JPH11302412A - Prepreg and fiber-reinforced composite material - Google Patents

Prepreg and fiber-reinforced composite material

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Publication number
JPH11302412A
JPH11302412A JP10106455A JP10645598A JPH11302412A JP H11302412 A JPH11302412 A JP H11302412A JP 10106455 A JP10106455 A JP 10106455A JP 10645598 A JP10645598 A JP 10645598A JP H11302412 A JPH11302412 A JP H11302412A
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JP
Japan
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epoxy resin
component
prepreg
fiber
composite material
Prior art date
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Pending
Application number
JP10106455A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Haruhiko Kondo
晴彦 近藤
Hajime Kishi
肇 岸
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11302412A publication Critical patent/JPH11302412A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a prepreg capable of being cured by usual heating, having an excellent life, tack property, and drapability, and also giving an excellent heat resistance, water resistance, and adhesion, by using essential components of (A) an epoxy resin contg. a glycidyl amine-type epoxy resin, (B) dicyan diamide, (C) an adduct of an imidazole to an epoxy resin, and (D) a carbon fiber. SOLUTION: Component A contains 50 pts.wt. or more of a glycidyl amine- type epoxy resin (epoxy equivalent, 90-180) in 100 pts.wt. of an epoxy resin. Component B is a particular compd. (average particle dia., 10 μm or less), is insoluble in the epoxy resin at 25 deg.C, but becomes soluble to react as a hardener when heated up to 100 deg.C. Component C has an m.p. of 90-130 deg.C and an average particle dia. of 10 μm or less. Component D to be used has a tensile strength of 4,000 MPa or more. A blend ratio is 2-10 pts.wt. of component B and 1-15 pts.wt. of component C based on 100 pts.wt. of component A. A curing condition can be in a temp. range of 80-110 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂組成物を強化繊
維に含浸して得られるプリプレグおよびこれを積層して
得られる繊維強化複合材料に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a prepreg obtained by impregnating a resin composition with a reinforcing fiber and a fiber-reinforced composite material obtained by laminating the prepreg.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、航空機等の構造材料に利用されて
いるプリプレグは、未硬化のマトリックス樹脂を強化繊
維に含浸して得られる。未硬化のマトリックス樹脂とし
ては、硬化したマトリックス樹脂(以下、マトリックス
樹脂硬化物ともいう)の耐熱性、耐水性、剛性率等が良
好であるという理由から、エポキシ樹脂とその硬化剤を
主成分とするエポキシ樹脂組成物が主に用いられてい
る。こうしたエポキシ樹脂組成物の硬化温度は、用いる
硬化剤により決定される。
2. Description of the Related Art A prepreg currently used for structural materials such as aircraft is obtained by impregnating reinforcing fibers with an uncured matrix resin. As the uncured matrix resin, an epoxy resin and its curing agent are mainly used because the cured matrix resin (hereinafter, also referred to as a cured matrix resin) has good heat resistance, water resistance, rigidity, and the like. Epoxy resin compositions are mainly used. The curing temperature of such an epoxy resin composition is determined by the curing agent used.

【0003】現在、航空機用プリプレグにおけるエポキ
シ樹脂の硬化剤としては、優れた剛性の硬化物が得られ
ることから、ジアミノジフェニルスルホン(以下、DD
Sと称す)が広く使用されている。ただし、この硬化剤
を用いた場合、180℃、2時間程度の加熱条件で硬化
させなければならない。このため、例えば、100℃、
2時間程度の加熱で硬化し、かつ硬化物の剛性が従来の
ままであるような組成物を見出せば、成形に際するエネ
ルギーの大幅な削減が可能になる。こうした目的を達成
しようとする試みとして、特開平4−506536号公
報に記載されているような、イミダゾール誘導体による
硬化が挙げられる。イミダゾール誘導体はエポキシ樹脂
との反応性が高く、100℃、2時間程度の加熱で十分
硬化する。しかしながら、マトリックス樹脂硬化物と炭
素繊維との接着性が低いため、複合材料の圧縮強度が不
十分になるという問題がある。
At present, diaminodiphenyl sulfone (hereinafter, referred to as DD) is used as a curing agent for epoxy resins in aircraft prepregs because a cured product having excellent rigidity can be obtained.
S) is widely used. However, when this curing agent is used, it must be cured under heating conditions of 180 ° C. for about 2 hours. For this reason, for example, 100 ° C.
If a composition that is cured by heating for about 2 hours and the rigidity of the cured product remains the same as before is found, the energy required for molding can be significantly reduced. Attempts to achieve these objects include curing with imidazole derivatives as described in JP-A-4-506536. The imidazole derivative has high reactivity with the epoxy resin, and is sufficiently cured by heating at 100 ° C. for about 2 hours. However, there is a problem that the compressive strength of the composite material becomes insufficient because the adhesiveness between the cured matrix resin and the carbon fiber is low.

