JP2023127806A - Prepreg and production method thereof, and molded article - Google Patents

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佑真 古橋
Yuma Furuhashi
龍一朗 橋本
Ryuichiro Hashimoto
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Abstract

To provide a prepreg that does not impair the properties of a fiber-reinforced composite material derived from polyetherimide resin and has improved fluidity at lower temperatures even when polyetherimide resin is used.SOLUTION: There is provided a prepreg including a matrix resin and a carbon fiber base material, wherein the matrix resin contains a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) and a crystalline resin (B) having an ether bond, and has a melt viscosity of 6000 Pa s or less at 340°C and a shear rate of 30 s-1. (In the formula (1), n represents 10 to 1000.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、プリプレグ及びその製造方法と、成形体に関する。 The present invention relates to a prepreg, a method for producing the same, and a molded article.

結晶性の6ナイロン(PA6)樹脂や非晶性のポリカーボネート樹脂(PC)に代表されるエンジニアリングプラスチックは耐熱性や機械的強度に優れ、工業用部品として幅広く利用されている。また、結晶性のポリエーテル―テルケトン(PEEK)樹脂や非晶性のポリエーテルイミド(PEI)樹脂に代表されるスーパーエンジニアリングプラスチックは、エンジニアリングプラスチックを上回る耐熱性、機械的強度を保有することから、金属部品の代替を目的とした適用が進められている。 Engineering plastics, such as crystalline nylon 6 (PA6) resin and amorphous polycarbonate resin (PC), have excellent heat resistance and mechanical strength, and are widely used as industrial parts. In addition, super engineering plastics, such as crystalline polyether-telketone (PEEK) resin and amorphous polyetherimide (PEI) resin, have heat resistance and mechanical strength that exceed engineering plastics. Applications are underway to replace metal parts.

エンジニアリングプラスチック及びスーパーエンジニアリングプラスチックのさらなる適用範囲の拡大を目的として、これらを含むマトリックス樹脂を強化繊維で補強した繊維強化複合材料に関する種々の検討が行われている。 With the aim of further expanding the scope of application of engineering plastics and super engineering plastics, various studies are being conducted on fiber-reinforced composite materials in which matrix resins containing these are reinforced with reinforcing fibers.

特に優れた特性を発現することから、マトリックス樹脂としてポリエーテルエーテルケトン樹脂やポリエーテルイミド樹脂を単独、もしくはブレンドして使用した熱可塑性樹脂プリプレグが提案されている(特許文献1および2を参照)。 Thermoplastic resin prepregs using polyetheretherketone resins or polyetherimide resins alone or in a blend as matrix resins have been proposed because they exhibit particularly excellent properties (see Patent Documents 1 and 2). .

国際公開第2019/168009号International Publication No. 2019/168009 特開2019-77888号公報JP2019-77888A

しかし、これらの樹脂は優れた特性を有しているものの、成形加工時には400℃近い高温が求められるため、高温に対応した成形設備の導入や安全性、生産性の面で課題があった。ポリエーテルエーテルケトン樹脂は、成形加工温度を下げるためにその融点を低下させようとすると分子骨格を変更する必要があり、融点低下に伴いガラス転移温度(Tg)などのその他特性も低下する恐れがある。 However, although these resins have excellent properties, they require high temperatures of nearly 400°C during molding, which poses problems in terms of the introduction of molding equipment that can handle high temperatures, safety, and productivity. When attempting to lower the melting point of polyetheretherketone resin in order to lower the molding processing temperature, it is necessary to change the molecular skeleton, and as the melting point lowers, other properties such as glass transition temperature (Tg) may also decrease. be.

本発明の目的の一つは、ポリエーテルイミド樹脂を用いた場合であっても、ポリエーテルイミド樹脂に由来する繊維強化複合材料の特性を損なわず、より低温での流動性を向上させたプリプレグを提供することである。 One of the objects of the present invention is to create a prepreg with improved fluidity at lower temperatures without impairing the properties of fiber-reinforced composite materials derived from polyetherimide resin, even when polyetherimide resin is used. The goal is to provide the following.

本発明者らは鋭意検討した結果、ポリエーテルイミド樹脂に特定の樹脂を配合することによって、得られた維強化複合材料のポリエーテルイミド樹脂由来の特性を保持しながら、優れた流動性を有するプリプレグが得られることを見出した。 As a result of extensive studies, the present inventors found that by blending a specific resin with polyetherimide resin, the resulting fiber-reinforced composite material retains the properties derived from the polyetherimide resin and has excellent fluidity. It has been found that prepreg can be obtained.

すなわち、本発明は以下の態様を有する。 That is, the present invention has the following aspects.

[1]マトリックス樹脂と炭素繊維基材とを含むプリプレグであって、前記マトリックス樹脂が、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)と、エーテル結合を有する結晶性樹脂(B)とを含有し、前記マトリックス樹脂の340℃、せん断速度30s-1における溶融粘度が6000Pa・s以下である、プリプレグ。 [1] A prepreg comprising a matrix resin and a carbon fiber base material, wherein the matrix resin comprises a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) and a crystal having an ether bond. and a matrix resin having a melt viscosity of 6000 Pa·s or less at 340° C. and a shear rate of 30 s −1 .

Figure 2023127806000001
(式(1)中、nは10~1000を表す。)
[2]前記結晶性樹脂(B)が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)を含む、[1]に記載のプリプレグ。
[3]前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)の質量平均分子量(Mw)が40000以上75000以下である、[2]に記載のプリプレグ。
[4]前記マトリックス樹脂が前記ポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して60質量部以上含有する、[1]~[3]のいずれかに記載のプリプレグ。
[5]前記マトリックス樹脂が前記結晶性樹脂(B)をマトリックス樹脂100質量部に対して3質量部以上含有する、[1]~[4]のいずれかに記載のプリプレグ。
[6]前記マトリックス樹脂が前記ポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して95質量部以下含有する、[1]~[5]のいずれかに記載のプリプレグ。
[7]前記マトリックス樹脂が前記結晶性樹脂(B)をマトリックス樹脂100質量部に対して40質量部以下含有する、[1]~[6]のいずれかに記載のプリプレグ。
[8]前記ポリエーテルイミド樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)が30000以上70000以下である、[1]~[7]のいずれかに記載のプリプレグ。
[9]前記ポリエーテルイミド樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)より大きい質量平均分子量(Mw)の結晶性樹脂(B)が配合されている、[1]~[8]のいずれかに記載のプリプレグ。
[10]前記ポリエーテルイミド樹脂(A)のガラス転移点より高い結晶融解温度(Tm)を有する結晶性樹脂(B)が配合されている、[1]~[9]のいずれかに記載のプリプレグ。
[11]前記炭素繊維基材が炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状基材である、[1]~[10]のいずれかに記載のプリプレグ。
[12]前記炭素繊維基材の目付が10~300g/mである、[1]~[11]のいずれかに記載のプリプレグ。
[13]マトリックス樹脂と炭素繊維基材とを含むプリプレグであって、前記マトリクス樹脂が、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して45質量部以上含有し、動的粘弾性測定(DMA:Dynamic Mechanical Analysis)によって測定される貯蔵弾性率の変曲点(E‘-Tg:E‘-OnsetでのTg)が230℃以下である、プリプレグ。
Figure 2023127806000001
(In formula (1), n represents 10 to 1000.)
[2] The prepreg according to [1], wherein the crystalline resin (B) contains a polyetheretherketone resin (b).
[3] The prepreg according to [2], wherein the polyetheretherketone resin (b) has a mass average molecular weight (Mw) of 40,000 or more and 75,000 or less.
[4] The prepreg according to any one of [1] to [3], wherein the matrix resin contains 60 parts by mass or more of the polyetherimide resin (A) based on 100 parts by mass of the matrix resin.
[5] The prepreg according to any one of [1] to [4], wherein the matrix resin contains 3 parts by mass or more of the crystalline resin (B) based on 100 parts by mass of the matrix resin.
[6] The prepreg according to any one of [1] to [5], wherein the matrix resin contains 95 parts by mass or less of the polyetherimide resin (A) based on 100 parts by mass of the matrix resin.
[7] The prepreg according to any one of [1] to [6], wherein the matrix resin contains 40 parts by mass or less of the crystalline resin (B) based on 100 parts by mass of the matrix resin.
[8] The prepreg according to any one of [1] to [7], wherein the polyetherimide resin (A) has a weight average molecular weight (Mw) of 30,000 or more and 70,000 or less.
[9] Any one of [1] to [8], wherein a crystalline resin (B) having a mass average molecular weight (Mw) larger than the mass average molecular weight (Mw) of the polyetherimide resin (A) is blended. Prepreg as described.
[10] The resin according to any one of [1] to [9], wherein the crystalline resin (B) having a crystalline melting temperature (Tm) higher than the glass transition point of the polyetherimide resin (A) is blended. prepreg.
[11] The prepreg according to any one of [1] to [10], wherein the carbon fiber base material is a sheet-like base material in which carbon fibers are aligned in one direction.
[12] The prepreg according to any one of [1] to [11], wherein the carbon fiber base material has a basis weight of 10 to 300 g/m 2 .
[13] A prepreg containing a matrix resin and a carbon fiber base material, wherein the matrix resin contains a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) in 100 parts by mass of the matrix resin. The inflection point of the storage modulus (E'-Tg: Tg at E'-Onset) measured by dynamic mechanical analysis (DMA) is 230°C or less. It is prepreg.

