JP2594964B2 - Polyimide composite material - Google Patents

Polyimide composite material

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JP2594964B2
JP2594964B2 JP21512787A JP21512787A JP2594964B2 JP 2594964 B2 JP2594964 B2 JP 2594964B2 JP 21512787 A JP21512787 A JP 21512787A JP 21512787 A JP21512787 A JP 21512787A JP 2594964 B2 JP2594964 B2 JP 2594964B2
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友人 木場
千明 丸子
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐熱性、耐薬品性、機械的強度に優れ、かつ
成形加工性に優れた複合材料に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a composite material having excellent heat resistance, chemical resistance, mechanical strength, and excellent moldability.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来からポリイミドをマトリックスとする複合材料は
その力学的強度、特に高温時での強度保持率に優れ、か
つ耐溶剤性、寸法安定性に優れる為、宇宙航空機等の構
造材料として注目されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, composite materials using a polyimide matrix as a matrix have been attracting attention as structural materials for spacecraft and the like because of their excellent mechanical strength, particularly excellent strength retention at high temperatures, and excellent solvent resistance and dimensional stability.

然しながら、上記物性に優れていてもマトリックスと
するポリイミドは一般的に溶融粘度が高い為、ポリカー
ボネート、ポリエチレンテレフタレート等のエンジンニ
アリングプラスチックをマトリックスとする複合材料に
比較して成形加工条件が厳しく問題があった。また溶融
粘度が低く加工性に優れている特殊なポリイミドは熱変
形温度が低く、しかもハロゲン化炭化水素等の溶剤に可
溶である為、これらポリマーをマトリックスとする複合
材料では、耐熱性、耐薬品性に問題があった。
However, even if the above physical properties are excellent, polyimide as a matrix generally has a high melt viscosity, so molding and processing conditions are stricter than those of a composite material having a matrix of an engine nearing plastic such as polycarbonate or polyethylene terephthalate. Was. In addition, special polyimides with low melt viscosity and excellent workability have low heat distortion temperature and are soluble in solvents such as halogenated hydrocarbons. There was a problem with chemical properties.

そこで、本発明者らは、かかる問題を解決する技術と
して、先に特願昭61−090170号明細書において、 式 (式中Rは炭素数2以上の脂肪族基、環式脂肪族基、単
環式芳香族基、縮合多環式芳香族基、芳香族基が直接又
は架橋員により相互に連結された非縮合多環式芳香族基
から成る群から選ばれた4価の基を表す。) で表される繰り返し単位を有するポリイミドと繊維状補
強材よりなる複合材料を提案した。
Accordingly, the present inventors have previously disclosed in Japanese Patent Application No. 61-090170 a technique for solving such a problem. (Wherein R represents an aliphatic group having 2 or more carbon atoms, a cycloaliphatic group, a monocyclic aromatic group, a condensed polycyclic aromatic group, or a non-cyclic group in which aromatic groups are directly or mutually linked by a bridge member. Represents a tetravalent group selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic groups.) A composite material comprising a polyimide having a repeating unit represented by the following formula and a fibrous reinforcing material was proposed.

この複合材料はポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエーテルスルホン、ポリス
ルホン、ポリフェニレンスルフィドなどに代表される通
常のエンジンニアリングプラスチックスをマトリックス
する複合材料と比較して耐熱性やその他の機械的特性に
おいて、はるかに優れているが、成形加工性はこれらの
ポリマーをマトリックスする複合材料にいまだ及ばな
い。
This composite material has much higher heat resistance and other mechanical properties compared to a matrix material of ordinary engine nearing plastics represented by polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfide, etc. , But the processability is still inferior to composites matrixing these polymers.

〔本発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the present invention]

本発明の目的はポリイミドが本来有する特性、機械的
強度、耐薬品性、寸法安定性、さらに高温時の強度保持
率を損なうことなく、成形加工性が著しく向上した複合
材料を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a composite material having significantly improved moldability without impairing properties inherent to polyimide, mechanical strength, chemical resistance, dimensional stability, and strength retention at high temperatures. .

〔問題を解決する為の手段〕[Means for solving the problem]

本発明者らは前記問題点を解決する為に鋭意検討を行
った結果、新規ポリイミドと特定量の芳香族ポリスルホ
ンよりなる樹脂組成物が前記目的に有効であることを見
出し、本発明を完成させた。
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, have found that a resin composition comprising a novel polyimide and a specific amount of aromatic polysulfone is effective for the purpose, and completed the present invention. Was.