【0004】別の試みとして、特開平6−206860
号公報に記載されているように、ジアミノジフェニルス
ルホン誘導体による硬化が挙げられる。DDS誘導体を
用いた場合、マトリックス樹脂硬化物と炭素繊維との接
着性は一般に高い。しかし、この硬化剤はエポキシ樹脂
との反応性が低く、DDSと同様に、100℃、2時間
程度の加熱で硬化させることは困難である。
[0004] As another attempt, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-206860 has been proposed.
As described in the publication, curing with a diaminodiphenylsulfone derivative may be mentioned. When a DDS derivative is used, the adhesiveness between the cured matrix resin and the carbon fiber is generally high. However, this curing agent has low reactivity with the epoxy resin, and it is difficult to cure it by heating at 100 ° C. for about 2 hours, like DDS.

【0005】すなわち、硬化物の剛性および炭素繊維と
の接着性がともに優れ、なおかつ100℃、2時間程度
の加熱条件で硬化が可能なエポキシ樹脂組成物は、現在
までのところ見出されておらず、こうした組成物の実現
が切望されている。
[0005] That is, an epoxy resin composition which is excellent in both the rigidity of the cured product and the adhesion to carbon fibers and which can be cured under heating conditions of 100 ° C for about 2 hours has not been found so far. Therefore, realization of such a composition has been eagerly desired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、100℃、
2時間程度の加熱で十分に硬化し、ライフ、タック性、
ドレープ性に優れ、硬化させた後には、耐熱性、耐水
性、強化繊維とマトリックス樹脂硬化物との接着性がい
ずれも優れた繊維強化複合材料を与え得るプリプレグ、
およびそのような繊維強化複合材料を提供することを課
題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION
It cures sufficiently by heating for about 2 hours,
Excellent draping property, after curing, heat resistance, water resistance, prepreg capable of giving a fiber-reinforced composite material with excellent adhesion between the reinforcing fiber and the cured matrix resin,
And to provide such a fiber-reinforced composite material.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のプリプレグは次の構成を有する。すなわ
ち、次の構成要素[A]、[B]、[C]および[D]
を必須とするプリプレグである。
In order to solve the above problems, a prepreg of the present invention has the following configuration. That is, the following components [A], [B], [C] and [D]
Prepreg.

【0008】[A]グリシジルアミン型エポキシ樹脂を
含むエポキシ樹脂 [B]ジシアンジアミド [C]イミダゾール化合物とエポキシ化合物の付加物 [D]炭素繊維 また、前記課題を解決するため、本発明の繊維強化複合
材料は次の構成を有する。すなわち、上記のプリプレグ
を積層して得られる繊維強化複合材料である。
[A] Epoxy resin containing glycidylamine type epoxy resin [B] Dicyandiamide [C] Adduct of imidazole compound and epoxy compound [D] Carbon fiber Further, in order to solve the above problems, the fiber reinforced composite of the present invention is used. The material has the following configuration. That is, it is a fiber-reinforced composite material obtained by laminating the above prepreg.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明における構成要素[A]で
あるエポキシ樹脂は、グリシジルアミン型エポキシ樹脂
を必須成分とする。構成要素[A]のエポキシ樹脂10
0重量部中に、グリシジルアミン型エポキシ樹脂が、好
ましくは50重量部以上、より好ましくは70重量部以
上含まれているのが良い。50重量部未満では、硬化物
と炭素繊維との接着性が不足しがちである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The epoxy resin as the component [A] in the present invention contains a glycidylamine type epoxy resin as an essential component. Epoxy resin 10 of component [A]
The glycidylamine type epoxy resin is preferably contained in 0 parts by weight, preferably at least 50 parts by weight, more preferably at least 70 parts by weight. If the amount is less than 50 parts by weight, the adhesion between the cured product and the carbon fiber tends to be insufficient.

【0010】グリシジルアミン型エポキシ樹脂は、アミ
ン類とエピクロルヒドリンとの反応により得られる。グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂を必須成分として用いた
場合、炭素繊維とマトリックス樹脂硬化物との接着性が
特に良好になる。硬化物の剛性が高くても、繊維と硬化
物の接着性が低いと、水に浸漬した際に、繊維と硬化物
の界面に水が浸入する。その結果、吸水後の複合材料の
圧縮強度が不十分になりやすい。ところが、グリシジル
アミン型エポキシ樹脂を用いた場合は、こうした懸念が
少ない。グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、と
りわけ耐熱性、耐水性、接着性が優れるという理由か
ら、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンが、好
ましく用いられる。
The glycidylamine type epoxy resin is obtained by reacting amines with epichlorohydrin. When a glycidylamine-type epoxy resin is used as an essential component, the adhesiveness between the carbon fiber and the cured matrix resin becomes particularly good. Even if the rigidity of the cured product is high, if the adhesion between the fiber and the cured product is low, water will penetrate into the interface between the fiber and the cured product when immersed in water. As a result, the compressive strength of the composite material after absorbing water tends to be insufficient. However, when a glycidylamine type epoxy resin is used, such a concern is small. As the glycidylamine-type epoxy resin, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane is preferably used because of its excellent heat resistance, water resistance and adhesiveness.