Figure 2023127806000002
(式(1)中、nは10~1000を表す。)
[14]前記E‘-Tgが180℃以上である、[13]に記載のプリプレグ。
[15]前記マトリックス樹脂がエーテル結合を有する結晶性樹脂(B)を含む、[13]または[14]に記載のプリプレグ。
[16]前記結晶性樹脂(B)が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)である、[15]に記載のプリプレグ。
[17]前記炭素繊維基材が炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状基材である、[13]~[16]のいずれかに記載のプリプレグ。
[18][1]~[17]のいずれかに記載のプリプレグを成形してなる成形体。
[19]下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)とエーテル基を有する結晶性樹脂(B)とを含有するマトリックス樹脂フィルムを、炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状基材に積層して、300~450℃に加熱して前記シート状基材にマトリックス樹脂を含浸させることを含み、マトリックス樹脂の340℃、せん断速度30s-1における溶融粘度が6000Pa・s以下である、プリプレグの製造方法。
Figure 2023127806000002
(In formula (1), n represents 10 to 1000.)
[14] The prepreg according to [13], wherein the E'-Tg is 180°C or higher.
[15] The prepreg according to [13] or [14], wherein the matrix resin includes a crystalline resin (B) having an ether bond.
[16] The prepreg according to [15], wherein the crystalline resin (B) is a polyetheretherketone resin (b).
[17] The prepreg according to any one of [13] to [16], wherein the carbon fiber base material is a sheet-like base material in which carbon fibers are aligned in one direction.
[18] A molded article obtained by molding the prepreg according to any one of [1] to [17].
[19] A matrix resin film containing a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) and a crystalline resin (B) having an ether group is prepared by pulling carbon fibers in one direction. The method includes laminating the sheet-like base materials that are aligned and impregnating the sheet-like base material with the matrix resin by heating to 300 to 450 °C, and the melt viscosity of the matrix resin at 340 °C and a shear rate of 30 s -1 is 6000 Pa.・A prepreg manufacturing method that is less than or equal to s.

Figure 2023127806000003
(式(1)中、nは10~1000を表す。)
[20]前記結晶性樹脂(B)としてポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)を含む、[19]に記載のプリプレグの製造方法。
[21] 前記ポリエーテルイミド樹脂(A)と、前記結晶性樹脂(B)としてポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)とを配合して前記マトリックス樹脂フィルムを得ることを含む、[19]または[20]にプリプレグの製造方法。
Figure 2023127806000003
(In formula (1), n represents 10 to 1000.)
[20] The method for producing a prepreg according to [19], wherein the crystalline resin (B) includes a polyetheretherketone resin (b).
[21] [19] or [20], comprising blending the polyetherimide resin (A) and a polyetheretherketone resin (b) as the crystalline resin (B) to obtain the matrix resin film. ] Method for manufacturing prepreg.

本発明により、ポリエーテルイミド樹脂由来の特性を保持しながら、優れた流動性を有するプリプレグを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a prepreg that has excellent fluidity while retaining the properties derived from polyetherimide resin.

プリプレグの製造装置の一例を模式的に示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing an example of a prepreg manufacturing apparatus.

以下、本発明の実施形態について詳しく説明するが、本発明はこれらの説明に限定されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得る。なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to these explanations, and may be implemented with appropriate changes other than the following examples without departing from the spirit of the present invention. . In addition, in this specification, "~" is used to include the numerical values described before and after it as a lower limit value and an upper limit value.

[プリプレグ]
以下、本発明のプリプレグの一実施形態について説明する。
本実施形態のプリプレグは、マトリックス樹脂と炭素繊維基材とを含む。マトリックス樹脂が、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)と、エーテル結合を有する結晶性樹脂(B)とを含有し、マトリックス樹脂の340℃、せん断速度30s-1における溶融粘度が6000Pa・s以下である。別の形態のマトリクス樹脂は、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して45質量部以上含有し、動的粘弾性測定(DMA:Dynamic Mechanical Analysis)によって測定される貯蔵弾性率の変曲点(E‘-Tg:E‘-OnsetでのTg)が230℃以下である。炭素繊維基材にマトリックス樹脂が含浸させることでプリプレグを得ることができる。
プリプレグは、炭素繊維基材及びマトリックス樹脂以外の成分(任意成分)をさらに含んでいてもよい。
[Prepreg]
An embodiment of the prepreg of the present invention will be described below.
The prepreg of this embodiment includes a matrix resin and a carbon fiber base material. The matrix resin contains a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) and a crystalline resin (B) having an ether bond. The melt viscosity at -1 is 6000 Pa·s or less. Another form of matrix resin contains 45 parts by mass or more of polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) based on 100 parts by mass of matrix resin, and dynamic viscoelasticity measurement ( The inflection point of the storage modulus (E'-Tg: Tg at E'-Onset) measured by DMA (Dynamic Mechanical Analysis) is 230°C or less. A prepreg can be obtained by impregnating a carbon fiber base material with a matrix resin.
The prepreg may further contain components (optional components) other than the carbon fiber base material and matrix resin.

Figure 2023127806000004
(式(1)中、nは繰り返し数を表す。)
Figure 2023127806000004
(In formula (1), n represents the number of repetitions.)

[炭素繊維基材]
炭素繊維基材は、炭素繊維の集合体である。
炭素繊維基材を構成する炭素繊維としては特に制限されないが、例えばポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、石油・石炭ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、リグニン系炭素繊維が挙げられる。これらの中でも、PAN系炭素繊維が好ましい。
炭素繊維は、0.5mm~30mm程度の短尺炭素繊維であってもよいし、連続繊維であってもよい。連続繊維が好ましい。連続繊維の繊維長は50mm以上とすることができる。
連続繊維を用いた基材としては、例えば炭素繊維が一方向に引き揃えられたシート形態や、織物形態(例えば平織、綾織、朱子織など)、炭素繊維束をチョップしたチョップド炭素繊維束が散布されたシート形態、短尺炭素繊維が散布されたシート形態が挙げられる。
[Carbon fiber base material]
The carbon fiber base material is an aggregate of carbon fibers.
The carbon fibers constituting the carbon fiber base material are not particularly limited, but include, for example, polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers, petroleum/coal pitch-based carbon fibers, rayon-based carbon fibers, and lignin-based carbon fibers. Among these, PAN-based carbon fibers are preferred.
The carbon fibers may be short carbon fibers of about 0.5 mm to 30 mm, or may be continuous fibers. Continuous fibers are preferred. The fiber length of the continuous fibers can be 50 mm or more.
Base materials using continuous fibers include, for example, sheet forms in which carbon fibers are aligned in one direction, woven forms (for example, plain weave, twill weave, satin weave, etc.), and chopped carbon fiber bundles in which carbon fiber bundles are chopped. Examples include a sheet form in which short carbon fibers are scattered, and a sheet form in which short carbon fibers are scattered.

炭素繊維は、典型的には、複数の炭素繊維を束ねた炭素繊維束の形態で用いられる。
炭素繊維束のフィラメント数は、1000~60000本が好ましく、1000~50000本がより好ましく、12000~48000本がさらに好ましい。炭素繊維束のフィラメント数が上記範囲内であれば、工業的規模における生産性及び機械特性に優れる。連続した炭素繊維束を複数本引き揃えて並べてシート状にして開繊することにより炭素繊維基材とすることができる。
Carbon fibers are typically used in the form of a carbon fiber bundle in which a plurality of carbon fibers are bundled together.
The number of filaments in the carbon fiber bundle is preferably 1,000 to 60,000, more preferably 1,000 to 50,000, even more preferably 12,000 to 48,000. If the number of filaments in the carbon fiber bundle is within the above range, productivity and mechanical properties on an industrial scale will be excellent. A carbon fiber base material can be obtained by aligning a plurality of continuous carbon fiber bundles, arranging them, forming a sheet, and opening the fibers.

プリプレグに占める炭素繊維基材の割合、すなわち、プリプレグの総体積に対する炭素繊維基材の体積含有率(Vf)は、40~80体積%が好ましく、40~75体積%がより好ましく、45~70体積%がさらに好ましく、45~65体積%が特に好ましい。炭素繊維基材の割合が上記下限値以上であれば、本実施形態のプリプレグを成形してなる成形体(以下、単に「成形体」ともいう。)の強度が高まる。炭素繊維基材の割合が上記上限値以下であれば、成形時に表面樹脂が不足することによる外観不良を抑制することができる。体積含有率は、ASTM D3171、またはJIS K 7075に準拠する測定方法で得られる値である。 The proportion of the carbon fiber base material in the prepreg, that is, the volume content (Vf) of the carbon fiber base material with respect to the total volume of the prepreg is preferably 40 to 80 volume%, more preferably 40 to 75 volume%, and 45 to 70 volume%. Volume % is more preferred, and 45 to 65 volume % is particularly preferred. If the proportion of the carbon fiber base material is at least the above lower limit, the strength of the molded article (hereinafter also simply referred to as "molded article") formed by molding the prepreg of this embodiment will increase. If the proportion of the carbon fiber base material is below the above upper limit, poor appearance due to insufficient surface resin during molding can be suppressed. The volume content is a value obtained by a measurement method based on ASTM D3171 or JIS K 7075.

プリプレグ1mあたりの炭素繊維基材の重量、すなわち、炭素繊維の目付は10~300g/mが好ましく、30~300g/mであることがより好ましい。炭素繊維の目付が上記下限値以上であれば、炭素繊維の開繊ムラによる炭素繊維間の隙間が発生しにくくなり、プリプレグの樹脂リッチ部が低減する。炭素繊維の目付が上記上限値以下であれば、炭素繊維へのマトリックス樹脂の含浸性が向上し、プリプレグのボイドが低減する。 The weight of the carbon fiber base material per 1 m 2 of prepreg, that is, the basis weight of the carbon fibers is preferably 10 to 300 g/m 2 , more preferably 30 to 300 g/m 2 . If the basis weight of the carbon fibers is equal to or greater than the above lower limit value, gaps between the carbon fibers due to uneven fiber opening of the carbon fibers will be less likely to occur, and the resin-rich portion of the prepreg will be reduced. If the basis weight of the carbon fiber is below the above upper limit, the impregnating property of the matrix resin into the carbon fiber will be improved, and voids in the prepreg will be reduced.

[マトリックス樹脂]
[ポリエーテルイミド樹脂(A)]
本形態のマトリックス樹脂は、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)を含む。マトリックス樹脂がPEI樹脂(A)を含んでいれば、本実施形態のプリプレグを成形してなる成形体の耐熱性と機械特性のバランスに優れる。
[Matrix resin]
[Polyetherimide resin (A)]
The matrix resin of this embodiment includes a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1). If the matrix resin contains the PEI resin (A), the molded article obtained by molding the prepreg of this embodiment will have an excellent balance of heat resistance and mechanical properties.