即ち、本発明は、式 (式中、Rは から成る群より選ばれた4価の基を表す。) で表される繰り返し単位からなるポリイミド99.9〜50重
量%と、 からなる群より選ばれた少なくとも一種の繰り返し単位
よりなる芳香族ポリスルホン0.1〜50重量%とからなる
樹脂組成物と、繊維状補強材よりなるポリイミド系複合
材料であって、当該複合材料中に容積含有率にて5〜85
%の繊維状補強材を含むことを特徴とするポリイミド系
複合材料である。
That is, the present invention uses the formula (Where R is Represents a tetravalent group selected from the group consisting of ) 99.9 to 50% by weight of a polyimide composed of a repeating unit represented by: And a polyimide-based composite material comprising a fibrous reinforcing material and a resin composition comprising from 0.1 to 50% by weight of an aromatic polysulfone comprising at least one repeating unit selected from the group consisting of: 5-85 by content
% Of a fibrous reinforcing material.

本発明で使用されるポリイミドの製造は、特願昭60−
205283、61−046369、61−274206号に記載された方法に
より行われる。
The production of the polyimide used in the present invention is described in Japanese Patent Application No.
205283, 61-046369, 61-274206.

即ち、式 で表される4,4′−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフ
ェニルと一種以上のテトラカルボン酸二無水物とを有機
溶媒中で反応させて得られるポリアミド酸をイミド化し
て得られる。
That is, the expression The polyamic acid obtained by reacting 4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl represented by the following formula with one or more tetracarboxylic dianhydrides in an organic solvent is imidized.

この時用いられるテトラカルボン酸二無水物として
は、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラ
カルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸
二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3′,4,4′−ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,3′
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3′,4,
4′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2′,3,
3′−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2
−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水
物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無
水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二
無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタ
ン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタ
ン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタ
ン二無水物、4−〔4−(3,4−ジカルボキシフェノキ
シ)フェノキシ〕フタル酸二無水物、2,3,6,7−ナフタ
レンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレン
テトラカルボン酸二無水物1,2,5,6−ナフタレンテトラ
カルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボ
ン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二
無水物、2,3,6,7−アントラセンカルボン酸二無水物、
1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物な
どであり、これらテトラカルボン酸二無水物は単独ある
いは2種以上混合して用いられる。
As the tetracarboxylic dianhydride used at this time, ethylene tetracarboxylic dianhydride, butanetetracarboxylic dianhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3,3'
-Benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,
4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ', 3,
3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2
-Bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1- Bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 4- [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenoxy] phthalic dianhydride, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride 1, 2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3, 6,7-anthracenecarboxylic dianhydride,
1,2,7,8-phenanthrene tetracarboxylic dianhydride and the like, and these tetracarboxylic dianhydrides are used alone or in combination of two or more.

本発明で流動化促進剤として用いられる芳香族ポリス
ルホンは などの繰り返し単位を有するポリスルホンであって、特
に典型的な芳香族ポリスルホンしては、一般式 で示され、英国アイ・シー・アイ社から“VIC TREX PE
S"の商標で市販されているポリエーテルスルホン、およ
び/または、一般式 で示され、米国ユニオンカーバイト社より“UDEL POLYS
ULFONE ”の商標で市販されているポリスルホンが挙げ
られる。
The aromatic polysulfone used as a fluidization accelerator in the present invention is Polysulfone having a repeating unit such as, particularly a typical aromatic polysulfone has a general formula "VIC TREX PE"
Polyethersulfone commercially available under the trademark "S" and / or a general formula "UDEL POLYS"
Polysulfone commercially available under the trademark ULFONE ".

これら芳香族ポリスルホンは各種重合度のものを自由
に製造することができ、目的のブレンド物に適切な溶融
粘度特性を有するものを任意で選択することができる。
These aromatic polysulfones can be freely produced in various degrees of polymerization, and those having a melt viscosity characteristic suitable for a target blend can be arbitrarily selected.

本発明で使用する樹脂組成物は前記ポリイミド99.9〜
50重量%、芳香族ポリスルホンが0.1〜50重量%の範囲
にあるように調整される。
The resin composition used in the present invention is the polyimide 99.9 ~
It is adjusted so that 50% by weight and aromatic polysulfone are in the range of 0.1 to 50% by weight.

