JP6519492B2 - プリプレグおよび繊維強化複合材料 - Google Patents

Description

本発明は、優れた導電性と耐衝撃性を兼ね備えた繊維強化複合材料を得るために用いられるプリプレグ、ならびに該プリプレグを用いた繊維強化複合材料に関するものである。

従来、炭素繊維、ガラス繊維などの強化繊維と、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂からなる繊維強化複合材料は、軽量でありながら、強度や剛性などの力学特性や耐熱性、また耐食性に優れているため、航空・宇宙、自動車、鉄道車両、船舶、土木建築およびスポーツ用品などの数多くの分野に応用されてきた。特に、高性能が要求される用途では、連続した強化繊維を用いた繊維強化複合材料が用いられ、強化繊維としては比強度、比弾性率に優れた炭素繊維が、そしてマトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂、中でも特に炭素繊維との接着性に優れたエポキシ樹脂が多く用いられている。

しかしながら、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の硬化物は熱可塑性樹脂にくらべて破壊靭性が一般的に低い。それにより繊維強化複合材料の耐衝撃性が低下する問題が生じる。特に航空機用構造部材の場合、組立中の工具落下や運用中の雹の衝撃等に対して優れた耐衝撃性が要求されるため、耐衝撃性の向上は大きな課題であった。

繊維強化複合材料は一般に層構造をとっており、これに衝撃が加わると層間に高い応力がかかり、クラックが発生する。クラック発生を抑制するにはエポキシ樹脂の塑性変形能力を高めることが有効であり、その手段としては塑性変形能力に優れている熱可塑性樹脂を配合することである。

熱可塑性樹脂を配合する方法は、過去に様々な検討がなされてきた。例えば、特許文献１および２に記載があるように、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させて高靭性化した高靭性熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として用いる方法が知られている。

また、耐衝撃性向上のための他の手段として、特許文献３または４に記載があるように、クラックの入りやすい層間に熱可塑性樹脂を存在させる手法が知られている。

ところが、このような技術は、繊維強化複合材料に高度な耐衝撃性を与える一方で、層間に絶縁層となる樹脂層を生じることになる。そのため、炭素繊維強化複合材料の特徴の一つである導電性のうち、厚み方向の導電性が著しく低下するという欠点がある。炭素繊維強化複合材料を航空機構造部材や風車ブレード部材等に適用した場合、落雷時の導電経路が炭素繊維の方向に限定され、厚み方向や、厚み方向と繊維方向に直交する方向（以下、面内繊維直交方向と称することもある）の電流散逸能が低くなる。その結果、雷撃箇所が局所的な高電流に曝され、その部位の樹脂が蒸発することにより、全体的な層間剥離を引き起こして構造部材の壊滅的な強度低下を引き起こす可能性がある。

繊維強化複合材料の厚み方向の導電性を高める方法としては、例えば、特許文献５または６に記載があるように、マトリックス樹脂に金属粒子や、カーボン粒子を配合する方法が考えられるが、これらの文献においては、高度な耐衝撃性と導電性との両立についてなんら触れられておらず、これらの文献に記載される方法では、繊維強化複合材料において優れた耐衝撃性と導電性を両立することは困難であった。

近年では、繊維強化複合材料にて優れた耐衝撃性と導電性の両立を目指すべく、鋭意検討がなされている。例えば、特許文献７または８に記載があるように、繊維強化複合材料の層間部分に耐衝撃性を向上する強化材と導電性を向上する導電性粒子を配置する方法等が挙げられるが、これらの手法による導電性の向上効果は十分とまではいえず、更なる向上が期待されていた。

特開昭６２−２９７３１４号公報 特開昭６２−２９７３１５号公報 特開平１−１０４６２４号公報 特開平２−３１１５３８号公報 特開平６−３４４５１９号公報 特開平８−３４８６４号公報 特開２００８−２３１３９５号公報 特表２０１０−５０８４１６号公報

しかしながら、繊維強化複合材料の導電性を更に向上させるために配合する導電性粒子の量を増加させると、耐衝撃性が低下してしまう。また、繊維強化複合材料の導電性を向上させるために炭素繊維含有量を増加させても、耐衝撃性が低下してしまう。一方で、繊維強化複合材料の耐衝撃性を向上させるために層間の熱可塑性樹脂量を増加させると、層間で絶縁樹脂層の厚みが増加し、導電性は低下してしまう。このように、従来技術では優れた導電性と耐衝撃性の両立は達成困難であった。

そこで、本発明の目的は、優れた導電性と耐衝撃性を兼ね備えた繊維強化複合材料を得ることができるプリプレグを提供することにある。

本発明のプリプレグは、かかる課題を解決するために次のような手段を採用するものである。すなわち、少なくとも次の構成要素［Ａ］〜［Ｄ］を含むプリプレグであって、該プリプレグの硬化物が下記条件（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を満たすプリプレグである。
［Ａ］：炭素繊維
［Ｂ］：エポキシ樹脂
［Ｃ］：芳香族アミン化合物
［Ｄ］：カーボン材料からなる導電性ナノフィラー
（Ｉ）：構成要素［Ａ］を含む炭素繊維層とその間に配置された層間樹脂層を含み、前記層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗が５０Ωｃｍ以下である。
（ＩＩ）：炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率が７０〜７５体積％である。
（ＩＩＩ）：層間樹脂層の平均厚みが次式（１）または式（２）を満たす。

Ａ≦１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｔ_ｒ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（１）
Ａ＞１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｔ_ｒ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（２）
Ｔ_ｒ：層間樹脂層の平均厚み（μｍ）
Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）。

また、本発明の繊維強化複合材料は、上記プリプレグを加熱硬化させて得られる。

本発明のプリプレグを積層し、硬化することにより、優れた厚み方向の導電性と耐衝撃性を兼ね備えた繊維強化複合材料を提供することが可能になる。本発明のプリプレグは、種々の炭素繊維目付に対しても優れた厚み方向の導電性と耐衝撃性を兼ね備えているため、航空機構造部材、風車の羽根、自動車外板およびＩＣトレイやノートパソコンの筐体などのコンピュータ用途等に広く展開でき、適用製品の性能を大きく向上させることが可能である。

本発明のプリプレグは、該プリプレグを硬化して得られる炭素繊維複合材料が構成要素［Ａ］を含む炭素繊維層と、その間に配置されたマトリックス樹脂の層、すなわち、層間樹脂層を含む。本発明の構成要素［Ａ］である炭素繊維は比強度、比弾性率に優れ、かつ、高い導電性を有していることから、優れた力学物性と高導電性が求められる用途に好ましく用いられる。

炭素繊維としては、具体的にはアクリル系、ピッチ系およびレーヨン系等の炭素繊維が挙げられ、特に引張強度の高いアクリル系の炭素繊維が好ましく用いられる。

かかるアクリル系の炭素繊維は、例えば、次に述べる工程を経て製造することができる。アクリロニトリルを主成分とするモノマーから得られるポリアクリロニトリルを含む紡糸原液を、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法、または溶融紡糸法により紡糸する。紡糸後の凝固糸は、製糸工程を経て、プリカーサーとし、続いて耐炎化および炭化などの工程を経て炭素繊維を得ることができる。

炭素繊維の形態としては、有撚糸、解撚糸および無撚糸等を使用することができるが、有撚糸の場合は炭素繊維束を構成するフィラメントの配向が平行ではないため、得られる繊維強化複合材料の力学特性の低下の原因となることから、繊維強化複合材料の成形性と強度特性のバランスが良い解撚糸または無撚糸が好ましく用いられる。

本発明で用いる炭素繊維は、引張弾性率が２００〜４４０ＧＰａの範囲であることが好ましい。炭素繊維の引張弾性率は、炭素繊維を構成する黒鉛構造の結晶度に影響され、結晶度が高いほど弾性率は向上する。また、導電性も結晶度が高いほど高くなる。この範囲であると繊維強化複合材料に導電性、剛性、強度のすべてが高いレベルでバランスするために好ましい。より好ましい弾性率は、２３０〜４００ＧＰａの範囲内であり、さらに好ましくは２６０〜３７０ＧＰａの範囲内である。ここで、炭素繊維の引張弾性率は、ＪＩＳ Ｒ７６０１−２００６に従い測定された値である。

炭素繊維の市販品としては、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ−２４Ｋ、“トレカ（登録商標）”Ｔ３００−３Ｋ、および“トレカ（登録商標）”Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ（以上東レ（株）製）などが挙げられる。

本発明の構成要素［Ｂ］は本発明の繊維強化複合材料のマトリックス樹脂となるエポキシ樹脂である。構成要素［Ｂ］が１分子中にグリシジル基が２個以上のエポキシ樹脂である場合、後述する硬化剤と混合した混合物を加熱硬化して得られる硬化物のガラス転移温度が高くなるため好ましい。本発明の繊維強化複合材料の耐熱性や力学特性に著しい悪影響を及ぼさない範囲で、１分子中にグリシジル基が１個のエポキシ樹脂を配合してもよい。

かかるエポキシ樹脂としては、例えば、ジアミノジフェニルメタン型、ジアミノジフェニルスルホン型、アミノフェノール型、メタキシレンジアミン型、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン型、イソシアヌレート型およびヒダントイン型等のエポキシ樹脂が挙げられる。中でも物性のバランスが良いことから、ジアミノジフェニルメタン型とアミノフェノール型のエポキシ樹脂が特に好ましく用いられる。

また、３官能以上のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型、オルソクレゾールノボラック型、トリスヒドロキシフェニルメタン型およびテトラフェニロールエタン型等のエポキシ樹脂が挙げられる。

これらのエポキシ樹脂は、単独で用いてもよいし、適宜配合して用いてもよい。任意の温度において流動性を示すエポキシ樹脂と、任意の温度において流動性を示さないエポキシ樹脂を配合することは、得られるプリプレグを熱硬化する時の、マトリックス樹脂の流動性制御に有効である。例えば、熱硬化時において、マトリックス樹脂がゲル化するまでの間に示す流動性が大きいと、強化繊維の配向に乱れを生じたり、マトリックス樹脂が系外に流れ出すことにより、繊維体積含有率が所定の範囲から外れたりすることがあり、その結果、得られる繊維強化複合材料の力学物性が低下する可能性がある。また、任意の温度において様々な粘弾性挙動を示すエポキシ樹脂を複数種組み合わせることは、得られるプリプレグのタック性やドレープ性を適切なものとするためにも有効である。

構成要素［Ｂ］のエポキシ樹脂と共重合させて用いられる上記の熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等が挙げられる。

これらの樹脂組成物や化合物は、単独で用いてもよいし適宜配合して用いてもよい。１官能のエポキシ樹脂や２官能のエポキシ樹脂を配合することは、樹脂の流動性と硬化後の耐熱性を兼ね備えるものとする。特に、グリシジルアミン型エポキシ樹脂とグリシジルエーテル型エポキシ樹脂の組み合わせは、耐熱性および耐水性とプロセス性の両立を可能にする。また、常温で液状のエポキシ樹脂を少なくとも１種と、常温で固形状のエポキシ樹脂を少なくとも１種を配合することは、プリプレグのタック性とドレープ性を適切なものとする。

２官能のエポキシ樹脂としては、フェノール類を前駆体とするグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。このようなエポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂およびレゾルシノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。

液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂およびレゾルシノール型エポキシ樹脂は、低粘度であるために、他のエポキシ樹脂と組み合わせて使うことが好ましい。

また、固形のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に比較し架橋密度の低い構造を与えるため耐熱性は低くなるが、より靭性の高い構造が得られるため、グリシジルアミン型エポキシ樹脂や液状のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノールＦ型エポキシ樹脂と組み合わせて用いられる。

ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂は、低吸水率かつ高耐熱性の硬化樹脂を与える。また、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂およびジフェニルフルオレン型エポキシ樹脂も、低吸水率の硬化樹脂を与えるため好適に用いられる。ウレタン変性エポキシ樹脂およびイソシアネート変性エポキシ樹脂は、破壊靱性と伸度の高い硬化樹脂を与える。

ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”８２５（三菱化学（株）製）、“エポトート（登録商標）”ＹＤ−１２８（東都化成（株）製）、およびＤＥＲ−３３１やＤＥＲ−３３２（以上、ダウケミカル社製）などが挙げられる。

ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”８０６、“ｊＥＲ（登録商標）”８０７および“ｊＥＲ（登録商標）”１７５０（以上、三菱化学（株）製）、“エピクロン（登録商標）”８３０（ＤＩＣ（株）製）および“エポトート（登録商標）”ＹＤ−１７０（東都化成（株）製）などが挙げられる。

レゾルシノール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デコナール（登録商標）”ＥＸ−２０１（ナガセケムテックス（株）製）などが挙げられる。

ジアミノジフェニルメタン型のエポキシ樹脂市販品としては、ＥＬＭ４３４（住友化学（株）製）、“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ７２０、“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ７２１、“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ９５１２、“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ９６６３（以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）、および“エポトート（登録商標）”ＹＨ−４３４（東都化成（株）製）などが挙げられる。

メタキシレンジアミン型のエポキシ樹脂市販品としては、“ＴＥＴＲＡＤ（登録商標）”−Ｘ（三菱ガス化学社製）が挙げられる。

１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン型のエポキシ樹脂市販品としては、“ＴＥＴＲＡＤ（登録商標）”−Ｃ（三菱ガス化学社製）が挙げられる。

イソシアヌレート型のエポキシ樹脂市販品としては、“ＴＥＰＩＣ（登録商標）”−Ｐ（日産化学社製）が挙げられる。

トリスヒドロキシフェニルメタン型のエポキシ樹脂市販品としては、“ＴＡＣＴＩＸ（登録商標）”７４２（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）が挙げられる。

テトラフェニロールエタン型のエポキシ樹脂市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”１０３１Ｓ（三菱化学（株）製）が挙げられる。

アミノフェノール型のエポキシ樹脂市販品としては、ＥＬＭ１２０やＥＬＭ１００（以上、住友化学（株）製）、“ｊＥＲ（登録商標）”６３０（三菱化学（株）製）、および“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ０５１０（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）、“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ０６００（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）などが挙げられる。

テトラグリシジルジミノジフェニルスルホン型のエポキシ樹脂市販品としては、ＴＧ３ＤＡＳ（三井化学ファイン（株）製）などが挙げられる。

グリシジルアニリン型のエポキシ樹脂市販品としては、ＧＡＮやＧＯＴ（以上、日本化薬（株）製）などが挙げられる。

ビフェニル型エポキシ樹脂の市販品としては、ＮＣ−３０００（日本化薬（株）製）などが挙げられる。

ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン（登録商標）”ＨＰ７２００（ＤＩＣ（株）製）などが挙げられる。

ウレタン変性エポキシ樹脂の市販品としては、ＡＥＲ４１５２（旭化成エポキシ（株）製）などが挙げられる。

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、ＤＥＮ４３１やＤＥＮ４３８（以上、ダウケミカル社製）および“ｊＥＲ（登録商標）”１５２（三菱化学（株）製）などが挙げられる。

オルソクレゾールノボラック型のエポキシ樹脂市販品としては、ＥＯＣＮ−１０２０（日本化薬（株）製）や“エピクロン（登録商標）”Ｎ−６６０（ＤＩＣ（株）製）などが挙げられる。

ヒダントイン型のエポキシ樹脂市販品としては、ＡＹ２３８（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）が挙げられる。

本発明の構成要素［Ｃ］である芳香族アミン化合物は、構成要素［Ｂ］のエポキシ樹脂を加熱硬化するための硬化剤として使用される。かかる芳香族アミン化合物としては、例えば、３，３’−ジイソプロピル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジ−ｔ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジ−ｔ−ブチル−５，５’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジ−ｔ−ブチル−５，５’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトライソプロピル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジ−ｔ−ブチル−５，５’−ジイソプロピル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラ−ｔ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミンなどが挙げられる。中でも、航空、宇宙機用途などの場合、耐熱性、弾性率に優れ、さらに線膨張係数および吸湿による耐熱性の低下が小さい硬化物が得られる４，４’−ジアミノジフェニルスルホンおよび３，３’−ジアミノジフェニルスルホンが用いることが好ましい。これらの芳香族アミン化合物は単独で用いてもよいし、適宜配合して用いてもよい。また、他成分との混合時は粉体、液体いずれの形態でもよく、粉体と液体の芳香族アミン化合物を混合して用いても良い。