Figure 2023127806000005
Figure 2023127806000005

上記式(1)において、n(繰り返し数)は通常10~1000の範囲の整数であり、耐熱性と成形性のバランスに優れることから、10以上が好ましく、20以上がより好ましい。また、1000以下が好ましく、500以下がより好ましい。 In the above formula (1), n (repetition number) is usually an integer in the range of 10 to 1000, and is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, since it provides an excellent balance between heat resistance and moldability. Further, it is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less.

上記式(1)で表される繰り返し単位は、イミド結合位置がパラ位にある。一方で、ポリエーテルイミド樹脂は下記式(2)で表される繰り返し単位のように、イミド結合位置がメタ位にあるのものも存在する。本発明において用いるポリエーテルイミド樹脂(A)としては、機械特性および耐薬品性に優れる点で、上記式(1)で表される繰り返し単位を有していることが好ましいが、その他の成分として、下記式(2)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂を含んでもよい。 In the repeating unit represented by the above formula (1), the imide bonding position is at the para position. On the other hand, some polyetherimide resins have an imide bonding position at the meta position, such as the repeating unit represented by the following formula (2). The polyetherimide resin (A) used in the present invention preferably has a repeating unit represented by the above formula (1) from the viewpoint of excellent mechanical properties and chemical resistance. , a polyetherimide resin having a repeating unit represented by the following formula (2).

Figure 2023127806000006
Figure 2023127806000006

上記式(2)において、n(繰り返し数)は、式(1)と同様、通常10~1000の範囲の整数であり、耐熱性と成形性のバランスに優れることから、10以上が好ましく、20以上がより好ましい。また、1000以下が好ましく、500以下がより好ましい。 In the above formula (2), n (repetition number) is usually an integer in the range of 10 to 1000, as in formula (1), and is preferably 10 or more, and 20 The above is more preferable. Further, it is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less.

ポリエーテルイミド樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、160℃以上が好ましく、170℃以上がより好ましく、180℃以上が特に好ましい。ガラス転移温度が160℃以上であることにより、プリプレグの耐熱性が十分なものとなる。また、300℃以下が好ましく、290℃以下がより好ましく、280℃以下が特に好ましい。ガラス転移温度が300℃以下であることにより、プリプレグが比較的低温で成形可能となる。プリプレグのガラス転移温度(Tg)は、動的粘弾性測定(DMA:Dynamic Mechanical Analysis)によって測定される貯蔵弾性率の変曲点(E‘-Tg:E‘-OnsetでのTg)を示し、ASTM D7028に準拠する方法によって測定できる。 The glass transition temperature (Tg) of the polyetherimide resin (A) is preferably 160°C or higher, more preferably 170°C or higher, and particularly preferably 180°C or higher. When the glass transition temperature is 160° C. or higher, the prepreg has sufficient heat resistance. Further, the temperature is preferably 300°C or lower, more preferably 290°C or lower, and particularly preferably 280°C or lower. Since the glass transition temperature is 300° C. or lower, the prepreg can be molded at a relatively low temperature. The glass transition temperature (Tg) of the prepreg indicates the inflection point of the storage modulus (E'-Tg: Tg at E'-Onset) measured by dynamic mechanical analysis (DMA), It can be measured by a method based on ASTM D7028.

ポリエーテルイミド樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)は、特段の制限はないが、耐薬品性の観点より20000以上が好ましく、30000以上がより好ましい。また、製膜性の観点より、1000000以下が好ましく、700000以下がより好ましい。 The mass average molecular weight (Mw) of the polyetherimide resin (A) is not particularly limited, but from the viewpoint of chemical resistance, it is preferably 20,000 or more, and more preferably 30,000 or more. Further, from the viewpoint of film formability, the molecular weight is preferably 1,000,000 or less, more preferably 700,000 or less.

ポリエーテルイミド樹脂(A)の分子量分布は1.1以上が好ましく、1.3以上がより好ましく、1.5以上が特に好ましい。また、分子量分布は8.0以下が好ましく、7.0以下がより好ましく、6.5以下が特に好ましい。分子量分布が前記範囲内であれば、高分子量成分と低分子量成分の割合が多すぎないため、機械特性、耐薬品性のバランスに優れる傾向となる。 The molecular weight distribution of the polyetherimide resin (A) is preferably 1.1 or more, more preferably 1.3 or more, and particularly preferably 1.5 or more. Further, the molecular weight distribution is preferably 8.0 or less, more preferably 7.0 or less, and particularly preferably 6.5 or less. If the molecular weight distribution is within the above range, the ratio of high molecular weight components to low molecular weight components is not too high, so mechanical properties and chemical resistance tend to be well balanced.

なお、本発明において、前記の質量平均分子量(Mw)及び分子量分布は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により以下の条件で測定して得られる値を示す。 In addition, in this invention, the said mass average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution show the value obtained by measuring by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.

<GPC測定条件>
使用機器:東ソー(株)製HLC-8320GPCシステム
カラム:TSKgel guardcolumn SuperH-H(4.6mml.D.×3.5cm)+TSKgel SuperHM-H(6.0mml.D.×15cm)2本(東ソー(株)製、商品名)
溶離液:PEP(ペンタフルオロフェノール)(富士フィルム和光純薬製)/クロロホルム(富士フィルム和光純薬製HPLC級)=1/2(重量比)
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折率計(RI検出器)、polarity=(+)
検量線:標準ポリスチレン(東ソー製)を用いた3次近似曲線(得られる値はポリスチレン換算分子量)
<GPC measurement conditions>
Equipment used: HLC-8320GPC system manufactured by Tosoh Corporation Column: TSKgel guardcolumn SuperH-H (4.6 mml.D. x 3.5 cm) + TSKgel SuperHM-H (6.0 mml.D. Co., Ltd., product name)
Eluent: PEP (pentafluorophenol) (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries)/chloroform (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd. HPLC grade) = 1/2 (weight ratio)
Column temperature: 40℃
Detector: Differential refractometer (RI detector), polarity=(+)
Calibration curve: cubic approximate curve using standard polystyrene (manufactured by Tosoh) (obtained value is molecular weight in terms of polystyrene)

ポリエーテルイミド樹脂(A)は市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、サビックイノベーティブプラスチックス社の商品名「Ultem」シリーズが挙げられる。 Commercially available products can be used as the polyetherimide resin (A). Commercially available products include, for example, the "Ultem" series manufactured by Sabic Innovative Plastics.

マトリックス樹脂100質量部に対するポリエーテルイミド樹脂(A)の含有量は、機械特性の観点から、45質量部以上が好ましく、60質量部以上がより好ましく、70質量部以上がさらに好ましい。一方、流動性の観点から、95質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましい。 From the viewpoint of mechanical properties, the content of the polyetherimide resin (A) based on 100 parts by mass of the matrix resin is preferably 45 parts by mass or more, more preferably 60 parts by mass or more, and even more preferably 70 parts by mass or more. On the other hand, from the viewpoint of fluidity, it is preferably 95 parts by mass or less, more preferably 90 parts by mass or less.

[エーテル基を有する結晶性樹脂(B)]
本発明に用いるエーテル基を有する結晶性樹脂(B)は、エーテル基を有する結晶性樹脂であれば特段の制限はない。エーテル基を有する結晶性樹脂(B)は、本実施形態に係る樹脂組成物の流動性向上及び機械特性の維持のための成分として機能しうる。
[Crystalline resin (B) having ether group]
The crystalline resin (B) having an ether group used in the present invention is not particularly limited as long as it is a crystalline resin having an ether group. The crystalline resin (B) having an ether group can function as a component for improving fluidity and maintaining mechanical properties of the resin composition according to the present embodiment.

エーテル基を有する結晶性樹脂(B)としては、具体的には、エーテル基を有する、ポリオキシメチレン樹脂、ポリアリールエーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。中でも、ポリエーテルイミド樹脂(A)との相溶性の観点より、ポリアリールエーテルケトン樹脂が好ましい。ポリアリールエーテルケトン樹脂とポリエーテルイミド樹脂(A)は相溶性が高く、分子レベルで混合するため、ポリアリールエーテルケトン樹脂によりプリプレグのガラス転移温度を制御することが容易となる。 Specific examples of the crystalline resin (B) having an ether group include polyoxymethylene resins, polyaryletherketone resins, polyethernitrile resins, and polyimide resins having ether groups. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyaryletherketone resin is preferred from the viewpoint of compatibility with polyetherimide resin (A). Since the polyaryletherketone resin and the polyetherimide resin (A) have high compatibility and are mixed at the molecular level, it becomes easy to control the glass transition temperature of the prepreg using the polyaryletherketone resin.

ポリアリールエーテルケトン樹脂は、1つ以上のアリール基、1つ以上のエーテル基及び1つ以上のケトン基を含むモノマー単位を含有する単独重合体又は共重合体である。例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトンケトン樹脂、ポリエーテルジフェニルエーテルケトン樹脂等や、これらの共重合体(例えば、ポリエーテルケトン-ポリエーテルジフェニルエーテルケトン共重合体)を挙げることができる。中でも、耐熱性、機械特性、耐薬品性等に優れる点で、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(以下、「ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)」と記載する。)が特に好ましい。 Polyaryletherketone resins are homopolymers or copolymers containing monomer units that include one or more aryl groups, one or more ether groups, and one or more ketone groups. For example, polyetheretherketone resin, polyetherketoneketone resin, polyetherketone resin, polyetherketoneetherketoneketone resin, polyetheretherketoneketone resin, polyetherdiphenyl etherketone resin, etc., and copolymers thereof (for example, (polyetherketone-polyether diphenyl ether ketone copolymer). Among these, polyether ether ketone resin (hereinafter referred to as "polyether ether ketone resin (b)") is particularly preferred because it has excellent heat resistance, mechanical properties, chemical resistance, etc.

[ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)]
ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)は、少なくとも2つのエーテル基とケトン基とを構造単位として有する樹脂であればよいが、熱安定性、溶融成形性、剛性、耐薬品性、耐衝撃性、耐久性に優れることから、好ましくは下記式(3)で表される繰り返し単位を有するものである。
[Polyetheretherketone resin (b)]
The polyetheretherketone resin (b) may be any resin that has at least two ether groups and a ketone group as structural units, but it has good thermal stability, melt moldability, rigidity, chemical resistance, impact resistance, and durability. Preferably, it has a repeating unit represented by the following formula (3) because it has excellent properties.