本発明によるポリイミド/芳香族ポリスルホン樹脂組
成物は、350℃以上の高音域において著しく低い融点粘
度を示す。芳香族ポリスルホンの良好な流動化効果は小
量でも認められ、その組成割合の下限は0.1重量%であ
るが好ましくは0.5重量%以上である。
The polyimide / aromatic polysulfone resin composition according to the present invention exhibits a remarkably low melting point viscosity in a high sound range of 350 ° C. or higher. A good fluidizing effect of the aromatic polysulfone is recognized even in a small amount, and the lower limit of the composition ratio is 0.1% by weight, preferably 0.5% by weight or more.

また芳香族ポリスルホンの高温での機械的強度は耐熱
性樹脂の中でも優れた部類に属するが、機械的強度、特
にアイゾット耐衝撃強度はポリイミドに比べて劣るの
で、該組成物中の芳香族ポリスルホンの量を余り多くす
ると、ポリイミド本来の機械的強度が維持できなくな
り、従って複合材料の機械的強度も又維持できなくな
り、好ましくない。そのため芳香族ポリスルホンの組成
割合には上限があり、50重量%以下、好ましくは30重量
%以下である。
The mechanical strength of aromatic polysulfone at high temperatures belongs to the excellent class among heat-resistant resins, but the mechanical strength, particularly the Izod impact strength, is inferior to that of polyimide. If the amount is too large, the original mechanical strength of the polyimide cannot be maintained, and therefore the mechanical strength of the composite material cannot be maintained, which is not preferable. Therefore, there is an upper limit to the composition ratio of the aromatic polysulfone, which is 50% by weight or less, preferably 30% by weight or less.

本発明で用いる繊維状補強材とは、例えばガラス繊維
のヤーン、ロービング、炭素繊維のトウといった一方向
長繊維、及び織布、マット、フエルト等の多方向連続繊
維等を意味する。
The fibrous reinforcing material used in the present invention means, for example, unidirectional long fibers such as glass fiber yarns, rovings, and carbon fiber tows, and multidirectional continuous fibers such as woven fabrics, mats, and felts.

これら繊維状補強材はE−ガラス、S−ガラス、T−
ガラス、C−ガラス、AR−ガラス等のガラス繊維、PAN
系、ピッチ系、レーヨン系炭素繊維、デュポン社のケブ
ラーに代表される芳香族ポリアミド繊維、日本カーボン
社のニカロン等の炭化ケイ素繊維、ステンレス繊維等の
金属繊維、その他アルミナ繊維、ボロン繊維等で構成さ
れ、これら繊維は単独あるいは組合せたものでもよく、
さらに必要に応じてチタン酸カリウム繊維、マイカ、ケ
イ酸カルシウム等の他の補強材と組合せて用いることも
できる。この場合、樹脂組成物と補強材を予め混合して
おき、該混合物を繊維状補強材に含浸することにより本
発明の複合材料をえることができる。
These fibrous reinforcing materials are E-glass, S-glass, T-glass.
Glass fiber such as glass, C-glass, AR-glass, PAN
System, pitch-based, rayon-based carbon fiber, aromatic polyamide fiber such as Kevlar of DuPont, silicon carbide fiber such as Nicalon of Nippon Carbon Co., metal fiber such as stainless steel fiber, other alumina fiber, boron fiber, etc. These fibers may be used alone or in combination.
Further, if necessary, it can be used in combination with other reinforcing materials such as potassium titanate fiber, mica, and calcium silicate. In this case, the composite material of the present invention can be obtained by previously mixing the resin composition and the reinforcing material and impregnating the mixture with the fibrous reinforcing material.

これら繊維状補強材の選択に当たっては繊維の持つ強
度、弾性率、破断伸度といった機械的特性、電気的特
性、比重等を基に複合材料への要求特性に合せて選択す
べきである。例えば比強度、比弾性率への要求値が高い
場合は炭素繊維、ガラス繊維等を選択すべきであり、又
電磁波シールド特性が要求される場合は炭素繊維、金属
繊維等が好ましい。又は、電気絶縁特性が要求される場
合はガラス繊維等が好適である。
In selecting these fibrous reinforcing materials, they should be selected based on mechanical properties such as strength, elastic modulus, elongation at break, electrical properties, specific gravity, etc. of the fibers in accordance with the properties required for the composite material. For example, carbon fibers, glass fibers, and the like should be selected when required values for specific strength and specific elastic modulus are high, and carbon fibers, metal fibers, and the like are preferable when electromagnetic wave shielding characteristics are required. Alternatively, when electrical insulation properties are required, glass fiber or the like is suitable.