構成要素［Ｃ］である芳香族アミン化合物の市販品としては、“セイカキュア（登録商標）”Ｓ（セイカ（株）製）、ＭＤＡ−２２０（三井化学（株）製）、“ＬＯＮＺＡ ＣＵＲＥ（登録商標）”Ｍ−ＤＩＰＡ（Ｌｏｎｚａ（株）製）、および“ＬＯＮＺＡ ＣＵＲＥ（登録商標）”Ｍ−ＭＩＰＡ（Ｌｏｎｚａ（株）製）および３，３’−ＤＡＳ（三井化学（株）製）などが挙げられる。

本発明において構成要素［Ｃ］の配合量は、耐熱性や力学特性の観点から、構成要素［Ｃ］である芳香族アミン化合物の活性水素量のモル数を、構成要素［Ｂ］を含む樹脂組成物中の全エポキシ樹脂のエポキシ基のモル数に対して０．６〜１．２倍とすることが好ましく、０．８〜１．１倍とすればより好ましい。０．６倍に満たない場合、硬化物の架橋密度が十分でないため、弾性率、耐熱性が不足し、繊維強化複合材料の静的強度特性が不足する場合がある。０．６〜１．２倍の範囲であれば、得られる繊維強化複合材料の弾性率、耐熱性の点で好ましい。

本発明の構成要素［Ｃ］である芳香族アミン化合物は、一般的に架橋反応の進行が遅いことが知られている。そこで、本発明の構成要素［Ｃ］には反応を促進するため硬化促進剤を配合することができる。かかる硬化促進剤としては、例えば、三級アミン、ルイス酸錯体、オニウム塩、ヒドラジド化合物、イミダゾール化合物、尿素化合物などが挙げられる。硬化促進剤の配合量は、使用する種類により適宜調整する必要があるが、全エポキシ樹脂１００質量部に対し、１０質量部以下、好ましくは５質量部以下である。硬化促進剤がかかる範囲で配合されている場合、繊維強化複合材料を成形する際の温度ムラが生じにくいために好ましい。

本発明の構成要素［Ｄ］であるカーボン材料からなるナノフィラーは、本発明で得られる繊維強化複合材料の導電性を高めるために配合される。カーボン材料からなるナノフィラーとしては、特に制限はなく、例えば、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンナノコーン、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、カーボンマイクロコイル、カーボンナノウォール、カーボンナノチャプレット、フラーレン、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノフレーク、およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらのカーボン材料からなるナノフィラーは１種を単独で使用しても２種以上を併用してもよい。このようなカーボン材料からなるナノフィラーのうち、供給・価格、導電性付与効果など総合的な面から、低価格で且つ導電性付与効果の高いカーボンブラックが好ましい。カーボンブラックとは、一般的に一次粒子の状態の数平均粒径が３〜５００ｎｍに制御されて製造された炭素主体の微粒子である。かかるカーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、中空ファーネスブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックなどを挙げることができる。

カーボンブラックは、構成要素［Ｂ］に分散された場合、通常一次粒子が複数個連結したストラクチャーを形成しており、大きなストラクチャーを形成しやすいカーボンブラックが導電性に優れるとされている。しかしながら、ストラクチャーの大きさが大きすぎると構成要素［Ａ］からなる束の間や、接触不良を起こしている構成要素［Ａ］からなる束と層間樹脂層で導電経路を形成する構成要素［Ｄ］等の物質との隙間に入り込むことができなくなる。以上の理由により、本発明の構成要素［Ｄ］のストラクチャーの大きさは、数平均粒径で１００〜５００ｎｍの範囲であると良く、好ましくは１２０〜４００ｎｍの範囲であり、より好ましくは１３０〜３００ｎｍの範囲である。カーボンブラックのストラクチャーの大きさをかかる範囲とすることで、構成要素［Ａ］同士、および構成要素［Ａ］からなる束と層間樹脂層で導電経路を形成する構成要素［Ｄ］等の導電性物質との隙間に配置することができ、ひいては得られる繊維強化複合材料の厚み方向の導電性を飛躍的に向上することができる。ここで、カーボンブラックのストラクチャーの大きさは、次の方法で得られた値が用いられる。すなわち、構成要素［Ｂ］にカーボンブラックを分散させた後、構成要素［Ｃ］である硬化剤を配合して、所定の型枠内に注入し、熱風オーブン中で室温から１８０℃の温度まで１分間に１．５℃ずつ昇温した後、１８０℃の温度下で２時間保持して２ｍｍ厚の樹脂硬化板を得た。得られた硬化板をミクロトームにて薄片加工を行い、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、任意のストラクチャー５０個以上について、一番長い箇所の距離を粒径として計測し、平均した値である。

本発明の構成要素［Ｄ］の配合量は、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して０．２〜１５．０質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは１．０〜１０．０質量部の範囲であり、さらに好ましくは２．０〜７．０質量部の範囲である。構成要素［Ｄ］の配合量をかかる範囲とすることで得られる繊維強化複合材料の導電性と力学物性のバランスを取ることができる。

本発明のプリプレグは、該プリプレグを成形して得られる炭素繊維複合材料が構成要素［Ａ］を含む炭素繊維層と、その間に配置されたマトリックス樹脂の層を含み、層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗が５０Ωｃｍ以下であることを特徴とする。繊維強化複合材料は一般に層構造をとっており、これに衝撃が加わると層間に高い応力がかかり、クラックが発生する。耐衝撃性向上のための手段として、クラックの入りやすい層間に層間樹脂層を存在させる手法が知られている。ところが、このような技術は、繊維強化複合材料に高度な耐衝撃性を与える一方で、層間に絶縁層となる層間樹脂層を生じることになる。そのため、繊維強化複合材料の厚み方向の優れた導電性と耐衝撃性を両立させるためには、炭素繊維層間の層間樹脂層に導電性のパスを形成させ、層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗を５０Ωｃｍ以下とする必要があり、好ましくは４０Ωｃｍ以下、より好ましくは３０Ωｃｍ以下である。層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗の好ましい範囲には特に下限は無く、低い方が得られる繊維強化複合材料の導電性が高くなるため好ましい。

層間樹脂層の導電性パスの形成方法としては様々な方法を用いることができる。例えば、層間樹脂層で隣接する炭素繊維層の表層に存在する炭素繊維を交絡させる方法、あるいは層間樹脂層に導電性フィラーや、導電性繊維の基材、あるいは金属線からなるメッシュなどを配合する方法が挙げられる。中でも、後述する、構成要素［Ｆ］である導電性粒子を配合する方法や、構成要素［Ｈ］である導電性成分を含む繊維基材を配合する方法、構成要素［Ｉ］である炭素単繊維ウェブを配合する方法などは、得られる炭素繊維複合材料の厚み方向の導電性と耐衝撃性のバランスに優れるため、好ましく用いることができる。

かかる層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗は、次の方法で測定することができる。すなわち、疑似等方積層した繊維強化複合材料の断面を研磨し、厚み方向両端面にＰｔを蒸着して電極とし、導電性評価用のサンプルを得る。このサンプルを移動ステージ上に配置し、厚み方向両端面にアドバンテスト（株）製Ｒ６４５１Ａデジタルマルチメーターを接続し、電圧端子の一方は探針（マイクロマニピュレータプローブ）に接続して、サンプル側面の層間樹脂層を探針でなぞるように走査する。移動距離と電圧降下からサンプルの体積固有抵抗値を測定して得られた値が、層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗（Ωｃｍ）である。

また、前記層間樹脂層を有する炭素繊維複合材料は、構成要素［Ａ］が含まれる炭素繊維層と該炭素繊維層の間に配置された層間樹脂層が電気的に直列に配置された回路として見なすことができる。そのため、炭素繊維複合材料の優れた厚み方向の導電性を発現させるためには、炭素繊維層と層間樹脂層のそれぞれの導電性を高める必要がある。

そこで、本発明のプリプレグは炭素繊維層の極めて高い導電性を発現するために、該プリプレグを成形して得られる炭素繊維複合材料の炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率が７０〜７５体積％であることを特徴とする。炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率を７０体積％以上とすることで、炭素繊維層での炭素繊維同士の接触頻度が増加し、ひいては導電経路が増加して炭素繊維層において優れた厚み方向の導電性が得られる。加えて、構成要素［Ｄ］であるカーボンナノフィラーを配合することで、炭素繊維間にカーボンナノフィラーが入り込み、それらが炭素繊維同士を繋ぐ導電経路として効果的に働くために、炭素繊維層において従来の炭素繊維複合材料では達成できなかったような極めて高い厚み方向、ならびに面内繊維直交方向の導電性が得られる。そのため、航空機構造部材として適用した場合には、従来高い導電性を有していた炭素繊維複合材料の繊維方向だけで無く、厚み方向や面内繊維直交方向にも雷撃電流を拡散できるため、優れた耐雷特性を発現することができる。また、炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率を７５体積％以下とすることで、炭素繊維層のマトリックス樹脂不足に起因するボイド生成、ひいては繊維強化複合材料の強度低下を抑制することができる。

炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率は、次の方法で測定することができる。すなわち、繊維強化複合材料の繊維直交断面を研磨し、落射照明型光学顕微鏡で倍率２００倍以上に拡大して写真を撮る。この断面画像の炭素繊維層部分を解析ソフトウェアＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｒｅｍｉｅｒ（（株）日本ローパー製）にて二値化を行い、炭素繊維の断面積を計算する。炭素繊維の断面積を計算する。得られた断面積を解析範囲の面積で割り返して算出した値が、炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率である。

本発明のプリプレグは、該プリプレグを成形して得られる炭素繊維複合材料が構成要素［Ａ］を含む炭素繊維層とその間に配置された層間樹脂層を含み、該層間樹脂層の平均厚みが次式（１）または式（２）を満たすことを特徴とする。

Ａ≦１３０の場合：
［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｔ_ｒ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（１）
Ａ＞１３０の場合：
［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｔ_ｒ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（２）
Ｔ_ｒ：層間樹脂層の平均厚み（μｍ）
Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）。

従来、繊維強化複合材料の導電性を更に向上させるために配合する導電性粒子の量を増加させる、あるいは、炭素繊維含有量を増加させると、それに伴って耐衝撃性が低下してしまうことがあった。一方で、繊維強化複合材料の耐衝撃性を向上させるために層間の熱可塑性樹脂の量を増加させると、層間樹脂層の厚みが増加し、導電性は低下してしまった。そこで、上記の本発明のプリプレグの要件である、層間樹脂層中に炭素繊維層を電気的に接続する導電性パスを有することと、炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率が７０〜７５体積％であることに加えて、繊維強化複合材料の層間樹脂層の厚みとプリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付が上記の式（１）または式（２）の範囲とすることで、極めて高い導電性と耐衝撃性を両立した繊維強化複合材料が得ることができることを見いだした。層間樹脂層の厚みを式（１）および式（２）の下限以上とすることで、高い耐衝撃性を有したまま、前述した炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率を高めることができ、その結果、炭素繊維複合材料の厚み方向および面内繊維直交方向の導電性を著しく向上させることができる。また、層間樹脂層の厚みを式（１）および式（２）の上限以下とすることで、炭素繊維層におけるマトリックス樹脂の不足に起因するボイド生成、ひいては繊維強化複合材料の強度低下を抑制することができるほか、層間の導電性物質と炭素繊維層の間の導電経路が形成しやすくなり、極めて高い炭素繊維複合材料の厚み方向の導電性が得られる。

構成要素［Ａ］を含む炭素繊維層の間に配置された層間樹脂層の平均厚みは次の方法で測定することができる。すなわち、繊維強化複合材料の断面を研磨し、落射照明型光学顕微鏡で倍率２００倍以上に拡大して写真を撮る。この断面写真を用い、炭素繊維層の間に配置された層間樹脂層の厚みを写真上で任意に選んだ少なくとも５ヶ所で測り、その平均値を層間樹脂層の平均厚みとする。

本発明のプリプレグは、構成要素［Ａ］に第１樹脂組成物が含浸されてなる第１層と、炭素繊維層の片面または両面に形成された第２樹脂組成物からなる第２層から構成されることが好ましい。かかる構成で第１層を備えたプリプレグ表面に第２樹脂組成物からなる第２層が配置されることで、得られるプリプレグにタック性を付与でき、プリプレグを積層する際のハンドリングを良好にすることができる。

上記の第１層と第２層から構成されるプリプレグにおいて、第１樹脂組成物の最低粘度は５．０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜５．０Ｐａ・ｓ、さらに好ましくは０．１〜５．０Ｐａ・ｓである。第１樹脂組成物の最低粘度をかかる範囲とすることで、プリプレグを成形中の第１樹脂組成物に流動性が付与され、炭素繊維層のボイドを低減し、ひいては繊維強化複合材料の力学的強度の低下を防ぐことができる。

また、上記の第１層と第２層から構成されるプリプレグにおいて、第２樹脂組成物の最低粘度は１．０Ｐａ・ｓ以上であることが好ましく、より好ましくは１．０〜１００Ｐａ・ｓ、さらに好ましくは１．０〜５０Ｐａ・ｓである。第２樹脂組成物の最低粘度をかかる範囲とすることで、プリプレグを成形中の第２樹脂組成物の流動性が抑制され、成形後の繊維強化複合材料の層間樹脂層の厚みを適切なものにできる。

また、本発明のプリプレグは、プリプレグのタックやドレープ特性や、繊維強化複合材料の耐衝撃性などの力学特性を改良するために、エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂や、ゴム粒子および熱可塑性樹脂粒子等の有機粒子や、無機粒子等を配合することができる。

エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂としては、樹脂と強化繊維との接着性改善効果が期待できる水素結合性の官能基を有する熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。水素結合性官能基としては、アルコール性水酸基、アミド結合、スルホニル基、カルボキシル基などを挙げることができる。

アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂などを挙げることができる。アミド結合を有する熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルピロリドンなどを挙げることができる。スルホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどを挙げることができる。ポリアミド、ポリイミドおよびポリスルホンは主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能基を有してもよい。ポリアミドは、アミド基の窒素原子に置換基を有してもよい。カルボキシル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリアミドイミドなどを挙げることができる。

エポキシ樹脂可溶で、水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂の市販品としては、ポリビニルアセタール樹脂としてデンカブチラール（電気化学工業（株）製）、およびポリビニルアルコール樹脂として“デンカポバール（登録商標）”（電気化学工業（株）製）、“ビニレック（登録商標）”（チッソ（株）製）、ポリアミド樹脂として“マクロメルト（登録商標）”（ヘンケル株式会社製）、“アミラン（登録商標）”ＣＭ４０００（東レ株式会社製）、ポリイミドとして“ウルテム（登録商標）”（サビックイノベーティブプラスチックス社製）、“オーラム（登録商標）”（三井化学（株）製）、“ベスペル（登録商標）”（デュポン社製）ＰＥＥＫポリマーとして“Ｖｉｃｔｒｅｘ（登録商標）”（ビクトレックス社製）、ポリスルホンとして“ＵＤＥＬ（登録商標）”（ソルベイ アドバンストポリマーズ（株）製）、ポリビニルピロリドンとして、“ルビスコール（登録商標）”（ビーエーエスエフジャパン（株）製）を挙げることができる。

また、アクリル系樹脂は、エポキシ樹脂との高い相溶性を有し、粘弾性制御のために好ましく用いられる。アクリル樹脂の市販品としては、“ダイヤナール（登録商標）”ＢＲシリーズ（三菱レイヨン（株）製）、“マツモトマイクロスフェアー（登録商標）”Ｍ、Ｍ１００、Ｍ５００（松本油脂製薬（株）製）などを挙げることができる。

エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂としては、ポリアリールエーテル骨格で構成される熱可塑性樹脂を用いることで、得られるプリプレグのタック性の制御、プリプレグを加熱硬化する時のマトリックス樹脂の流動性の制御および得られる繊維強化複合材料の耐熱性や弾性率を損なうことなく靭性を付与することができるため、本発明において好ましく用いられる。かかるポリアリールエーテル骨格で構成される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルエーテルスルホンなどを挙げることができ、これらのポリアリールエーテル骨格で構成される熱可塑性樹脂は単独で用いてもよいし、適宜配合して用いてもよい。

なかでも、良好な耐熱性を得るためには、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が少なくとも１５０℃以上であり、より好ましくは１７０℃以上であることが好ましい。配合する熱可塑性樹脂のガラス転移温度が、１５０℃未満であると、成形体として用いた時に熱による変形を起こしやすくなる場合がある。さらに、この熱可塑性樹脂の末端官能基としては、水酸基、カルボキシル基、チオール基、酸無水物などのものがカチオン重合性化合物と反応することができ、好ましく用いられる。具体的には、ポリエーテルスルホンの市販品である“スミカエクセル（登録商標）”ＰＥＳ３６００Ｐ、“スミカエクセル（登録商標）”ＰＥＳ５００３Ｐ、“スミカエクセル（登録商標）”ＰＥＳ５２００Ｐ、“スミカエクセル（登録商標）”ＰＥＳ７２００Ｐ（以上、住友化学工業（株）製）、“Ｖｉｒａｎｔａｇｅ（登録商標）”ＶＷ−１０２００ＲＦＰ、“Ｖｉｒａｎｔａｇｅ（登録商標）”ＶＷ−１０７００ＲＦＰ（以上、ソルベイ アドバンストポリマーズ（株）製）などを使用することができ、また、特表２００４−５０６７８９号公報に記載されるようなポリエーテルスルホンとポリエーテルエーテルスルホンの共重合体オリゴマー、さらにポリエーテルイミドの市販品である“ウルテム（登録商標）”１０００、“ウルテム（登録商標）”１０１０、“ウルテム（登録商標）”１０４０（以上、ＳＡＢＩＣ（株）製）などが挙げられる。オリゴマーとは１０個から１００個程度の有限個のモノマーが結合した比較的分子量が低い重合体を指す。

エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂を含む場合、その配合量は、構成要素［Ｂ］１００質量部に対し、好ましくは５〜４０質量部の範囲であり、より好ましくは１０〜３５質量部の範囲、さらに好ましくは１５〜３０質量部の範囲である。該熱可塑性樹脂の配合量をかかる範囲とすることで、混合物の粘度、ひいては得られるプリプレグのタック性と、得られる繊維強化複合材料の力学物性のバランスをとることができる。

本発明のプリプレグのタックやドレープ特性や、繊維強化複合材料の耐衝撃性などの力学特性を改良するために添加するゴム粒子としては、架橋ゴム粒子、および架橋ゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラフト重合したコアシェルゴム粒子が、取り扱い性等の観点から好ましく用いられる。

コアシェルゴム粒子の市販品としては、例えば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物からなる“パラロイド（登録商標）”ＥＸＬ−２６５５、ＥＸＬ−２６１１、ＥＸＬ−３３８７（ロームアンドハーズ（株）製）、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体からなる“スタフィロイド（登録商標）”ＡＣ−３３５５、ＴＲ−２１２２（ガンツ（株）製）、“Ｎａｎｏｓｔｒｅｎｇｔｈ（登録商標）”Ｍ２２、５１、５２、５３（アルケマ社製）、“カネエース（登録商標）”ＭＸシリーズ（カネカ（株）製）等を使用することができる。

本発明の構成要素［Ｅ］である、熱可塑性樹脂を主成分とする粒子は、本発明で得られる繊維強化複合材料の耐衝撃性を付加するために配合することができる。一般的に繊維強化複合材料は積層構造をとっており、これに衝撃が加わると層間に高い応力が発生し、剥離損傷が生じる。よって、外部からの衝撃に対する耐衝撃性を向上させる場合は、繊維強化複合材料の構成要素［Ａ］からなる炭素繊維層の間に形成される層間樹脂層の靭性を向上すればよい。

本発明の構成要素［Ｅ］は熱可塑性樹脂を主成分とするものであり、かかる熱可塑性樹脂としてはポリアミドやポリイミドを好ましく用いることができ、中でも、優れた靭性のため耐衝撃性を大きく向上できる、ポリアミドは最も好ましい。ポリアミドの中でも、ポリアミド１２、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド６／１２共重合体や特開平１−１０４６２４号公報の実施例１記載のエポキシ化合物にてセミＩＰＮ（高分子相互侵入網目構造）化されたポリアミド（セミＩＰＮポリアミド）は特に良好なエポキシ樹脂との接着強度を与える。この熱可塑性樹脂粒子の形状としては、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状の方が樹脂の流動特性を低下させないため粘弾性に優れ、また応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点で好ましい態様である。ポリアミド粒子の市販品としては、ＳＰ−５００、ＳＰ−１０、ＴＲ−１、ＴＲ−２、８４２Ｐ−４８、８４２Ｐ−８０（以上、東レ（株）製）、“オルガソール（登録商標）”１００２Ｄ、２００１ＵＤ、２００１ＥＸＤ、２００２Ｄ、３２０２Ｄ、３５０１Ｄ，３５０２Ｄ、（以上、アルケマ（株）製）等を使用することができる。これらのポリアミド粒子は、単独で使用しても複数を併用してもよい。

本発明の構成要素［Ｅ］は前記した熱可塑性樹脂のみで使用することも可能であるが、その場合、しばしば耐溶剤性が問題になることがある。繊維強化複合材料を構造部材や外板として使用する場合、よく表面に塗装が施されたり、航空機用途や自動車用途などの場合、作動油や燃料にさらされたりする場合もあり、こうした薬品に構成要素［Ｅ］を構成する熱可塑性樹脂が膨潤劣化して性能が低下する場合がある。

こうした熱可塑性樹脂の耐薬品性を向上する手段として、少量の熱硬化性樹脂を配合する方法がある。この場合、熱硬化性樹脂が形成する三次元網目構造の中に、熱可塑性樹脂の直鎖構造が取り込まれ、相互侵入型網目構造の一つであるセミＩＰＮ構造を形成することで飛躍的に耐溶剤性が向上する。

本発明の構成要素［Ｅ］は、かかるセミＩＰＮ構造を形成していることが好ましく、耐溶剤性と耐衝撃性を発現させるためには、構成要素［Ｅ］の熱可塑性樹脂を主成分とする粒子が、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の配合比率（質量％）が９５：５〜７０：３０の範囲、より好ましくは９０：１０〜８０：２０の範囲にある粒子であることである。ここで、かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等を挙げることができるが、本発明のマトリックス樹脂の主成分である構成要素［Ｂ］と同種のエポキシ樹脂が力学物性の低下なく使用できるため好ましい。

本発明で得られる繊維強化複合材料の層間樹脂層を選択的に高靭性化するためには、本発明の構成要素［Ｅ］を層間樹脂層に留めておく必要があり、そのため、本発明の構成要素［Ｅ］の数平均粒径は５〜５０μｍの範囲であり、好ましくは７〜４０μｍの範囲、より好ましくは１０〜３０μｍの範囲である。数平均粒径を５μｍ以上とすることで、構成要素［Ｅ］の粒子が構成要素［Ａ］である炭素繊維の束の中に侵入せず得られる繊維強化複合材料の層間樹脂層に留まることができ、数平均粒径を５０μｍ以下とすることでプリプレグ表面のマトリックス樹脂層の厚みを適正化し、ひいては得られる繊維強化複合材料において、炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率を適正化することができる。ここで、数平均粒径は構成要素［Ｅ］をレーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０：（株）キーエンス製）にて２００倍以上に拡大して観察を行い、任意の粒子５０個以上の粒子について、その粒子の外接する円の直径を粒径として計測後、平均した値が用いられる。

本発明の構成要素［Ｅ］である可塑性樹脂を主成分とする粒子の形状としては、無定形、球状、多孔質、針状、ウイスカー状およびフレーク状でもよいが、球状の場合、マトリックス樹脂の流動特性を低下させないため炭素繊維への含浸性が優れ、かつ、繊維強化複合材料への落錘衝撃時に、局所的な衝撃により生じる層間剥離がより低減されるため、かかる衝撃後の繊維強化複合材料に応力がかかった場合において、応力集中による破壊の起点となる前記局所的な衝撃に起因して生じた層間剥離部分がより少ないことから、高い耐衝撃性を発現する繊維強化複合材料が得られるため好ましい。

本発明の構成要素［Ｅ］である可塑性樹脂を主成分とする粒子の配合量は、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して１０．０〜４０．０質量部の範囲であり、好ましくは１５．０〜４０．０質量部の範囲であり、さらに好ましくは２５．０〜４０．０質量部の範囲である。該熱可塑性樹脂の配合量をかかる範囲とすることで、混合物の粘度、ひいては得られるプリプレグのタック性と、得られる繊維強化複合材料の力学物性のバランスをとることができるのに加え、炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率を適正化し、優れた導電性を有する繊維強化複合材料が得られる。

本発明の構成要素［Ｆ］は、１次粒子の数平均粒径が以下に説明する式（３）または式（４）を満たす導電性粒子であり、本発明で得られる繊維強化複合材料の導電性を高めるために配合することができる。本発明で得られる繊維強化複合材料は、前記したように層間樹脂層に構成要素［Ｅ］を配置することで選択的に高靭性化し、耐衝撃性を向上させることができる。ところが、このような繊維強化複合材料は、その繊維強化複合材料に高度な耐衝撃性を与える一方で層間に絶縁層となる層間樹脂層を生じるため、得られる繊維強化複合材料の厚み方向の導電性が著しく低下するという欠点がある。

そこで、繊維強化複合材料の層間樹脂層の導電性を高めるため、本発明の構成要素［Ｆ］である導電性粒子が配合される。かかる導電性粒子としては、電気的に良好な導体として振る舞う粒子であれば良く、導体のみからなるものに限定されない。好ましくは体積固有抵抗が１０．０Ωｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５．０Ωｃｍ以下であり、さらに好ましくは３．０Ωｃｍ以下である。体積固有抵抗をかかる範囲とすることで、層間樹脂層に導電経路を形成して導電性を高めることができる。ここで、体積固有抵抗は、４探針電極を有する円筒型セルに試料をセットし、試料に６０ＭＰａの圧力を加えた状態で試料の厚さと抵抗値を測定し、測定された値から算出した値である。かかる導電性粒子としては、例えば、金属粒子、ポリアセチレン粒子、ポリアニリン粒子、ポリピロール粒子、ポリチオフェン粒子、ポリイソチアナフテン粒子、ポリエチレンジオキシチオフェン粒子等の導電性ポリマー粒子、カーボン粒子の他、無機材料の核が導電性物質で被覆されてなる粒子、有機材料の核が導電性物質で被覆されてなる粒子を使用することができる。これらの中でも、高い導電性および安定性を示すことから、カーボン粒子、無機材料の核が導電性物質で被覆されてなる粒子、有機材料の核が導電性物質で被覆されてなる粒子が好ましく用いられ、特にカーボン粒子は安価に入手できることもあり特に好ましく用いられる。

かかる無機材料の核が導電性物質で被覆されてなる粒子の場合、核である無機材料としては、無機酸化物、無機有機複合物および炭素などを挙げることができる。

無機酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ・アルミナ、シリカ・ジルコニア等、単一の無機酸化物、および２種以上の複合無機酸化物が挙げられる。

無機有機複合物としては、例えば、金属アルコキシドおよび／または金属アルキルアルコキシドを加水分解して得られるポリオルガノシロキサン等が挙げられる。

炭素としては、結晶質炭素、非晶質炭素が好ましく用いられる。非晶質炭素としては、例えば、“ベルパール（登録商標）”Ｃ−６００、Ｃ−８００、Ｃ−２０００（エア・ウォーター（株）製）、“ＮＩＣＡＢＥＡＤＳ（登録商標）”ＩＣＢ、ＰＣ、ＭＣ（日本カーボン（株）製）、グラッシーカーボン（東海カーボン（株）製）、高純度人造黒鉛ＳＧシリーズ、ＳＧＢシリーズ、ＳＮシリーズ（ＳＥＣカーボン（株）製）、真球状カーボン（群栄化学工業（株）製）などが具体的に挙げられる。

かかる有機材料の核が導電性物質で被覆されてなる粒子の場合、核である有機材料としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、および、ジビニルベンゼン樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられ、これら有機材料は単独で用いても良く、複数種を組み合わせて用いても良い。中でも、優れた耐熱性を有するアクリル樹脂やジビニルベンゼン樹脂、および優れた耐衝撃性を有するポリアミド樹脂が好ましく用いられる。

本発明の構成要素［Ｆ］である導電性粒子は、本発明で得られる繊維強化複合材料の層間樹脂層の導電性を高めるため、層間樹脂層に局在化することが好ましい。また、繊維強化複合材料において、層間樹脂層の上下部に位置する構成要素［Ａ］と構成要素［Ｆ］である導電性粒子が接触していないと導電経路が形成されず、導電性向上効果が少なくなる。そのため、本発明の構成要素［Ｆ］である導電性粒子は数平均粒径が任意の範囲に調整される。

しかしながら、一般的に繊維強化複合材料を航空機や自動車などの部材として使用するには、適用部位によりプリプレグ中の構成要素［Ａ］である炭素繊維の目付（単位面積あたりの質量）を目的に応じた目付に調整する必要がある。炭素繊維の目付が変更された場合、得られる繊維強化複合材料中の炭素繊維の体積含有率を一定にするためには層間樹脂層の厚みが変動するため、本発明の構成要素［Ｆ］である導電性粒子の数平均粒径はプリプレグ中の構成要素［Ａ］である炭素繊維の目付に応じて変更する必要がある。よって、本発明では構成要素［Ｆ］である導電性粒子の数平均粒径を次式（３）または式（４）の範囲にあることを特徴とする。

Ａ≦１３０の場合：
［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（３）
Ａ＞１３０の場合：
［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（４）
Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）
Ｐ_ｓｉｚｅ：構成要素［Ｆ］の１次粒子の数平均粒径（μｍ）。

構成要素［Ｆ］の数平均粒径を式（３）または式（４）の範囲とすることで、プリプレグ中の構成要素［Ａ］である炭素繊維の目付に応じて適切に導電経路を形成することができ、得られる繊維強化複合材料中の炭素繊維の体積含有率を所定の範囲とすることができる。ここで、数平均粒径は構成要素［Ｆ］をレーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０：（株）キーエンス製）にて２００倍以上に拡大して観察を行い、任意の粒子５０個以上の粒子について、その粒子の外接する円の直径を粒径として計測後、平均した値が用いられる。

本発明の構成要素［Ｆ］である導電性粒子の配合量は、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して０．５〜１５．０質量部の範囲が好ましく、より好ましくは１．０〜８．０質量部の範囲であり、さらに好ましくは２．０〜５．０質量部の範囲である。導電性粒子の配合量をかかる範囲とすることで得られる繊維強化複合材料の導電性と力学物性のバランスを取ることができる。

本発明で得られる繊維強化複合材料に構成要素［Ｆ］である導電性粒子を配合した場合、前記したように構成要素［Ｆ］である導電性粒子を繊維強化複合材料の層間樹脂層に配置することで絶縁層であった層間樹脂層の導電性を改善し、繊維強化複合材料の厚み方向の導電性を向上させることができる。しかしながら、構成要素［Ｆ］の導電性粒子の一部と、層間樹脂層の上下部に位置する炭素繊維束と接触が不十分であったりすると、導電経路が形成されず、導電性向上効果が薄れてしまう可能性がある。また、構成要素［Ａ］からなる束の内部においても、構成要素［Ａ］同士の接触が少ないと導電しにくいため導電性が低下する可能性がある。