Figure 2023127806000007
Figure 2023127806000007

(上記式(3)において、Ar~Arは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい、炭素原子数6~24のアリーレン基を表す。) (In the above formula (3), Ar 1 to Ar 3 each independently represent an arylene group having 6 to 24 carbon atoms, which may have a substituent.)

上記式(3)において、Ar~Arのアリーレン基は互いに異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。Ar~Arのアリーレン基としては、具体的にはフェニレン基、ビフェニレン基等が挙げられ、これらのうちフェニレン基が好ましく、p-フェニレン基であることがより好ましい。 In the above formula (3), the arylene groups Ar 1 to Ar 3 may be different from each other, but are preferably the same. Specific examples of the arylene groups Ar 1 to Ar 3 include phenylene groups, biphenylene groups, etc. Among these, phenylene groups are preferred, and p-phenylene groups are more preferred.

Ar~Arのアリーレン基が有していてもよい置換基としては、メチル基、エチル基等の炭素原子数1~20のアルキル基や、メトキシ基、エトキシ基等の炭素原子数1~20のアルコキシ基等が挙げられる。Ar~Arが置換基を有する場合、その置換基の数には特に制限はない。 Examples of substituents that the arylene group Ar 1 to Ar 3 may have include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as methyl and ethyl groups, and 1 to 20 carbon atoms such as methoxy and ethoxy groups. 20 alkoxy groups and the like. When Ar 1 to Ar 3 have a substituent, there is no particular restriction on the number of substituents.

中でも、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)は、下記式(4)で表される繰り返し単位を有するものが、熱安定性、溶融成形性、剛性、耐薬品性、耐衝撃性、耐久性の観点から好ましい。 Among the polyetheretherketone resins (b), those having a repeating unit represented by the following formula (4) have the best properties in terms of thermal stability, melt moldability, rigidity, chemical resistance, impact resistance, and durability. preferred.

Figure 2023127806000008
Figure 2023127806000008

上記式(3)及び式(4)において、n(繰り返し数)は、好ましくは10~1000の範囲の整数であり、熱安定性、溶融成形性、剛性、耐薬品性に優れることから、10以上が好ましく、50以上がより好ましい。また、1000以下が好ましく、500以下がより好ましい。ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)100質量%に対して、耐衝撃性の観点から、式(4)で表される繰り返し単位を有する樹脂を60質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、100質量%とすることもできる。エーテル基を有する結晶性樹脂(B)100質量%に対して、耐衝撃性の観点から、式(4)で表される繰り返し単位を有する樹脂を60質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、100質量%とすることもできる。 In the above formulas (3) and (4), n (repetition number) is preferably an integer in the range of 10 to 1000, and 10 or more is preferable, and 50 or more is more preferable. Further, it is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less. From the viewpoint of impact resistance, it preferably contains 60% by mass or more, and preferably contains 90% by mass or more of a resin having a repeating unit represented by formula (4), based on 100% by mass of polyetheretherketone resin (b). It is more preferable, and it can be 100% by mass. From the viewpoint of impact resistance, it is preferable to contain 60% by mass or more of a resin having a repeating unit represented by formula (4), and 90% by mass based on 100% by mass of the crystalline resin (B) having an ether group. It is more preferable that the content is more than 100% by mass.

ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)の質量平均分子量(Mw)は30000以上が好ましく、40000以上がより好ましく、45000以上が特に好ましい。質量平均分子量(Mw)が30000以上であれば、耐久性、耐衝撃性等の機械的特性に優れる傾向となる。また、質量平均分子量(Mw)は80000以下が好ましく、75000以下がより好ましく、70000以下が特に好ましい。質量平均分子量(Mw)が80000以下であれば、結晶化度や結晶化速度、溶融成形時の流動性に優れる傾向となる。マトリックス樹脂には、ポリエーテルイミド樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)より大きい質量平均分子量(Mw)の結晶性樹脂(B)が配合することができる。 The mass average molecular weight (Mw) of the polyetheretherketone resin (b) is preferably 30,000 or more, more preferably 40,000 or more, particularly preferably 45,000 or more. When the mass average molecular weight (Mw) is 30,000 or more, mechanical properties such as durability and impact resistance tend to be excellent. Moreover, the mass average molecular weight (Mw) is preferably 80,000 or less, more preferably 75,000 or less, and particularly preferably 70,000 or less. If the mass average molecular weight (Mw) is 80,000 or less, crystallinity, crystallization rate, and fluidity during melt molding tend to be excellent. A crystalline resin (B) having a mass average molecular weight (Mw) larger than the mass average molecular weight (Mw) of the polyetherimide resin (A) can be blended with the matrix resin.

ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)の分子量分布は1.2以上が好ましく、1.4以上がより好ましく、1.5以上が特に好ましい。また、分子量分布は6.0以下が好ましく、5.0以下がより好ましく、4.5以下が特に好ましい。分子量分布が前記範囲内であれば、高分子量成分と低分子量成分の割合が多すぎないため、プリプレグの結晶化度と流動性、機械特性のバランスに優れる傾向となる。 The molecular weight distribution of the polyetheretherketone resin (b) is preferably 1.2 or more, more preferably 1.4 or more, and particularly preferably 1.5 or more. Further, the molecular weight distribution is preferably 6.0 or less, more preferably 5.0 or less, and particularly preferably 4.5 or less. If the molecular weight distribution is within the above range, the ratio of high molecular weight components to low molecular weight components is not too high, and the prepreg tends to have an excellent balance of crystallinity, fluidity, and mechanical properties.

質量平均分子量(Mw)及び分子量分布は、用いる樹脂成分が溶解する溶離液を用い、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めることができる。例えば、溶離液としてクロロフェノールと、クロロベンゼン、クロロトルエン、ブロモベンゼン、ブロモトルエン、ジクロロベンゼン、ジクロロトルエン、ジブロモベンゼン、ジブロモトルエン等のハロゲン化ベンゼン類との混合液や、ペンタフルオロフェノールとクロロホルムの混合液を用いて以下の方法で測定することができる。
(1)ポリエーテルエーテルケトン樹脂のフィルムを得る。
(2)前記フィルム9mgに、ペンタフルオロフェノール3gを加える。
(3)ヒートブロックを用い、100℃で60分間加熱溶解する。
(4)続いてヒートブロックから取り出し、放冷後、常温(約23℃)のクロロホルム6gを少しずつ静かに加え穏やかに振り混ぜる。
(5)その後0.45μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)カートリッジフィルターでろ過して得られた試料について、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)を用いて、前述の測定条件で数平均分子量(Mn)、質量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を測定する。
The mass average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution can be determined by gel permeation chromatography (GPC) using an eluent that dissolves the resin component used. For example, as an eluent, a mixture of chlorophenol and halogenated benzenes such as chlorobenzene, chlorotoluene, bromobenzene, bromotoluene, dichlorobenzene, dichlorotoluene, dibromobenzene, dibromotoluene, etc., or a mixture of pentafluorophenol and chloroform It can be measured using the following method using a liquid.
(1) Obtain a polyetheretherketone resin film.
(2) Add 3 g of pentafluorophenol to 9 mg of the film.
(3) Heat and melt at 100°C for 60 minutes using a heat block.
(4) Next, remove from the heat block and allow to cool, then gently add 6 g of chloroform at room temperature (approximately 23°C) little by little and mix gently.
(5) After that, the number average molecular weight (Mn) of the sample obtained by filtration with a 0.45 μm PTFE (polytetrafluoroethylene) cartridge filter was measured using gel permeation chromatography (GPC) under the measurement conditions described above. Measure the mass average molecular weight (Mw) and molecular weight distribution (Mw/Mn).

なお、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)は市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、ダイセル・エボニック社製の「VESTAKEEP」シリーズや、ソルベイ社製の「KetaSpireKT」シリーズが挙げられる。 In addition, a commercially available product can be used as the polyetheretherketone resin (b). Commercially available products include, for example, the "VESTAKEEP" series manufactured by Daicel-Evonik and the "KetaSpire KT" series manufactured by Solvay.

エーテル基を有する結晶性樹脂(B)の結晶融解温度(Tm)は330℃以上が好ましく、332℃以上がより好ましく、334℃以上が特に好ましい。結晶融解温度(Tm)が330℃以上であれば、得られる樹脂組成物は耐熱性に優れる傾向となる。一方、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)の結晶融解温度(Tm)は370℃以下が好ましく、365℃以下がより好ましく、360℃以下が特に好ましい。結晶融解温度(Tm)が370℃以下であれば、複合材料の製造において溶融成形時の流動性に優れる傾向となる。マトリックス樹脂には、ポリエーテルイミド樹脂(A)のガラス転移点より高い結晶融解温度(Tm)を有する結晶性樹脂(B)を配合することができる。 The crystalline melting temperature (Tm) of the crystalline resin (B) having an ether group is preferably 330°C or higher, more preferably 332°C or higher, and particularly preferably 334°C or higher. If the crystal melting temperature (Tm) is 330° C. or higher, the resulting resin composition tends to have excellent heat resistance. On the other hand, the crystal melting temperature (Tm) of the polyetheretherketone resin (b) is preferably 370°C or lower, more preferably 365°C or lower, and particularly preferably 360°C or lower. If the crystal melting temperature (Tm) is 370° C. or lower, fluidity during melt molding will tend to be excellent in the production of composite materials. A crystalline resin (B) having a crystal melting temperature (Tm) higher than the glass transition point of the polyetherimide resin (A) can be blended into the matrix resin.

エーテル基を有する結晶性樹脂(B)の結晶融解温度(Tm)は、JIS K7121:2012に準じて、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー社製「Pyris1 DSC」)を用いて、温度範囲25~400℃、加熱速度10℃/分で昇温させ、検出されたDSC曲線の融解ピークのピークトップ温度から求めることができる。 The crystal melting temperature (Tm) of the crystalline resin (B) having an ether group is measured using a differential scanning calorimeter (for example, PerkinElmer's "Pyris1 DSC") in accordance with JIS K7121:2012 in a temperature range of 25. The temperature can be determined from the peak top temperature of the melting peak of the detected DSC curve by increasing the temperature to ~400°C at a heating rate of 10°C/min.