繊維状補強材の繊維径、収束本数については用いる繊
維状補強材の種類によって異なるが、例えば炭素繊維の
場合、繊維径は4〜8μm、収束本数は1000〜12000本
が一般的である。繊維径は得られる複合材料の機械特性
の面から細い方が好ましい。
The fiber diameter and the number of convergent fibers of the fibrous reinforcing material differ depending on the type of the fibrous reinforcing material used. For example, in the case of carbon fiber, the fiber diameter is generally 4 to 8 μm, and the number of convergent fibers is generally 1000 to 12000. The smaller the fiber diameter is, the better the mechanical properties of the obtained composite material are.

上記繊維状補強材を表面処理することはマトリックス
樹脂との密着性向上の面から好ましく、例えばガラス繊
維の場合シラン系、チタネート系カップリング剤で処理
することは特に好ましい。
The surface treatment of the fibrous reinforcing material is preferable from the viewpoint of improving the adhesion to the matrix resin. For example, in the case of glass fiber, it is particularly preferable to treat the fibrous reinforcing material with a silane-based or titanate-based coupling agent.

これらの繊維状補強材の複合材料中の容積含有率は5
〜85%、好ましは30〜70%である。繊維状補強材の容積
含有率が低いという補強材の効果が期待できず、逆に高
いと得れる複合材料の層間強度が著しく低下し好ましく
ない。
The volume content of these fibrous reinforcing materials in the composite material is 5
~ 85%, preferably 30-70%. The effect of the reinforcing material, that is, the volume content of the fibrous reinforcing material is low, cannot be expected. Conversely, if the reinforcing material is high, the interlayer strength of the obtained composite material is significantly reduced, which is not preferable.

上記繊維状補強材に前述の樹脂組成物を含浸させて繊
維補強複合材料をえるが、この場合通常の方法はすべて
利用できる。例えば前述の樹脂組成物を溶融状態で繊維
状補強材に含浸させる溶融含浸法、粉末状の樹脂組成物
を空気などの気体中に浮遊又は水等の液体中に懸濁させ
た状態で含浸させる流動床法等が挙げられる。
The fibrous reinforcing material is impregnated with the above-described resin composition to obtain a fiber-reinforced composite material. In this case, all ordinary methods can be used. For example, the above-mentioned resin composition is impregnated in a molten state by impregnating a fibrous reinforcing material in a molten state, or in a state in which a powdery resin composition is suspended in a gas such as air or suspended in a liquid such as water. Fluid bed method and the like can be mentioned.

溶融含浸法の場合、繊維状補強材と樹脂組成物よりな
る複合材料は次の様にして製造することが好ましい。
In the case of the melt impregnation method, it is preferable to produce a composite material comprising a fibrous reinforcing material and a resin composition as follows.

即ち、複数のボビンより引き出した一方向長繊維、例
えばトウを引き揃えた繊維シート又は多方向連続繊維を
張力調整ロールにて引き取り方向に一定張力をかける。
一方、該樹脂組成物を押出機で加熱溶融させ、ダイから
所定の温度に加熱した加熱ロール表面に塗布する。塗布
厚みは得られる複合材料中の樹脂含有百分率設定値によ
って決定すべきである。ついで前述の繊維シート又は多
方向連続繊維を当該加熱ロール表面に一定の張力で接触
させ、含浸させるものである。この場合、加熱ロールの
温度、本数等は樹脂組成物、引き取り速度等に応じて決
定すべきである。
That is, a unidirectional long fiber drawn from a plurality of bobbins, for example, a fiber sheet in which tows are aligned or a multidirectional continuous fiber is applied with a constant tension in a pulling direction by a tension adjusting roll.
On the other hand, the resin composition is heated and melted by an extruder, and is applied from a die to the surface of a heating roll heated to a predetermined temperature. The coating thickness should be determined by the set percentage of resin content in the resulting composite. Then, the above-mentioned fiber sheet or multidirectional continuous fiber is brought into contact with the surface of the heating roll with a constant tension to impregnate the heating roll. In this case, the temperature, the number, and the like of the heating rolls should be determined according to the resin composition, the take-up speed, and the like.

