JPH0892392A - Carbon fiber-reinforced thermosetting resin prepreg - Google Patents

Carbon fiber-reinforced thermosetting resin prepreg

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JPH0892392A
JPH0892392A JP22686594A JP22686594A JPH0892392A JP H0892392 A JPH0892392 A JP H0892392A JP 22686594 A JP22686594 A JP 22686594A JP 22686594 A JP22686594 A JP 22686594A JP H0892392 A JPH0892392 A JP H0892392A
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Abstract

PURPOSE: To obtain carbon fiber-reinforced thermosetting resin prepreg in which carbon fibers treated with a specific compound is used as a reinforcing material, a thermosetting resin as a matrix resin and a thermoplastic resin is arranged on the surfaces, thus gives a carbon fiber-reinforced resin composite material of high heat resistance and high toughness. CONSTITUTION: Carbon fibers are soaked in 0.2% aqueous solution of a compound of the formula (m>=1; n 2>=1) which is prepared by reaction of an aliphatic amine of the formula: CH3 (CH2 )1 NH2 (1>=0) with ethylene oxide and passed through, then dried at 130 deg.C with hot air for 2 minutes. The carbon fibers are used as a reinforcing material, a thermosetting resin such as a maleimide resin, as a matrix to effect the formation process, as a fibrous thermoplastic resin such as polyimide resin are placed on the surfaces, to give this carbon fiber- reinforced thermosetting resin prepreg giving carbon fiber-reinforced thermosetting resin composite material of excellent toughness without damage to the heat resistance of the thermosetting resin as a matrix.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れかつ強靭
な炭素繊維強化樹脂複合材料を形成しうる炭素繊維強化
熱硬化樹脂プリプレグに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg capable of forming a tough carbon fiber reinforced resin composite material having excellent heat resistance.

【0002】[0002]

【従来技術】炭素繊維強化複合材料は、その比強度、比
弾性が優れているという特徴を活かして、スポーツ用品
を中心に各種用途に広く使用されている。現在のとこ
ろ、そのマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂が主
流であるが、エポキシ樹脂は耐熱性が十分でなく、その
ため炭素繊維強化エポキシ樹脂複合材料は航空・宇宙用
途を中心に高まりつつある耐熱素材の要求を十分満足す
ることは困難になってきた。耐熱性樹脂としては、熱硬
化性のポリイミド、ビスマレイミド、ビスマレイミド−
トリアジン、シアネート樹脂などが良く知られている
が、一般に耐熱性樹脂は、その硬化物は非常に脆く、そ
の複合材料は靭性、耐衝撃性が乏しく、その用途はかな
り制限されたものとなっている。
2. Description of the Related Art Carbon fiber reinforced composite materials are widely used for various purposes, mainly in sports equipment, by taking advantage of their characteristics such as excellent specific strength and specific elasticity. At present, epoxy resin is the mainstream as the matrix resin, but epoxy resin does not have sufficient heat resistance, so carbon fiber reinforced epoxy resin composite material is one of the heat-resistant materials that is increasing mainly in aerospace applications. It has become difficult to satisfy the demand sufficiently. As the heat resistant resin, thermosetting polyimide, bismaleimide, bismaleimide-
Triazine, cyanate resin, etc. are well known, but in general, the heat-resistant resin has a very brittle cured product, its composite material has poor toughness and impact resistance, and its use is considerably limited. There is.

【0003】この欠点を改良するため、ゴム成分や熱可
塑性樹脂を配合する方法、他のモノマー成分を共重合す
る方法などが提案されているが、耐熱性などの物性の低
下が大きい割りには靭性の向上が十分でなかったり、樹
脂単体の破壊靭性は一応向上しても複合材料にした時の
靭性向上が十分でないなどの問題があった。また、複合
材料全体として靭性を付与する考え方から、積層体の層
間を選択的に補強し、衝撃時の層間剥離をおさえること
が有効であるとの知見から、インターリーフと呼ばれる
一種の接着層ないしは衝撃吸収層を層間に挿入する方法
が提案されたが、強化繊維含有率が上げられない、プリ
プレグとしての取扱性も悪いなどの欠点があり、一般に
使用されるに至っていない。さらにゴム粒子あるいは高
靭性熱可塑性樹脂微粒子をエポキシ樹脂プリプレグ表面
に局在化させる方法も提案されているが、期待されるほ
どの靭性改良効果が得られない場合もある。特に、この
方法を耐熱性樹脂系たとえばマレイミド樹脂、ポリイミ
ド樹脂などのプリプレグまたは複合材料に適用した場
合、ほとんど期待される十分な靭性改良効果が得られて
いないのが実情である。
In order to remedy this drawback, a method of blending a rubber component or a thermoplastic resin, a method of copolymerizing another monomer component, etc. have been proposed, but the physical properties such as heat resistance are largely deteriorated. There are problems that the toughness is not sufficiently improved, or that even if the fracture toughness of the resin alone is improved, the toughness of the composite material is not sufficiently improved. Further, from the idea of imparting toughness to the composite material as a whole, it is effective to selectively reinforce the layers of the laminate to suppress delamination at the time of impact, and a kind of adhesive layer called interleaf or Although a method of inserting an impact absorbing layer between the layers has been proposed, it has not been used generally because it has drawbacks such as a high content of reinforcing fibers and poor handleability as a prepreg. Further, a method of localizing rubber particles or high toughness thermoplastic resin fine particles on the surface of an epoxy resin prepreg has been proposed, but in some cases, the expected improvement in toughness cannot be obtained. In particular, when this method is applied to a prepreg or a composite material such as a heat-resistant resin system such as a maleimide resin or a polyimide resin, it is the fact that almost the expected sufficient toughness improving effect is not obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、マトリック
ス樹脂としての熱硬化性樹脂の耐熱性を損なうことな
く、炭素繊維強化熱硬化性樹脂複合材料に優れた靭性を
付与することのできる炭素繊維強化熱硬化性樹脂プリプ
レグを提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a carbon fiber capable of imparting excellent toughness to a carbon fiber reinforced thermosetting resin composite material without impairing the heat resistance of the thermosetting resin as a matrix resin. An object is to provide a reinforced thermosetting resin prepreg.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、表面に熱
可塑性樹脂成形物が存在する炭素繊維強化熱硬化性樹脂
プリプレグについて種々検討した結果、このプリプレグ
を構成する炭素繊維として特定の化合物で処理したもの
を用いることにより、該プリプレグで成形した複合材料
の靭性を著しく高め得ることを知見し、本発明を完成し
た。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted various studies on carbon fiber reinforced thermosetting resin prepregs having thermoplastic resin moldings on the surface, and as a result, have identified specific compounds as carbon fibers constituting the prepregs. It was found that the toughness of the composite material molded with the prepreg can be remarkably enhanced by using the material treated with the above method, and the present invention was completed.

