JPH0251448B2 - - Google Patents

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JPH0251448B2
JPH0251448B2 JP57014889A JP1488982A JPH0251448B2 JP H0251448 B2 JPH0251448 B2 JP H0251448B2 JP 57014889 A JP57014889 A JP 57014889A JP 1488982 A JP1488982 A JP 1488982A JP H0251448 B2 JPH0251448 B2 JP H0251448B2
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JP
Japan
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elongation
manufactured
prepreg
weight
parts
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JP57014889A
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English (en)
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JPS58134126A (ja
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Hiroyasu Ogawa
Takeshi Minamizawa
Masato Ando
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Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Rayon Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、高伸度でかつ耐熱性の優れた複合材
料用プリプレグ、更に詳しくは、高伸度の炭素繊
維、特に高伸度、高強度炭素繊維を強化材とした
高伸度でかつ耐熱性に優れたマトリツクス樹脂か
らなる複合材料用プリプレグに関するものであ
る。 近年、炭素繊維を強化材とした複合材料はその
高い比強度、比剛性を利用して航空機等の構造材
として繁用されてきている。しかし、複合材料の
強化材として使用される炭素繊維の伸度は1〜
1.3%程度であり、このため炭素繊維を強化材と
した複合材料も低伸度であつて、その応用範囲は
二次構造部材に限られている。この複合材料が一
次構造部材にも使用可能になれば航空機等の軽量
化は飛躍的に進み省エネルギー対策の面から大き
な利益が見込まれることになる。このような状況
に対応し本発明者らは、さきに、高性能炭素繊維
につき研究した結果、1.5%以上の伸度を有する
高伸度炭素繊維を製造することに成功した。そし
て、この成果に基づいて高伸度複合材料を提供で
きる期待がもたれるに至つた。 しかし、この高伸度炭素繊維によつても、従来
の航空機用複合材料の耐熱性マトリツクス樹脂と
組合わせ使用した場合には高伸度の複合材料は得
られないことがわかつた。これはマトリツクス樹
脂の伸度が低いためである。さればといつて、高
伸度の複合材料を得るべく高伸度のマトリツクス
樹脂を使用すると今度は複合材料の耐熱性が低下
するという問題があつた。このようにマトリツク
ス樹脂の高伸度と耐熱性とは相反する要求であ
り、両方の要求を同時に満足することは従来不可
能であつた。 この点に関し、例えば、伸度1.5%以上の炭素
繊維と市販の耐熱性マトリツクス樹脂又は高伸度
マトリツクス樹脂との一方向複合体(CFRP)の
それぞれについて伸度と耐熱性の関係を示すと下
記のとおりである。
【表】 本発明者らは、高伸度強化材繊維と組合わせて
使用し、100℃のILSSが8Kg/mm2以上で、かつ伸
度が1.5%以上である耐熱性と高伸度を併せもつ
複合材料を提供できるマトリツクス樹脂を開発す
べく検討した結果、本発明のプリプレグを完成さ
せるに至つた。このプリプレグで使用される強化
材は、伸度1.5%以上の高伸度炭素繊維である。 本発明は下記のとおりである。 (1) 伸度1.5%以上の炭素繊維からなる強化材に
