoxy resin (TG-mAP) was added to the epoxy resin (3,4'-TGDDE) using a stirrer, and the thermoplastic resin (PES5003P) was dissolved at 120 ° C. Then, the temperature was lowered to 80 ° C. and mixed for 30 minutes to prepare an epoxy resin composition B. The types and amounts of the components used were as shown in Table 1.

リバースロールコーターを用いて、離型紙上にエポキシ樹脂組成物Aを塗布して樹脂フィルムAを作製した。また、リバースロールコーターを用いて、離型紙上にエポキシ樹脂組成物Bを塗布して樹脂フィルムBを作製した。目付は、樹脂フィルムAを60g/m、樹脂フィルムBを40g/mとした。 An epoxy resin composition A was applied onto a release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film A. Further, the epoxy resin composition B was applied onto the release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film B. Basis weight, 60 g / m 2 of resin film A, a resin film B was 40 g / m 2.

次に、樹脂Aフィルム2枚の間に、炭素繊維ストランドを一方向に均一に配列(目付け190g/m)させて供給し、ローラーを用いて、温度70〜140℃および圧力10kg/cmで加圧および加熱して、一次プリプレグを得た。
その後、樹脂Bフィルム2枚の間に前記一次プリプレグを供給し、ローラーを用いて、温度60〜120℃および圧力1.5kg/cmで加圧および加熱して、ロールに巻き取り、プリプレグを得た。
Next, the carbon fiber strands are uniformly arranged (graining 190 g / m 2 ) in one direction between the two resin A films and supplied, and the temperature is 70 to 140 ° C. and the pressure is 10 kg / cm using a roller. Pressurized and heated to obtain a primary prepreg.
Then, the primary prepreg is supplied between two resin B films, pressurized and heated at a temperature of 60 to 120 ° C. and a pressure of 1.5 kg / cm using a roller, and wound on a roll to obtain a prepreg. rice field.

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。実施例1は、コンポジット物性も非常に高い値が得られ、タック性も良好であった。 The content of the resin with respect to the entire prepreg was 35% by mass. Table 1 shows various performances of the obtained prepreg. In Example 1, very high values were obtained for the composite physical characteristics, and the tackiness was also good.

〔実施例2〕
実施例1においてエポキシ樹脂組成物Aに用いるエポキシ樹脂としてTG−mAPおよび4,4’−TGDDMを表1に記載の量で用い、硬化剤(3,3’−DDS)を表1記載の量で添加した以外は実施例1と同様に実施してプリプレグを得た。
[Example 2]
In Example 1, TG-mAP and 4,4'-TGDDM were used as the epoxy resin used in the epoxy resin composition A in the amounts shown in Table 1, and the curing agent (3,3'-DDS) was used in the amounts shown in Table 1. A prepreg was obtained by carrying out the same procedure as in Example 1 except that the prepreg was added in 1.

〔比較例1〜4〕
エポキシ樹脂組成物Aおよびエポ期樹脂組成物Bを得るために用いる成分および量を表1に記載のものに変更した他は実施例1と同様に実施してプリプレグを得た。
[Comparative Examples 1 to 4]
A prepreg was obtained in the same manner as in Example 1 except that the components and amounts used to obtain the epoxy resin composition A and the epoxy resin composition B were changed to those shown in Table 1.

比較例1は、含浸層(内層)に3官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂TG−mAP(MY0600)が存在しないため、コンポジットの機械物性OHC、Hot−wet OHCが低下した。 In Comparative Example 1, since the trifunctional glycidylamine type epoxy resin TG-mAP (MY0600) was not present in the impregnated layer (inner layer), the mechanical properties OHC and Hot-wet OHC of the composite were lowered.

比較例4は、含浸層(内層)に3官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂TG−mAP(MY0600)が存在せず、タック層(表層)に4官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂3,4’−TGDDEが存在しないため、コンポジットの機械物性OHC、Hot−wet OHCが低下した。 In Comparative Example 4, the trifunctional glycidylamine type epoxy resin TG-mAP (MY0600) was not present in the impregnated layer (inner layer), and the tetrafunctional glycidylamine type epoxy resin 3,4'-TGDDE was present in the tack layer (surface layer). Therefore, the mechanical properties of the composite, OHC and Hot-wet OHC, were lowered.

Figure 2021195473
Figure 2021195473

本発明のプリプレグは、繊維強化複合材料(コンポジット)の製造に用いることができる。 The prepreg of the present invention can be used for producing a fiber-reinforced composite material (composite).