【0011】グリシジルアミン型エポキシ樹脂のエポキ
シ当量は、90〜180の範囲内であることが好まし
い。エポキシ当量が90以下であると、架橋密度が高く
なり過ぎ、硬化物の靭性が不足しやすい。逆にエポキシ
当量が180以上であると、硬化物の架橋密度が低くな
り過ぎ、硬化物の剛性が不足しやすい。
The epoxy equivalent of the glycidylamine type epoxy resin is preferably in the range of 90 to 180. When the epoxy equivalent is 90 or less, the crosslink density becomes too high, and the toughness of the cured product tends to be insufficient. On the other hand, when the epoxy equivalent is 180 or more, the crosslink density of the cured product becomes too low, and the rigidity of the cured product tends to be insufficient.

【0012】本発明における構成要素[A]であるエポ
キシ樹脂には、グリシジルアミン型エポキシ樹脂に加え
て他のエポキシ樹脂を加えても良い。グリシジルアミン
型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂としては、テトラグ
リシジルエーテル型エポキシ樹脂(テトラフェノールを
前駆体とするエポキシ樹脂)、トリグリシジルエーテル
型エポキシ樹脂(トリフェノールを前駆体とするエポキ
シ樹脂)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(クレ
ゾールノボラックを前駆体とするエポキシ樹脂)、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂(フェノールノボラッ
クを前駆体とするエポキシ樹脂)、レゾルシノール型エ
ポキシ樹脂(レゾルシノールを前駆体とするエポキシ樹
脂)、ナフタレン型エポキシ樹脂(ジヒドロキシナフタ
レンを前駆体とするエポキシ樹脂)、ビフェニル型エポ
キシ樹脂(ジヒドロキシビフェニルを前駆体とするエポ
キシ樹脂)、フルオレン型エポキシ樹脂(ビスヒドロキ
シフェニルフルオレンを前駆体とエポキシ樹脂)、ジシ
クロペンタジエン型エポキシ樹脂(ジシクロペンタジエ
ンとフェノールの縮合物からなるエポキシ樹脂)、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂(ビスフェノールAを前駆
体とするエポキシ樹脂)、臭素化ビスフェノールA型樹
脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ビスフェノール
Fを前駆体とするエポキシ樹脂)、ビスフェノールS型
エポキシ樹脂(ビスフェノールSを前駆体とするエポキ
シ樹脂)などが挙げられる。これらを用いる場合には、
単独または複数で、グリシジルアミン型エポキシ樹脂と
共に用いられる。
The epoxy resin as the component [A] in the present invention may contain another epoxy resin in addition to the glycidylamine type epoxy resin. Epoxy resins other than the glycidylamine type epoxy resin include tetraglycidyl ether type epoxy resin (epoxy resin having tetraphenol as a precursor), triglycidyl ether type epoxy resin (epoxy resin having triphenol as a precursor), cresol novolak Type epoxy resin (epoxy resin with cresol novolak as precursor), phenol novolak type epoxy resin (epoxy resin with phenol novolak as precursor), resorcinol type epoxy resin (epoxy resin with resorcinol as precursor), naphthalene type epoxy Resin (epoxy resin having dihydroxynaphthalene as a precursor), biphenyl type epoxy resin (epoxy resin having dihydroxybiphenyl as a precursor), fluorene type epoxy resin (bishydroxy Phenylfluorene as a precursor and an epoxy resin), dicyclopentadiene type epoxy resin (an epoxy resin composed of a condensate of dicyclopentadiene and phenol), bisphenol A type epoxy resin (an epoxy resin having bisphenol A as a precursor), and bromination Examples include bisphenol A type resin, bisphenol F type epoxy resin (epoxy resin having bisphenol F as a precursor), and bisphenol S type epoxy resin (epoxy resin having bisphenol S as a precursor). When using these,
Used alone or in combination with a glycidylamine type epoxy resin.

【0013】本発明において構成要素[B]として用い
られるジシアンジアミド(以下、DICYと称す)は、
粒子状の化合物であり、25℃ではエポキシ樹脂にほと
んど溶解しないが、100℃以上まで加熱すると溶解
し、エポキシ樹脂と反応する硬化剤である。すなわち、
低温で不溶、高温で可溶であるという特性を有する。こ
うした潜在性を有する硬化剤であるため、DICYを配
合したエポキシ樹脂組成物は、優れた貯蔵安定性を示
す。
Dicyandiamide (hereinafter referred to as DICY) used as the component [B] in the present invention is:
It is a particulate compound that hardly dissolves in epoxy resin at 25 ° C, but dissolves when heated to 100 ° C or higher, and is a curing agent that reacts with epoxy resin. That is,
It has the property of being insoluble at low temperatures and soluble at high temperatures. Since the curing agent has such a potential, the epoxy resin composition containing DICY exhibits excellent storage stability.