下記〔A〕〔B〕〔C〕 〔A〕 テトラグリシジルアミノジフエニルメタ
ンが全エポキシ樹脂中に50重量%以上を占め
るエポキシ樹脂 〔B〕 ポリエーテルスルホン、ホリスルルホン、
ポリアリレートの1種又は2種以上 〔C〕 ジアミノジフエニルスルホンを主成分と
する樹脂組成物を含浸してなる高伸度かつ耐
熱性複合材料用プリプレグ。 本発明のプリプレグは通常の方法により成形さ
れ、得られた複合体は特に航空機用構造材として
有用である。 本発明における強化繊維は1.5%以上の伸度を
有する炭素繊維である。炭素繊維は伸度1.5%以
上の高伸度のものに限られ、伸度1.5%未満の炭
素繊維の場合は本発明の目的が達成されない。 次に、本発明における樹脂組成物の構成成分の
うち、まず〔A〕エポキシ樹脂について述べる。
〔A〕成分は、テトラグリシジルアミノジフエニ
ルメタン〔具体例 チバ・ガイギー社製MY720、
東都化成社製エポトートYH434、シエル化学社
製エピコート604〕が全エポキシ樹脂中に50重量
%以上を占めるエポキシ樹脂であり、エポキシ樹
脂としては、前記テトラグリシジルアミノジフエ
ニルメタンを除くグリシジルアミン系エポキシ樹
脂、ノボラツク系エポキシ樹脂、ビスフエノール
A系エポキシ樹脂、ウレタン変性ビスフエノール
A系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂等が挙げ
られ、これらを単用又は併用することができる。 前記ノボラツク系エポキシ樹脂のうち、フエノ
ール・ノボラツク系エポキシ樹脂としては、例え
ば、エピコート152、エピコート154(シエル化学
社製)アラルダイトEPN1138、EPN1139(チバ・
ガイギー社製)、ダウエポキシDEN431、
DEN438、DEN439(ダウケミカル社製)、
EPPN201(日本化薬社製)、エピクロンN740(大
日本インキ化学工業社製)等が挙げられる。 また、同じくクレゾール・ノボラツク系エポキ
シ樹脂としては、ECN1180、ECN1299(チバ・ガ
イギー社製))、EOCN(日本化薬社製)、エポトー
トYDCN220L、エポトートYDCN220M(東都化
成社製)等がある。 前記ビスフエノールA系エポキシ樹脂として
は、例えば、エピコート828、エピコート834、エ
ピコート827、エピコート1001、エピコート1002、
エピコート1004、エピコート1007、エピコート
1009(シエル化学社製)、アラルダイトCY205、
CY230、CY232、CY221、GY257、GY252、
GY255、GY250、GY260、GY280、アラルダイ
ト6071、アラルダイト7071、アラルダイト7072
(チバ・ガイギー社製)、ダウエポキシDER331、
DER332、DER662、DER663U、DER662U(ダウ
ケミカル社製)、エピクロン840、850、855、860、
1050、3050、4050、7050(大日本インキ化学工業
社製)、エポトートYD−115、YD115−CA、YD
−117、YD−121、YD−127、YD−128、YD−
128CA、YD−128S、YD−134、YD−001Z、
YD−011、YD−012、YD−014、YD−014ES、
YD−017、YD−019、YD−020、YD−002(東都
化成社製)等が挙げられる。 前記ウレタン変性ビスフエノールA系エポキシ
樹脂としては、アデカレジンEPU−6、EPU−
10、EPU−15(旭電化社製)等があり、また脂環
式エポキシ樹脂としては、アラルダイトCY−
178、CY−179、CY−182、CY−183(チバ・ガイ
ギー社製)等がある。 次に、〔B〕成分はポリエーテルスルホン、ポ
リスルホン、ポリアリレートの1種又は2種以上
であり、特に、ポリエーテルスルホンが好まし
い。市販品としてP−1700(ポリスルホン、ユニ
ホン・カーバイド社製)、ビクトレクス(ポリエ
ーテルスルホン、ICI社製)、U−100(ポリアリレ
ート、ユニチカ社製)等がある。 本発明における樹脂組成物は以上の〔A〕成分
及び〔B〕成分のほかに硬化剤〔C〕ジアミノジ
フエニルスルホンを主成分とするが、その他の成
分として例えば難燃剤(臭素化ビスフエノールA
エポキシ樹脂等)、難燃助剤(三酸化アンチモン
等)などを添加してもよい。 本発明における樹脂組成物の組成比は、〔A〕
エポキシ樹脂100重量部に対し、ポリエーテルス
ルホン、ポリスルホン、ポリアリレートの1種又