100・・・プリプレグ
10・・・1次プリプレグ
11・・・炭素繊維
12・・・強化繊維層
13・・・エポキシ樹脂組成物A
13a・・・樹脂Aフィルム
14a・・・離型紙
15・・・エポキシ樹脂組成物B
15a・・・樹脂Bフィルム
21・・・強化繊維層
23・・・樹脂Aフィルムのロール
24・・・離型紙の巻き取りロール
25・・・樹脂Bフィルムのロール
40、41・・・熱ローラー
101・・・プリプレグの巻き取りロール
100 ... prepreg 10 ... primary prepreg 11 ... carbon fiber 12 ... reinforced fiber layer 13 ... epoxy resin composition A
13a ... Resin A film 14a ... Release paper 15 ... Epoxy resin composition B
15a ... Resin B film 21 ... Reinforcing fiber layer 23 ... Resin A film roll 24 ... Release paper winding roll 25 ... Resin B film roll 40, 41 ... Thermal roller 101 ... Prepreg take-up roll

Claims (10)

強化繊維基材と、該強化繊維基材が形成する強化繊維層内に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの片面または両面に形成されるエポキシ樹脂組成物Bからなる表面層と、からなるプリプレグであって、エポキシ樹脂組成物Aとエポキシ樹脂組成物Bがそれぞれ、以下に示す配合であることを特徴とするプリプレグ。
エポキシ樹脂組成物A:
エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂の硬化剤を含み、該硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Aに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%であるエポキシ樹脂組成物
エポキシ樹脂組成物B:
下記化学式(1)で示されるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物
Figure 2021195473
(ただし、化(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは−CH−、−O−、−S−、−CO−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−、−NHCO−、−CONH−、−SO−から選ばれる1つを表す。)
A primary prepreg composed of a reinforcing fiber base material and an epoxy resin composition A impregnated in the reinforcing fiber layer formed by the reinforcing fiber base material, and an epoxy resin composition formed on one or both sides of the primary prepreg. A prepreg comprising a surface layer composed of the substance B, wherein the epoxy resin composition A and the epoxy resin composition B each have the following formulations.
Epoxy resin composition A:
An epoxy containing an epoxy resin having an epoxy equivalent of 120 g / eq or less and a curing agent for the epoxy resin, and the content of the curing agent is 150 to 300% as an equivalent ratio to the total amount of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition A. Resin composition Epoxy resin composition B:
An epoxy resin composition containing an epoxy resin represented by the following chemical formula (1).
Figure 2021195473
(However, in Chemical formula (1), R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and a halogen atom. X is -CH 2- , -O-, -S-, -CO-, -C (= O) O-, -O-C (= O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2- Represents one selected from.)
エポキシ樹脂組成物Bがエポキシ樹脂の硬化剤を実質的に含まない、請求項1記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 1, wherein the epoxy resin composition B contains substantially no curing agent for the epoxy resin. エポキシ樹脂組成物Aおよびエポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂の合計量の30質量%以上が3官能基のエポキシ樹脂である、請求項2に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 2, wherein 30% by mass or more of the total amount of the epoxy resins contained in the epoxy resin composition A and the epoxy resin composition B is a trifunctional epoxy resin. エポキシ樹脂組成物Aがさらにエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含む、請求項1乃至3のいずれかに記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 3, wherein the epoxy resin composition A further contains an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. 前記エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が、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またはポリカーボネートである、請求項4に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 4, wherein the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide or polycarbonate. エポキシ樹脂組成物Aがさらにエポキシ樹脂不溶熱可塑性樹脂を含む、請求項1乃至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 composition A further contains an epoxy resin insoluble thermoplastic resin. エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂が、非晶性ポリアミド、ポリアミド6、ポリアミド12または非晶性ポリイミドである、請求項6に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 6, wherein the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin is an amorphous polyamide, a polyamide 6, a polyamide 12, or an amorphous polyimide. エポキシ樹脂組成物Aに含まれる硬化剤が芳香族ジアミン化合物である、請求項1乃至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 curing agent contained in the epoxy resin composition A is an aromatic diamine compound. 芳香族ジアミン化合物が、3,3’−ジアミノジフェニルスルホンである請求項8記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 8, wherein the aromatic diamine compound is 3,3'-diaminodiphenyl sulfone. 強化繊維基材が炭素繊維からなる、請求項1乃至9のいずれかに記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 9, wherein the reinforcing fiber base material is made of carbon fiber.
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