一方流動床法の場合、含浸後必要により乾燥した後繊
維状補強材中の樹脂組成物を加熱溶融することは一体化
した繊維補強複合材を得る為に特に有効である。又含浸
時の粒径は細かい方が望ましく、好ましくは使用する繊
維フィラメント径以下である。
On the other hand, in the case of the fluidized bed method, it is particularly effective to heat and melt the resin composition in the fibrous reinforcing material after drying as necessary after impregnation in order to obtain an integrated fiber-reinforced composite material. The particle size at the time of impregnation is desirably small, and is preferably not more than the diameter of the fiber filament to be used.

以上のようにして得た複合材料は積層し、加熱圧縮に
より、所望する形状の成形物を製造することができる。
The composite materials obtained as described above are laminated, and a molded product having a desired shape can be manufactured by heat compression.

積層成形時の加熱温度は300℃以上あれば良いのであ
るが、好ましくは350〜450℃である。また、加圧力は形
状による異なるが通常10kg/cm2以上あれば十分である。
The heating temperature at the time of lamination molding may be 300 ° C. or higher, but is preferably 350 to 450 ° C. The pressing force varies depending on the shape, but usually 10 kg / cm 2 or more is sufficient.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を合成例、実施例および比較例によりさら
に詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Synthesis Examples, Examples and Comparative Examples.

合成例−1 かきまぜ機、還流冷却器および窒素導入管を備えた反
応容器に、4,4′−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフ
ェニル3.68kg(10モル)と、N,N−ジメチルアセトアミ
ド52.15kgを装入し、室温で窒素雰囲気下に無水ピロメ
リット酸二無水物2.11kg(9.7モル)を溶液温度の上昇
に注意しながら分割して加え、室温で約20時間かきまぜ
た。かくして得られたポリアミド酸の対数粘度は0.52dl
/gであった。ここに対数粘度は、N,N−ジメチルアセト
アミド溶媒、濃度0.5g/100ml溶媒、35℃で測定した値で
ある。
Synthesis Example-1 A reaction vessel equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a nitrogen inlet tube was charged with 4.68 kg (10 mol) of 4,4'-bis (3-aminophenoxy) biphenyl and 52.15 kg of N, N-dimethylacetamide. , And 2.11 kg (9.7 mol) of pyromellitic dianhydride were added in portions at room temperature under a nitrogen atmosphere while paying attention to the rise in solution temperature, and the mixture was stirred at room temperature for about 20 hours. The logarithmic viscosity of the polyamic acid thus obtained is 0.52dl
/ g. Here, the logarithmic viscosity is a value measured at 35 ° C. in an N, N-dimethylacetamide solvent, a concentration of 0.5 g / 100 ml solvent.

このポリアミド酸溶液に、室温で窒素雰囲気下に4.04
kg(40モル)のトリエチルアミンおよび6.12kg(60モ
ル)の無水酢酸を滴下した。室温で20時間かきまぜて、
黄色スラリーを得た。このスラリーをろ別し、淡黄色ポ
リイミド粉を得た。このポリイミド粉をメタノールでス
ラッジした後ろ別し、180℃で8時間減圧乾燥して、5.3
2kg(収率97.9%)のポリイミド粉を得た。
4.04 at room temperature under nitrogen atmosphere
kg (40 mol) of triethylamine and 6.12 kg (60 mol) of acetic anhydride were added dropwise. Stir at room temperature for 20 hours,
A yellow slurry was obtained. This slurry was separated by filtration to obtain a pale yellow polyimide powder. This polyimide powder was sludged with methanol, separated and dried under reduced pressure at 180 ° C. for 8 hours.
2 kg (97.9% yield) of polyimide powder was obtained.

実施例−1〜4 合成例−1で得られたポリイミド粉末と、芳香族ポリ
スルホンの粉末であって、市販されているVICTREX PES
3600P(アイ・シー・アイ社商標)を第1表のように各
種の組成でドライブレンドした後、圧縮比3.0/1.0のス
クリューを備えた口径40mm押出機(処理温度360〜390
℃)で溶融混練しながら押し出す操作を行って均一配合
ペレットを得た。
Examples-1 to 4 Polyimide powder obtained in Synthesis Example-1 and aromatic polysulfone powder, which are commercially available VICTREX PES
After dry blending 3600P (trademark of ICI) with various compositions as shown in Table 1, a 40 mm diameter extruder equipped with a screw having a compression ratio of 3.0 / 1.0 (processing temperature of 360 to 390)
C.) to perform extrusion while melt-kneading to obtain a uniformly blended pellet.