マトリックス樹脂100質量部に対するポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)の含有量は、流動性の観点から、3質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましい。一方、機械特性の観点から、40質量部以下が好ましく、25質量部以下がより好ましい。 From the viewpoint of fluidity, the content of the polyetheretherketone resin (b) based on 100 parts by mass of the matrix resin is preferably 3 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more. On the other hand, from the viewpoint of mechanical properties, it is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less.

[ポリエーテルイミド樹脂(A)とエーテル基を有する結晶性樹脂(B)の含有割合]
マトリックス樹脂は、ポリエーテルイミド樹脂(A)と、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)等のエーテル基を有する結晶性樹脂(B)を、ポリエーテルイミド樹脂(A):エーテル基を有する結晶性樹脂(B)(「(A):(B)」と略記する。)(A):(B)=60:40~99:1の含有割合(質量%)で含むことが好ましい。
[Content ratio of polyetherimide resin (A) and crystalline resin having ether group (B)]
The matrix resin consists of a polyetherimide resin (A) and a crystalline resin (B) having an ether group such as a polyetheretherketone resin (b). (B) (abbreviated as "(A):(B)") is preferably contained in a content ratio (mass%) of (A):(B) = 60:40 to 99:1.

ポリエーテルイミド樹脂(A)とポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)等のエーテル基を有する結晶性樹脂(B)の含有割合(質量%)は、機械特性や耐薬品性の観点より、(A):(B)=60:40以上がより好ましく、70:30以上が更に好ましく、80:20以上が特に好ましい。一方、流動性の観点より、(A):(B)=99:1以下であることがより好ましく、97:3以下が更に好ましく、95:5以下が特に好ましい。 The content ratio (mass%) of the polyetherimide resin (A) and the crystalline resin (B) having an ether group such as the polyetheretherketone resin (b) is determined from the viewpoint of mechanical properties and chemical resistance. :(B)=60:40 or more is more preferable, still more preferably 70:30 or more, and particularly preferably 80:20 or more. On the other hand, from the viewpoint of fluidity, (A):(B)=99:1 or less is more preferable, still more preferably 97:3 or less, and particularly preferably 95:5 or less.

プリプレグ中におけるマトリックス樹脂の重量含有率は、15~70重量%が好ましく、20~60重量%がより好ましく、25~45重量%がさらに好ましい。マトリックス樹脂の重量含有率が上記下限値以上であれば、炭素繊維とマトリックス樹脂との接着性を十分に確保することができる。マトリックス樹脂の重量含有率が上記上限値以下であれば、炭素繊維による補強効果が十分に発揮され、成形体の曲げ強度がより高まる。重量含有率は、ASTM D3171、またはJIS K 7075に準拠する測定方法で得られる値である。 The weight content of the matrix resin in the prepreg is preferably 15 to 70% by weight, more preferably 20 to 60% by weight, even more preferably 25 to 45% by weight. If the weight content of the matrix resin is equal to or greater than the above lower limit, sufficient adhesion between the carbon fibers and the matrix resin can be ensured. If the weight content of the matrix resin is below the above upper limit, the reinforcing effect of the carbon fibers will be sufficiently exhibited, and the bending strength of the molded article will be further increased. The weight content is a value obtained by a measuring method based on ASTM D3171 or JIS K 7075.

[任意成分]
プリプレグは、炭素繊維以外の強化繊維(以下、「他の繊維」ともいう。)を含んでいてもよい。他の繊維としては、炭素繊維以外の無機繊維、有機繊維、金属繊維、又はこれらを組み合わせたハイブリッド構成の強化繊維が使用できる。炭素繊維以外の無機繊維としては、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等が挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン繊維、ポリエステル繊維等が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が挙げられる。ハイブリッド構成の強化繊維としては、金属を被覆した炭素繊維が挙げられる。これらの中でも、プリプレグの強度等の機械物性を考慮すると、他の繊維としてはガラス繊維が好ましい。
他の繊維は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
[Optional ingredients]
The prepreg may contain reinforcing fibers other than carbon fibers (hereinafter also referred to as "other fibers"). As other fibers, inorganic fibers other than carbon fibers, organic fibers, metal fibers, or reinforcing fibers with a hybrid structure combining these can be used. Examples of inorganic fibers other than carbon fibers include graphite fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, tungsten carbide fibers, boron fibers, and glass fibers. Examples of organic fibers include aramid fibers, high-density polyethylene fibers, other general nylon fibers, and polyester fibers. Examples of the metal fiber include fibers of stainless steel, iron, and the like. Examples of reinforcing fibers with a hybrid structure include metal-coated carbon fibers. Among these, glass fiber is preferable as the other fiber, considering the mechanical properties such as the strength of the prepreg.
One type of other fibers may be used alone, or two or more types may be used in combination.

プリプレグは、強化繊維以外の添加剤をさらに含んでいてもよい。
添加剤としては、難燃剤、耐候性改良剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等が挙げられる。
添加剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The prepreg may further contain additives other than reinforcing fibers.
Examples of additives include flame retardants, weatherability improvers, antioxidants, heat stabilizers, ultraviolet absorbers, plasticizers, lubricants, colorants, compatibilizers, conductive fillers, and the like.
One type of additive may be used alone, or two or more types may be used in combination.

[マトリックス樹脂組の物性]
マトリックス樹脂のガラス転移温度(Tg)は、上記式(1)で表される繰り返し単位を有している樹脂単体のTgより低くなっていることが好ましく、230℃以下が好ましく、215℃以下がより好ましく、210℃以下がさらに好ましい。ガラス転移温度が222℃以下であることにより、比較的低温で物性に悪影響を及ぼすことなく成形または二次加工可能となる。一方、マトリックス樹脂のガラス転移温度(Tg)は、160℃以上が好ましく、170℃以上がより好ましく、180℃以上が特に好ましい。ガラス転移温度が160℃以上であることにより、得られた成形体の耐熱性が十分なものとなる。
[Physical properties of matrix resin set]
The glass transition temperature (Tg) of the matrix resin is preferably lower than the Tg of the resin alone having the repeating unit represented by the above formula (1), preferably 230°C or lower, and 215°C or lower. More preferably, the temperature is 210°C or lower. Since the glass transition temperature is 222° C. or lower, molding or secondary processing can be performed at relatively low temperatures without adversely affecting physical properties. On the other hand, the glass transition temperature (Tg) of the matrix resin is preferably 160°C or higher, more preferably 170°C or higher, and particularly preferably 180°C or higher. When the glass transition temperature is 160° C. or higher, the obtained molded product has sufficient heat resistance.

マトリックス樹脂のガラス転移温度(Tg)は、ASTM D7028に準じて、動的粘弾性測定装置(TAインスルメント社製、DMA Q800)を用いて、室温から250℃まで昇温速度5°/min、周波数1Hz、歪0.01%における貯蔵弾性率E‘の変曲点をTg(E’-Tg)とした。 The glass transition temperature (Tg) of the matrix resin was measured according to ASTM D7028 using a dynamic viscoelasticity measurement device (DMA Q800, manufactured by TA Instruments) at a heating rate of 5°/min from room temperature to 250°C. The inflection point of the storage modulus E' at a frequency of 1 Hz and a strain of 0.01% was defined as Tg (E'-Tg).

なお、上記条件で測定された損失正接(tanδ)曲線のピークが単一であればガラス転移温度が単一であり相分離していない、tanδ曲線のピークが複数あればガラス転移温度も複数あり相分離しているといえる。該単一のピークはその裾にショルダーを有していてもよく、ポリエーテルイミド樹脂(A)とポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)等のエーテル基を有する結晶性樹脂(B)由来のピークが明らかに2つ以上観察される場合を除いて、全て相溶系として取り扱う。 Note that if the loss tangent (tan δ) curve measured under the above conditions has a single peak, the glass transition temperature is single and there is no phase separation; if the tan δ curve has multiple peaks, there are multiple glass transition temperatures. It can be said that there is phase separation. The single peak may have a shoulder at its base, and the peak derived from the crystalline resin (B) having an ether group such as polyetherimide resin (A) and polyetheretherketone resin (b) Unless two or more are clearly observed, all systems are treated as compatible systems.

また、ポリエーテルイミド樹脂(A)のガラス転移温度Tg(a)と、マトリックス樹脂のガラス転移温度をTg(b)との差である[Tg(a)-Tg(b)]は、流動性の観点より、3.0℃以上が好ましく、5.0℃以上がより好ましく、7.0℃以上が特に好ましい。一方、[Tg(a)-Tg(b)]は耐熱性の観点より、50℃以下が好ましく、40℃以下がより好ましく、35℃以下が特に好ましい。 In addition, the difference between the glass transition temperature Tg (a) of the polyetherimide resin (A) and the glass transition temperature Tg (b) of the matrix resin [Tg (a) - Tg (b)] is the fluidity From this viewpoint, the temperature is preferably 3.0°C or higher, more preferably 5.0°C or higher, and particularly preferably 7.0°C or higher. On the other hand, [Tg(a)-Tg(b)] is preferably 50°C or less, more preferably 40°C or less, and particularly preferably 35°C or less from the viewpoint of heat resistance.

マトリックス樹脂は、340℃、せん断速度10s-1における溶融粘度は、成形時に樹脂フローが抑制され繊維蛇行が起こりにくく、成形体のバリ除去も容易になることから、500Pa・s以上が好ましく、1000Pa・s以上がより好ましく、1500Pa・s以上が特に好ましい。一方、340℃、せん断速度10s-1における溶融粘度は、炭素繊維基材にマトリックス樹脂が含浸しやすくなることから、6000Pa・s以下が好ましく、5000Pa・s以下がより好ましく、4000Pa・s以下が特に好ましい。340℃、せん断速度10s-1における溶融粘度が前記範囲内であれば、溶融粘度が適切な範囲にあるため、流動性や成形加工性に優れる傾向となる。 The melt viscosity of the matrix resin at 340° C. and a shear rate of 10 s −1 is preferably 500 Pa·s or more, and 1000 Pa.・s or more is more preferable, and 1500 Pa·s or more is particularly preferable. On the other hand, the melt viscosity at 340°C and a shear rate of 10 s -1 is preferably 6000 Pa·s or less, more preferably 5000 Pa·s or less, and 4000 Pa·s or less, since the matrix resin easily impregnates the carbon fiber base material. Particularly preferred. If the melt viscosity at 340° C. and a shear rate of 10 s −1 is within the above range, the melt viscosity will be in an appropriate range, and the fluidity and moldability will tend to be excellent.