そこで、かかる問題を解決するためにも、本発明の構成要素［Ｄ］であるカーボン材料からなるナノフィラーが配合される。

本発明の構成要素［Ｄ］、［Ｅ］、［Ｆ］のように、微粒子が複数存在すると自己凝集に加えて、異種微粒子同士の凝集、所謂ヘテロ凝集が起きる場合がある。ここでいうヘテロ凝集とは、性質の異なる２種以上の微粒子がファンデアルワールス力もしくは静電相互作用により凝集することである。ヘテロ凝集が起こると特に粒径の小さな構成要素［Ｄ］の分散性への影響が大きい。一般に構成要素［Ｄ］は、ある程度自己凝集をしてストラクチャーを形成した方が導電経路を形成しやすく、導電性の向上には有利とされる。しかし、本発明において、構成要素［Ｄ］と構成要素［Ｅ］、［Ｆ］とを併用した場合、驚くべきことに構成要素［Ｄ］は構成要素［Ｅ］とヘテロ凝集しないで構成要素［Ｂ］中に分散した方がより高い導電性が発現する。これは構成要素［Ｆ］がある場合、構成要素［Ｄ］単独で導電経路を形成するよりも、導電性が高く、サイズの大きな構成要素［Ｆ］と組み合わさって導電経路を形成した方が、導電性の向上に効率が良いためと考えられる。そのため構成要素［Ｄ］が構成要素［Ｆ］とヘテロ凝集を形成することはより好ましい態様である。

構成要素［Ｅ］と構成要素［Ｄ］のヘテロ凝集の有無は、例えば、次の方法で確認することができる。構成要素［Ｂ］に、構成要素［Ｅ］、構成要素［Ｆ］、構成要素［Ｄ］を分散させた後、構成要素［Ｃ］である硬化剤を配合して、所定の型枠内に注入し、熱風オーブン中で室温から１８０℃の温度まで１分間に１．５℃ずつ昇温した後、１８０℃の温度下で２時間保持して２ｍｍ厚の樹脂硬化板を得た。得られた硬化板をミクロトームにて薄片加工を行い、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察する。構成要素［Ｅ］と構成要素［Ｄ］がヘテロ凝集する場合、構成要素［Ｄ］が構成要素［Ｅ］に対して非常に小さいため、構成要素［Ｄ］が構成要素［Ｅ］の周囲を取り囲むように配置し、構成要素［Ｆ］の周囲や構成要素［Ｂ］と構成要素［Ｃ］からなる樹脂領域に構成要素［Ｄ］はほとんど観測されない。

上記の方法により観測した構成要素［Ｄ］について、本発明では、構成要素［Ｆ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する構成要素［Ｄ］のストラクチャー個数Ｎｆと、構成要素［Ｅ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する構成要素［Ｄ］のストラクチャー個数Ｎｅの比Ｎｆ／Ｎｅが０．２５以上であり、好ましくは０．６以上であり、より好ましくは１．０以上である。Ｎｆ／Ｎｅの比が十分大きいことで、構成要素［Ｄ］は、構成要素［Ｆ］と炭素繊維の間の導電経路形成を補助し、繊維強化複合材料の導電率は飛躍的に向上する。Ｎｆ／Ｎｅの比が０．２５未満の場合、構成要素［Ｆ］と炭素繊維の間の導電経路形成を構成要素［Ｄ］が補助し難くなり、繊維強化複合材料の導電率の向上が不十分となる場合がある。

上記Ｎｆ、Ｎｅの測定方法について、構成要素［Ｄ］の一部でも構成要素［Ｅ］あるいは構成要素［Ｆ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する場合はＮｆあるいはＮｅに含める。構成要素［Ｄ］が、構成要素［Ｅ］または構成要素［Ｆ］の周囲で凝集してストラクチャー間の境界が分かりにくい場合は、構成要素［Ｂ］中で構成要素［Ｄ］単独で測定したストラクチャーサイズを直径とする円形状に当該凝集物を区切り、ＮｅやＮｆの測定を行う。

構成要素［Ｂ］中での構成要素［Ｄ］単独のストラクチャーサイズは、例えば次の方法で測定できる。構成要素［Ｂ］、［Ｃ］および［Ｄ］からなるエポキシ樹脂組成物を型枠内に注入し、熱風オーブン中で室温から１８０℃の温度まで１分間に１．５℃ずつ昇温した後、１８０℃の温度下で２時間保持して２ｍｍ厚の樹脂硬化板を作製する。得られた硬化板をミクロトームにて薄片加工を行い、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、任意の粒子６０個について、一番長い箇所の距離を粒径として計測後、平均した値を構成要素［Ｂ］中の構成要素［Ｄ］単独のストラクチャーサイズとする。

また、構成要素［Ｅ］のゼータ電位ζＥおよび／または構成要素［Ｄ］のゼータ電位ζＤが、下記の式（７）〜式（９）の少なくとも１つを満たすことで、構成要素［Ｅ］と構成要素［Ｄ］のヘテロ凝集が起こりにくくなるため好ましい。

│ζＥ│ ＜ １０ｍＶ・・・式（７）
│ζＤ│ ＜ １０ｍＶ・・・式（８）
ζＥ × ζＤ ＞ ０・・・式（９）。

液体中に分散している粒子の多くは、プラスまたはマイナスに帯電しているが、この粒子から充分離れた電気的に中性領域をゼロ点と定義づけ、このゼロ点を基準として、粒子の移動が起こる滑り面の電位をゼータ電位（ｚｅｔａ−ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）と定義される。一般に異なる符号のゼータ電位を有する微粒子同士はヘテロ凝集し易く、同符号のゼータ電位を有する微粒子同士は静電気的な反発によりヘテロ凝集し難い。

ゼータ電位の測定法として、例えば、電気泳動光散乱（Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔａｒｉｎｇ）、分散液に交流電場を印加して音場を測定するＥＳＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｋｉｎｅｔｉｃ Ｓｏｎｉｃ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）法やコロイド振動電流法などがある。本発明におけるゼータ電位の測定法は特に限定されるものではないが、例えば電気泳動法では、粒子（フィラー）に電場をかけることで粒子を移動（電気泳動）させ、さらに、移動する粒子にレーザー照射して、照射光と散乱光の周波数の変化から電気泳動速度を計算することによりゼータ電位を算出することができる。当業者に公知の各種機器は、例えばＢｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのＺｅｔａＰｌｕｓまたはＺｅｔａＰＡＬＳのシリーズのようにその目的に適している。粒子の電気泳動移動度の測定は、電気泳動光散乱（ＥＬＳ）によって行われる。電界中を移動した粒子によって散在した光は、ドップラー効果に起因する周波数変動を受け、その変化は移動速度を決定するために使用される。非常に小さな電位を測定するため、または、無極性媒体中や高塩濃度での測定については、いわゆる相分析光散乱（ＰＡＬＳ）技術も適用することができる（例えばＺｅｔａＰＡＬＳ装置の使用）。

本発明は構成要素［Ｄ］の良好な分散状態を得るために、必要に応じて分散剤を用いることができる。分散剤は、構成要素［Ｄ］に直接作用して分散性を向上しても良いし、構成要素［Ｅ］あるいは［Ｆ］に作用することで表面状態や静電的状態を改質し、間接的に構成要素［Ｄ］の分散性に寄与しても良い。分散剤の配合により構成要素［Ｄ］の分散状態が、構成要素［Ｆ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する構成要素［Ｄ］のストラクチャー個数Ｎｆの、構成要素［Ｅ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する構成要素［Ｄ］のストラクチャー個数Ｎｅに対する比Ｎｆ／Ｎｅが０．２５以上となることが好ましい。

本発明のプリプレグには、分散剤として界面活性剤または樹脂型分散剤を使用することができる。界面活性剤は主にアニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性に分類され、要求特性に応じて適宜好適な種類、配合量を選択して使用することができる。好ましくは、樹脂型分散剤である。

アニオン性界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、具体的には脂肪酸塩、ポリスルホン酸塩、ポリカルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸スルホン酸塩、グリセロールボレイト脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセロール脂肪酸エステルなどが挙げられ、具体的にはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル酸硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステル塩、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩などが挙げられる。

カチオン性活性剤としては、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類があり、具体的にはステアリルアミンアセテート、トリメチルヤシアンモニウムクロリド、トリメチル牛脂アンモニウムクロリド、ジメチルジオレイルアンモニウムクロリド、メチルオレイルジエタノールクロリド、テトラメチルアンモニウムクロリド、ラウリルピリジニウムクロリド、ラウリルピリジニウムブロマイド、ラウリルピリジニウムジサルフェート、セチルピリジニウムブロマイド、４−アルキルメルカプトピリジン、ポリ（ビニルピリジン）−ドデシルブロマイド、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウムクロリドなどが挙げられる。両性界面活性剤としては、アミノカルボン酸塩などが挙げられる。

ノニオン性活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン誘導体、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アルキルアリルエーテルなどが挙げられ、具体的にはポリオキシエチレンラウリルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等などが挙げられる。

界面活性剤の選択に際しては１種類に限定されるものではなく、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤など、２種以上の界面活性剤を併用して使用することも可能である。その際の配合量は、それぞれの活性剤成分に対して前述した配合量とすることが好ましい。好ましくは、アニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤の併用が良く、アニオン性界面活性剤としては、ポリカルボン酸塩、ノニオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレンフェニルエーテルが好ましい。

樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸（部分）アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ（低級アルキレンイミン）と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、（メタ）アクリル酸−スチレン共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系樹脂、変性ポリアクリレート系樹脂、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系樹脂等が用いられ、これらは単独または２種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。

本発明の分散剤の配合量は、構成要素［Ｄ］あるいは［Ｆ］に作用させる場合は、構成要素［Ｄ］あるいは［Ｆ］に対して０．５〜２０質量％程度使用することが好ましく、構成要素［Ｅ］に作用させる場合は、構成要素［Ｅ］に対して５〜５０質量％程度使用することが好ましい。
市販の分散剤としては、ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−１０１、１０３、１０７、１０８、１１０、１１１、１１６、１３０、１４０、１５４、１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６、１７０、１７１、１７４、１８０、１８１、１８２、１８３、１８４、１８５、１９０、２０００、２００１、２０２０、２０２５、２０５０、２０７０、２０９５、２１５０、２１５５またはＡｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−Ｕ、２０３、２０４、またはＢＹＫ−Ｐ１０４、Ｐ１０４Ｓ、２２０Ｓ、６９１９、またはＬａｃｔｉｍｏｎ、Ｌａｃｔｉｍｏｎ−ＷＳまたはＢｙｋｕｍｅｎ（ビックケミー社製）、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ−３０００、９０００、１３０００、１３２４０、１３６５０、１３９４０、１６０００、１７０００、１８０００、２００００、２１０００、２４０００、２６０００、２７０００、２８０００、３１８４５、３２０００、３２５００、３２５５０、３３５００、３２６００、３４７５０、３５１００、３６６００、３８５００、４１０００、４１０９０、５３０９５、５５０００、７６５００（日本ルーブリゾール（株）製）、ＥＦＫＡ−４６、４７、４８、４５２、４００８、４００９、４０１０、４０１５、４０２０、４０４７、４０５０、４０５５、４０６０、４０８０、４４００、４４０１、４４０２、４４０３、４４０６、４４０８、４３００、４３１０、４３２０、４３３０、４３４０、４５０、４５１、４５３、４５４０、４５５０、４５６０、４８００、５０１０、５０６５、５０６６、５０７０、７５００、７５５４、１１０１、１２０、１５０、１５０１、１５０２、１５０３（チバ・ジャパン社製）、“アジスパー（登録商標）”ＰＡ１１１、ＰＢ７１１、ＰＢ８２１、ＰＢ８２２、ＰＢ８２４（味の素ファインテクノ（株）製）等が挙げられる。

本発明の構成要素［Ｇ］である無機粒子または有機粒子は、本発明で得られる繊維強化複合材料の層間樹脂層の厚みを適切なものにするために配合してもよい。すなわち、層間樹脂層に構成要素［Ｇ］が配合されることで、プリプレグ成形中に生じる炭素繊維のスプリングバックによる層間厚みの減少を抑制できる。また、構成要素［Ｇ］の数平均粒径や配合量を変えることで、層間樹脂層の厚みを目的の範囲に制御することができる。

かかる無機粒子としては、無機酸化物、無機有機複合物などを挙げることができる。無機酸化物としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ・アルミナ、シリカ・ジルコニア等、単一の無機酸化物、および２種以上の複合無機酸化物が挙げられる。無機有機複合物としては、例えば、金属アルコキシドおよび／または金属アルキルアルコキシドを加水分解して得られるポリオルガノシロキサン等が挙げられる。

かかる有機粒子としては、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、および、ジビニルベンゼン樹脂等の熱可塑性樹脂等が挙げられ、これら有機材料は単独で用いても良く、複数種を組み合わせて用いても良い。

本発明の［Ｇ］である無機粒子または有機粒子は、本発明で得られる繊維強化複合材料の層間樹脂層の厚みを制御するため、層間樹脂層に局在化することが好ましい。また、繊維強化複合材料において、層間樹脂層の厚みは構成要素［Ｇ］の数平均粒径によって変化する。そのため、本発明の構成要素［Ｇ］である無機粒子または有機粒子は数平均粒径を任意の範囲に調整される。

一般的に繊維強化複合材料を航空機や自動車などの部材として使用するには、適用部位によりプリプレグ中の構成要素［Ａ］である炭素繊維の目付（単位面積あたりの質量）を目的に応じた目付に調整する必要がある。炭素繊維の目付が変更された場合、得られる繊維強化複合材料中の炭素繊維の体積含有率を一定にするためには層間樹脂層の厚みが変動するため、本発明の構成要素［Ｇ］である無機粒子または有機粒子の数平均粒径はプリプレグ中の構成要素［Ａ］である炭素繊維の目付に応じて変更する必要がある。よって、本発明では構成要素［Ｇ］である無機粒子または有機粒子の数平均粒径を次式（５）または式（６）の範囲に調整すると良い。

Ａ≦１３０の場合：
［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ２_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（５）
Ａ＞１３０の場合：
［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ２_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（６）
Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）
Ｐ２_ｓｉｚｅ：構成要素［Ｇ］の数平均粒径（μｍ）。

構成要素［Ｇ］の数平均粒径を式（５）または式（６）の範囲とすることで、プリプレグ中の構成要素［Ａ］である炭素繊維の目付に応じて適切な厚みの層間樹脂層を形成することができ、得られる繊維強化複合材料中の耐衝撃性や、厚み方向と繊維直交方向の導電性を優れたものにできる。ここで、数平均粒径は構成要素［Ｅ］をレーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０：（株）キーエンス製）にて２００倍以上に拡大して観察を行い、任意の粒子５０個以上の粒子について、その粒子の外接する円の直径を粒径として計測後、平均した値が用いられる。

本発明の構成要素［Ｇ］である無機粒子または有機粒子の配合量は、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して０．５〜１０．０質量部の範囲が好ましく、より好ましくは１．０〜８．０質量部の範囲であり、さらに好ましくは１．０〜５．０質量部の範囲である。無機粒子または有機粒子の配合量をかかる範囲とすることで得られる繊維強化複合材料の導電性と力学物性のバランスを取ることができる。

本発明の構成要素［Ｈ］である導電性成分を含む繊維基材は、本発明で得られる繊維強化複合材料の導電性と耐衝撃性を向上させるために層間樹脂層に配合することができる。

本発明の構成要素［Ｈ］である導電性成分を含む繊維基材とは、導電性成分を含む熱可塑性樹脂の不織布、織物、あるいはメッシュである。不織布とは、繊維を紡績、製織あるいは編組しないで、化学的または機械的方法(接着、融着、包絡など)によって、薄層状の繊維集合体(ウェブ)として繊維どうしを結合させた布状のものを指す。不織布の形態で用いることで、優れた力学特性を有する繊維強化複合材料を与えることができる。また、ここでいう熱可塑性樹脂とは、熱可塑性エラストマーおよび／またはポリオレフィン、ポリアミドやポリイミド、ポリエーテルスルホンを好ましく用いることができる。