【0014】プリプレグを作製する際、樹脂組成物中の
粒径の大きい粒子は、加圧含浸しても、強化繊維束中に
入り込みにくい。このため、DICYの平均粒径が大き
いと、強化繊維束中の硬化剤量が少なくなり、結果とし
て、硬化が不均一になることがある。こうした現象は、
複合材料の吸水後の圧縮強度の不足を招くため好ましく
ない。こうした理由で、DICYの平均粒径は、10μ
m以下、より好ましくは7μm以下であるのがよい。平
均粒径が10μm以下であれば、マトリックス樹脂が均
一に硬化し、吸水後でも優れた圧縮強度を示す繊維強化
複合材料が得られる。また、逆に、DICYの平均粒径
が小さいと、エポキシ樹脂に対する溶解性が良くなり、
結果として反応が進行しやすくなることがある。こうし
た現象は、プリプレグの室温での貯蔵安定性の不足を招
くため好ましくない。こうした理由で、DICYの平均
粒径は、0.1μm以上、より好ましくは1μm以上で
あるのがよい。
In preparing a prepreg, particles having a large particle diameter in the resin composition hardly enter into the reinforcing fiber bundle even when impregnated with pressure. For this reason, when the average particle diameter of DICY is large, the amount of the curing agent in the reinforcing fiber bundle decreases, and as a result, the curing may be uneven. These phenomena are
It is not preferable because the composite material is insufficient in compressive strength after water absorption. For these reasons, the average particle size of DICY is 10 μm.
m or less, more preferably 7 μm or less. When the average particle size is 10 μm or less, the matrix resin is uniformly cured, and a fiber-reinforced composite material having excellent compressive strength even after absorbing water can be obtained. Conversely, when the average particle diameter of DICY is small, the solubility in epoxy resin is improved,
As a result, the reaction may easily proceed. Such a phenomenon is not preferable because it causes insufficient storage stability of the prepreg at room temperature. For these reasons, the average particle size of DICY is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more.

【0015】本発明における構成要素[B]であるDI
CYは、構成要素[A]であるエポキシ樹脂100重量
部に対して、2〜10重量部用いることが好ましい。2
重量部以下では、十分加熱したとしても、硬化反応が不
完全になりやすい。また10重量部を越えると、硬化物
中に硬化反応に直接寄与しないものが残存し、硬化物や
複合材料の物性に悪影響を与えることがある。
The DI which is the component [B] in the present invention
CY is preferably used in an amount of 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin as the component [A]. 2
If the amount is less than 10 parts by weight, the curing reaction is likely to be incomplete even when sufficiently heated. If the amount exceeds 10 parts by weight, those that do not directly contribute to the curing reaction remain in the cured product, which may adversely affect the physical properties of the cured product and the composite material.

【0016】DICYを単独で硬化剤として用いた場
合、十分に硬化させるには、180℃、2時間程度の加
熱が一般には必要である。しかし、DICYを硬化促進
剤と併用すれば、より低い温度で硬化が可能である。こ
のような硬化促進剤としてはイミダゾール化合物やウレ
ア化合物がよく知られている。ところが、イミダゾール
化合物を促進剤として用いた場合、100℃、2時間程
度の加熱で硬化はするが、25℃での貯蔵安定性が不足
しがちである。また、ウレア化合物を促進剤として用い
た場合、25℃での貯蔵安定性は十分ではあるが、10
0℃、2時間程度の加熱では十分硬化しない。つまり、
100℃では硬化反応が進行しやすく、25℃では硬化
反応が進行しにくいという2つの要求を同時に満たすの
は、通常、困難である。
When DICY is used alone as a curing agent, heating at 180 ° C. for about 2 hours is generally required for sufficient curing. However, if DICY is used in combination with a curing accelerator, curing can be performed at a lower temperature. As such curing accelerators, imidazole compounds and urea compounds are well known. However, when an imidazole compound is used as an accelerator, curing occurs at 100 ° C. for about 2 hours, but storage stability at 25 ° C. tends to be insufficient. When a urea compound is used as an accelerator, storage stability at 25 ° C. is sufficient,
Heating at 0 ° C. for about 2 hours does not cure sufficiently. That is,
It is usually difficult to simultaneously satisfy the two requirements that the curing reaction proceeds easily at 100 ° C. and the curing reaction hardly proceeds at 25 ° C.

【0017】しかしながら、本発明者らはイミダゾール
化合物とエポキシ化合物の付加物をDICYの硬化促進
剤として用いた樹脂組成物では、この2つの要求を同時
に満たせることを見出した。さらに、意外なことに、こ
の樹脂組成物の硬化物と炭素繊維と接着性が優れること
が分かった。このため、吸水後でも、繊維と樹脂の接着
の劣化は僅かであり、マトリックス樹脂硬化物の剛性
が、繊維強化複合材料の圧縮強度に十分反映される。
However, the present inventors have found that a resin composition using an adduct of an imidazole compound and an epoxy compound as a curing accelerator for DICY can simultaneously satisfy these two requirements. Furthermore, it was surprisingly found that the cured product of the resin composition, the carbon fiber and the adhesiveness were excellent. Therefore, even after water absorption, the adhesion between the fiber and the resin is slightly deteriorated, and the rigidity of the cured matrix resin is sufficiently reflected in the compressive strength of the fiber-reinforced composite material.