なお、マトリックス樹脂において、溶融粘度は、JIS K7199:1999に準じて、キャピラリーレオメーター(例えば、東洋精機製作所社製「キャピログラフ1D」)を用いて、340℃または380℃、せん断速度0.1~10000s-1の条件で測定することで算出することができる。 In addition, the melt viscosity of the matrix resin is measured at 340°C or 380°C at a shear rate of 0.1 to 380°C using a capillary rheometer (for example, "Capillograph 1D" manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) according to JIS K7199:1999. It can be calculated by measuring under the condition of 10,000 s −1 .

[プリプレグの製造方法]
プリプレグの製造方法は特に制限されず、公知の方法によって製造できる。例えば、プリプレグは、上述したマトリックス樹脂を炭素繊維基材に含浸させることで製造できる。
マトリックス樹脂の含浸方法としては、例えばマトリックス樹脂を10~100μm程度の厚さのフィルム、又は繊維径が5~50μm程度の繊維、又は平均粒径が10~100μm程度のパウダーに加工して炭素繊維基材に付着させる方法が挙げられる。
[Prepreg manufacturing method]
The prepreg manufacturing method is not particularly limited, and can be manufactured by any known method. For example, prepreg can be manufactured by impregnating a carbon fiber base material with the matrix resin described above.
As a method for impregnating the matrix resin, for example, the matrix resin is processed into a film with a thickness of about 10 to 100 μm, fibers with a fiber diameter of about 5 to 50 μm, or powder with an average particle size of about 10 to 100 μm, and then carbon fibers are formed. Examples include a method of attaching it to a base material.

プリプレグが添加剤を含む場合、マトリックス樹脂と添加剤とを混合してマトリックス樹脂組成物を調製し、このマトリックス樹脂組成物を炭素繊維基材に含浸させればよい。
プリプレグが他の繊維を含む場合、炭素繊維と他の繊維とを含む強化繊維基材にマトリックス樹脂組成物を含浸させればよい。
When the prepreg contains an additive, a matrix resin composition may be prepared by mixing the matrix resin and the additive, and the carbon fiber base material may be impregnated with this matrix resin composition.
When the prepreg contains other fibers, a reinforcing fiber base material containing carbon fibers and other fibers may be impregnated with the matrix resin composition.

以下、プリプレグの製造方法の一実施形態について説明する。
本実施形態のプリプレグの製造方法では、上述したマトリックス樹脂からなる樹脂フィルムを炭素繊維基材に積層して加熱加圧することにより、樹脂フィルムに含まれる樹脂を炭素繊維基材に含浸させて、プリプレグを製造する。具体的には、図1に示す製造装置10を用い、炭素繊維基材11をロール18より巻き出す。別途、複数のロール18より巻き出した、樹脂フィルム12と圧着ローラ19を経由して、樹脂フィルム12を炭素繊維基材11の上下面に積層して積層体を形成し、ヒーター13により予備加熱を行った後、積層体の上下面に離型フィルム14を配置する。次いで、300~450℃の範囲で融点(または流動開始温度)以上に加熱した熱板プレス15により加圧し、固化温度以下に冷却した冷却プレス16により加圧することにより積層体内のマトリックス樹脂樹脂を炭素繊維基材11に含浸させる。その後、離型フィルム14を除去して、プリプレグ17を得る。
An embodiment of a prepreg manufacturing method will be described below.
In the prepreg manufacturing method of the present embodiment, a resin film made of the above-mentioned matrix resin is laminated on a carbon fiber base material and heated and pressurized to impregnate the carbon fiber base material with the resin contained in the resin film, thereby producing a prepreg. Manufacture. Specifically, using the manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1, the carbon fiber base material 11 is unwound from the roll 18. Separately, the resin film 12 is unwound from a plurality of rolls 18 and via the pressure roller 19, the resin film 12 is laminated on the upper and lower surfaces of the carbon fiber base material 11 to form a laminate, and is preheated by the heater 13. After performing this, release films 14 are placed on the upper and lower surfaces of the laminate. Next, the matrix resin in the laminate is carbonized by pressurizing with a hot plate press 15 heated above the melting point (or flow start temperature) in the range of 300 to 450°C, and pressurizing with a cooling press 16 cooled below the solidification temperature. The fiber base material 11 is impregnated. Thereafter, the release film 14 is removed to obtain the prepreg 17.

図1に示す製造装置10を用いてプリプレグ17を製造する場合、炭素繊維基材11の上下面に積層する樹脂フィルム12は、同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。 When manufacturing the prepreg 17 using the manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1, the resin films 12 laminated on the upper and lower surfaces of the carbon fiber base material 11 may be of the same type or may be of different types.

また、図1に示す製造装置10では、炭素繊維基材11の上下面に樹脂フィルム12を積層しているが、炭素繊維基材11と樹脂フィルム12を入れ替えてもよい。すなわち、炭素繊維基材11を樹脂フィルム12の上下面に積層して積層体を形成し、加熱加圧することで積層体内のマトリックス樹脂を炭素繊維基材11に含浸させて、プリプレグを製造してもよい。 Further, in the manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1, the resin film 12 is laminated on the upper and lower surfaces of the carbon fiber base material 11, but the carbon fiber base material 11 and the resin film 12 may be replaced. That is, the carbon fiber base material 11 is laminated on the upper and lower surfaces of the resin film 12 to form a laminate, and the matrix resin in the laminate is impregnated into the carbon fiber base material 11 by heating and pressurizing, thereby producing a prepreg. Good too.

このようにして得られるプリプレグの形態としては、炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状の炭素繊維基材にマトリックス樹脂が含浸した一方向プリプレグ(UDプリプレグ)、炭素繊維の織物にマトリックス樹脂が含浸したクロスプリプレグ、トウ(炭素繊維束)に予めマトリックス樹脂が含浸したトウプレグ、ランダムに散布された炭素繊維にマトリックス樹脂が含浸したランダムプリプレグ等が挙げられる。型に沿わせやすくするためにプリプレグには切り込みが入っていてもよい。
プリプレグ1枚の厚さは0.04~0.7mmや0.04~0.4mmとすることができる。
Forms of prepreg obtained in this way include unidirectional prepreg (UD prepreg), which is a sheet-like carbon fiber base material made of carbon fibers aligned in one direction and impregnated with matrix resin, and carbon fiber woven fabric with matrix resin. Examples include impregnated cloth prepreg, tow preg in which tow (carbon fiber bundle) is pre-impregnated with matrix resin, and random prepreg in which randomly dispersed carbon fibers are impregnated with matrix resin. The prepreg may have notches in order to make it easier to fit along the mold.
The thickness of one sheet of prepreg can be 0.04 to 0.7 mm or 0.04 to 0.4 mm.

[成形体]
成形体は、上述したプリプレグを成形してなるものである。
成形体は、上述の実施形態のプリプレグのみを1枚または2枚以上積層した積層体である。なお、成形体は、上述の実施形態のプリプレグと、上述の実施形態以外の他のプリプレグとを組み合わせて積層した積層体が成形された成形体であってもよい。
[Molded object]
The molded body is formed by molding the prepreg described above.
The molded body is a laminate in which one or more prepregs of the above-described embodiments are laminated. Note that the molded body may be a molded body obtained by molding a laminate obtained by laminating a combination of the prepreg of the above-described embodiment and another prepreg other than the above-described embodiment.

積層体におけるプリプレグの積層構成は、特に限定されない。
積層体におけるプリプレグの積層枚数は、プリプレグの厚さと成形体に求められる厚さに応じて適宜設定できる。
プリプレグがUDプリプレグの場合、積層する各UDプリプレグの炭素繊維の繊維方向は、成形体に求められる物性により適宜設定できる。各UDプリプレグの炭素繊維の繊維方向は同一方向であってもよい。また、例えば、成形体の物性に等方性が求められる場合は、積層する各UDプリプレグの平面視での炭素繊維の繊維方向を、0°と90°の組み合わせ、0°、45°、90°、-45°の組み合わせ、又は0°、60°、-60°の組み合わせとし、厚さ方向に対称となるように積層することが好ましい。
The laminated structure of prepregs in the laminate is not particularly limited.
The number of layers of prepreg in the laminate can be appropriately set depending on the thickness of the prepreg and the thickness required for the molded product.
When the prepreg is a UD prepreg, the fiber direction of the carbon fibers of each UD prepreg to be laminated can be appropriately set depending on the physical properties required of the molded article. The carbon fibers of each UD prepreg may have the same fiber direction. For example, if isotropy is required for the physical properties of the molded object, the fiber direction of the carbon fibers in plan view of each UD prepreg to be laminated may be set to a combination of 0° and 90°, 0°, 45°, 90°, etc. It is preferable to use a combination of angles of 0°, -45°, or 0°, 60°, and -60°, and to stack them symmetrically in the thickness direction.

[成形体の製造方法]
成形体は、プリプレグを成形することで得られる。
プリプレグの成形方法としては特に限定されないが、上述の実施形態のプリプレグ1枚を、又は複数枚積層したものを、金型プレス法、オートクレーブ法、熱間・冷間プレス法等で成形する方法が挙げられる。上述の形態のプリプレグは、例えば、設定温度340℃、設定圧力2.5MPaや5MPaで金型プレス法を用いて成形して成形体とすることができる。金型プレス法では、成形温度は300℃~400℃や300℃~350℃とすることができ、圧力は1~10MPaや2~6MPaとすることができる。
プリプレグの積層方法としては、例えば、ロボットを活用した自動積層法が挙げられる。
[Method for manufacturing molded body]
The molded body is obtained by molding prepreg.
The prepreg molding method is not particularly limited, but methods include molding one prepreg or a stack of multiple prepregs according to the above embodiments using a mold press method, an autoclave method, a hot/cold press method, etc. Can be mentioned. The prepreg of the above-mentioned form can be molded into a molded body by using a mold press method at a set temperature of 340° C. and a set pressure of 2.5 MPa or 5 MPa, for example. In the mold pressing method, the molding temperature can be 300°C to 400°C or 300°C to 350°C, and the pressure can be 1 to 10 MPa or 2 to 6 MPa.
Examples of methods for laminating prepreg include automatic lamination using a robot.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically explained below using Examples, but the present invention is not limited thereto.