は2種以上の〔B〕成分を5〜30重量部、硬化剤
ジアミノジフエニルスルホンの〔C〕成分を20〜
40重量部とするのがよく、特に〔A〕/〔B〕/
〔C〕=(100)/(7〜25)/(25〜35)〔重量部〕
が好ましい。好ましい組成比を具体的に示すと下
表第2表のとおりである。
【表】 樹脂組成物を強化繊維に含浸させてプリプレグ
を作るには、樹脂組成物を塩化メチレン、二塩化
エタン等の溶剤に溶かして30〜60重量%濃度の溶
液とし、これを繊維に含浸させた後100〜130℃で
5〜15分乾燥させ脱溶剤する。得られるプリプレ
グの樹脂含有率は一般には25〜60重量%である。 本発明のプリプレグは通常180℃、37Kg/cm2
2時間の硬化条件で成形することができる。本発
明のプリプレグを使用して作つた複合材料は、後
記実施例で示すように、伸度が高く、しかも耐熱
性(100℃のILSS)に優れている。従来、伸度の
耐熱性を同時に満足するものが見当らなかつただ
けに、本発明のプリプレグは極めて有用なものと
いうことができる。以下、本発明を実施例によつ
て説明するとともに比較例を記す。実施例中
「部」とあるは重量部を意味する。 実施例 1 〔A〕テトラグリシジルアミノジフエニルメタ
ン、MY720(チバ・ガイギー社製)70部及びエピ
コート152(シエル化学社製)30部、 〔B〕ポリエーテルスルホン、ビクトレクス
(ICI社製)20部、硬化剤として〔C〕4.4−ジア
ミノジフエニルスルホン(DDS)30部を二塩化
エタンに溶かし30重量%溶液とした。この樹脂溶
液を伸度1.85%、強度444Kg/mm2の炭素繊維、ベ
スフアイト ST−6000(東邦レーヨン社製)に含
浸させた後、乾燥して樹脂含有率40重量%の一方
向プリプレグを得た。このプリプレグを180℃、
7Kg/cm2、2時間の硬化条件で硬化したところ、
下記コンポジツト特性を有する成形物を得た。 引張り強度 242Kg/mm2 引張り弾性率 15.5T/mm2 引張り伸度 1.57% 層間せん断強度(ILSS)室温 11.2Kg/mm2 100℃ 8.2Kg/mm2 実施例 2 実施例1における〔B〕成分としてポリエーテ
ルスルホン、ビクトレクス20部の代りに、ポリス
ルホン、P−1700の5部と、ポリエーテルスルホ
ン、ビクトレクス15部を使用したほかは実施例1
と全く同様にして一方向炭素繊維プリプレグを作
成した。 このプリプレグから実施例1と同様にして硬化
して得られた成形物は、次のコンポジツト特性を
示した。 引張り強度 237Kg/mm2 引張り弾性率 15.5T/mm2 引張り伸度 1.53% ILSS 室温 11.7Kg/mm2 ILSS 100℃ 8.0Kg/mm2 比較例 1 (炭素繊維の伸度が本発明の範囲外の例) 実施例1において炭素繊維として伸度1.4%、
強度336Kg/mm2のものを用いてプリプレグを作製
した。この一方向プリプレグのコンポジツト特性
は次のとおりであつた。 引張り強度 200Kg/mm2 引張り弾性率 15.7T/mm2 引張り伸度 1.28% ILSS 室温 11.3Kg/mm2 ILSS 100℃ 8.0Kg/mm2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 伸度1.5%以上の炭素繊維からなる強化材に
    下記〔A〕〔B〕〔C〕 〔A〕 テトラグリシジルアミノジフエニルメタン
    が全エポキシ樹脂中に50重量%以上を占めるエ
    ポキシ樹脂 〔B〕 ポリエーテルスルホン、ホリスルルホン、
    ポリアリレートの1種又は2種以上 〔C〕 ジアミノジフエニルスルホンを主成分とす
    る樹脂組成物を含浸してなる高伸度かつ耐熱性
    複合材料用プリプレグ。 2 樹脂組成物が〔A〕100重量部に対し 〔B〕5〜30重量部、〔C〕20〜40重量部であ
    る特許請求の範囲1のプリプレグ。
JP1488982A 1982-02-03 1982-02-03 高伸度かつ耐熱性複合材料用プリプレグ Granted JPS58134126A (ja)

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JPS58134126A JPS58134126A (ja) 1983-08-10
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