熱可塑性エラストマーとは、軟質セグメントと硬質セグメントからなるブロック共重合体であり、常温でゴム弾性を示し、加熱すると軟化して塑性を示す高分子物質を指す。通常の加硫ゴム等のエラストマーは、加温による流動性を示さないため、不織布を作製することができない。熱可塑性エラストマーとしては、たとえば、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、アイオノマー系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマーなどを使用することができる。なかでも、エポキシ樹脂との接着性の面から、ポリアミド構造とポリエーテル構造を有するポリアミド系熱可塑性エラストマーまたはポリエステル構造とポリエーテル構造を有するポリエステル系熱可塑性エラストマーが好ましい。ポリアミド構造とポリエーテル構造を有するポリアミド系熱可塑性エラストマーの市販品としては、“ＵＢＥＳＴＡ ＸＰＡ（登録商標）”（宇部興産（株）製）、“ＰＥＢＡＸ（登録商標）”（アルケマ（株）製）、“ＮＯＶＡＭＩＤ（登録商標）”（ＤＳＭ ジャパンエンジニアリングプラスチックス（株）製）等が挙げられる。ポリエステル構造とポリエーテル構造を有するポリエステル系熱可塑性エラストマーの市販品としては、“ハイトレル（登録商標）”（東レ デュポン（株）製）や“ペルプレン（登録商標）”（東洋紡績（株）製）等が挙げられる。

ポリオレフィンとは、アルケンもしくはアルキンを単独重合または共重合させて得られたポリマーを言う。ポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等の単独重合により得られたポリオレフィンおよびポリプロピレン−ポリエチレン共重合体、ポリブチレン−ポリプロピレン共重合体等の共重合により得られたポリオレフィンが挙げられる。これらの中でも、制振性、比重およびコストの観点から、ポリプロピレンまたはポリプロピレン共重合体が好ましい。ポリプロピレン共重合体としては、ポリプロピレン−エチレンランダム共重合体、ポリプロピレン−１−ブテンランダム共重合体、ポリプロピレン−エチレン−１−ブテンランダム共重合体、ポリプロピレン−エチレン−エチレンポリプロピレンゴムブロック共重合体等が挙げられる。分子内に極性基を導入したポリオレフィンが、構成要素［Ｂ］との接着性の観点からさらに好ましく用いられる。分子内に極性基を導入したポリオレフィンとしては、塩素化ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、アミド変性ポリオレフィン等が挙げられる。ポリエチレンの市販品としては、“サンテック−ＨＤ（登録商標）”（旭化成ケミカルズ（株）製）、“ノバテックＨＤ（登録商標）”（日本ポリエチレン（株）製）、“ミペロン（登録商標）”（三井化学（株）製）、“スミカセン（登録商標）”（住友化学（株）製）、ポリプロピレンとして、“スミストラン（登録商標）”（住友化学（株）製）、“ダイセルＰＰ（登録商標）”（ダイセルポリマー（株）製）等が挙げられる。ポリプロピレン共重合体の市販品としては、“プライムポリプロ（登録商標）”Ｊ２２６Ｅ、Ｊ２２６Ｔ、Ｊ２２７Ｔ、Ｊ２２９Ｅ、ＢＪＳ−ＭＵ、Ｊ７０４ＬＢ、Ｊ７１５Ｍ（以上、（株）プライムポリマー製）等が挙げられる。分子内に極性基を導入したポリオレフィンの市販品としては、“アドマー（登録商標）”（三井化学（株）製）、“モディック（登録商標）”、“リンクロン（登録商標）”（以上、三菱化学（株）製）、“アローベース（登録商標）”（ユニチカ（株）製）、“ハードレン（登録商標）”（東洋紡績（株）製）、“アドテックス（登録商標）”（日本ポリエチレン（株）製）等が挙げられる。

構成要素［Ｈ］に含まれる導電性成分の形状は、粒子、短繊維、または長繊維であるか、または構成要素［Ｈ］に含まれる熱可塑性樹脂成分の表面を被覆するものであってもよい。導電性成分は導電性材料であってもよいし、その表面だけが導電性材料であってもよい。導電性材料とは、例えば炭素、グラファイト、ニッケル、金、白金、パラジウム、銀、銅またはコバルトなどである。かかる導電性成分としては、電気的に良好な導体として振る舞う成分であれば良く、導体のみからなるものに限定されない。好ましくは体積固有抵抗が５０Ωｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５Ωｃｍ以下であり、さらに好ましくは３Ωｃｍ以下である。体積固有抵抗をかかる範囲とすることで、層間樹脂層に導電経路を形成して導電性を高めることができる。ここで、体積固有抵抗は、４探針電極を有する円筒型セルに試料をセットし、試料に６０ＭＰａの圧力を加えた状態で試料の厚さと抵抗値を測定し、測定された値から算出した値である。構成要素［Ｈ］に導電性成分が配合されていることで、構成要素［Ｈ］に導電性が付与され、ひいては得られる炭素繊維複合材料において炭素繊維層間の層間樹脂層に導電経路を形成し、厚み方向の導電性に優れたものにできる。

構成要素［Ｈ］の目付は、５〜１００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、より好ましくは１０〜５０ｇ／ｍ^２である。構成要素［Ｈ］の目付が５ｇ／ｍ^２未満の場合は、得られる繊維強化複合材料の剛性および強度は優れているが、制振性が向上しにくい傾向がある。また、構成要素［Ｈ］の目付が５ｇ／ｍ^２未満の場合は、取り扱い時に加わる張力により、プリプレグの変形や破断が発生し易く、取り扱いが難しい。一方、構成要素［Ｈ］の目付が１００ｇ／ｍ^２を超える場合は、不織布内部へのマトリックス樹脂の含浸が困難となり、繊維強化複合材料中にボイドが発生しやすくなるため、得られる繊維強化複合材料は、制振性には優れるが、剛性および強度が低くなる傾向にある。さらに、構成要素［Ｈ］の目付が１００ｇ／ｍ^２を超える場合は、繊維が密に詰まっており、構成要素［Ｈ］を含む層の剛性が低下するため、得られる繊維強化複合材料の剛性および強度が低くなる傾向にある。構成要素［Ｈ］の目付は、ＪＩＳ Ｌ１９０６（２００５）に示される方法で測定することができる。

構成要素［Ｈ］の市販品としては、Ｓｕｉ−８０−Ｍ３０（セーレン（株）製）、Ｓｕ−４０−５２（セーレン（株）製）等が挙げられる。

本発明の構成要素［Ｉ］である炭素短繊維ウェブは、本発明で得られる繊維強化複合材料の導電性と層間破壊靱性を向上させるために配合することができる。

本発明の構成要素［Ｉ］である炭素短繊維ウェブとは、炭素短繊維が単繊維形状で分散して形成しているウェブである。炭素短繊維ウェブは、多数の炭素短繊維間に、マトリックス樹脂が含浸する空隙を有している。ここで、ウェブとは、切断された炭素繊維、すなわち、炭素短繊維が分散された状態で、炭素短繊維のネットワークを形成している不織布である。炭素短繊維ウェブにおいて、炭素短繊維が、有機繊維、有機化合物や無機化合物と混合されていたり、炭素短繊維同士が、他の成分で目留めされていたり、炭素短繊維が、樹脂成分により接着されていたりしても良い。

炭素短繊維が単繊維形状で分散したウェブを容易に製造する観点から、炭素短繊維ウェブの形態としては、乾式法や湿式法で得られる不織布形態で、かつ、短繊維が十分に開繊され、かつ、各短繊維同士が有機化合物からなるバインダー樹脂で接着されている不織布形態が好ましい。

構成要素［Ｉ］を形成する炭素繊維の種類は、特に限定されない。例えば、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ピッチ系、レーヨン系などの炭素繊維が、目的とする炭素繊維強化複合材料の力学特性の向上、および、軽量化の観点から、好ましく用いられる。これらの炭素繊維の２種以上を併用しても良い。中でも、目的とする炭素繊維強化複合材料の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維が特に好ましく用いられる。炭素繊維束の市販品としては、“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ−２４Ｋ、および、“トレカ（登録商標）”Ｔ７００Ｓ−１２Ｋ（以上いずれも東レ（株）製）などが挙げられる。構成要素［Ｉ］の炭素短繊維ウェブの形成に用いられる炭素繊維は、構成要素［Ａ］と同じ炭素繊維であっても、異なる炭素繊維であっても良い。

炭素短繊維ウェブにおける炭素短繊維の平均繊維長は、２〜１２ｍｍであることが好ましい。炭素短繊維の平均繊維長が２ｍｍ未満の場合、ウェブのネットワーク構造が十分に得られず、層間の強度が低下するため、脆弱層を有することとなり、得られる炭素繊維強化複合材料の静的強度が低下する。更には、ファイバーブリッジを形成しにくくなり、得られる炭素繊維強化複合材料の層間破壊靭性や導電性が低下することがある。加えて、ウェブのネットワーク構造が維持しづらくなるため、ウェブの加工性も低下する。

一方、炭素短繊維の平均繊維長が１２ｍｍを超える場合、炭素短繊維同士の交絡が増え、ウェブの形状が固定されやすくなり、スプリングバック特性が抑制される。また、炭素短繊維の単繊維の端部の数が減少する。その結果、面外方向を向いた単繊維の端部の数の減少や炭素短繊維の隣り合う連続炭素繊維層へ貫入する能力の低下が生じる。その結果、ファイバーブリッジや導電経路が形成されにくくなり、得られる炭素繊維強化複合材料の層間破壊靭性や導電性に十分な向上効果が得られない。

炭素短繊維の繊維長の測定方法としては、例えば、ウェブから直接炭素短繊維を摘出して、摘出された炭素短繊維の長さを測定する方法や、プリプレグや炭素繊維強化複合材料の樹脂のみを溶解する溶剤を用いて樹脂を溶解させ、残った炭素繊維のうちの炭素短繊維を濾別して、得られた炭素短繊維の長さを顕微鏡観察により測定する方法（溶解法）がある。樹脂を溶解する溶剤がない場合には、炭素繊維が酸化減量しない温度範囲において、樹脂のみを焼き飛ばし、炭素繊維を分別して、得られた炭素短繊維の長さを顕微鏡観察により測定する方法（焼き飛ばし法）を用いても良い。

長さの測定は、炭素短繊維を無作為に４００本選び出し、それらの長さを１μｍ単位まで光学顕微鏡にて測定し、各繊維長の値と測定された各繊維の長さ別の割合を取得する。なお、ウェブから直接炭素短繊維を摘出する方法と、プリプレグや炭素繊維強化複合材料から溶解法や焼き飛ばし法で炭素短繊維を摘出する方法とを比較した場合、条件を適切に選定することで、得られる結果に特別な差異を生じることはない。

炭素短繊維ウェブにおいて、炭素短繊維が単繊維形状で分散しているとは、任意に選ばれた炭素短繊維のうち、９０％の数の炭素短繊維が１本ずつ単繊維の状態で分散していること、すなわち、２本以上の炭素短繊維が、互いに寄り添う状態で、同方向に並んでいないことを云う。

本発明の構成要素［Ｉ］である炭素短繊維ウェブの単位面積当たりの質量は、１〜１０ｇ／ｍ^２であることが好ましく、２〜８ｇ／ｍ^２であることがより好ましく、３〜６ｇ／ｍ^２であることが更に好ましい。炭素短繊維ウェブの単位面積当たりの質量がこの範囲にあることで、ファイバーブリッジの形成による十分な導電経路の形成、および、層間補強効果がもたらされるとともに、層間が脆弱層となることによる静的強度の低下を抑えることができる。また、炭素短繊維ウェブを製造する過程や、炭素短繊維ウェブを連続炭素繊維層に配置する工程の作業性を良好に保つことができる。

本発明の構成要素［Ｉ］である炭素短繊維ウェブを形成する炭素短繊維の平均繊維径は、１〜２０μｍの範囲であることが好ましく、３〜１５μｍの範囲であることがより好ましい。炭素短繊維の平均繊維径がこの範囲にあることで、炭素短繊維ウェブの強度が保持され、得られる炭素繊維強化複合材料の静的強度が抑えられるとともに、優れた層間破壊靭性が得られる。

炭素短繊維ウェブを形成する炭素短繊維の単繊維同士は、バインダー樹脂で接着されていることが好ましい。このことにより、炭素短繊維ウェブの取り扱い性や生産性が向上し、かつ、ウェブにおける炭素短繊維のネットワーク構造が、好ましく形成される。

バインダー樹脂の種類は、特に制限されない。例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリアミドイミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化型ポリエステル等の熱硬化性樹脂が好ましく使用される。

本発明のプリプレグは、様々な公知の方法で製造することができる。例えば、マトリックス樹脂をアセトン、メチルエチルケトンおよびメタノールなどから選ばれる有機溶媒に溶解させて低粘度化し、強化繊維に含浸させるウェット法、あるいは、マトリックス樹脂を、有機溶媒を用いずに加熱により低粘度化し、強化繊維に含浸させるホットメルト法などの方法により、プリプレグを製造することができる。

ウェット法では、強化繊維を、マトリックス樹脂を含む液体に浸漬した後に引き上げ、オーブンなどを用いて有機溶媒を蒸発させてプリプレグを得ることができる。

またホットメルト法では、加熱により低粘度化したマトリックス樹脂を、直接、強化繊維に含浸させる方法、あるいは一旦マトリックス樹脂を離型紙などの上にコーティングした樹脂フィルム付きの離型紙シート（以降、「樹脂フィルム」と表すこともある）をまず作製し、次いで強化繊維の両側あるいは片側から樹脂フィルムを強化繊維側に重ね、加熱加圧することにより強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させる方法などを用いることができる。

本発明のプリプレグの製造方法としては、プリプレグ中に残留する有機溶媒が実質的に皆無となるため、有機溶媒を用いずにマトリックス樹脂を強化繊維に含浸させるホットメルト法が好ましい。

本発明のプリプレグをホットメルト法にて作製する方法としては、具体的には次に示す方法が挙げられるが、いずれの方法でも製造することが可能である。すなわち、１つ目の方法は、本発明の構成要素［Ｂ］〜［Ｄ］からなる樹脂フィルムを構成要素［Ａ］の両側あるいは片側から加熱加圧することにより、単段階でエポキシ樹脂組成物を含浸させる、いわゆる１段含浸ホットメルト法である。この時、必要に応じて樹脂フィルムに構成要素［Ｅ］〜［Ｇ］を含んでもよい。２つ目の方法は、エポキシ樹脂組成物を多段階に分けて、構成要素［Ａ］の両側あるいは片側から加熱加圧することにより含浸させる、多段含浸ホットメルト法である。多段含浸ホットメルト法では、マトリックス樹脂を構成要素［Ａ］に含浸させる回数は制限されないが、回数が増えるなるほど製造コストがかかる。そのため、エポキシ樹脂組成物を２段階に分けて、構成要素［Ａ］の両側あるいは片側から加熱加圧することにより含浸させる、いわゆる２段含浸ホットメルト法が好ましく用いられる。２段含浸ホットメルト法の中でも、まず構成要素［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｄ］からなる樹脂フィルム１を、構成要素［Ａ］の両側あるいは片側から含浸させたプリプレグ前駆体を得た後、構成要素［Ｂ］〜［Ｄ］と、必要に応じて構成要素［Ｅ］〜［Ｇ］を含む樹脂フィルム２を該プリプレグ前駆体の両側あるいは片側に貼付することでプリプレグを得る方法が好ましく用いられる。

１段含浸ホットメルト法を用いた場合は、本発明の構成要素［Ｂ］〜［Ｇ］を含む樹脂フィルムを構成要素［Ａ］に含浸させる過程において、構成要素［Ａ］が構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］の粒子の侵入を遮断することにより、プリプレグの表面に選択的に構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］が配置される。しかしながら、構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］粒子をすべて構成要素［Ａ］で遮断することは困難であり、構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］の一部は、構成要素［Ａ］からなる層に侵入することがある。

一方、２段含浸ホットメルト法を用いた場合は、まず構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］を含まない樹脂フィルム１を構成要素［Ａ］に含浸させ得られたプリプレグ前駆体に、構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］を含む樹脂フィルム２を貼付することで、プリプレグ表面に構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］の粒子を選択的に配置することができる。かかる範囲に選択的に構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］の粒子が配置されることで、高度な耐衝撃性と導電性を両立する繊維強化複合材料を得ることができるため、２段含浸ホットメルト法が好ましい。