【0006】すなわち本発明は、炭素繊維を強化材と
し、熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とし、且つ表面に
熱可塑性樹脂成形物が存在する炭素繊維強化熱硬化性樹
脂プリプレグにおいて、炭素繊維として一般式(1)で
表される化合物で処理された炭素繊維を使用することを
特徴とする炭素繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグであ
る。 CH3(CH2)lN(CH2CH2O)mH(CH2CH2O)nH (1) (ただしl≧0,m≧l,n≧l)
That is, according to the present invention, a carbon fiber-reinforced thermosetting resin prepreg having a carbon fiber as a reinforcing material, a thermosetting resin as a matrix resin, and a thermoplastic resin molding on the surface thereof is used as the carbon fiber. It is a carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg characterized by using carbon fiber treated with the compound represented by (1). CH 3 (CH 2 ) l N (CH 2 CH 2 O) m H (CH 2 CH 2 O) n H (1) (where l ≧ 0, m ≧ l, n ≧ l)

【0007】本発明の特徴は、マトリックス樹脂として
の熱硬化性樹脂組成物、強化材としての炭素繊維、及び
熱可塑性樹脂成形物とでプリプレグを構成するに当た
り、炭素繊維として、一般式(1)で表される化合物で
処理したものを用いる点にある。このように特定の化合
物で処理した炭素繊維をプリプレグ原料に用いることに
より、マトリックス樹脂の耐熱性等の特性を損なうこと
なく、該プリプレグから成形した炭素繊維複合材料に著
しく向上した靭性を付与し得るのであって、未処理の炭
素繊維を用いたのでは、いかに靭性の高い樹脂組成物及
び熱可塑性樹脂を組み合わせても、複合材料にした時に
その靭性を十分には発揮させ得ない。
A feature of the present invention is that when a prepreg is composed of a thermosetting resin composition as a matrix resin, carbon fiber as a reinforcing material, and a thermoplastic resin molding, the carbon fiber is represented by the general formula (1). The point is to use the one treated with the compound represented by. By using the carbon fiber treated with the specific compound as the prepreg raw material in this manner, it is possible to impart significantly improved toughness to the carbon fiber composite material molded from the prepreg without impairing the heat resistance and other properties of the matrix resin. Therefore, if untreated carbon fibers are used, no matter how high the toughness of the resin composition and the thermoplastic resin are combined, the toughness of the composite material cannot be sufficiently exhibited.

【0008】本発明に用いられる「炭素繊維」の用語
は、炭素繊維及び黒鉛繊維の両方を意味する。この炭素
繊維は、通常「プレカーサー」と称されるポリアクリロ
ニトリル、ピッチ等の繊維状物を炭化するか、或はグラ
ファイト温度に加熱することにより得られ、なかでも引
張強度4500MPa以上、伸度1.7%以上の高強度
・高伸度の炭素繊維が好適に用いられる。また、炭素繊
維の表面を電解酸化、オゾン酸化することにより、炭素
繊維表面に水酸基、カルボン酸基などの官能基を導入し
たものが好適に用いられる。
The term "carbon fiber" as used in the present invention means both carbon fiber and graphite fiber. This carbon fiber is obtained by carbonizing a fibrous material such as polyacrylonitrile or pitch, which is usually referred to as "precursor", or by heating it to a graphite temperature. Above all, the tensile strength is 4500 MPa or more and the elongation is 1. A carbon fiber having a high strength and a high elongation of 7% or more is preferably used. Further, those in which a functional group such as a hydroxyl group or a carboxylic acid group is introduced on the surface of the carbon fiber by electrolytically oxidizing or ozone-oxidizing the surface of the carbon fiber are preferably used.

【0009】本発明に用いられる一般式(1)で表され
る化合物はCH3(CH2lNH2(l≧0)で表される
脂肪族アミンとエチレンオキサイドの反応(場合によっ
ては、水酸化ナトリウムなどのアルカリ存在化の反応)
により得られる化合物であって、例えば、ラウリルアミ
ンとエチレンオキサイドの反応により得られる化合物C
3(CH2 11NH(CH2CH2O)3H及び/または
CH3(CH211NCH2CH2OH(CH2CH2O)2
Hが、好適に使用される。炭素繊維を一般式(1)で表
される化合物で処理する方法としては、一般式(1)で
表される化合物の溶液に炭素繊維を浸漬した後、乾燥し
巻き取る公知の方法が使用できる。付着量は、溶液濃
度、浸漬速度などにより選択できるが、好ましい溶液
は、水溶液であって、その濃度としては、5重量%以下
より好ましくは、1重量%以下である。これよりも高濃
度の場合、処理後炭素繊維が収束し、その後熱硬化性樹
脂と一体化する場合、樹脂の含浸性の低下をきたすなど
悪影響を及ぼし好ましくない。
The compound represented by the general formula (1) used in the present invention is a reaction of an aliphatic amine represented by CH 3 (CH 2 ) 1 NH 2 (l ≧ 0) with ethylene oxide (in some cases, Reaction of the presence of alkali such as sodium hydroxide)
A compound C obtained by the reaction of laurylamine and ethylene oxide
H 3 (CH 2 ) 11 NH (CH 2 CH 2 O) 3 H and / or CH 3 (CH 2 ) 11 NCH 2 CH 2 OH (CH 2 CH 2 O) 2
H is preferably used. As a method for treating the carbon fiber with the compound represented by the general formula (1), a known method can be used in which the carbon fiber is immersed in a solution of the compound represented by the general formula (1) and then dried and wound. . The adhesion amount can be selected depending on the solution concentration, the dipping speed, etc., but the preferred solution is an aqueous solution, and the concentration thereof is 5% by weight or less, more preferably 1% by weight or less. When the concentration is higher than this, when the carbon fibers after treatment converge and are subsequently integrated with the thermosetting resin, the impregnating property of the resin is deteriorated, which is not preferable.

【0010】本発明における熱硬化性樹脂としては、熱
または光などの外部エネルギーで硬化して、少なくとも
部分的に三次元硬化物を形成する樹脂であればいずれも
使用できる。代表的な例としては、エポキシ樹脂、マレ
イミド樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ビニル
エステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シアン酸エス
テル末端を有する樹脂、アリル末端を有する樹脂、アセ
チレン末端を有する樹脂、ナジック酸末端を有する樹
脂、ベンゾシクロブテンを末端に有する樹脂があげられ
る。エポキシ樹脂としては、特にアミン類、フェノール
類を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。具体的に
は、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリ
グリシジル−p−アミノフェノール、トリグリシジル−
m−アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾー
ルの各種異性体、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エ
ポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられるがこ
れらに限定されない。これらのエポキシ樹脂は単独また
は混合物として使用できる。
As the thermosetting resin in the present invention, any resin can be used as long as it is cured by external energy such as heat or light to form a three-dimensional cured product at least partially. Representative examples include epoxy resin, maleimide resin, polyimide resin, phenol resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, cyanate ester-terminated resin, allyl-terminated resin, acetylene-terminated resin, and nadic acid. Examples thereof include a resin having a terminal and a resin having a benzocyclobutene at the terminal. As the epoxy resin, an epoxy resin having an amine or a phenol as a precursor is particularly preferable. Specifically, tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-
Examples include m-aminophenol, various isomers of triglycidylaminocresol, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin and the like. Not limited. These epoxy resins can be used alone or as a mixture.

【0011】エポキシ樹脂は、通常硬化剤と組み合わせ
て用いられるが、本発明において用いられる硬化剤にも
とくに制限はなくアミノ基、酸無水物基などエポキシ樹
脂と反応しうる官能基を有する化合物を適宜用いること
が可能である。マレイミド樹脂、シアン酸エステル樹脂
及びこれらの混合物も本発明における熱硬化性樹脂とし
て好ましく用いられる。マレイミド樹脂とは、多官能性
マレイミド樹脂を主成分とする樹脂組成物であり、分子
内に2個以上のマレイミド基を有する化合物が30重量
%以上しめる樹脂組成物である。耐熱性、靭性等の物性
を低下させない範囲で単官能性マレイミドあるいは他の
共重合可能な反応性化合物を含んでいても良い。
The epoxy resin is usually used in combination with a curing agent, but the curing agent used in the present invention is not particularly limited, and a compound having a functional group capable of reacting with the epoxy resin such as an amino group or an acid anhydride group is used. It can be used as appropriate. Maleimide resins, cyanate ester resins and mixtures thereof are also preferably used as the thermosetting resin in the present invention. The maleimide resin is a resin composition containing a polyfunctional maleimide resin as a main component, and a resin composition containing 30% by weight or more of a compound having two or more maleimide groups in the molecule. A monofunctional maleimide or other copolymerizable reactive compound may be contained within a range that does not deteriorate physical properties such as heat resistance and toughness.