【0018】本発明において構成要素[C]に用いられ
るイミダゾール化合物とエポキシ化合物の付加物は、そ
の融点が、90〜130℃の範囲内にあることが好まし
い。90℃未満の場合は、25℃での貯蔵安定性が不足
しがちになり、逆に、130℃を越える場合は、100
℃での硬化反応性が不足しがちになる。
In the present invention, the adduct of the imidazole compound and the epoxy compound used for the component [C] preferably has a melting point in the range of 90 to 130 ° C. If the temperature is lower than 90 ° C., the storage stability at 25 ° C. tends to be insufficient.
The curing reactivity at ℃ tends to be insufficient.

【0019】本発明において構成要素[C]に用いられ
るイミダゾール化合物とエポキシ化合物の付加物は、構
成要素[A]であるエポキシ樹脂100重量部に対し
て、1〜15重量部加えることが好ましい。15重量部
を越えると、促進効果が強すぎ、室温での貯蔵安定性が
不足しやすく、逆に1重量部未満では、促進効果が弱す
ぎ、成形時の硬化反応性が不足しやすい。
In the present invention, the adduct of the imidazole compound and the epoxy compound used in the component [C] is preferably added in an amount of 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin as the component [A]. If the amount exceeds 15 parts by weight, the accelerating effect is too strong and the storage stability at room temperature tends to be insufficient, while if less than 1 part by weight, the accelerating effect is too weak and the curing reactivity during molding tends to be insufficient.

【0020】必要に応じて、イミダゾール化合物とエポ
キシ化合物の付加物をさらに樹脂で被覆してもよい。こ
の樹脂皮膜が、加熱や加圧により破壊されるようなもの
を選択すれば、室温での貯蔵安定性と成形時の硬化反応
性の両立が、より確固たるものになる。
If necessary, an adduct of the imidazole compound and the epoxy compound may be further coated with a resin. If this resin film is selected so as to be destroyed by heating or pressurizing, the compatibility between storage stability at room temperature and curing reactivity at the time of molding becomes more firm.

【0021】なお、上記DICYの場合で述べたものと
同様の理由で、イミダゾール化合物とエポキシ化合物の
付加物は、その平均粒径が好ましくは10μm以下、よ
り好ましくは0.1〜10μm、さらに好ましくは、1
〜7μmである粒子状であるのがよい。
For the same reason as described in the case of DICY, the adduct of the imidazole compound and the epoxy compound has an average particle size of preferably 10 μm or less, more preferably 0.1 to 10 μm, and still more preferably. Is 1
It is preferably in the form of particles having a size of about 7 μm.

【0022】本発明において構成要素[C]のために用
いられるイミダゾール化合物としては、具体的に、2−
メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イ
ソプロピルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾー
ル、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイミ
ダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−
ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2
−エチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイ
ミダゾール、1−ベンジル−2−エチル−4−メチルイ
ミダゾール、1−ベンジル−2−エチル−4−メチルイ
ミダゾール、1−ベンジル−2−エチル−5−メチルイ
ミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−メチルイ
ミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチルイ
ミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−イソプロ
ピルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−フ
ェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−
エチル−4−メチルイミダゾール、1−(2−シアノエ
チル)−2−エチル−5−メチルイミダゾール等を挙げ
ることができる。
In the present invention, the imidazole compound used for the component [C] is, specifically, 2-
Methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-isopropylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-
Benzyl-2-methylimidazole, 1-benzyl-2
-Ethylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-ethyl-5-methyl Imidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2-methylimidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2-ethylimidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2-isopropylimidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2 -Phenylimidazole, 1- (2-cyanoethyl) -2-
Examples thereof include ethyl-4-methylimidazole and 1- (2-cyanoethyl) -2-ethyl-5-methylimidazole.

【0023】本発明において構成要素[C]のために用
いられるエポキシ化合物としては、具体的に、ブチルグ
リシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、エチ
レングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリ
コールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリ
シジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテ
ル、グリセリントリグリシジルエーテル等を挙げること
ができる。これらのエポキシ化合物の分子量は、200
から1000の範囲内であることが好ましい。200未
満であると、イミダゾール化合物との付加物がエポキシ
樹脂に溶けやすいため、貯蔵安定性が不足しがちであ
る。逆に1000を越えると、イミダゾール化合物との
付加物がエポキシ樹脂に溶けにくいため、硬化反応性が
不足しがちである。
Examples of the epoxy compound used for component [C] in the present invention include butyl glycidyl ether, phenyl glycidyl ether, ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, and bisphenol A diglycidyl ether. , Bisphenol F diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether and the like. The molecular weight of these epoxy compounds is 200
To 1000 is preferable. If it is less than 200, the adduct with the imidazole compound is easily dissolved in the epoxy resin, and storage stability tends to be insufficient. Conversely, if it exceeds 1,000, the curing reactivity tends to be insufficient because the adduct with the imidazole compound is hardly soluble in the epoxy resin.