次いで上記ペレットと一方向長繊維を用いて複合材料
を得た。即ち、100本のボビンから引き出された炭素繊
維のトウ(ベスファイトHTA−7−3000)100を引き備え
て150mm幅の繊維シートとなし、これに上記樹脂ペレッ
トを押出機390℃に加熱溶融させ、ダイから390℃に加熱
された240mm径の第1加熱ロールに70μmの厚みで塗布
し、前記繊維シートを150kgの張力で該第1加熱ロール
表面に接触させた。繊維シートは50cm/分の速度で移動
し、第1加熱ロールと同温度に維持した第2加熱ロール
へ接触し、更に第1加熱ロールと同温度の第3加熱ロー
ルへ接触して維持に該樹脂を含浸せしめ、200℃に保っ
た徐冷炉内で徐冷したのち引取機で巻き取った。得られ
た複合材料は幅150mm、厚み0.13mmのものであった。
Next, a composite material was obtained using the pellets and the unidirectional long fibers. That is, a carbon fiber tow (Vesfight HTA-7-3000) 100 drawn from 100 bobbins was prepared to form a fiber sheet having a width of 150 mm. The resin pellet was heated and melted at 390 ° C. in an extruder. The fiber sheet was applied from a die to a 240 mm diameter first heating roll heated to 390 ° C. with a thickness of 70 μm, and the fiber sheet was brought into contact with the surface of the first heating roll with a tension of 150 kg. The fiber sheet moves at a speed of 50 cm / min, contacts the second heating roll maintained at the same temperature as the first heating roll, and further contacts the third heating roll at the same temperature as the first heating roll to maintain the same. The resin was impregnated, gradually cooled in a slow cooling furnace maintained at 200 ° C., and wound up by a take-up machine. The obtained composite material had a width of 150 mm and a thickness of 0.13 mm.

この複合材料を20枚同一方向に積層し、390℃、20kg/
cm2の条件で20分間熱プレスして200×200mmの平板を得
たのち、内部ボイド率、繊維含有容積百分率、曲げ強
度、曲げ弾性率を測定した。ここで内部ボイド率とは平
板の比重及び繊維含有重量百分率から求めたものであ
る。
Laminate 20 composite materials in the same direction, 390 ℃, 20kg /
After hot pressing under a condition of cm 2 for 20 minutes to obtain a flat plate of 200 × 200 mm, the internal void ratio, the fiber content volume percentage, the bending strength, and the bending elastic modulus were measured. Here, the internal void ratio is determined from the specific gravity of the flat plate and the fiber content weight percentage.

結果を表−1に示す。表−1からわかる様に内部ボイ
ド率がほぼ0であり、高い機械強度を有している。
The results are shown in Table 1. As can be seen from Table 1, the internal void ratio is almost 0, and has high mechanical strength.

〔比較例1〜2〕 表−1に示す樹脂組成物を用い、実施例1〜4と同様
の操作で得られた平板の内部ボイド率、繊維含有容積百
分率、曲げ強度、曲げ弾性率の測定結果を表−1に併せ
て比較例1〜2として示す。比較例1の場合内部ボイド
率が高く、また比較例2の場合十分な機械強度を有して
いない。
[Comparative Examples 1 and 2] Measurement of internal void ratio, fiber content percentage, flexural strength and flexural modulus of a flat plate obtained by the same operation as in Examples 1 to 4 using the resin compositions shown in Table 1. The results are shown in Table 1 as Comparative Examples 1 and 2. Comparative Example 1 has a high internal void ratio, and Comparative Example 2 does not have sufficient mechanical strength.