構成要素［Ｈ］あるいは［Ｉ］を含むプリプレグを作製する方法としては、構成要素［Ｂ］、［Ｃ］、および［Ｄ］からなる樹脂フィルム１を、構成要素［Ａ］の両側あるいは片側から含浸させたプリプレグ前駆体の両側あるいは片側から構成要素［Ｈ］、または［Ｉ］を貼付けた後に、構成要素［Ｂ］〜［Ｄ］を含む樹脂フィルム２を両側あるいは片側に貼付することでプリプレグを得る方法が好ましく用いられる。

本発明で用いられる構成要素［Ｂ］〜［Ｄ］を含むマトリックス樹脂（以下、エポキシ樹脂組成物と表す）は、様々な公知の方法で製造することができる。例えば、各成分をニーダーにて混練する方法が挙げられる。また、各成分を二軸の押出機を用いて混練してもよい。

本発明のプリプレグを前記した２段含浸ホットメルト法にて製造する場合、１段目に構成要素［Ａ］に含浸させる構成要素構成要素［Ｂ］、［Ｃ］、［Ｄ］からなり、実質的に構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］を含まない第１樹脂組成物と、構成要素［Ａ］に第１樹脂組成物を含浸したプリプレグ前駆体の両側あるいは片側に貼り付ける構成要素［Ｂ］〜［Ｄ］と、必要に応じて構成要素［Ｅ］〜［Ｇ］を含む第２樹脂組成物が必要となる。

かかる第１樹脂組成物をニーダーにて製造する場合、例えば、まず構成要素［Ｂ］とその他の熱可塑性樹脂などを配合する場合には１００〜２００℃の範囲の温度で加熱混合する。次いで、７０℃の温度以下まで冷却した後に構成要素［Ｄ］を分散させる。ここで、構成要素［Ｄ］は凝集体を形成している場合が多く、一度に全ての成分を混練した場合、分散不良となる場合がある。構成要素［Ｄ］が形成するストラクチャーの大きさは、前記したように大きすぎると構成要素［Ａ］からなる束の間や、接触不良を起こしている構成要素［Ａ］からなる束と構成要素［Ｆ］である導電性粒子の隙間に入り込むことができなくなるため１００〜８００ｎｍの範囲であると良く、好ましくは１２０〜６００ｎｍの範囲であり、より好ましくは１３０〜４００ｎｍの範囲である。構成要素［Ｄ］をかかる粒径の範囲に調整する方法として、構成要素［Ｂ］の一部と構成要素［Ｄ］にて、予めマスターバッチを製造して使用することができる。マスターバッチの製造方法は、様々な公知の方法で製造することができる。例えば、ボールミルによる攪拌、ホモミキサーやホモジナイザーによる攪拌、超音波による攪拌などがある。構成要素［Ｄ］を分散させた後、最後に構成要素［Ｃ］である芳香族アミン化合物を加えて混練する。

本発明のプリプレグを成形する際に良好な第１樹脂組成物の最低粘度は、５．０Ｐａ・ｓ以下であり、好ましくは０．０１〜５．０Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．１〜５．０Ｐａ・ｓである。第１樹脂組成物の最低粘度を５．０Ｐａ・ｓ以下とすることで、プリプレグを成形中の第１樹脂組成物に流動性が付与され、炭素繊維層のボイドを低減し、ひいては繊維強化複合材料の力学的強度の低下を防ぐことができるため好ましい。

また、本発明のプリプレグを成形する際に良好な第２樹脂組成物の最低粘度は、１．０Ｐａ・ｓ以上であり、好ましくは１．０〜１００Ｐａ・ｓ、より好ましくは１．０〜５０Ｐａ・ｓである。第２樹脂組成物の最低粘度を１．０Ｐａ・ｓ以上とすることで、プリプレグを成形中の第２樹脂組成物の流動性が抑制され、成形後の繊維強化複合材料の層間樹脂層の厚みを適切なものにできるため好ましい。

さらに、本発明のプリプレグは、構成要素［Ａ］である炭素繊維の体積含有率（以下、Ｖｆと表す）が５０〜６７体積％の範囲であることが好ましく、より好ましくは５３〜６５体積%の範囲であり、さらに好ましくは５６〜６２体積％の範囲である。Ｖｆをかかる範囲とすることで、得られる繊維強化複合材料が高い導電率を得られるのみならず、得られる繊維強化複合材料の質量が増えるのを防ぎ、かつ、繊維強化複合材料内部に未含浸部分やボイドといった欠陥の発生を抑え力学物性の優れた繊維強化複合材料を得ることができる。ここで、プリプレグのＶｆは次の方法で求めた値である、すなわち、本発明で得られたプリプレグから１００×１００ｍｍの試験片を切り出し、マイクロメーターにより厚みを測定して体積を算出する。次いでＪＩＳ Ｋ７０７１（１９８８）に記載のある「単位面積当たりプリプレグ質量、単位面積当たり炭素繊維質量、樹脂質量含有率および繊維質量含有率」の試験方法に従い、単位面積当たり炭素繊維質量を測定し、炭素繊維メーカーから提示されている密度を使用して体積を算出し、試験片の体積で割返すことで算出した値が用いられる。

本発明の繊維強化複合材料は、本発明のプリプレグを硬化させることにより得ることができる。プリプレグを用いて繊維強化複合材料を成形する場合、様々な公知の方法を用いることができる。例えば、得られたプリプレグを所定の大きさに切断し、それを単独で、または所定枚数のプリプレグを積層後、圧力を付与しながら加熱硬化させる方法などを好ましく用いることができる。

プリプレグの積層体に圧力を付与しながら加熱硬化させる方法には、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法、および内圧成形法などがあり、使用用途により適宜使い分ける。中でも、航空機、宇宙機用途の場合、優れた性能と安定した品質の繊維強化複合材料が得られることから、しばしばオートクレーブ成形法が適用される。

繊維強化複合材料を成形する温度としては、エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤の種類により、適宜、調整する必要があり、本発明の場合、硬化剤として構成要素［Ｃ］である芳香族アミン化合物を使用していることから、通常、１５０〜２２０℃の範囲の温度で成形が行われる。かかる成形温度が低すぎると、十分な速硬化性が得られない場合があり、逆に高すぎると、熱歪みによる反りが発生しやすくなったりする場合がある。

繊維強化複合材料をオートクレーブ成形法で成形する圧力としては、プリプレグの厚みや炭素繊維の体積含有率などにより異なるが、通常、０．１〜１ＭＰａの範囲の圧力である。成形圧力をかかる範囲とすることで、得られる繊維強化複合材料中にボイドの様な欠点がなく、反りなどの寸法変動のない繊維強化複合材料を得ることができる。

本発明で得られる繊維強化複合材料は、高度な耐衝撃性と、厚み方向ならびに面内繊維直交方向の高度な導電性を有することが特徴である。

かかる耐衝撃性は衝撃後圧縮強度（以下、ＣＡＩと表す）にて測定することが可能である、本発明の繊維強化複合材料のＣＡＩはＪＩＳ Ｋ ７０８９（１９９６）に従って試験片の厚さ１ｍｍあたり６．７Ｊの衝撃エネルギーを付与した後のＣＡＩが２３０ＭＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは２８０ＭＰａ以上である。ＣＡＩがかかる範囲である場合は、適用可能な航空機等の構造部材の幅が広くなり好ましい。ＣＡＩの上限値については特に制限はなく、数値が高いほど繊維強化複合材料を構造部材として適用した場合の安全性が高まる。

かかる厚み方向の導電性は次の方法で測定することができる。すなわち、本発明で得られた一方向プリプレグを炭素繊維の長手方向を０°として、［＋４５°／０°／−４５°／９０°］を基本として２回繰り返したものを対称に積層し、オートクレーブにて加熱、加圧して得られた繊維強化複合材のパネルから縦５０ｍｍ×横５０ｍｍの寸法で切り出し、両表面の樹脂層を研磨により完全に除去した後、両面に導電性ペーストを塗布してサンプル片を作製する。得られたサンプル片を、アドバンテスト（株）製Ｒ６５８１デジタルマルチメーターを用いて、四端子法で積層方向の抵抗を測定して求めた体積固有抵抗を厚み方向の導電性とする方法である。尚、導電性ペーストとしては、例えば“ドータイト（登録商標）”Ｄ−５５０、ＦＮ−１０１、Ｄ−５００、Ｄ−３６２、ＸＡ−９０１５、ＦＥ−１０７、ＸＣ−１２、ＸＣ−３２、ＳＨ−３Ａ、ＸＡ−４３６、ＦＡ−５４５、ＸＡ−８２４、ＦＣ−４０３Ｒ、ＸＣ−２２３、ＦＡ−５０１、ＦＡ−３３３、ＦＡ−３５３Ｎ、ＸＡ−６０２Ｎ、ＸＡ−４７２、ＦＣ−４１５、ＸＢ−１０１Ｇ、ＳＮ−８８００Ｇ、ＸＢ−１１４、ＸＢ−１０７、ＸＢ−１１０、ＦＨ−８８９、ＦＥＬ−１９０、ＦＥＬ−６１５、ＦＥＣ−１９８、ＦＥＡ−６８５、ＸＢ−１０１Ｇ（藤倉化成（株）製）、Ｎ−２０５７、Ｎ−２０５７Ａ（昭栄化学工業（株）製）、ＣＡ−６１７８、ＣＡ−６１７８Ｂ、ＣＡ−６１７８Ｔ、ＣＡ−２５００Ｅ、ＣＡ−ＢＥ０４（大研化学工業（株）製）、ＳＰ、ＳＤ、ＳＴ、ＳＦ、ＳＬ、ＳＩ、ＮＰＳ−Ｊ、ＮＰＳ、ＮＰＳ−Ｊ−ＨＴＢ、ＮＰＳ−ＨＴＢ、ＮＰＧ−Ｊ（ハリマ化成（株）製）、“ＭＤｏｔ（登録商標）”−ＳＬＰ、“ＣＵＸ（登録商標）”−Ｒシリーズ（三ツ星ベルト（株）製）などを用いることができる。

本発明の繊維強化複合材料の厚み方向の導電性の指標である体積固有抵抗は６．０Ωｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは４．０Ωｃｍ以下であり、さらに好ましくは３．０Ωｃｍ以下である。体積固有抵抗をかかる範囲以下とすることで、繊維強化複合材料を部材として用いた場合に落雷や静電気散逸などの電気的ダメージを抑制することができ、特に航空機用途の場合、落雷への対策として部材表面に設けられている金属メッシュなどを減らすことができることから軽量化にも効果がある。ここで、繊維強化複合材料の厚み方向とは、その製造に用いられる本発明のプリプレグが積層される方向を意味する。

かかる面内繊維直交方向の導電性は次の方法で測定することができる。すなわち、本発明で得られた一方向プリプレグを炭素繊維の長手方向を０°として、同一方向に１６層積層し、オートクレーブにて加熱、加圧して得られた繊維強化複合材のパネルから０°方向２０ｍｍ×９０°方向１００ｍｍの寸法で切り出し、９０°方向の端面に導電性ペーストを塗布してサンプル片を作製する。得られたサンプル片を、アドバンテスト（株）製Ｒ６５８１デジタルマルチメーターを用いて、四端子法で９０°方向の抵抗を測定して求めた体積固有抵抗を面内繊維直交方向の導電性とする方法である。

本発明のプリプレグから得られる繊維強化複合材料は、強度、剛性、耐衝撃性および導電性等に優れていることから航空機の胴体、主翼、尾翼およびフロアビーム等の一次構造部材やフラップ、エルロン、カウル、フェアリングおよび内装材等の二次構造部材、ロケットモーターケースおよび人工衛星構造材といった、航空・宇宙用途や自動車、船舶および鉄道車両等の移動体の構造材、建築材、風車の羽根、ＩＣトレイやノートパソコンの筐体（ハウジング）などのコンピュータ用途など幅広い用途に好適に用いることができる。

以下、実施例によって、本発明のプリプレグおよび炭素繊維複合材料について、さらに具体的に説明する。なお、組成比の単位「部」は、特に注釈のない限り質量部を意味する。また、各種特性（物性）の測定は、特に注釈のない限り温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で行った。

＜実施例で用いられた材料＞
（１）構成要素［Ａ］：炭素繊維
・“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ−２４Ｋ−１０Ｅ（繊維数２４０００本、引張弾性率：２９４ＧＰａ、密度１．８ｇ／ｃｍ^３、東レ（株）製）。

（２）構成要素［Ｂ］：１分子中に２個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂
・“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ７２１（成分：テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）
・“アラルダイト（登録商標）”ＧＹ２８２（成分：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ（株）製）
・“ｊＥＲ”６３０（成分：トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、三菱化学（株）製）
・ＧＡＮ（成分：Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、日本化薬（株）製）。

（３）構成要素［Ｃ］：芳香族アミン化合物
・“セイカキュア（登録商標）”Ｓ（４，４’−ジアミノジフェニルメタン、セイカ（株）製）。

（４）構成要素［Ｄ］：カーボン材料からなる導電性ナノフィラー
・“Ｐｒｉｎｔｅｘ（登録商標）”Ｌ６（成分：ファーネスブラック、１次粒子の数平均粒径２３ｎｍ、オリオン・エンジニアドカーボンズ（株）製）
・“Ｐｒｉｎｔｅｘ（登録商標）”Ｌ（成分：ファーネスブラック、１次粒子の数平均粒径２３ｎｍ、オリオン・エンジニアドカーボンズ（株）製）
・“三菱（登録商標）”導電性カーボンブラック＃３２３０Ｂ（成分：ファーネスブラック、１次粒子の数平均粒径２３ｎｍ、三菱化学（株）製）。

（５）構成要素［Ｅ］：熱可塑性樹脂を主成分とする粒子
・熱可塑性樹脂粒子Ａ（“トロガミド（登録商標）”ＣＸ７３２３を原料として作製した、数平均粒径１３μｍの粒子）
（熱可塑性樹脂粒子Ａの製造方法：国際公開２００９／１４２２３１号パンフレットを参考とした。）
１０００ｍｌの耐圧ガラスオートクレーブ（耐圧硝子工業（株）ハイパーグラスターＴＥＭ−Ｖ１０００Ｎ）の中に、ポリマーＡとしてポリアミド（重量平均分子量１７，０００、デグザ社製“ＴＲＯＧＡＭＩＤ（登録商標）”ＣＸ７３２３）を３５ｇ、有機溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン２８７ｇ、ポリマーＢとしてポリビニルアルコール２８ｇ（日本合成化学工業（株）製“ゴーセノール（登録商標）”ＧＭ−１４重量平均分子量２９，０００、酢酸ナトリウム含量０．２３質量％、ＳＰ値３２．８（Ｊ／ｃｍ^３）^１／２）を加え、９９体積％以上の窒素置換を行った後、１８０℃に加熱し、ポリマーが溶解するまで２時間攪拌を行った。その後、貧溶媒として３５０ｇのイオン交換水を、送液ポンプを経由して、２．９２ｇ／分のスピードで滴下した。約２００ｇのイオン交換水を加えた時点で、系が白色に変化した。全量の水を入れ終わった後、攪拌したまま降温させ、得られた懸濁液を、ろ過し、イオン交換水７００ｇを加えてリスラリー洗浄し、濾別したものを、８０℃、１０時間真空乾燥を行い、灰色に着色した固体を３４ｇ得た。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、数平均粒径１３μｍのポリアミド微粒子であった。

・熱可塑性樹脂粒子Ｂ（“トロガミド（登録商標）”ＣＸ７３２３を原料として作製した、数平均粒径２０μｍの粒子）
（熱可塑性樹脂粒子Ｂの製造方法：国際公開２００９／１４２２３１号パンフレットを参考とした。）
１０００ｍｌの耐圧ガラスオートクレーブ（耐圧硝子工業（株）ハイパーグラスターＴＥＭ−Ｖ１０００Ｎ）の中に、ポリマーＡとしてポリアミド（重量平均分子量１７，０００、デグザ社製“ＴＲＯＧＡＭＩＤ（登録商標）”ＣＸ７３２３）を４０ｇ、有機溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン２８７ｇ、ポリマーＢとしてポリビニルアルコール２８ｇ（日本合成化学工業（株）製“ゴーセノール（登録商標）”ＧＭ−１４重量平均分子量２９，０００、酢酸ナトリウム含量０．２３質量％、ＳＰ値３２．８（Ｊ／ｃｍ^３）^１／２）を加え、９９体積％以上の窒素置換を行った後、１８０℃に加熱し、ポリマーが溶解するまで２時間攪拌を行った。その後、貧溶媒として３５０ｇのイオン交換水を、送液ポンプを経由して、２９２ｇ／分のスピードで滴下した。約２００ｇのイオン交換水を加えた時点で、系が白色に変化した。全量の水を入れ終わった後、攪拌したまま降温させ、得られた懸濁液を、ろ過し、イオン交換水７００ｇを加えてリスラリー洗浄し、濾別したものを、８０℃、１０時間真空乾燥を行い、灰色に着色した固体を３４ｇ得た。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、数平均粒径２０μｍのポリアミド微粒子であった。