【0012】多官能性マレイミドとしては、下記の化合
物が挙げられる。1,2−ビスマレイミドエタン、1,
6−ビスマレイミドヘキサン、1,12−ビスマレイミ
ドドデカン、1,6−ビスマレイミド−(2,2,4−
トリメチル)ヘキサン、1,6−ビスマレイミド−
(2,4,4−トリメチル)ヘキサン、1,3−ビスマ
レイミドベンゼン、1,4−ビスマレイミドベンゼン、
3,3′−または4,4′−ビスマレイミドジフェニル
メタン、3,3′−または4,4′−ビスマレイミドジ
フェニルスルホン、3,3′−または4,4′−ビスマ
レイミドジフェニルエーテル、2,4−、2,6−また
は3,4−ビスマレイミドトルエン、4,4′−ビスマ
レイミドジフェニルスルフィド、4,4′−ビスマレイ
ミドジシクロヘキシルメタン、4,4′−ビスマレイミ
ドジシクロヘキシルヘキセン、N,N′−m−または−
p−キシリレンビスマレイミド、N,N′−m−フェニ
レンビス−シトラコンイミド、2,2′−ビス[4−
(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビ
ス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スル
ホン、ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニ
ル]スルホン、1,3′−ビス(4−マレイミドフェノ
キシ)ベンゼン、1,3′−ビス(3−マレイミドフェ
ノキシ)ベンゼン、N,N′−[1,3−フェニレン−
ジ−(2,2−プロピリデン)−ジ−p−フェニレン]
ビスマレイミドなど並びにこれらの混合物及びマレイミ
ドとジアミンからなるプレポリマーが含まれる。プレポ
リマーに用いるジアミンとしては、ジアミノジフェニル
メタン等の芳香族ジアミンが好ましい。
As the polyfunctional maleimide, the following compounds may be mentioned. 1,2-bismaleimidoethane, 1,
6-bismaleimide hexane, 1,12-bismaleimide dodecane, 1,6-bismaleimide- (2,2,4-
Trimethyl) hexane, 1,6-bismaleimide-
(2,4,4-trimethyl) hexane, 1,3-bismaleimidobenzene, 1,4-bismaleimidobenzene,
3,3'- or 4,4'-bismaleimide diphenylmethane, 3,3'- or 4,4'-bismaleimide diphenyl sulfone, 3,3'- or 4,4'-bismaleimide diphenyl ether, 2,4- , 2,6- or 3,4-bismaleimide toluene, 4,4'-bismaleimide diphenyl sulfide, 4,4'-bismaleimide dicyclohexylmethane, 4,4'-bismaleimide dicyclohexylhexene, N, N'-m -Or-
p-xylylene bismaleimide, N, N'-m-phenylene bis-citracone imide, 2,2'-bis [4-
(4-maleimidophenoxy) phenyl] propane, bis [4- (4-maleimidophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-maleimidophenoxy) phenyl] sulfone, 1,3′-bis (4-maleimidophenoxy) Benzene, 1,3'-bis (3-maleimidophenoxy) benzene, N, N '-[1,3-phenylene-
Di- (2,2-propylidene) -di-p-phenylene]
Includes bismaleimides and the like and mixtures thereof and prepolymers of maleimide and diamine. The diamine used for the prepolymer is preferably an aromatic diamine such as diaminodiphenylmethane.

【0013】4,4′−ビスマレイミドジフェニルメタ
ン及びこの化合物と1,6−ビスマレイミド−(2,
2,4−トリメチル)ヘキサン及び/または、ビスマレ
イミドトルエンの共融混合物が特に好ましい。多官能性
マレイミドと共重合可能な反応性化合物としては、例え
ばo,o′−ジアリルビスフェノールA、ジアリルビス
フェノールF等のアルケニルフェノール類、トリアリル
イソシアヌレート、ジビニルベンゼン、N−ビニルピロ
リドン及びエチレングリコールジメタクリレート等が挙
げられる。
4,4'-Bismaleimidediphenylmethane and this compound and 1,6-bismaleimide- (2,4)
A eutectic mixture of 2,4-trimethyl) hexane and / or bismaleimidotoluene is particularly preferred. Examples of the reactive compound copolymerizable with the polyfunctional maleimide include alkenylphenols such as o, o'-diallylbisphenol A and diallylbisphenol F, triallyl isocyanurate, divinylbenzene, N-vinylpyrrolidone and ethylene glycol diethylene. Methacrylate etc. are mentioned.

【0014】これらの共重合可能な反応性化合物は単独
あるいは混合して多官能性マレイミドを主成分とする樹
脂組成物中70重量%以下、好ましくは50重量%以下
の範囲で用いられる。これら共重合可能な反応性化合物
のうちアルケニルフェノール類は、多官能性マレイミド
を主成分とする樹脂組成物の靭性向上、加工性向上にも
効果があり、熱硬化性樹脂中10〜50重量%の範囲で
用いることが好ましい。多官能性マレイミドを主成分と
する樹脂組成物は、熱により容易に硬化させることがで
きるが、硬化物に所望の特性を付与したり、硬化特性を
調整する目的で触媒を添加してもよい。
These copolymerizable reactive compounds are used alone or in a mixture in an amount of 70% by weight or less, preferably 50% by weight or less in a resin composition containing a polyfunctional maleimide as a main component. Of these copolymerizable reactive compounds, alkenylphenols are also effective in improving the toughness and processability of a resin composition containing a polyfunctional maleimide as a main component, and are contained in the thermosetting resin in an amount of 10 to 50% by weight. It is preferable to use in the range of. The resin composition containing polyfunctional maleimide as a main component can be easily cured by heat, but a catalyst may be added for the purpose of imparting desired properties to the cured product or adjusting the curing properties. .

【0015】触媒としては、オルガノホスフィン類、オ
ルガノホスホニウム塩、あるいはこれらの錯体、イミダ
ゾール類、第3級アミン、第4級アンモニウム塩、3弗
化ホウ素アミン錯体及び有機過酸化物、アゾビスイソブ
チロニトリル等のラジカル重合触媒を用いることができ
る。触媒の添加量は、目的に応じて決定すれば良いが、
樹脂成分全量に対して、0.01〜5重量%が安定性の
点から好ましい。
As the catalyst, organophosphines, organophosphonium salts, or their complexes, imidazoles, tertiary amines, quaternary ammonium salts, boron trifluoride amine complexes and organic peroxides, azobisisobutyrate. A radical polymerization catalyst such as ronitrile can be used. The amount of catalyst added may be determined according to the purpose,
From the viewpoint of stability, 0.01 to 5% by weight is preferable with respect to the total amount of the resin component.