〔実施例5〜8〕 実施例−2と同じ樹脂組成のペレットを用いて表−2
に示す繊維状補強材を用いて複合材料を得た。含浸条件
は第1加熱ロールの表面の樹脂塗膜厚を表−2の様に変
えた以外は実施例1〜4と同様に行った。ついで得られ
た複合材料を表−2に示す枚数分同一方向に積層したあ
と実施例1〜4と同様に平板状に成形し、物性評価し
た。結果を表−2に示す。
[Examples 5 to 8] Table 2 using pellets having the same resin composition as in Example-2.
A composite material was obtained using the fibrous reinforcing material shown in FIG. The impregnation conditions were the same as in Examples 1 to 4, except that the thickness of the resin coating on the surface of the first heating roll was changed as shown in Table-2. Then, the obtained composite materials were laminated in the same direction by the number of sheets shown in Table 2, then formed into a flat plate in the same manner as in Examples 1 to 4, and evaluated for physical properties. Table 2 shows the results.

〔実施例9〜10〕 実施例−2と同じ樹脂組成のペレットに、繊維状補強
材として表−2に示す多方向連続繊維(平織織布)を用
いて以下の方法により複合材料を得た。繰出軸に上架さ
れた多方向連続繊維を張力調整ロールにて引取方向に30
kgの張力をかけ、240mm径の加熱ロール3本の間を接触
させながら通過させた。一方、樹脂ペレットを押出機で
390℃に加熱溶融させ、ダイから390℃に加熱された第1
ロールに表−2に示す厚みで塗布し、前記繊維を第1加
熱ロール表面に接触させて含浸を開始させた。繊維は50
cm/分の速度で移動し、第1加熱ロールと同温度に加熱
させた第2加熱ロール、第3加熱ロールへ順次接触し
て、200℃に保った徐冷炉内で徐冷したのち引取機で巻
き取った。えられた複合材料は表−2に示す枚数積層し
た以外は実施例1〜4と同様に熱プレスして平板をえ、
物性評価した。結果を表−2に示す。
[Examples 9 to 10] A composite material was obtained by the following method using a multidirectional continuous fiber (plain woven fabric) shown in Table 2 as a fibrous reinforcing material for pellets having the same resin composition as in Example-2. . The multidirectional continuous fiber placed on the pay-out shaft is pulled in the take-off direction by a tension adjusting roll for 30 minutes.
After applying a tension of kg, the mixture was passed through three heating rolls having a diameter of 240 mm while being in contact with each other. On the other hand, resin pellets are extruded
Heated and melted to 390 ° C, the first heated to 390 ° C from the die
The fiber was applied to the roll at the thickness shown in Table 2, and the fiber was brought into contact with the surface of the first heating roll to start impregnation. Fibre is 50
After moving at a speed of cm / min, the second heating roll and the third heating roll heated to the same temperature as the first heating roll were successively contacted, gradually cooled in a slow cooling furnace maintained at 200 ° C., and then taken off by a take-off machine. Wound up. The obtained composite material was hot-pressed in the same manner as in Examples 1 to 4 except that the number of sheets shown in Table 2 was laminated to obtain a flat plate.
Physical properties were evaluated. Table 2 shows the results.

合成例−2 合成例−1におけるピロメリット酸二無水物2.11kgを
2.125kg(9.75モル)に変えた他は合成例−1と同様に
行い、対数粘度0.72dl/gのポリアミド酸を得た。このポ
リアミド酸溶液から合成例−1と同様の操作により5.4k
gの淡黄色ポリイミド粉末を得た。
Synthesis Example-2 2.11 kg of pyromellitic dianhydride in Synthesis Example-1
Except that the amount was changed to 2.125 kg (9.75 mol), the same procedure as in Synthesis Example 1 was performed to obtain a polyamic acid having an logarithmic viscosity of 0.72 dl / g. From this polyamic acid solution, 5.4 k
g of pale yellow polyimide powder was obtained.

〔実施例11〜13、比較例3〜4〕 合成例−2で得られたポリイミド粉と、芳香族ポリス
ルホンであって、市販されているUDEL POLYSULFONE P−
1700(米国ユニオンカーバイド社商標)を表−3の組成
で、圧縮比3.0/1.0のスクリューを備えた口径40mm押出
機(処理温度360〜390℃)で溶融混練しながら押し出す
操作を行って、均一配合ペレットを得た。次いで含浸温
度を380℃に変えた他は実施例1と同様に複合材料を得
た後、成形温度380℃、圧力20kg/cm2の条件で20分間熱
プレスして200X200mmの平板を得た。得られた平板の曲
げ強度、曲げ弾性率を測定した。
[Examples 11 to 13, Comparative Examples 3 and 4] Polyimide powder obtained in Synthesis Example-2 and aromatic polysulfone, commercially available UDEL POLYSULFONE P-
Extruding 1700 (trademark of Union Carbide, USA) with the composition shown in Table 3 using a 40 mm extruder (processing temperature 360-390 ° C) equipped with a screw having a compression ratio of 3.0 / 1.0 while melting and kneading, A blended pellet was obtained. Next, a composite material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the impregnation temperature was changed to 380 ° C., and hot pressed at a molding temperature of 380 ° C. and a pressure of 20 kg / cm 2 for 20 minutes to obtain a 200 × 200 mm flat plate. The bending strength and the bending elastic modulus of the obtained flat plate were measured.