・下記の製造方法で得られた熱可塑性樹脂粒子Ｃ（数平均粒径：１３μｍ）
透明ポリアミド（“グリルアミド（登録商標）”ＴＲ５５、エムスケミー・ジャパン（株）製）９０部、エポキシ樹脂（“ｊＥＲ（登録商標）”８２８、三菱化学（株）社製）７．５部および硬化剤（“トーマイド（登録商標）”＃２９６、（株）ティーアンドケイ東華製）２．５部を、クロロホルム３００部とメタノール１００部の混合溶媒中に添加して均一溶液を得た。次に、得られた均一溶液を塗装用のスプレーガンを用い、撹拌している３０００部のｎ−ヘキサンの液面に向かって霧状に吹き付けて溶質を析出させた。析出した固体を濾別し、ｎ−ヘキサンで良く洗浄した後に、１００℃の温度で２４時間の真空乾燥を行い、球状のセミＩＰＮ構造を有するエポキシ改質ポリアミド粒子Ｂを得た。得られたエポキシ改質ポリアミド粒子Ａをプレス成形して樹脂板とした後、ＡＳＴＭ Ｄ ５０４５−９６に従い、コンパクトテンション法によるＧ_Ｉｃ値を測定した結果、４４２０Ｊ／ｍ^２であった。

（６）構成要素［Ｆ］：導電性粒子
・フェノール樹脂の粒子（マリリンＨＦタイプ、群栄化学工業（株）製）を２０００℃で焼成し、分級をして得られた導電性粒子Ａ（成分：カーボン、数平均粒径：３６μｍ）
・“グラッシーカーボン（登録商標）”（成分：カーボン、数平均粒径：３５μｍ、東海カーボン（株）製）
・“ミクロパール（登録商標）”ＡＵ２４０（成分：ジビニルベンゼンポリマー粒子にニッケルをメッキし、さらにその上に金をメッキした粒子、数平均粒径：４０μｍ、積水化学（株）製）
・フェノール樹脂の粒子（マリリンＨＦタイプ、群栄化学工業（株）製）を２０００℃で焼成し、分級をして得られた導電性粒子Ｂ（成分：カーボン、数平均粒径：４４μｍ）
・フェノール樹脂の粒子（マリリンＨＦタイプ、群栄化学工業（株）製）を２０００℃で焼成し、分級をして得られた導電性粒子Ｃ（成分：カーボン、数平均粒径：３３μｍ）
・フェノール樹脂の粒子（マリリンＨＦタイプ、群栄化学工業（株）製）を２０００℃で焼成し、分級をして得られた導電性粒子Ｄ（成分：カーボン、数平均粒径：２６μｍ）。

（７）構成要素［Ｇ］：有機粒子または無機粒子
・ポリアミドイミド樹脂の粒子（”トーロン（登録商標）”４０００ＴＦ、ソルベイ・スペシャリティ・ポリマーズ（株）製）を分級して得られたポリアミドイミド粒子Ａ（成分：ポリアミドイミド、数平均粒径：３８μｍ）
・ガラス粒子（ガラスビーズＧＢ３０１Ｓ、ポッターズ・バロティーニ（株）製）を分級して得られたガラス粒子Ａ（成分：ソーダ石灰ガラス、数平均粒径：４０μｍ）。

なお、各材料の数平均粒径は、後述する各種評価方法の「（３）構成要素［Ｅ］、［Ｆ］、および［Ｇ］それぞれ単独の粒径測定」に従って測定したものである。また、組成物中の数平均粒径は、後述する各種評価方法の「（４）プリプレグ中の構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］それぞれ単独の粒径測定」に従って測定した。

（８）構成要素［Ｈ］：導電性成分を含む繊維基材
・導電性成分を含む繊維基材Ｓｕｉ−８０−Ｍ３０（銅およびニッケルで表面コートしたポリエステル不織布、質量３０ｇ／ｍ^２、厚み３５μｍ、セーレン（株）製）
・導電性成分を含む繊維基材Ｓｕ−４０−１３８２４（銅で表面コートしたポリエステルメッシュ、質量１４ｇ／ｍ^２、厚み５２μｍ、セーレン（株）製）。

（９）構成要素［Ｉ］：炭素短繊維ウェブ
・炭素繊維“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ−２４Ｋを使用して、国際公開ＷＯ２０１３／０９９７４１の１９項から２０項の手法で作製した、平均繊維長１２ｍｍ、質量３ｇ／ｍ^２、厚み４０μｍの炭素短繊維ウェブＡ
・炭素繊維“トレカ（登録商標）”Ｔ８００Ｓ−２４Ｋを使用して、国際公開ＷＯ２０１３／０９９７４１の１９項から２０項の手法で作製した、平均繊維長６ｍｍ、質量９ｇ／ｍ^２、厚み５０μｍの炭素短繊維ウェブＢ。

（１０）その他の成分：
・“Ｖｉｒａｎｔａｇｅ（商標登録）”ＶＷ−１０７００ＲＦＰ（成分：末端水酸基ポリエーテルスルホン、ソルベイ・スペシャリティ・ポリマーズ（株）製）
・分散剤ＤＩＳＰＥＲＢＹＫ−２１５５ （ビックケミー社製）。

＜各種評価方法＞
（ｉ）構成要素［Ｂ］中の構成要素［Ｄ］であるカーボン材料からなる導電性ナノフィラーのストラクチャーサイズの測定
各実施例および比較例で得られた構成要素［Ｂ］、［Ｃ］および［Ｄ］を含む組成のエポキシ樹脂組成物（第１樹脂組成物）を型枠内に注入し、熱風オーブン中で室温から１８０℃の温度まで１分間に１．５℃ずつ昇温した後、１８０℃の温度下で２時間保持して２ｍｍ厚の樹脂硬化板を作製した。得られた硬化板をミクロトームにて薄片加工を行い、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、任意の粒子６０個について、一番長い箇所の距離を粒径として計測後、平均した値を構成要素［Ｂ］中の構成要素［Ｄ］であるカーボン材料からなる導電性ナノフィラーのストラクチャーサイズとした。

（ｉｉ）プリプレグ中の構成要素［Ｄ］の１次粒子の数平均粒径測定
各実施例および比較例で得られたプリプレグを、２枚の表面の平滑なポリ四フッ化エチレン樹脂板間に挟持して密着させ、７日間かけて徐々に１５０℃迄温度を上昇させてゲル化および硬化させて板状の硬化物を作製した。硬化したプリプレグを集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置にて薄片加工を行い、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、任意の粒子６０個の粒径を計測後、平均した値を数平均粒径とした。

（ｉｉｉ）構成要素［Ｅ］、［Ｆ］、および［Ｇ］それぞれ単独の数平均粒径測定
構成要素［Ｅ］および［Ｆ］それぞれについて、レーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０：（株）キーエンス製）にて２００倍以上に拡大して観察を行い、任意の粒子６０個の粒子について、その粒子の外接する円の直径を粒径として計測後、平均した値を構成要素［Ｅ］および［Ｆ］それぞれの数平均粒径とした。

（ｉｖ）プリプレグ中の構成要素［Ｅ］、［Ｆ］および［Ｇ］それぞれ単独の数平均粒径測定
実施例および比較例で得られたプリプレグを、前記（２）の手法にて硬化後、密着面と垂直な方向（厚み方向）に切断し、断面を研磨後、落射照明型光学顕微鏡で２００倍以上に拡大し、数カ所について写真撮影した。次いで、得られた断面写真から構成要素［Ｅ］および［Ｆ］それぞれの粒子について６０個の粒径を計測後、平均した値を構成要素［Ｅ］および［Ｆ］それぞれの数平均粒径とした。

（ｖ）ゼータ電位の測定方法
構成要素「Ｄ」、「Ｅ」の各種フィラーのゼータ電位は、大塚電子（株）製の電気泳動光散乱光度計ＥＬＳ−Ｚ２を用いて、電圧６０Ｖ、エタノールを分散媒として室温下にて測定した。測定は５回行い、その平均値をゼータ電位ζ（ｍＶ）とした。

（ｖｉ）エポキシ樹脂組成物の粘度測定
エポキシ樹脂組成物の粘度は、動的粘弾性装置ＡＲＥＳ−２ＫＦＲＴＮ１−ＦＣＯ−ＳＴＤ（ティー・エイ・インスツルメント社製）を用いて測定した。上下部測定冶具に直径４０ｍｍの平板のパラレルプレートを用い、上部と下部の冶具間距離が１ｍｍとなるように該エポキシ樹脂組成物をセット後、ねじりモード（測定周波数：０．５Ｈｚ）で測定した。４０℃から１５０℃まで速度５℃／分で昇温し、最低複素粘弾性率を測定した。

（ｖｉｉ）プリプレグ中の構成要素［Ａ］の体積含有率（Ｖｆ）測定
先ず、ＪＩＳ Ｋ７０７１（１９８８）に記載のある「単位面積当たりプリプレグ質量、単位面積当たり炭素繊維質量、樹脂質量含有率および繊維質量含有率」の試験方法に従い、単位面積当たり炭素繊維質量を測定した。具体的には各実施例および比較例で得られたプリプレグから１００×１００ｍｍの試験片を切り出し、任意の５点の厚みを測定して平均値を平均厚みとし、体積を計算した。次いで、２３℃の温度において、試験片をビーカーに入れて約２００ｍｌのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を入れ、１５分間超音波照射を行い攪拌した。予め質量を測定したガラスフィルタを用いて上澄み液をろ過した後、構成要素［Ａ］である炭素繊維が残っているビーカーにＭＥＫを入れ、前記操作を３回繰り返し行った。３回目の操作終了後、炭素繊維もガラスフィルタに移し、吸引濾過した。ろ過後、炭素繊維をガラスフィルタごと、１０５℃の温度で９０分間、乾燥機中で乾燥し、デシケーター中で４５分間以上冷却した後、炭素繊維が入ったままのガラスフィルタの質量を測定し、予め測定していたガラスフィルタの質量を差し引いた値を炭素繊維の質量とした。炭素繊維メーカーから提示されている炭素繊維の密度を使用し、測定で得られた炭素繊維質量から体積を算出した。得られた炭素繊維の体積を、初めに算出した試験片の体積で割返すことでＶｆを算出した。測定は３回行い、平均値をプリプレグのＶｆ（体積％）とした。

（ｖｉｉｉ）繊維強化複合材料の厚み方向の導電性測定方法
各実施例および比較例で得られたプリプレグに含まれる炭素繊維の長手方向を０°とし、［＋４５°／０°／−４５°／９０°］を基本として２回繰り返したものを対称に積層し、合計１６ｐｌｙの疑似等方予備積層体とした。得られた予備積層体をオートクレーブにセットし、０．６ＭＰａの圧力で、室温から１８０℃の温度まで１分間に１．７℃ずつ昇温し、１８０℃の温度下で２時間かけて硬化して繊維強化複合材料を得た。得られた繊維強化複合材料から、縦４０ｍｍ×横４０ｍｍのサンプルを切り出し、両表面の樹脂層を研磨除去後、両面に導電性ペーストＮ−２０５７（昭栄化学工業（株）製）を、バーコーターを用いて約７０μｍの厚さで塗布し、１８０℃の温度に調整した熱風オーブン中にて、３０分かけて硬化させ、導電性評価用のサンプル得た。得られたサンプルの厚さ方向の抵抗を、アドバンテスト（株）製Ｒ６５８１デジタルマルチメーターを用いて四端子法により測定した。測定は６回行い、平均値を繊維複合材料の厚み方向の体積固有抵抗（Ωｃｍ）とした。

（ｉｘ）繊維強化複合材料の面内繊維直交方向の導電性測定方法
各実施例および比較例で得られたプリプレグに含まれる炭素繊維の長手方向を０°とし、同一方向に１６ｐｌｙ積層し、合計１６ｐｌｙの予備積層体とした。得られた予備積層体をオートクレーブにセットし、０．６ＭＰａの圧力で、室温から１８０℃の温度まで１分間に１．７℃ずつ昇温し、１８０℃の温度下で２時間かけて硬化して繊維強化複合材料を得た。得られた繊維強化複合材料から、０°方向２０ｍｍ×９０°方向１００ｍｍの寸法でサンプルを切り出し、９０°方向の端面に導電性ペーストＮ−２０５７（昭栄化学工業（株）製）を約７０μｍの厚さで塗布し、１８０℃の温度に調整した熱風オーブン中にて、３０分かけて硬化させ、導電性評価用のサンプル得た。得られたサンプルの厚さ方向の抵抗を、アドバンテスト（株）製Ｒ６５８１デジタルマルチメーターを用いて四端子法により測定した。測定は６回行い、平均値を繊維複合材料の面内繊維直交方向の体積固有抵抗（Ωｃｍ）とした。

（ｘ）炭素繊維層の間に配置された層間樹脂層の平均厚みの測定方法
上記（ｖｉｉｉ）で作製した導電性測定用サンプルを０°方向ならびに９０°方向に切断し、２つの断面を得た。レーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０：（株）キーエンス製）にて２００倍以上に拡大して観察を行い、この断面に対して、切断方向に配列した炭素繊維層（０°方向で切断した場合は０°層、９０°方向に切断した場合は９０°層である）を含む２つの炭素繊維層の間は除外して、２つの炭素繊維層の間の厚みを少なくとも２０点以上測定し、その平均値を炭素繊維層の間に配置された層間樹脂層の平均厚みとした。なお、各実施例および比較例において、測定した層間樹脂層の平均厚みが式（１）または式（２）を満たす場合は、表１〜５中の「条件（ＩＩＩ）の判定」欄に「満たす」と記載し、層間樹脂層の平均厚みが式（１）または式（２）を満たさない場合は「満たさない」と記載した。

（ｘｉ）繊維強化複合材料の層間樹脂層における厚み方向の導電性測定方法
上記（ｖｉｉｉ）で作製した導電性測定用パネルから、縦８ｍｍ×横８ｍｍのサンプルを切り出して断面を研磨し、厚み方向両端面にＰｔを蒸着して電極とし、導電性評価用のサンプルを得た。このサンプルを移動ステージ上に配置し、厚み方向両端面にアドバンテスト（株）製Ｒ６４５１Ａデジタルマルチメーターを接続した。さらに、電圧端子の一方は探針（マイクロマニピュレータプローブ）に接続して、サンプル側面の層間樹脂層を探針でなぞるように走査し、移動距離と電圧降下からサンプルの体積固有抵抗値を測定した。測定は１５回行い、平均値を繊維複合材料の層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗（Ωｃｍ）とした。

（ｘｉｉ）炭素繊維層中の構成要素［Ａ］の体積含有率（Ｖｆ）測定
上記（ｖｉｉｉ）で作製した導電性測定用サンプルを０°方向ならびに９０°方向に切断し、２つの断面を得た。レーザー顕微鏡（超深度カラー３Ｄ形状測定顕微鏡ＶＫ−９５１０：（株）キーエンス製）にて２００倍以上に拡大して観察を行い、この断面に対して、切断方向に直交して配列した炭素繊維層（０°方向で切断した場合は９０°層、９０°方向に切断した場合は０°層である）を含む炭素繊維層部分の任意の解析範囲を解析ソフトウェアＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｒｅｍｉｅｒ（（株）日本ローパー製）にて二値化を行い、炭素繊維の断面積を計算した。得られた断面積を解析範囲の面積で割り返して算出した値が、炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率とした。