[評価方法]
溶融粘度
得られたマトリックス樹脂について、JIS K7199:1999に準じて、キャピラリーレオメーター(東洋精機製作所社製、キャピログラフ1D)を用いて、340℃及び360℃、せん断速度0.1~10000s-1における溶融粘度を測定した。
[Evaluation method]
The melt viscosity of the obtained matrix resin was determined using a capillary rheometer (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., Capillograph 1D) at 340°C and 360°C and a shear rate of 0.1 to 10000 s -1 in accordance with JIS K7199:1999. Melt viscosity was measured.

(2)内部欠陥エリア
超音波探傷映像化装置(KJTD社製、SDS-6500 MR)を用いて得られた成形板の内部欠陥を評価した。内部欠陥が少ないと想定される成形板中央部の超音波透過率が80%以上となるように波長を調整し、成形板全体に超音波を照射し、次式で得られる内部欠陥エリアを算出した。「内部欠陥エリア=((透過率が80%未満の面積)/(成形板面積))×100」
(2) Internal Defect Area The internal defects of the obtained molded plate were evaluated using an ultrasonic flaw detection imaging device (manufactured by KJTD, SDS-6500 MR). Adjust the wavelength so that the ultrasonic transmittance in the center of the molded plate, where it is assumed that there are few internal defects, is 80% or more, irradiate the entire molded plate with ultrasonic waves, and calculate the internal defect area using the following formula. did. "Internal defect area = ((area with transmittance less than 80%) / (formed plate area)) x 100"

(3)ガラス転移温度(Tg)
得られた成形板から試験片を取得し、ASTM D7028に準じて、動的粘弾性測定装置(TAインスルメント社製、DMA Q800)を用いて、室温から250℃まで昇温速度5°/min、周波数1Hz、歪0.01%におけるTg(E‘-Tg:貯蔵弾性率(E)の変曲点)を測定した。また、測定に用いた試験片寸法は、幅12.7mm、長さ55mmとした。
(3) Glass transition temperature (Tg)
A test piece was obtained from the obtained molded plate and heated at a heating rate of 5°/min from room temperature to 250°C using a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA Q800, manufactured by TA Instruments) according to ASTM D7028. , Tg (E'-Tg: inflection point of storage modulus (E)) was measured at a frequency of 1 Hz and a strain of 0.01%. Further, the dimensions of the test piece used in the measurement were 12.7 mm in width and 55 mm in length.

(4)90°曲げ
得られた成形板から試験片を取得し、ASTM D790に準じて、3点曲げ治具(圧子R=5.0mm、サポートR=3.2mm)を設置した万能試験機(INSTRON社製、INSTRON 5565)を用いて、サポート間距離(L)と試験片の厚さ(d)の比L/d=16、クロスヘッドスピード=(L×0.01)/(6×d)の条件で、90°曲げ試験を行い、90°曲げ強度を測定した。また、測定に用いた試験片寸法は、幅12.7mm、長さ50mmとした。
(4) 90° bending A test piece was obtained from the obtained molded plate, and a universal testing machine was installed with a three-point bending jig (indenter R = 5.0 mm, support R = 3.2 mm) according to ASTM D790. (manufactured by INSTRON, INSTRON 5565), the ratio of the distance between supports (L) to the thickness (d) of the specimen L/d = 16, and the crosshead speed = (L 2 × 0.01) / (6 A 90° bending test was conducted under the conditions of ×d), and the 90° bending strength was measured. Further, the dimensions of the test piece used in the measurement were 12.7 mm in width and 50 mm in length.

[ポリエーテルイミド樹脂(A)]
PEI:ポリエーテルイミド(SABICイノベーティブプラスチックス社製、UltemCRS5001、ガラス転移温度Tg(a):228℃、質量平均分子量(Mw):48000、分子量分布(Mw/Mn):2.91、結晶融解熱量(ΔHm):0.0J/g、式(1)の繰り返し単位を有する。)
[Polyetherimide resin (A)]
PEI: Polyetherimide (manufactured by SABIC Innovative Plastics, Ultem CRS5001, glass transition temperature Tg (a): 228 ° C., mass average molecular weight (Mw): 48000, molecular weight distribution (Mw / Mn): 2.91, heat of crystal fusion (ΔHm): 0.0J/g, has a repeating unit of formula (1).)

[ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)(いずれも式(4)の繰り返し単位を有する)]
PEEK-1:ポリエーテルエーテルケトン(ダイセル・エボニック社製、VESTAKEEP2000G、質量平均分子量:60000、分子量分布(Mw/Mn):4.00、結晶融解熱量(ΔHm):48.0、結晶化温度(Tc):302℃)
PEEK-2:ポリエーテルエーテルケトン(ソルベイ社製、KetaSpireKT-880NT、質量平均分子量:58000、分子量分布(Mw/Mn):3.22、結晶融解熱量(ΔHm):42.1、結晶化温度(Tc):298℃)
[Polyetheretherketone resin (b) (both have repeating units of formula (4))]
PEEK-1: Polyetheretherketone (manufactured by Daicel Evonik, VESTAKEEP2000G, mass average molecular weight: 60000, molecular weight distribution (Mw/Mn): 4.00, heat of crystal fusion (ΔHm): 48.0, crystallization temperature ( Tc): 302℃)
PEEK-2: Polyether ether ketone (manufactured by Solvay, KetaSpire KT-880NT, mass average molecular weight: 58000, molecular weight distribution (Mw/Mn): 3.22, heat of crystal fusion (ΔHm): 42.1, crystallization temperature ( Tc): 298°C)

[実施例1]
ポリエーテルイミド樹脂(PEI)及びポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK-1)を混合質量比80:20の割合でドライブレンドした後、φ40mm同方向二軸押出機を用いて360℃で混練した後、Tダイより押出し、次いで約200℃のキャスティングロールにて急冷し、厚み23μmのフィルムを作製した。得られたフィルムについて、溶融粘度の評価を行った。評価結果を表1に示す。
[Example 1]
After dry blending polyetherimide resin (PEI) and polyether ether ketone resin (PEEK-1) at a mixing mass ratio of 80:20, the mixture was kneaded at 360°C using a φ40 mm co-directional twin-screw extruder. It was extruded through a T-die and then rapidly cooled with a casting roll at about 200°C to produce a film with a thickness of 23 μm. The obtained film was evaluated for melt viscosity. The evaluation results are shown in Table 1.

PAN系炭素繊維(三菱ケミカル社製、MR50R、570tex、12,000本のストランド)を一方向に配向した炭素繊維シートに、先に作製したフィルムを炭素繊維シートの両面に積層し、フィルム/炭素繊維シート/フィルムの構成でフィルムを炭素繊維シートに加熱溶融含浸させ、プリプレグを作製した。得られたプリプレグの厚さは0.18mmであり、ASTM D3171に準じて測定される炭素繊維の体積含有率(Vf)は60体積%であった。 The previously prepared film was laminated on both sides of the carbon fiber sheet on a carbon fiber sheet made of PAN-based carbon fibers (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, MR50R, 570tex, 12,000 strands) oriented in one direction, and the film/carbon A prepreg was produced by heat-melting and impregnating a carbon fiber sheet with a film having a fiber sheet/film configuration. The thickness of the obtained prepreg was 0.18 mm, and the volume content (Vf) of carbon fiber measured according to ASTM D3171 was 60% by volume.

プリプレグを118mm×198mmの寸法に切断したものを11枚、繊維方向がすべて0°方向を向くように積層し、厚さが2mmの積層体を2つ作製した。
得られた積層体の1つを鋼製金型の下型内に配置し、上型を閉じた後、加熱冷却二段プレス(株式会社神藤金属工業所製、50トンプレス)にて340℃に設定された加熱盤内で、金型を340℃まで約10分で予熱した後、2.5MPaの成形条件で15分間圧縮成形を行った。その後、80℃に温調した冷却盤面に金型を搬送し、約2分で150℃まで降温し、120mm×200mmの成形体(厚さ2mm)を得た。もう1つの積層体について、加熱盤温度を360℃に設定した以外は同様にして圧縮成形することで、120mm×200mmの成形体(厚さ2mm)を得た。
得られた成形体について、内部欠陥エリア、Tg、90°曲げ評価を行った。それらの結果を表1に示す。
Eleven pieces of prepreg cut into dimensions of 118 mm x 198 mm were laminated so that the fiber directions were all oriented in the 0° direction to produce two laminates each having a thickness of 2 mm.
One of the obtained laminates was placed in the lower mold of a steel mold, and after closing the upper mold, it was heated to 340°C in a two-stage heating and cooling press (manufactured by Shinto Metal Industry Co., Ltd., 50 ton press). After preheating the mold to 340° C. in about 10 minutes in a heating platen set at 2.5 MPa, compression molding was performed for 15 minutes under a molding condition of 2.5 MPa. Thereafter, the mold was transferred to a cooling plate whose temperature was adjusted to 80° C., and the temperature was lowered to 150° C. in about 2 minutes to obtain a molded product of 120 mm×200 mm (thickness: 2 mm). Another laminate was compression-molded in the same manner except that the heating platen temperature was set at 360° C. to obtain a 120 mm x 200 mm molded body (2 mm thick).
The obtained molded body was evaluated for internal defect area, Tg, and 90° bending. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
PEEK-1の代わりにPEEK-2を使用した以外は実施例1と同様の方法により、フィルム及び成形体を得た。得られたフィルム及び成形体の評価結果を表1に示す。
[Example 2]
A film and a molded article were obtained in the same manner as in Example 1 except that PEEK-2 was used instead of PEEK-1. Table 1 shows the evaluation results of the obtained films and molded bodies.