【0016】シアン酸エステル樹脂とは、一般式 Y(−O−CN)n (式中nは2〜5の整数、Yは芳香族性有機残基を示
す。)で表される多官能性シアン酸エステル及びそのオ
リゴマーを50重量%以上含有する樹脂組成物である。
多官能性シアン酸エステルとしては、1,3−または
1,4−ジシアナートベンゼン、4,4′−ジシアナー
トビフェニル、2,2′−ビス(4−シアナートフェニ
ル)プロパン、2,2′−ビス(4−シアナートフェニ
ル)エタン、ビス(4−シアナートフェニル)メタン、
ビス(4−シアナートフェニル)スルホン、ビス(4−
シアナートフェニル)スルフィド、ビス(3,4−メチ
ル−4−シアナートフェニル)メタン及び以下の構造式
The cyanate ester resin is a polyfunctional compound represented by the general formula Y (-O-CN) n (wherein n is an integer of 2 to 5 and Y is an aromatic organic residue). A resin composition containing 50% by weight or more of a cyanate ester and its oligomer.
Examples of the polyfunctional cyanate ester include 1,3- or 1,4-dicyanate benzene, 4,4′-dicyanate biphenyl, 2,2′-bis (4-cyanatephenyl) propane, 2, 2'-bis (4-cyanatophenyl) ethane, bis (4-cyanatophenyl) methane,
Bis (4-cyanatophenyl) sulfone, bis (4-
Cyanatophenyl) sulfide, bis (3,4-methyl-4-cyanatophenyl) methane and the following structural formula

【0017】[0017]

【化1】 [Chemical 1]

【0018】で示される化合物あるいはこれらの混合物
等が用いられる。またこれらの多官能性シアン酸エステ
ルをシアナートの三量化によるトリアジンオリゴマーあ
るいはアミンとの反応によるプレポリマーの形で用いる
こともできる。プレポリマーの製造に用いるアミンとし
ては、芳香族あるいは脂肪族のジアミンが好ましい。多
官能性シアン酸エステルを主成分とする熱硬化性樹脂中
に所望の特性を付与したり、硬化特性を調整する目的で
フェノール類あるいは触媒を添加することは何らさしつ
かえない。フェノール類としては通常のアルキルフェノ
ールを用いることができるし、触媒としては、三弗化ホ
ウ素アミン錯体の様な潜在性硬化触媒の他、第3級アミ
ン、有機過酸化物、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、ナ
フテン酸銅、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト等の
有機酸金属塩等が好適に使用される。触媒の添加量は、
目的に応じて決定すれば良いが、樹脂成分全量に対し
て、0.05〜3重量%が安定性の点で好ましい。
The compounds represented by or a mixture thereof are used. Further, these polyfunctional cyanates can also be used in the form of a prepolymer prepared by a reaction with a triazine oligomer by trimerization of cyanate or an amine. As the amine used for producing the prepolymer, an aromatic or aliphatic diamine is preferable. It is possible to add phenols or catalysts for the purpose of imparting desired characteristics or adjusting the curing characteristics to the thermosetting resin containing a polyfunctional cyanate ester as the main component. Usual alkylphenols can be used as the phenols, and as the catalyst, there are latent curing catalysts such as boron trifluoride amine complex, as well as tertiary amines, organic peroxides, zinc octylate, and octylate. Organic acid metal salts such as tin, copper naphthenate, zinc naphthenate and cobalt naphthenate are preferably used. The amount of catalyst added is
Although it may be determined according to the purpose, 0.05 to 3% by weight is preferable in terms of stability with respect to the total amount of the resin component.

【0019】多官能性マレイミド(I)と多官能性シア
ン酸エステルまたはそのオリゴマー(II)との混合物あ
るいは(I)と(II)の予備反応物を主成分とする熱硬
化性樹脂も本発明における熱硬化性樹脂として好適に用
いられる。(I)と(II)の比率は目的に応じて適宜設
定すればよいが、重量比で(I)/(II)=5/95〜
15/85が特に好ましい。(I)と(II)の混合物あ
るいは予備反応物を主成分とする熱硬化性樹脂にエポキ
シ樹脂あるいはポリエステル樹脂を添加することは何ら
問題なく、むしろ好ましい結果が得られる。エポキシ樹
脂としては、前記例示した公知のものが使用され、また
ポリエステル樹脂としては、下記一般式(A)または
(B)で示される化合物が好ましく、特に酸成分が主と
してテレフタル酸でかつグリコール成分が主としてネオ
ペンチルグリコールまたはエチレングリコールである化
合物が好ましい。
A thermosetting resin containing a mixture of a polyfunctional maleimide (I) and a polyfunctional cyanate ester or its oligomer (II) or a pre-reacted product of (I) and (II) as a main component is also included in the present invention. It is preferably used as a thermosetting resin in. The ratio of (I) and (II) may be appropriately set according to the purpose, but the weight ratio is (I) / (II) = 5 / 95-
15/85 is particularly preferred. There is no problem in adding an epoxy resin or a polyester resin to a thermosetting resin containing a mixture of (I) and (II) or a pre-reactant as a main component, and rather preferable results can be obtained. As the epoxy resin, the publicly known ones exemplified above are used, and as the polyester resin, a compound represented by the following general formula (A) or (B) is preferable, and particularly the acid component is mainly terephthalic acid and the glycol component is Compounds which are predominantly neopentyl glycol or ethylene glycol are preferred.

【0020】[0020]

【化2】 [Chemical 2]

【0021】もしくはOr

【0022】[0022]

【化3】 [Chemical 3]

【0023】(式中Arはフェニレン基、R1 は2価の
脂肪族基、R2 は2価の芳香族基または脂肪族基を示
す。) これらのポリエステル化合物は、数平均分子量が500
〜10000特に500〜3000でかつ軟化点が10
0℃以下、好ましくは70℃であるとき最も好ましい結
果が得られる。
(In the formula, Ar represents a phenylene group, R 1 represents a divalent aliphatic group, and R 2 represents a divalent aromatic group or an aliphatic group.) These polyester compounds have a number average molecular weight of 500.
-10000, especially 500-3000 and a softening point of 10
Most preferable results are obtained at 0 ° C or lower, preferably 70 ° C.

【0024】(I)と(II)の混合物あるいは予備反応
物を主成分とする熱硬化性樹脂におけるエポキシ樹脂お
よびポリエステル樹脂の添加量は(I)と(II)の混合
物あるいは予備反応物100重量部に対しエポキシ樹脂
5〜100重量部、ポリエステル化合物5〜50重量部
であるがともに30重量部以下の添加量で十分な場合が
多い。(I)と(II)の混合物あるいは予備反応物を主
成分とする熱硬化性樹脂の場合にも目的に応じて触媒を
添加してもよい。触媒としては、先に多官能性マレイミ
ドあるいは多官能性シアン酸エステルを主成分とする熱
硬化性樹脂のところで例示したものの中から目的に応じ
て適宜選択してさしつかえない。触媒の添加量も目的に
応じて決定すれば良いが樹脂成分全量に対して0.2〜
3重量%が安定性の点から好ましい。さらにまた、ナジ
ック酸末端あるいはアセチレン末端ポリイミド樹脂も熱
硬化性樹脂として好ましく用いられる。ナジック酸末端
ポリイミド樹脂としては、PMR−15等原料モノマー
として芳香族ジアミン
The amount of the epoxy resin and polyester resin added to the thermosetting resin containing the mixture of (I) and (II) or the preliminary reaction product as the main component is 100% by weight of the mixture of the (I) and (II) or the preliminary reaction product. The amount is 5 to 100 parts by weight of the epoxy resin and 5 to 50 parts by weight of the polyester compound, but the addition amount of 30 parts by weight or less is often sufficient. In the case of a thermosetting resin containing a mixture of (I) and (II) or a preliminary reaction product as a main component, a catalyst may be added depending on the purpose. The catalyst may be appropriately selected according to the purpose from those exemplified above for the thermosetting resin containing a polyfunctional maleimide or a polyfunctional cyanate ester as a main component. The amount of the catalyst added may be determined according to the purpose, but is 0.2 to the total amount of the resin components.
3% by weight is preferable from the viewpoint of stability. Furthermore, a nadic acid-terminated or acetylene-terminated polyimide resin is also preferably used as the thermosetting resin. As a nadic acid-terminated polyimide resin, aromatic diamine as a raw material monomer such as PMR-15

【0025】[0025]

【化4】 [Chemical 4]