（ｘｉｉｉ）繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度（ＣＡＩ）測定方法
各実施例および比較例で得られたプリプレグに含まれる炭素繊維の長手方向を０°とし、［＋４５°／０°／−４５°／９０°］を基本として３回繰り返したものを対称に積層し、合計２４ｐｌｙの疑似等方予備積層体とした。得られた予備積層体をオートクレーブにセットし、０．６ＭＰａの圧力で、室温から１８０℃の温度まで１分間に１．７℃ずつ昇温し、１８０℃の温度下で２時間かけて硬化して繊維強化複合材料を得た。得られた繊維強化複合材料から、縦１５０ｍｍ×横１００ｍｍの矩形試験片を切り出し、試験片の中心にＪＩＳ Ｋ ７０８９（１９９６）に従って試験片の厚さ１ｍｍあたり６．７Ｊの落錘衝撃を与えた後、ＪＩＳ Ｋ ７０８９（１９９６）に従い残存圧縮強度を測定した。測定は６回行い、平均値を衝撃後圧縮強度（ＭＰａ）とした。

＜実施例１＞
次の手法にて、プリプレグを作製した。

（カーボンブラックマスターバッチの調合）
構成要素［Ｂ］に該当するエポキシ樹脂である“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ７２１を８０部に対し、構成要素［Ｄ］に該当するカーボンブラックである“Ｐｒｉｎｔｅｘ（登録商標）”Ｌを２０部加え、スパチュラなどを使用して軽く攪拌した後、３本ロールでカーボンブラックを分散させてカーボンブラックマスターバッチとした。該操作は室温環境下にて行った。

（第１樹脂組成物の調合）
混練装置中に、表１に記載の構成要素［Ｂ］（内、前記したカーボンブラックマスターバッチに含まれる分を除く）および“Ｖｉｒａｎｔａｇｅ（商標登録）”ＶＷ−１０７００ＲＦＰを投入して加熱混練を行い、ＶＷ−１０７００ＲＦＰを溶解させた。予め準備したカーボンブラックマスターバッチ１２部（内、カーボンブラック成分が２．４部）を加えて攪拌した。

次いで、表１に記載の構成要素［Ｃ］を加えて３０分間撹拌し、エポキシ樹脂組成物の第１樹脂組成物を得た。

得られた樹脂組成物について、前記した各種評価方法の「（１）構成要素［Ｂ］中の構成要素［Ｄ］であるカーボン材料からなる導電性ナノフィラーのストラクチャーサイズの測定」に従い、構成要素［Ｂ］中の構成要素［Ｄ］であるカーボン材料からなる導電性ナノフィラーのストラクチャーサイズを測定したところ１８０ｎｍであった。

（第２樹脂組成物の調合）
混練装置中に、表１に記載の構成要素［Ｂ］（内、前記したカーボンブラックマスターバッチに含まれる分を除く）および “Ｖｉｒａｎｔａｇｅ（商標登録）”ＶＷ−１０７００ＲＦＰを投入して加熱混練を行い、ＶＷ−１０７００ＲＦＰを溶解させた。予め準備したカーボンブラックマスターバッチ１２部（内、カーボンブラック成分が２．４部）を加えて攪拌し均一に分散させた。次いで、表１に記載の構成要素［Ｆ］を加えて均一になるまで攪拌した後、表１に記載の構成要素［Ｅ］を加えて攪拌した。表１に記載している構成要素［Ｃ］を加えて３０分間撹拌し、エポキシ樹脂組成物の第２樹脂組成物を得た。

（プリプレグの作製）
前記にて得られた第１樹脂組成物をナイフコーターを用いて離型紙上に塗布して、樹脂目付が２４ｇ／ｍ^２の樹脂フィルム１を２枚作製した。同様に前記にて得られた第２樹脂組成物を離型紙上に塗布して、樹脂目付が２３．５ｇ／ｍ^２の樹脂フィルム２を２枚作製した。

次に、炭素繊維目付が１９２ｇ／ｍ^２のシート状となるように一方向に配列させた構成要素［Ａ］である炭素繊維に、得られた樹脂フィルム１を２枚、炭素繊維の両面から重ね、加熱加圧してエポキシ樹脂組成物を含浸させてプリプレグ前駆体を得た。

得られたプリプレグ前駆体に、樹脂フィルム２を２枚プリプレグ前駆体の両面から重ね、加熱加圧してプリプレグを得た。

得られたプリプレグ中に占める構成要素［Ｂ］〜［Ｇ］の構成は次の通りであった。

・構成要素［Ｂ］；
“アラルダイト（登録商標）”ＭＹ７２１：６０部、
“アラルダイト（登録商標）”ＧＹ２８２：４０部。

・構成要素［Ｃ］；
“セイカキュア（登録商標）”Ｓ：４２部。

・構成要素［Ｄ］；
“Ｐｒｉｎｔｅｘ（登録商標）”Ｌ：２．４部。

・構成要素［Ｅ］；
粒子Ａ：２１．３部。

・構成要素［Ｆ］；
導電性粒子Ａ：４．３部。

・その他の成分；
“Ｖｉｒａｎｔａｇｅ（商標登録）”ＶＷ−１０７００ＲＦＰ：１６部。

構成要素［Ｄ］、構成要素［Ｆ］それぞれについて、「（ｖ）ゼータ電位の測定方法」に従ってゼータ電位の測定を行った結果、構成要素［Ｄ］：−４１ｍＶ、構成要素［Ｆ］：５ｍＶであった。

（プリプレグ特性の評価）
得られたプリプレグを前記した各種評価方法の「（ｖｉｉ）プリプレグ中の構成要素［Ａ］の体積含有率（Ｖｆ）測定」に従い、Ｖｆを測定した結果、５７体積％であり、構造用部材に適したものであった。

（繊維強化複合材料特性の評価）
得られたプリプレグを用い、前記した各種測定方法の「（ｘ）炭素繊維層の間に配置された層間樹脂層の平均厚みの測定方法」に従い測定した結果、層間樹脂層の平均厚みは３４．６μｍであった。また、前記した各種測定方法の「（ｘｉ）繊維強化複合材料の層間樹脂層における厚み方向の導電性測定方法」に従い測定した結果、層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗は２７．８Ωｃｍであった。さらに、前記した各種評価方法の「（ｘｉｉ）炭素繊維層中の構成要素［Ａ］の体積含有率（Ｖｆ）測定」に従い測定した結果、炭素繊維層中の構成要素［Ａ］のＶｆは７２体積％であった。さらに、「（ｖｉｉｉ）繊維強化複合材料の厚み方向の導電性測定方法」、「（ｉｘ）繊維強化複合材料の面内繊維直交方向の導電性測定方法」および「（ｘｉｉｉ）繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度（ＣＡＩ）測定方法」に従い、繊維強化複合材料を作製して得られた繊維強化複合材料の導電性およびＣＡＩ測定を行った結果、厚み方向に対する体積固有抵抗値は２．６Ωｃｍ、面内繊維直交方向に対する体積固有抵抗値は２．０Ωｃｍ、ＣＡＩは２８６ＭＰａであり、優れた導電性と耐衝撃性を有する繊維強化複合材料が得られた。

＜実施例２〜２２＞
表１〜４に示すように組成を変更した以外は実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物である第１樹脂組成物、第２樹脂組成物を作製し、２段含浸ホットメルト法にてプリプレグを得た後、繊維強化複合材料を作製して各種測定を行った。

各種測定の結果は表１〜４に示す通りであり、実施例２〜２２のように材料や配合比を所定の範囲内で変動させても樹脂特性、プリプレグ特性に問題なく、優れた導電性と耐衝撃性を有する繊維強化複合材料が得られた。

＜実施例２３〜２６＞
表４に示すように組成、繊維含有量を変更した以外は実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物である第１樹脂組成物、第２樹脂組成物を作製し、ホットメルト法にてフィルム１を構成要素［Ａ］に含浸させ得られたプリプレグ前駆体を得た。その後、実施例２３、２４では構成要素［Ｈ］を、実施例２５、２６では構成要素［Ｉ］を得られたプリプレグ前駆体の片面に貼り付け、両側からフィルム２を含浸させてプリプレグを得た後、繊維強化複合材料を作製して各種測定を行った。いずれも、優れた導電性と耐衝撃性を有する繊維強化複合材料が得られた。

＜比較例１〜６＞
表５に示すように組成、Ｖｆを変更した以外は実施例１と同様にエポキシ樹脂組成物である第１樹脂組成物、第２樹脂組成物を作製し、２段含浸ホットメルト法にてプリプレグを得た後、繊維強化複合材料を作製して各種測定を行った。

比較例１は炭素繊維間に配置された層間樹脂層で導電経路を形成する構成要素［Ｆ］、［Ｈ］、および［Ｉ］を含まないため、層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗が５８８．２Ωｃｍと、５０Ωｃｍを大きく上回っていた。優れた面内繊維直交方向の導電性と衝撃後圧縮強度が得られたが、層間樹脂層で導電経路が形成されないために、実施例１〜２６と対比すると、厚み方向の導電性が著しく低くなった。

比較例２は構成要素［Ｆ］の数平均粒径が層間樹脂層の平均厚みに対して著しく小さいため、層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗が５８．８Ωｃｍと、５０Ωｃｍを上回っていた。優れた衝撃後圧縮強度が得られたが、実施例１〜２６と対比すると、繊維強化複合材料の厚み方向の体積固有抵抗が大きく、導電性は低くなった。

比較例３は炭素繊維層中の構成要素［Ａ］のＶｆが６６体積％であり、７０体積％よりも低かった。衝撃後圧縮強度は高いが、繊維強化複合材料の厚み方向、面内繊維直交方向の体積固有抵抗値が大きくなった。実施例１〜２６においては、炭素繊維層中の構成要素［Ａ］のＶｆが７０体積％よりも高かったことで、厚み方向、面内繊維直交方向の導電性が向上したことが分かる。

比較例４は炭素繊維層中の構成要素［Ａ］のＶｆが７７体積％であり、７５体積％よりも高かった。炭素繊維層中の構成要素［Ａ］のＶｆが７５体積％を超えると、繊維強化複合材料の厚み方向、面内繊維直交方向の体積固有抵抗値は小さいが、成形中に炭素繊維層にフローする樹脂が不足してボイドが発生し、衝撃後圧縮強度が低下した。実施例１〜２６においては、炭素繊維層中の構成要素［Ａ］のＶｆが７５体積％よりも低かったことで、優れた衝撃後圧縮強度が得られたことが分かる。

比較例５は層間樹脂層の厚みが式（２）における下限を下回っていた。繊維強化複合材料の厚み方向、面内繊維直交方向の体積固有抵抗値が小さく、優れた導電性が得られたが、衝撃後圧縮強度が低くなった。実施例１〜２６においては、層間樹脂層の厚みが式（２）における下限よりも高かったことで、優れた衝撃後圧縮強度が得られたことが分かる。

比較例６は層間樹脂層の厚みが式（２）における上限を上回っていた。層間樹脂層の厚みが式（２）における上限を上回ったことで、成形中に炭素繊維層にフローする樹脂が不足してボイドが発生し、衝撃後圧縮強度が低下した。実施例１〜２６においては、層間樹脂層の厚みが式（２）における上限よりも低かったことで、優れた衝撃後圧縮強度が得られたことが分かる。

Claims (15)

1. 少なくとも次の構成要素［Ａ］〜［Ｄ］を含むプリプレグであって、該プリプレグの硬化物が下記条件（Ｉ）〜（ＩＩＩ）を満たすプリプレグ。
   ［Ａ］：炭素繊維
   ［Ｂ］：エポキシ樹脂
   ［Ｃ］：芳香族アミン化合物
   ［Ｄ］：カーボン材料からなる導電性ナノフィラー
   （Ｉ）：構成要素［Ａ］を含む炭素繊維層とその間に配置された層間樹脂層を含み、前記層間樹脂層における厚み方向の体積固有抵抗が５０Ωｃｍ以下である。
   （ＩＩ）：炭素繊維層における構成要素［Ａ］の体積含有率が７０〜７５体積％である。
   （ＩＩＩ）：層間樹脂層の平均厚みが次式（１）または式（２）を満たす。
   Ａ≦１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｔ_ｒ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（１）
   Ａ＞１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｔ_ｒ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（２）
   Ｔ_ｒ：層間樹脂層の平均厚み（μｍ）
   Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）
2. プリプレグが、構成要素［Ａ］に第１樹脂組成物が含浸されてなる第１層と、炭素繊維層の片面または両面に形成された第２樹脂組成物からなる第２層から構成され、第１樹脂組成物の最低粘度が５．０Ｐａ・ｓ以下である、請求項１に記載のプリプレグ。
3. プリプレグが、構成要素［Ａ］に第１樹脂組成物が含浸されてなる第１層と、炭素繊維層の片面または両面に形成された第２樹脂組成物からなる第２層から構成され、第２樹脂組成物の最低粘度が１．０Ｐａ・ｓ以上である、請求項１または２に記載のプリプレグ。
4. さらに下記構成要素［Ｅ］〜［Ｆ］を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のプリプレグ。
   ［Ｅ］：熱可塑性樹脂を主成分とする粒子
   ［Ｆ］：１次粒子の数平均粒径が次式（３）または式（４）を満たす導電性粒子
   Ａ≦１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（３）
   Ａ＞１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（４）
   Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）
   Ｐ_ｓｉｚｅ：構成要素［Ｆ］の１次粒子の数平均粒径（μｍ）
5. さらに下記構成要素［Ｇ］を、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して０．５〜１０質量部含む、請求項４に記載のプリプレグ。
   ［Ｇ］：１次粒子の数平均粒径が次式（５）または式（６）を満たす有機粒子または無機粒子
   Ａ≦１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ２_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．１）＋１６］・・・式（５）
   Ａ＞１３０の場合： ［（Ａ×０．１）＋１４］≦Ｐ２_ｓｉｚｅ≦［（Ａ×０．２）＋３］・・・式（６）
   Ａ：プリプレグ中の構成要素［Ａ］の目付（ｇ／ｍ^２）
   Ｐ２_ｓｉｚｅ：構成要素［Ｇ］の１次粒子の数平均粒径（μｍ）
6. 構成要素［Ｅ］を、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して１０〜４０質量部含む、請求項４または５に記載のプリプレグ。
7. 構成要素［Ｅ］の数平均粒径が５〜５０μｍである、請求項４〜６のいずれかに記載のプリプレグ。
8. 構成要素［Ｆ］を、構成要素［Ｂ］１００質量部に対して０．５〜１０質量部含む、請求項４〜７のいずれかに記載のプリプレグ。
9. 構成要素［Ｆ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する構成要素［Ｄ］のストラクチャー個数Ｎｆの、構成要素［Ｅ］の数平均粒径の外側１１０％の範囲内に存在する構成要素［Ｄ］のストラクチャー個数Ｎｅに対する比Ｎｆ／Ｎｅが０．２５以上である、請求項４〜８のいずれかに記載のプリプレグ。
10. 構成要素［Ｄ］のゼータ電位ζｄおよび／または構成要素［Ｅ］のゼータ電位ζｅが、次式（７）〜式（９）の少なくとも１つを満たす、請求項４〜９のいずれかに記載のプリプレグ。
    │ζｄ│ ＜ １０ｍＶ・・・式（７）
    │ζｅ│ ＜ １０ｍＶ・・・式（８）
    ζｄ × ζｅ ＞ ０・・・式（９）
11. さらに下記構成要素［Ｈ］を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のプリプレグ。
    ［Ｈ］：導電性成分を含む繊維基材
12. 構成要素［Ｈ］に含まれる導電性成分の体積固有抵抗が５０Ωｃｍ以下である、請求項１１に記載のプリプレグ。
13. さらに下記構成要素［Ｉ］を含む、請求項１〜３のいずれかに記載のプリプレグ。
    ［Ｉ］：炭素短繊維ウェブ
14. 構成要素［Ｉ］の炭素短繊維の平均繊維長が２〜１２ｍｍである、請求項１３に記載のプリプレグ。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載のプリプレグを加熱硬化させて得られる繊維強化複合材料。