結果を実施例11〜13、比較例3〜4として表−3に示
す。
The results are shown in Table 3 as Examples 11 to 13 and Comparative Examples 3 and 4.

合成例−3 合成例−1におけるピロメット酸二無水物2.11kgを3,
3′,4,4′,−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物3.16kg(9.85モル)に、N,N−ジメチルアセトアミド5
2.15kgを62.1kgにかえた他は、全て合成例−1と同様に
して、対数粘度0.53dl/gのポリアミド酸を得た。さらに
合成例−1と同様の脱水環化反応により淡黄色ポリイミ
ド粉6.32kgを得た。
Synthesis Example-3 2.11 kg of pyromethic dianhydride in Synthesis Example-1 was added to 3,
3.16 kg (9.85 mol) of 3 ', 4,4',-benzophenonetetracarboxylic dianhydride was added to N, N-dimethylacetamide 5
A polyamic acid having a logarithmic viscosity of 0.53 dl / g was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 2.15 kg was changed to 62.1 kg. Further, 6.32 kg of a pale yellow polyimide powder was obtained by the same dehydration cyclization reaction as in Synthesis Example-1.

〔実施例14〜17及び比較例5〜6〕 合成例−3で得られたポリイミド粉と、芳香族ポリス
ルホンVICTREX PES 3600Pを用い、実施例1〜4と同様
の操作で、ただ処理温度を320〜360℃に変えて、均一配
合ペレットを得た。
[Examples 14 to 17 and Comparative Examples 5 to 6] Using the polyimide powder obtained in Synthesis Example-3 and the aromatic polysulfone VICTREX PES 3600P, in the same manner as in Examples 1 to 4, the treatment temperature was changed to 320. The temperature was changed to 360360 ° C. to obtain a uniform blended pellet.

次いで含浸温度を370℃に変えた他は実施例1〜4と
同様に複合材料を得た後、成形温度370℃、圧力20kg/cm
2の条件で20分間熱プレスして200X200mmの平板を得た。
得られた平板の曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。結果
を表−4に示す。
Then, after obtaining a composite material in the same manner as in Examples 1 to 4 except that the impregnation temperature was changed to 370 ° C, the molding temperature was 370 ° C and the pressure was 20 kg / cm.
The plate was hot-pressed under the conditions of 2 for 20 minutes to obtain a 200 × 200 mm flat plate.
The bending strength and the bending elastic modulus of the obtained flat plate were measured. The results are shown in Table-4.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の方法によればポリイミドが本来有する優れた
特性に加え、成形加工性の良好な新規な複合材料が提供
される。
According to the method of the present invention, a novel composite material having good moldability and processability is provided in addition to the excellent properties inherent to polyimide.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】式 (式中、Rは から成る群より選ばれた4価の基を表す。) で表される繰り返し単位からなるポリイミド99.9〜50重
量%と、 からなる群より選ばれた少なくとも一種の繰り返し単位
よりなる芳香族ポリスルホン0.1〜50重量%とからなる
樹脂組成物と、繊維状補強材よりなるポリイミド系複合
材料であって、当該複合材料中に容積含有率にて5〜85
%の繊維状補強材を含むことを特徴とするポリイミド系
複合材料。
(1) Expression (Where R is Represents a tetravalent group selected from the group consisting of ) 99.9 to 50% by weight of a polyimide composed of a repeating unit represented by: And a polyimide-based composite material comprising a fibrous reinforcing material and a resin composition comprising from 0.1 to 50% by weight of an aromatic polysulfone comprising at least one repeating unit selected from the group consisting of: 5-85 by content
% Of a fibrous reinforcing material.
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