【0026】芳香族テトラカルボン酸のジエステルDiester of aromatic tetracarboxylic acid

【0027】[0027]

【化5】 [Chemical 5]

【0028】とナジック酸のモノエステルMonoester of nadic acid

【0029】[0029]

【化6】 [Chemical 6]

【0030】から得られる部分縮合物あるいはBステー
ジ化樹脂あるいは完全縮合イミド化後のナジック酸末端
ポリイミドオリゴマーたとえば
A partial condensate or B-staged resin obtained from or a nadic acid-terminated polyimide oligomer after complete condensation imidization, for example,

【0031】[0031]

【化7】 [Chemical 7]

【0032】を主成分とする熱硬化性樹脂を挙げること
ができる。さらにアセチレン末端ポリイミド樹脂として
はサーミッドの商標で知られているThermid 6
00,Thermid IP−600等が好適である。
ベンゾシクロブテン末端を有する樹脂としては、メタノ
ン、1,3−フェニレンビス−[ビシクロ(4,2,
0)オクタ−1,3,5−トリエン−3−イル−]等及
びベンゾシクロブテン末端を有する樹脂と多官能性マレ
イミドとの混合物などを例示することができる。
A thermosetting resin containing as a main component can be mentioned. Further, Thermid 6 which is known as a trademark of THERMID as an acetylene-terminated polyimide resin is used.
00, Thermid IP-600, etc. are suitable.
Examples of the resin having a benzocyclobutene terminal include methanone and 1,3-phenylenebis- [bicyclo (4,2,2
0) octa-1,3,5-trien-3-yl-] and the like, and a mixture of a resin having a benzocyclobutene terminal and a polyfunctional maleimide, and the like.

【0033】本発明における熱硬化性樹脂として上記熱
硬化性樹脂に熱可塑性樹脂あるいはそのオリゴマーを添
加したものを用いることもできる。特にポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリエーテルエーテルケトン等所謂エンジニアリン
グプラスチックが耐熱性の点から好ましく、熱硬化性樹
脂と反応しうる官能基を分子末端あるいは分子鎖中に有
するものがさらに好ましい。これらの熱可塑性樹脂は、
熱硬化性樹脂に溶解しても良いし、微粉末として混合し
ても良い。
As the thermosetting resin in the present invention, it is also possible to use the above thermosetting resin to which a thermoplastic resin or an oligomer thereof is added. Particularly, so-called engineering plastics such as polyimide, polyetherimide, polysulfone, polyethersulfone, and polyetheretherketone are preferable from the viewpoint of heat resistance, and those having a functional group capable of reacting with a thermosetting resin at the molecular end or in the molecular chain are preferable. More preferable. These thermoplastics are
It may be dissolved in a thermosetting resin or may be mixed as a fine powder.

【0034】熱硬化性樹脂成分に対する熱可塑性樹脂成
分の添加量は30重量%以下が好ましく、15重量%以
下がより好ましい。熱可塑性樹脂成分の添加量が30重
量%以上になると系の粘度が高くなり過ぎてプリプレグ
化時の含浸不良の原因となるだけでなく、プリプレグの
タック特性、ドレープ特性が大幅に低下する原因ともな
る。また熱硬化性樹脂に微粉末シリカなどの無機微粒子
やブタジエン/アクリロニトリル共重合体等のエラスト
マー成分をプリプレグ特性、加工特性、機械的特性、熱
的特性等を犠牲にしない範囲で少量添加することも可能
である。
The amount of the thermoplastic resin component added to the thermosetting resin component is preferably 30% by weight or less, more preferably 15% by weight or less. If the amount of the thermoplastic resin component added exceeds 30% by weight, the viscosity of the system becomes too high, which not only causes impregnation failure during prepreg formation, but also causes the prepreg tack property and drape property to significantly decrease. Become. It is also possible to add a small amount of inorganic fine particles such as finely powdered silica or an elastomer component such as butadiene / acrylonitrile copolymer to the thermosetting resin within a range that does not sacrifice prepreg characteristics, processing characteristics, mechanical characteristics, thermal characteristics, etc. It is possible.

【0035】本発明の炭素繊維強化熱硬化性樹脂プリプ
レグにおける化合物(1)で処理した炭素繊維と熱硬化
性樹脂との比率はその目的に応じて適宜設定することが
可能であるが、重量比で60/40〜75/25の範囲
が特に好ましい。また、本発明においては、プリプレグ
の表面に、熱可塑性樹脂成形物を存在させる。この熱可
塑性樹脂成形物は、プリプレグの片面に施しても、両面
に施してもよい。この熱可塑性樹脂成形物の熱可塑性樹
脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、
ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイ
ミダゾール、ポリアリールスルホン、ポリエーテルエー
テルケトンなど所謂エンジニアリングプラスチック、ス
ーパーエンジニアリングプラスチックあるいはポリマー
アロイ化したものなどが挙げられる。分子鎖中にアミノ
基、フェノール性水酸基、アミド基、アリル基、ビニル
基等熱硬化性樹脂と反応しうる官能基を有するものが好
ましく、これらは共重合などの手段により官能基を末端
あるいは分子鎖中に導入したエンジニアリングプラスチ
ックあるいはスーパーエンジニアリングプラスチックあ
るいはポリマーアロイ化したもの等である。
The ratio of the carbon fiber treated with the compound (1) to the thermosetting resin in the carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg of the present invention can be appropriately set according to the purpose, but the weight ratio. The range of 60/40 to 75/25 is particularly preferable. Further, in the present invention, a thermoplastic resin molded product is present on the surface of the prepreg. This thermoplastic resin molded product may be applied to one side or both sides of the prepreg. As the thermoplastic resin of this thermoplastic resin molded product, polyamide, polyester, polyimide,
Examples include so-called engineering plastics such as polyether imide, polyamide imide, polybenzimidazole, polyaryl sulfone, and polyether ether ketone, super engineering plastics, and polymer alloys. Those having a functional group capable of reacting with a thermosetting resin such as an amino group, a phenolic hydroxyl group, an amide group, an allyl group, and a vinyl group in the molecular chain are preferable, and these have a functional group at a terminal or a molecule by a means such as copolymerization. The engineering plastic introduced in the chain, the super engineering plastic, the polymer alloy, or the like.

【0036】また特に、熱硬化性樹脂に成形硬化過程で
溶解し、相分離する、そのなかでも特に硬化後、熱可塑
性樹脂が海、熱硬化性樹脂が島の海島構造を呈するたと
えば、ポリイミド、ポリエーテルイミドが好適に使用さ
れる。また、熱可塑性樹脂成形物の形態としては、繊維
状、粒子状、フィルム状などが挙げられる。粒子状の熱
可塑性樹脂成形体としては、前記エンジニアリングプラ
スチック、スーパーエンジニアリングプラスチックの微
粒子として市販されているものが使用でき、また微粒子
として市販されていないものは、粉砕するなど公知の方
法により微粒子化して使用する。微粒子の粒径は、10
0μm以下が好ましく、更に好ましくは、2〜60μm
である。
Further, in particular, it dissolves in a thermosetting resin in the course of molding and curing and undergoes phase separation. Among them, especially after curing, the thermoplastic resin exhibits a sea-island structure of islands, and the thermosetting resin exhibits an island-island structure. Polyetherimide is preferably used. Examples of the form of the thermoplastic resin molded product include fibrous form, particulate form, and film form. As the particulate thermoplastic resin molded product, those commercially available as fine particles of the above-mentioned engineering plastics and super engineering plastics can be used, and those not commercially available as fine particles can be made into fine particles by a known method such as pulverization. use. Particle size is 10
It is preferably 0 μm or less, more preferably 2 to 60 μm.
Is.