【0024】本発明における構成要素[A]、[B]、
[C]を必須とするエポキシ樹脂組成物には、さらに熱
可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、エラストマー、無
機粒子などを添加してもよい。こうした改質剤は、未硬
化組成物のレオロジー制御、樹脂硬化物の靭性向上、プ
リプレグのタック制御、炭素繊維と樹脂硬化物の接着性
向上等の目的で添加される。
In the present invention, the constituent elements [A], [B],
A thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, an elastomer, inorganic particles, and the like may be further added to the epoxy resin composition containing [C] as an essential component. These modifiers are added for the purpose of controlling the rheology of the uncured composition, improving the toughness of the cured resin, controlling the tack of the prepreg, and improving the adhesion between the carbon fiber and the cured resin.

【0025】本発明に用いられる熱可塑性樹脂として
は、具体的には、ポリアセタール、ポリアミド、ポリア
ミドイミド、ポリアリーレンオキシド、ポリアリレー
ト、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケト
ン、ポリエーテルスルホン、ポリ塩化ビニル、ポリカー
ボネート、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリスルホ
ン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヒドロキシエー
テル、ポリビニルアセタール、ポリビニルアルコール、
ポリビニルピロリドン、ポリビニルホルマール、ポリフ
ェニレンオキシド、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリプロピレン、ポリベンズイ
ミダゾール、ポリメタクリル酸メチル等を挙げることが
できる。これらの熱可塑性樹脂は単独でも複数を混合し
てもよい。
Specific examples of the thermoplastic resin used in the present invention include polyacetal, polyamide, polyamideimide, polyarylene oxide, polyarylate, polyimide, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyetherimide, and polyether. Ether ketone, polyether ketone, polyether sulfone, polyvinyl chloride, polycarbonate, polyvinyl acetate, polystyrene, polysulfone, polytetrafluoroethylene, polyhydroxyether, polyvinyl acetal, polyvinyl alcohol,
Polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl formal, polyphenylene oxide, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polypropylene, polybenzimidazole, polymethyl methacrylate and the like can be mentioned. These thermoplastic resins may be used alone or in combination.

【0026】これら熱可塑性樹脂のうち、特にポリアミ
ドは硬化物の耐熱性、耐水性をさほど損なわずに、靭性
を改善するのに有効である。その結果、複合材料の耐衝
撃性が向上する。また、特にポリエーテルスルホンは、
硬化物の剛性をほとんど損なわず、炭素繊維との接着性
を改善するのに有効である。その結果、複合材料の圧縮
強度が向上する。これらの熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂
組成物に配合する場合には、構成要素[A]であるエポ
キシ樹脂100重量部に対して、5〜25重量部添加す
ることが好ましい。5重量部未満では、添加による改質
効果が十分でなく、また25重量部を越えると、プリプ
レグにおける強化繊維への樹脂組成物の含浸性が不十分
になることがある。
Among these thermoplastic resins, polyamides are particularly effective in improving the toughness without significantly impairing the heat resistance and water resistance of the cured product. As a result, the impact resistance of the composite material is improved. Also, especially polyether sulfone,
It is effective for improving the adhesion to carbon fibers without substantially impairing the rigidity of the cured product. As a result, the compressive strength of the composite material is improved. When these thermoplastic resins are blended into the epoxy resin composition, it is preferable to add 5 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the epoxy resin as the component [A]. If the amount is less than 5 parts by weight, the modifying effect by the addition is not sufficient, and if it exceeds 25 parts by weight, the impregnating property of the reinforcing fiber in the prepreg with the resin composition may be insufficient.

【0027】熱可塑性エラストマーとしては、ソフトセ
グメントがポリエーテル構造、ハードセグメントが、脂
肪族ポリアミド構造または芳香族ポリエステル構造をも
つブロック共重合体が好ましい。これらのポリアミド系
あるいはポリエステル系の熱可塑性エラストマーを添加
すると、硬化物の靭性が向上し、しかも、通常のエラス
トマーを添加した場合に比べ、硬化物の剛性が維持しや
すい。
As the thermoplastic elastomer, a block copolymer having a soft segment having a polyether structure and a hard segment having an aliphatic polyamide structure or an aromatic polyester structure is preferable. When these polyamide-based or polyester-based thermoplastic elastomers are added, the toughness of the cured product is improved, and the rigidity of the cured product is easily maintained as compared with the case where an ordinary elastomer is added.