[比較例1]
ポリエーテルイミド樹脂(PEI)を単独で使用した以外は実施例1と同様の方法により、フィルム及び成形体を得た。得られたフィルム及び成形体の評価結果を表1に示す。
[Comparative example 1]
A film and a molded article were obtained in the same manner as in Example 1 except that polyetherimide resin (PEI) was used alone. Table 1 shows the evaluation results of the obtained films and molded bodies.

[比較例2]
PEEK-2を単独で使用した以外は実施例1と同様の方法により、フィルム及び成形体を得た。得られたフィルム及び成形体の評価結果を表1に示す。なお、340℃の溶融粘度測定と、金型温度340℃での圧縮成形は実施しなかった。
[Comparative example 2]
A film and a molded article were obtained in the same manner as in Example 1 except that PEEK-2 was used alone. Table 1 shows the evaluation results of the obtained films and molded bodies. Note that melt viscosity measurement at 340°C and compression molding at a mold temperature of 340°C were not performed.

Figure 2023127806000009
Figure 2023127806000009

表1より明らかなように、実施例1及び2は、ポリエーテルイミド樹脂を単独で用いた比較例1に比べて、いずれの成形温度のであっても内部欠陥エリア少なく、90°曲げ強度も高かった。これは、マトリックス樹脂の溶融粘度が低くなったことに伴い、同一成形温度での樹脂流動性が向上することで圧縮成形時に生じる内部ボイドや樹脂リッチ部といった内部欠陥が減少したことが一因と考えられる。一方で、実施例1及び2のTgは、比較例1に比べて5%程度の低下であった。実施例1及び2では、成形加工性を向上させながらもポリエーテルイミド由来の耐熱性は保持されている。
実施例1は、ポリエーテルエーテルケトンを単独で用いた比較例2と同等の90°曲げ強度を発現しながら、耐熱性を両立している。比較例2の340℃における溶融粘度は測定限界以上であり6000Pa・sを大きく超えており、比較例2の340℃での圧縮成形は十分に流動しないため成形体が作製できないと考えられる。
As is clear from Table 1, Examples 1 and 2 had fewer internal defect areas and higher 90° bending strength at any molding temperature, compared to Comparative Example 1 in which polyetherimide resin was used alone. Ta. One reason for this is that the lower melt viscosity of the matrix resin improves resin fluidity at the same molding temperature, which reduces internal defects such as internal voids and resin-rich areas that occur during compression molding. Conceivable. On the other hand, the Tg of Examples 1 and 2 was about 5% lower than that of Comparative Example 1. In Examples 1 and 2, the heat resistance derived from polyetherimide is maintained while improving moldability.
Example 1 exhibits the same 90° bending strength as Comparative Example 2 in which polyetheretherketone was used alone, while also achieving heat resistance. The melt viscosity of Comparative Example 2 at 340° C. is above the measurement limit and greatly exceeds 6000 Pa·s, and it is thought that compression molding of Comparative Example 2 at 340° C. does not flow sufficiently, so a molded article cannot be produced.

本発明のプリプレグ及び成形体は、例えば、スポーツ用品、自動車、圧力タンク、航空機、緊張材等の構造部品に用いることができる The prepreg and molded body of the present invention can be used for structural parts such as sports equipment, automobiles, pressure tanks, aircraft, tendons, etc.

10 製造装置
11 炭素繊維基材
12 樹脂フィルム
13 ヒーター
14 離型フィルム
15 熱板プレス
16 冷却プレス
17 プリプレグ
18 ロール
19 圧着ローラ
10 Manufacturing equipment 11 Carbon fiber base material 12 Resin film 13 Heater 14 Release film 15 Hot plate press 16 Cooling press 17 Prepreg 18 Roll 19 Pressure roller

Claims (21)

マトリックス樹脂と炭素繊維基材とを含むプリプレグであって、前記マトリックス樹脂が、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)と、エーテル結合を有する結晶性樹脂(B)とを含有し、前記マトリックス樹脂の340℃、せん断速度30s-1における溶融粘度が6000Pa・s以下である、プリプレグ。
Figure 2023127806000010
(式(1)中、nは10~1000を表す。)
A prepreg comprising a matrix resin and a carbon fiber base material, the matrix resin comprising a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) and a crystalline resin having an ether bond ( B), wherein the matrix resin has a melt viscosity of 6000 Pa·s or less at 340° C. and a shear rate of 30 s −1 .
Figure 2023127806000010
(In formula (1), n represents 10 to 1000.)
前記結晶性樹脂(B)が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)を含む、請求項1に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 1, wherein the crystalline resin (B) includes a polyetheretherketone resin (b). 前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)の質量平均分子量(Mw)が40000以上75000以下である、請求項2に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 2, wherein the polyetheretherketone resin (b) has a mass average molecular weight (Mw) of 40,000 or more and 75,000 or less. 前記マトリックス樹脂が前記ポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して60質量部以上含有する、請求項1~3のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 3, wherein the matrix resin contains the polyetherimide resin (A) at 60 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the matrix resin. 前記マトリックス樹脂が前記結晶性樹脂(B)をマトリックス樹脂100質量部に対して3質量部以上含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 4, wherein the matrix resin contains 3 parts by mass or more of the crystalline resin (B) based on 100 parts by mass of the matrix resin. 前記マトリックス樹脂が前記ポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して95質量部以下含有する、請求項1~5のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 5, wherein the matrix resin contains 95 parts by mass or less of the polyetherimide resin (A) based on 100 parts by mass of the matrix resin. 前記マトリックス樹脂が前記結晶性樹脂(B)をマトリックス樹脂100質量部に対して40質量部以下含有する、請求項1~6のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 6, wherein the matrix resin contains 40 parts by mass or less of the crystalline resin (B) based on 100 parts by mass of the matrix resin. 前記ポリエーテルイミド樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)が30000以上70000以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 7, wherein the polyetherimide resin (A) has a weight average molecular weight (Mw) of 30,000 or more and 70,000 or less. 前記ポリエーテルイミド樹脂(A)の質量平均分子量(Mw)より大きい質量平均分子量(Mw)の結晶性樹脂(B)が配合されている、請求項1~8のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 8, wherein a crystalline resin (B) having a mass average molecular weight (Mw) larger than the mass average molecular weight (Mw) of the polyetherimide resin (A) is blended. . 前記ポリエーテルイミド樹脂(A)のガラス転移点より高い結晶融解温度(Tm)を有する結晶性樹脂(B)が配合されている、請求項1~9のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 9, wherein a crystalline resin (B) having a crystalline melting temperature (Tm) higher than the glass transition point of the polyetherimide resin (A) is blended. 前記炭素繊維基材が炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状基材である、請求項1~10のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 10, wherein the carbon fiber base material is a sheet-like base material in which carbon fibers are aligned in one direction. 前記炭素繊維基材の目付が10~300g/mである、請求項1~11のいずれか1項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 1 to 11, wherein the carbon fiber base material has a basis weight of 10 to 300 g/m 2 . マトリックス樹脂と炭素繊維基材とを含むプリプレグであって、前記マトリクス樹脂が、下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)をマトリックス樹脂100質量部に対して45質量部以上含有し、動的粘弾性測定(DMA:Dynamic Mechanical Analysis)によって測定される貯蔵弾性率の変曲点(E‘-Tg:E‘-OnsetでのTg)が230℃以下である、プリプレグ。
Figure 2023127806000011
(式(1)中、nは10~1000を表す。)
A prepreg containing a matrix resin and a carbon fiber base material, wherein the matrix resin contains 45 parts by mass of a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) based on 100 parts by mass of the matrix resin. The inflection point of the storage modulus (E'-Tg: Tg at E'-Onset) measured by dynamic mechanical analysis (DMA) is 230°C or less, prepreg.
Figure 2023127806000011
(In formula (1), n represents 10 to 1000.)
前記E‘-Tgが180℃以上である、請求項13に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 13, wherein the E'-Tg is 180°C or higher. 前記マトリックス樹脂がエーテル結合を有する結晶性樹脂(B)を含む、請求項13または14に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 13 or 14, wherein the matrix resin includes a crystalline resin (B) having an ether bond. 前記結晶性樹脂(B)が、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)である、請求項15に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 15, wherein the crystalline resin (B) is a polyetheretherketone resin (b). 前記炭素繊維基材が炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状基材である、請求項13~16のいずれか一項に記載のプリプレグ。 The prepreg according to any one of claims 13 to 16, wherein the carbon fiber base material is a sheet-like base material in which carbon fibers are aligned in one direction. 請求項1~17のいずれか一項に記載のプリプレグを成形してなる成形体。 A molded article obtained by molding the prepreg according to any one of claims 1 to 17. 下記式(1)で表される繰り返し単位を有するポリエーテルイミド樹脂(A)とエーテル基を有する結晶性樹脂(B)とを含有するマトリックス樹脂フィルムを、炭素繊維を一方向に引き揃えたシート状基材に積層して、300~450℃に加熱して前記シート状基材にマトリックス樹脂を含浸させることを含み、マトリックス樹脂の340℃、せん断速度30s-1における溶融粘度が6000Pa・s以下である、プリプレグの製造方法。
Figure 2023127806000012
(式(1)中、nは10~1000を表す。)
A sheet in which carbon fibers are aligned in one direction and a matrix resin film containing a polyetherimide resin (A) having a repeating unit represented by the following formula (1) and a crystalline resin (B) having an ether group. laminating it on a sheet-like base material and impregnating the sheet-like base material with a matrix resin by heating it to 300 to 450 °C, and the melt viscosity of the matrix resin at 340 °C and a shear rate of 30 s -1 is 6000 Pa · s or less A method for manufacturing prepreg.
Figure 2023127806000012
(In formula (1), n represents 10 to 1000.)
前記結晶性樹脂(B)としてポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)を含む、請求項19に記載のプリプレグの製造方法。 The method for producing a prepreg according to claim 19, wherein the crystalline resin (B) includes a polyetheretherketone resin (b). 前記ポリエーテルイミド樹脂(A)と、前記結晶性樹脂(B)としてポリエーテルエーテルケトン樹脂(b)とを配合して前記マトリックス樹脂フィルムを得ることを含む、請求項19または20にプリプレグの製造方法。 Prepreg production according to claim 19 or 20, comprising blending the polyetherimide resin (A) and a polyetheretherketone resin (b) as the crystalline resin (B) to obtain the matrix resin film. Method.
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