【0037】繊維状の熱可塑性樹脂成形体としては、前
記エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニア
リングプラスチックの溶融紡糸あるいは溶液紡糸など公
知の方法により得ることができる。繊維の形態として
は、長繊維状モノフィラメントあるいはこれらを束にし
たもの、或は短繊維状のものなど特に限定されない。繊
維の直径としては、100μm以下が好ましく、50μ
m以下が特に好ましい。更に、前記繊維状熱可塑性樹脂
から作られた織物、その組織としては平織り、朱子織
り、からめ織りなど特に限定されない。また不織布も使
用できる。織り物は、その織り物目付(単位面積当たり
の重さ)が1〜25g/m2 のものが好ましい。
The fibrous thermoplastic resin molding can be obtained by a known method such as melt spinning or solution spinning of the engineering plastic or super engineering plastic. The form of the fiber is not particularly limited, such as a long fiber monofilament, a bundle thereof, or a short fiber form. The diameter of the fiber is preferably 100 μm or less, 50 μm
m or less is particularly preferable. Further, the woven fabric made of the fibrous thermoplastic resin, and the structure thereof is not particularly limited, such as plain weave, satin weave, and woven weave. Nonwoven fabrics can also be used. The woven fabric preferably has a woven fabric weight (weight per unit area) of 1 to 25 g / m 2 .

【0038】これらの熱可塑性樹脂成形体のなかでも、
繊維状熱可塑性樹脂を使用すると、次のような利点、す
なわち、 (1)少量の熱可塑性樹脂をプリプレグ表面に配置する
ことができる。 (2)プリプレグのタックレベルのコントロールが可能
である。 (3)高粘度物を取り扱う必要がなく、従来のプリプレ
グ製造プロセスがそのまま利用できる。 (4)品質管理が容易である。 などの利点があり、特に好ましい。また、これらの形態
の熱可塑性樹脂成形物は、例えば繊維状のものと粒子状
のものをプリプレグ表面に配置するなど組み合わせて用
いてもよい。
Among these thermoplastic resin moldings,
The use of the fibrous thermoplastic resin has the following advantages: (1) A small amount of the thermoplastic resin can be arranged on the prepreg surface. (2) It is possible to control the tack level of the prepreg. (3) It is not necessary to handle a high-viscosity material, and the conventional prepreg manufacturing process can be used as it is. (4) Quality control is easy. And the like, and is particularly preferable. Further, the thermoplastic resin molded products of these forms may be used in combination, for example, by arranging a fibrous product and a particulate product on the surface of the prepreg.

【0039】熱可塑性樹脂成形物は、熱硬化性樹脂10
0重量部に対し0.5〜50重量部の比率で用いる。
0.5重量部未満では、十分な靭性改良効果は得られ
ず、また50重量部を越えると靭性改良効果は頭打ちに
なるばかりか表面タックの減少あるいは用いる樹脂の種
類によっては、耐熱性、耐溶剤性が低下する場合もあり
好ましくない。
The thermoplastic resin molding is a thermosetting resin 10.
It is used in a ratio of 0.5 to 50 parts by weight with respect to 0 parts by weight.
If it is less than 0.5 parts by weight, sufficient toughness improving effect is not obtained, and if it exceeds 50 parts by weight, the toughness improving effect not only reaches a ceiling but also the surface tack is reduced or depending on the type of resin used, heat resistance and It is not preferable because the solvent property may be lowered.

【0040】次に、化合物(1)で処理した炭素繊維と
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂成形物とから片表面或は両
表面に熱可塑性樹脂成形物が存在する炭素繊維強化熱硬
化性樹脂プリプレグを製造する方法を示す。この方法
は、たとえば、 (1)熱硬化性樹脂中に粒子状の熱可塑性樹脂を分散し
たもので樹脂フィルムを形成し、引きそろえた化合物
(1)で処理した炭素繊維をこの樹脂フィルムで上下か
らはさみ含浸処理を行い、この含浸過程で粒子状熱可塑
性樹脂が炭素繊維により濾過されて実質的にプレプレグ
表面に存在するようにする方法。 (2)化合物(1)で処理した炭素繊維と熱硬化性樹脂
とから通常の方法でプリプレグを作成し、その表面に、
粒子状熱可塑性樹脂あるいは繊維状(短繊維状)熱可塑
性樹脂を振りかけて一体化する方法、または繊維状(長
繊維状)熱可塑性樹脂を引きそろえて一体化する方法。 (3)引きそろえた繊維状熱可塑性樹脂に熱硬化性樹脂
を含浸させ樹脂フィルム状にしたものと、化合物(1)
で処理した炭素繊維とから製造する方法などであるが、
特に制限されない。
Next, a carbon fiber reinforced thermosetting resin in which a thermoplastic resin molded product is present on one surface or both surfaces of the carbon fiber treated with the compound (1), the thermosetting resin and the thermoplastic resin molded product. A method for manufacturing a prepreg is shown. This method is, for example, (1) forming a resin film with a thermoplastic resin in the form of particles dispersed in a thermosetting resin, and aligning carbon fibers treated with the aligned compound (1) with the resin film. A method of impregnating with scissors, and in the impregnation process, the particulate thermoplastic resin is filtered by the carbon fibers so that it is substantially present on the surface of the prepreg. (2) A prepreg is prepared from a carbon fiber treated with the compound (1) and a thermosetting resin by a usual method, and its surface is
A method in which a particulate thermoplastic resin or a fibrous (short fiber) thermoplastic resin is sprinkled and integrated, or a method in which fibrous (long fiber) thermoplastic resins are gathered and integrated. (3) A resin film in which the aligned fibrous thermoplastic resin is impregnated with a thermosetting resin, and the compound (1)
Although it is a method of manufacturing from carbon fiber treated with
There is no particular limitation.

【0041】本発明の好ましい実施態様は、次のとおり
である。すなわち、本発明の炭素繊維強化熱硬化性樹脂
プリプレグにおいて、 1.熱硬化性樹脂として、多官能性マレイミドとアルケ
ニルフェノールを主成分とするマレイミド樹脂を使用す
る。 2.熱硬化性樹脂として、多官能性マレイミドと多官能
性シアン酸エステルとの混合物またはその予備反応物
に、エポキシ化合物及び/またはポリエステル化合物を
配合したものを使用する。 3.熱硬化性樹脂として、PMR−15等として知られ
ている、原料モノマーとして芳香族ジアミン、芳香族テ
トラカルボン酸のジエステルとナジック酸のモノエステ
ルから得られるBステージの樹脂あるいは完全イミド化
後のナジック酸末端ポリイミドオリゴマーを主成分とす
る熱硬化性ポリイミド樹脂を使用する。 4.炭素繊維として1重量%以下の一般式(1)で表さ
れる化合物の水溶液で処理された繊維を使用する。
The preferred embodiment of the present invention is as follows. That is, in the carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg of the present invention, As the thermosetting resin, a maleimide resin containing polyfunctional maleimide and alkenylphenol as main components is used. 2. As the thermosetting resin, a mixture of a polyfunctional maleimide and a polyfunctional cyanate ester or a pre-reacted product thereof with an epoxy compound and / or a polyester compound is used. 3. As a thermosetting resin, known as PMR-15 and the like, a B-stage resin obtained from aromatic diamine as a raw material monomer, diester of aromatic tetracarboxylic acid and monoester of nadic acid, or nadic after complete imidization A thermosetting polyimide resin whose main component is an acid-terminated polyimide oligomer is used. 4. As the carbon fibers, fibers treated with an aqueous solution of a compound represented by the general formula (1) in an amount of 1% by weight or less are used.