【0028】ポリアミド系あるいはポリエステル系の熱
可塑性エラストマーの融点が低下すると、それに伴い、
高温での硬化物の剛性が低下する。このため、熱可塑性
エラストマーの融点は100℃以上が好ましく、さらに
好ましくは140℃以上である。また、ポリアミド系の
熱可塑性エラストマーとポリエステル系の熱可塑性エラ
ストマーを添加した場合を比較すると、前者の方が後者
より複合材料の圧縮強度が優れるため、より好ましい。
When the melting point of the polyamide-based or polyester-based thermoplastic elastomer is lowered,
The rigidity of the cured product at high temperatures decreases. For this reason, the melting point of the thermoplastic elastomer is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher. Further, when comparing the case where a polyamide-based thermoplastic elastomer and a polyester-based thermoplastic elastomer are added, the former is more preferable because the compressive strength of the composite material is superior to the latter.

【0029】エラストマーとしては、液状のものでも、
固形のものでもよいが、一般に同量をエポキシ樹脂に添
加した場合、前者より後者の方が、硬化物の剛性が維持
できるため好ましい。固形のエラストマーとしては、ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合体が、エポキシ樹脂
との相溶性に優れるため好ましい。アクリロニトリルと
ブタジエンの共重合比を変化させれば、エポキシ樹脂と
の相溶性が調節可能である。アミノ基、カルボキシル基
等のエポキシ樹脂と反応する官能基のある共重合体を用
いると、硬化物の靭性向上に特に効果的である。
The elastomer may be a liquid one,
Although the solid may be used, it is generally preferable to add the same amount to the epoxy resin because the latter can maintain the rigidity of the cured product rather than the former. As the solid elastomer, an acrylonitrile-butadiene copolymer is preferable because of its excellent compatibility with the epoxy resin. By changing the copolymerization ratio of acrylonitrile and butadiene, the compatibility with the epoxy resin can be adjusted. Use of a copolymer having a functional group that reacts with an epoxy resin such as an amino group or a carboxyl group is particularly effective in improving the toughness of a cured product.

【0030】さらに、エラストマーとしては、エラスト
マー粒子をコア成分とし、その表面がエラストマー以外
のシェル成分で被覆されているコア/シェル型エラスト
マー粒子を用いることもできる。コア/シェル型エラス
トマーの組成は、コア成分が10〜90重量%、シェル
成分が90〜10重量%の範囲内であることが好まし
い。コア成分が10重量%未満では、靭性を向上させる
ために、多量の粒子が必要となり、結果として、樹脂の
剛性が不十分になりやすい。またシェル成分が10重量
%未満では、コアをシェルで完全に被覆できず、樹脂の
粘度が経時的に変化することがある。コア成分として
は、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ウレタンゴ
ム、スチレン−ブタジエンゴムなどが挙げられる。シェ
ル成分としては、ポリアクリレート、ポリアクリロニト
リル、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルなどが挙
げられる。
Further, as the elastomer, core / shell type elastomer particles having an elastomer particle as a core component and the surface of which is covered with a shell component other than the elastomer can be used. The composition of the core / shell type elastomer is preferably such that the core component is in the range of 10 to 90% by weight and the shell component is in the range of 90 to 10% by weight. When the content of the core component is less than 10% by weight, a large amount of particles are required to improve toughness, and as a result, the rigidity of the resin tends to be insufficient. If the shell component is less than 10% by weight, the core cannot be completely covered with the shell, and the viscosity of the resin may change with time. Examples of the core component include acrylonitrile-butadiene rubber, urethane rubber, and styrene-butadiene rubber. Examples of the shell component include polyacrylate, polyacrylonitrile, polystyrene, polymethyl methacrylate, and the like.

【0031】無機粒子としては、具体例としては、アル
ミナ、カーボンブラック、カオリンクレー、グラファイ
ト、ケイ酸アルミニウム、酸化スズ、酸化チタン、三酸
化アンチモン、三酸化モリブデン、シリカ、ジルコニ
ア、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、スメク
タイト、セリサイト、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム、フェライト、マイカ、モンモリロナイト、
硫化モリブデンなどを挙げることができる。これらの無
機粒子の添加により、硬化物の剛性を向上させることが
可能である。中でも、微粒子状シリカは、吸水後の硬化
物の剛性を向上させるのに、特に有効であるため、好ま
しく用いられる。微粒子状シリカは、二酸化ケイ素を基
本骨格とし、その表面がシラノール基で覆われている親
水性タイプのものとそのシラノール基の水素がアルキル
基、シリル基等で置換されている疎水性タイプのものが
ある。吸水後の剛性を向上させるには、親水性シリカよ
り疎水性シリカの方が、より効果的である。なお、シリ
カ粒子の平均粒径が大きすぎると、炭素繊維の配向が乱
れることがあり、逆に平均粒径が小さすぎるとプリプレ
グのタックが不十分になることがあるため、平均粒径は
1nm〜1μmの範囲内にあることが好ましい。
Specific examples of the inorganic particles include alumina, carbon black, kaolin clay, graphite, aluminum silicate, tin oxide, titanium oxide, antimony trioxide, molybdenum trioxide, silica, zirconia, aluminum hydroxide, and water. Magnesium oxide, smectite, sericite, talc, calcium carbonate, magnesium carbonate, ferrite, mica, montmorillonite,
Molybdenum sulfide and the like can be given. By adding these inorganic particles, the rigidity of the cured product can be improved. Among them, particulate silica is preferably used because it is particularly effective in improving the rigidity of the cured product after water absorption. The particulate silica is of a hydrophilic type in which silicon dioxide is a basic skeleton and the surface thereof is covered with a silanol group, and a hydrophobic type in which hydrogen of the silanol group is substituted with an alkyl group, a silyl group, or the like. There is. Hydrophobic silica is more effective than hydrophilic silica in improving rigidity after water absorption. If the average particle size of the silica particles is too large, the orientation of the carbon fibers may be disturbed. Conversely, if the average particle size is too small, the tack of the prepreg may be insufficient. It is preferably in the range of 11 μm.