【0042】[0042]

【実施例】以下実施例により本発明をさらに具体的に説
明する。 (参考例)ラウリルアミン1モルに触媒として水酸化ナ
トリウム1グラムを加えて150〜180℃に加熱し撹
拌しながらエチレンオキサイドを4モル液中に吹き込み
反応させた。反応終了後塩酸を加え中和しCH3(C
211NH(CH2CH2O)3HとCH3(CH211
CH2CH2OH(CH2CH2O)2Hの混合物を得た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Reference Example 1 g of sodium hydroxide as a catalyst was added to 1 mol of laurylamine, heated to 150 to 180 ° C., and ethylene oxide was blown into a 4 mol liquid while stirring for reaction. After completion of the reaction, hydrochloric acid was added to neutralize and CH 3 (C
H 2 ) 11 NH (CH 2 CH 2 O) 3 H and CH 3 (CH 2 ) 11 N
A mixture of CH 2 CH 2 OH (CH 2 CH 2 O) 2 H was obtained.

【0043】(実施例1〜3)参考例により合成した化
合物の0.2%水溶液を調整した。この水溶液に高強度
中弾性炭素繊維(三菱レイヨン社製、MR−50K、引
張強度5600MPa、弾性率300GPa:表面は酸
化処理されており表面サイジング剤は付着していないも
の)を浸漬、通過させた。その後130℃で2分間熱風
乾燥し巻き取った。さらに80℃で12時間15mmH
g以下の減圧下で十分乾燥した。処理後炭素繊維は未処
理のものと同様の外観を示した。次に、表1に示す樹脂
組成物と、上記の処理を施した炭素繊維とから一方向プ
リプレグをホットメルト法により製造した。プリプレグ
目付は145g/m2 、樹脂含有率は30重量%であっ
た。一方、マトリミド5218(チバガイギー社製)の
ポリイミドを塩化メチレン/メタノール混合溶媒(塩化
メチレン/メタノール=90/10重量比)に溶解し所
定の粘度(約1200ポイズ)に調整した溶液を繊維状
に押し出し、乾燥して巻き取り200デニール/52フ
ィラメントの繊維状の熱可塑性樹脂を製造した。
(Examples 1 to 3) A 0.2% aqueous solution of the compound synthesized in Reference Example was prepared. A high-strength medium-elastic carbon fiber (MR-50K, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., tensile strength 5600 MPa, elastic modulus 300 GPa: surface is oxidized and surface sizing agent is not attached) was dipped and passed through this aqueous solution. . Then, it was dried with hot air at 130 ° C. for 2 minutes and wound up. Furthermore, at 80 ° C for 12 hours 15 mmH
It was sufficiently dried under reduced pressure of g or less. The treated carbon fiber showed the same appearance as the untreated one. Next, a unidirectional prepreg was manufactured by the hot melt method from the resin composition shown in Table 1 and the carbon fiber treated as described above. The prepreg areal weight was 145 g / m 2 and the resin content was 30% by weight. On the other hand, a polyimide of Matrimide 5218 (manufactured by Ciba Geigy) was dissolved in a methylene chloride / methanol mixed solvent (methylene chloride / methanol = 90/10 weight ratio) and adjusted to a predetermined viscosity (about 1200 poise), and extruded into a fibrous shape. Then, it was dried and wound up to prepare a fibrous thermoplastic resin having 200 denier / 52 filaments.

【0044】上記の繊維状熱可塑性樹脂を、上記のプリ
プレグの両表面に且つ炭素繊維と同方向に、2mm間隔
で片面当たり繊維状熱可塑性樹脂目付11g/m2 とな
るように配置し、軽く含浸した。かくして、本発明の炭
素繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグを得た。このプリプ
レグを、所定の寸法、枚数に切断し、炭素繊維の方向が
+45°、0°、−45°、90°に4層、4回積層し
次に90°、−45°、0°、+45°にて4層、4回
積層後、オートクレーブにて硬化条件180℃で6時間
硬化し、さらに232℃で6時間硬化して衝撃後圧縮強
度測定用試験片を作成した。この試験片を用いてSAC
MA(Supplier of Advanced C
omposites Materials Asoci
ation)Recommended Method
SRM2−88に準拠して1500in−lb/in衝
撃後の圧縮強度を測定した。結果を表1に示す。
The above-mentioned fibrous thermoplastic resin was placed on both surfaces of the above prepreg and in the same direction as the carbon fibers so as to have a fibrous thermoplastic resin areal weight of 11 g / m 2 per side at 2 mm intervals and lightly. Impregnated. Thus, the carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg of the present invention was obtained. This prepreg was cut into a predetermined size and number of sheets, four layers were laminated in the directions of carbon fibers of + 45 °, 0 °, −45 °, 90 °, four times, and then 90 °, −45 °, 0 °, After laminating 4 layers at + 45 ° and 4 times, it was cured in an autoclave under curing conditions of 180 ° C. for 6 hours and further cured at 232 ° C. for 6 hours to prepare a test piece for measuring post-impact compression strength. SAC using this test piece
MA (Supplier of Advanced C)
objectives Materials Asoci
ation) Recommended Method
The compressive strength after impact of 1500 in-lb / in was measured according to SRM2-88. The results are shown in Table 1.

【0045】(比較例1〜3)参考例により合成した化
合物の水溶液処理を施していない炭素繊維を用いる以外
は、実施例1,2,3と同様にして試験片を作成し評価
した。結果を表1に示した。
(Comparative Examples 1 to 3) Test pieces were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1, 2 and 3 except that the carbon fiber which was not treated with the aqueous solution of the compound synthesized in Reference Example was used. The results are shown in Table 1.

【0046】(実施例4〜6)マトリミド5218の代
わりにポリエーテルイミド(ジェネラルエレクトリック
社製ウルテム1000)を用い同様に繊維状に賦型し2
00デニール/52フィラメントの繊維を得た。この繊
維を用い実施例1,2,3と同様にして試験片を作成し
評価した。結果を表2に示す。
(Examples 4 to 6) Polyetherimide (Ultem 1000 manufactured by General Electric Co.) was used in place of the matrimide 5218, and was shaped into a fiber in the same manner.
Fibers of 00 denier / 52 filaments were obtained. Using this fiber, test pieces were prepared and evaluated in the same manner as in Examples 1, 2, and 3. Table 2 shows the results.

【0047】(実施例7〜9)実施例1と同様にして処
理した炭素繊維を得た。一方、実施例1,2,3の樹脂
組成物にマトリミド5218パウダー(粒径80μm以
下)をそれぞれ15重量%添加し、70℃でミキサーに
て混合し均一に樹脂中に分散した。これらをそれぞれ離
型紙上に広げ樹脂目付40g/m2 の樹脂フィルムとし
た。各樹脂フィルムで、一方向に引き揃えた前記処理炭
素繊維を上下からはさみ込みホットメルト法によりプリ
プレグを作成した。炭素繊維の目付は、145g/m2
であった。樹脂中に分散していたマトリミド5218パ
ウダーは、炭素繊維により樹脂が炭素繊維に含浸する過
程で実質的にプリプレグ表面に集まり、本発明のプリプ
レグを得た。これらのプリプレグを用いて、実施例1,
2,3と同様にして試験片を作成し評価した。結果を表
2に示す。 (実施例10)
(Examples 7 to 9) Carbon fibers treated in the same manner as in Example 1 were obtained. On the other hand, 15 wt% of matrimide 5218 powder (particle size: 80 μm or less) was added to each of the resin compositions of Examples 1, 2 and 3, and the mixture was mixed by a mixer at 70 ° C. and uniformly dispersed in the resin. Each of these was spread on a release paper to form a resin film having a resin areal weight of 40 g / m 2 . With each resin film, the treated carbon fibers aligned in one direction were sandwiched from above and below to prepare a prepreg by a hot melt method. The basis weight of carbon fiber is 145 g / m 2
Met. The matrimide 5218 powder dispersed in the resin was substantially collected on the surface of the prepreg during the process of impregnating the carbon fiber with the carbon fiber to obtain the prepreg of the present invention. Using these prepregs, Example 1,
Test pieces were prepared and evaluated in the same manner as 2 and 3. Table 2 shows the results. (Example 10)

【0048】熱硬化性樹脂として、メチレンジアニリン
とベンゾフェノンテトラカルボン酸ジメチルエステルと
ナジック酸モノメチルエステルからなるいわゆるPMR
−15樹脂のアルコール溶液に、実施例1の処理炭素繊
維等を通過させ、さらにドラム上に一定間隔で巻つけ溶
剤を風乾した。得られたベースプリプレグ上に実施例1
で得られたマトリミド5218繊維を2mm間隔でプリ
プレグ両表面に巻きつけ軽く含浸し切り開くことにより
炭素繊維目付190g/m2 、樹脂(マトリミド521
8繊維を含む)含有率35重量%、揮発分6重量%の本
発明のプリプレグを得た。プリプレグを所定の枚数、所
定の大きさに切断し、さらに200℃の熱風乾燥器中で
1時間、残存溶剤の除去と、Bステージ化(イミド化反
応)を実施した。さらに(+45°/0°/−45°/
90°)3Sに積層し、金型にセットしプレス成形(31
5℃、1000psi、4時間)により成形パネルを
得、実施例1と同様に評価した。衝撃損傷後圧縮強度は
208MPaであった。
As the thermosetting resin, a so-called PMR composed of methylene dianiline, benzophenone tetracarboxylic acid dimethyl ester and nadic acid monomethyl ester.
The treated carbon fiber or the like of Example 1 was passed through an alcohol solution of -15 resin, which was further wound around a drum at regular intervals and the solvent was air-dried. Example 1 on the obtained base prepreg
The matrimide 5218 fiber obtained in 1. was wrapped around both surfaces of the prepreg at 2 mm intervals, lightly impregnated, and cut open to give a carbon fiber basis weight of 190 g / m 2 , resin (matrimide 521
A prepreg of the present invention having a content of 35% by weight (including 8 fibers) and a volatile content of 6% by weight was obtained. A predetermined number of prepregs were cut into a predetermined size, and the remaining solvent was removed and B stage (imidation reaction) was performed in a hot air dryer at 200 ° C. for 1 hour. Further (+ 45 ° / 0 ° / −45 ° /
90 °) Laminated on 3S , set in mold and press molded (31
A molded panel was obtained at 5 ° C. and 1000 psi for 4 hours, and evaluated in the same manner as in Example 1. The compressive strength after impact damage was 208 MPa.

【0049】(比較例4)処理をしていない炭素繊維を
用いその他は実施例10と同様にして試験片を得た。衝
撃損傷後圧縮強度は165MPaであった。
Comparative Example 4 A test piece was obtained in the same manner as in Example 10 except that untreated carbon fiber was used. The compressive strength after impact damage was 165 MPa.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】表1,2において、各略語は以下を意味す
る。 MDABMI:4,4′−ビスマレイミドジフェニルメ
タン(三井東圧社製) コンピミド353:ビスマレイミドの共融混合物(シェ
ル社製) マトリミド5292B:ジアリルビスフェノールA(チ
バガイギー社製) BCN:2,2−ビス(4−シアナートフェニル)プロ
パン(チバガイギー社製) タクティクス742:トリグリシジル型エポキシ樹脂
(ダウ社製) エピコート807:ビスフェノールF型エポキシ樹脂
(油化シェル社製)
In Tables 1 and 2, each abbreviation means the following. MDABMI: 4,4'-bismaleimide diphenylmethane (manufactured by Mitsui Toatsu) Compimide 353: eutectic mixture of bismaleimide (manufactured by Shell) Matrimid 5292B: diallyl bisphenol A (manufactured by Ciba Geigy) BCN: 2,2-bis ( 4-Cyanatophenyl) propane (manufactured by Ciba Geigy) Tactics 742: triglycidyl type epoxy resin (manufactured by Dow) Epicoat 807: bisphenol F type epoxy resin (manufactured by Yuka Shell Co.)

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の炭素繊維強化熱硬化性樹脂プリ
プレグから得られる炭素繊維強化樹脂複合材料は、マト
リックス樹脂の耐熱性を損なうことなく優れた靭性を有
する。したがって、航空宇宙用構造材料などに好適に使
用できる複合材料を成形しうるプリプレグとして極めて
有用である。
The carbon fiber reinforced resin composite material obtained from the carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg of the present invention has excellent toughness without impairing the heat resistance of the matrix resin. Therefore, it is extremely useful as a prepreg capable of molding a composite material that can be suitably used as a structural material for aerospace and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 英彦 広島県大竹市御幸町20番1号 三菱レイヨ ン株式会社中央研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hidehiko Ohashi 20-1 Miyuki-cho, Otake-shi, Hiroshima Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Central Research Laboratory

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭素繊維を強化材とし、熱硬化性樹脂を
マトリックス樹脂とし、且つ表面に熱可塑性樹脂成形物
が存在する炭素繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグにおい
て、炭素繊維として一般式(1)で表される化合物で処
理された炭素繊維を使用することを特徴とする炭素繊維
強化熱硬化性樹脂プリプレグ。 CH3(CH2)lN(CH2CH2O)mH(CH2CH2O)nH (1) (ただしl≧0,m≧l,n≧l)
1. A carbon fiber-reinforced thermosetting resin prepreg in which a carbon fiber is used as a reinforcing material, a thermosetting resin is used as a matrix resin, and a thermoplastic resin molding is present on the surface, and the carbon fiber is represented by the general formula (1). A carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg, which comprises using a carbon fiber treated with a compound represented by: CH 3 (CH 2 ) l N (CH 2 CH 2 O) m H (CH 2 CH 2 O) n H (1) (where l ≧ 0, m ≧ l, n ≧ l)
【請求項2】 熱可塑性樹脂成形物が繊維状である請求
項1記載の炭素繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグ。
2. The carbon fiber reinforced thermosetting resin prepreg according to claim 1, wherein the thermoplastic resin molding is fibrous.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1092200C (en) * 2000-05-19 2002-10-09 清华大学 Preparation of hexamethl disilamine from hexamethyl disiloxane
WO2014025360A1 (en) * 2012-08-10 2014-02-13 Empire Technology Development Llc Microwave dipolar heating of energetic polymers for carbon fiber-matrix separation
WO2020012964A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 株式会社クラレ Fiber-reinforced resin composite body, production method therefor, and non-woven fabric for use in fiber-reinforced resin composite body

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1092200C (en) * 2000-05-19 2002-10-09 清华大学 Preparation of hexamethl disilamine from hexamethyl disiloxane
WO2014025360A1 (en) * 2012-08-10 2014-02-13 Empire Technology Development Llc Microwave dipolar heating of energetic polymers for carbon fiber-matrix separation
US9394646B2 (en) 2012-08-10 2016-07-19 Empire Technology Development Llc Microwave dipolar heating of energetic polymers for carbon fiber-matrix separation
US9821493B2 (en) 2012-08-10 2017-11-21 Empire Technology Development Llc Microwave dipolar heating of energetic polymers for carbon fiber-matrix separation
WO2020012964A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 株式会社クラレ Fiber-reinforced resin composite body, production method therefor, and non-woven fabric for use in fiber-reinforced resin composite body
JPWO2020012964A1 (en) * 2018-07-13 2021-07-15 株式会社クラレ Fiber reinforced resin composite and its manufacturing method, and non-woven fabric for fiber reinforced resin composite

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