【0032】本発明には強化繊維として炭素繊維が用い
られる。強化繊維としてはアラミド繊維、ガラス繊維、
スチール繊維、炭素繊維、ナイロン繊維、ポリエステル
繊維等がよく知られているが、強度、弾性率、比重等の
点からみると、これらの中では、とりわけ炭素繊維が優
れている。炭素繊維は、その引張強度が、好ましくは4
000MPa以上、より好ましくは4500MPa以上
のものを用いる。引張強度が4000MPa未満である
と、航空機等の構造材料に用いたとき、複合材料の引張
強度が不十分になることがある。
In the present invention, carbon fibers are used as the reinforcing fibers. Aramid fiber, glass fiber,
Steel fibers, carbon fibers, nylon fibers, polyester fibers, and the like are well known, but among these, carbon fibers are particularly excellent in terms of strength, elastic modulus, specific gravity, and the like. The carbon fiber has a tensile strength of preferably 4
000 MPa or more, more preferably 4500 MPa or more is used. If the tensile strength is less than 4000 MPa, when used for structural materials such as aircraft, the tensile strength of the composite material may be insufficient.

【0033】炭素繊維は、単繊維から構成されるが、そ
の単繊維の断面形状は実質的に円形であるものがよい。
具体的には、単繊維の断面形状の外接円の半径Rと内接
円の半径rの比(R/r)を単繊維の変形度と定義する
と、この単繊維の変形度が、1.1以下である。
The carbon fiber is composed of a single fiber, and the single fiber preferably has a substantially circular cross section.
Specifically, if the ratio (R / r) of the radius R of the circumscribed circle and the radius r of the inscribed circle of the cross-sectional shape of the single fiber is defined as the degree of deformation of the single fiber, the degree of deformation of the single fiber is 1. 1 or less.

【0034】一般に、単繊維の断面が実質的に円形であ
る炭素繊維とエポキシ樹脂の接着性は、低くなりやす
い。その結果として、樹脂硬化物の剛性が高くても、複
合材料の圧縮強度は不十分になることが多い。しかし、
本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、断面が実質的に
円形の炭素繊維とでも、十分に接着することができる。
このため、吸水後でも、樹脂硬化物の剛性が、複合材料
の圧縮強度に十分反映される。
In general, the adhesiveness between a carbon fiber having a substantially circular cross section and an epoxy resin tends to be low. As a result, even if the rigidity of the cured resin is high, the compressive strength of the composite material is often insufficient. But,
The epoxy resin composition of the present invention can sufficiently adhere to carbon fibers having a substantially circular cross section.
Therefore, even after absorbing water, the rigidity of the cured resin is sufficiently reflected in the compressive strength of the composite material.

【0035】炭素繊維の形態や配列は特に限定されるも
のではなく、例えば、一方向に引き揃えられた長繊維、
織物、組み紐、トウ、ニット、マット等を用いることが
できる。プリプレグにおける炭素繊維の含有量は、50
〜80重量%の範囲内にあることが好ましい。50重量
%未満であると強化繊維量が不十分なため、複合材料の
圧縮強度、引張強度が不足しやすい。また、80重量%
を越えると、炭素繊維の単繊維同士の擦れ合いによる疲
労が生じ、やはり、複合材料の圧縮強度、引張強度が不
足しやすい。
The form and arrangement of the carbon fibers are not particularly limited. For example, long fibers aligned in one direction,
Fabrics, braids, tows, knits, mats and the like can be used. The content of carbon fiber in the prepreg is 50
It is preferably in the range of ~ 80% by weight. If the amount is less than 50% by weight, the amount of reinforcing fibers is insufficient, so that the compressive strength and tensile strength of the composite material tend to be insufficient. 80% by weight
When the ratio exceeds the above, fatigue occurs due to rubbing between the single fibers of the carbon fibers, and the compressive strength and tensile strength of the composite material are apt to be insufficient.

【0036】本発明のプリプレグは、例えば未硬化の前
記エポキシ樹脂組成物を加熱溶融した後、フィルムコー
ター等を用い、離型紙上に塗布して樹脂フィルムを作製
し、炭素繊維の片面または両面から樹脂フィルムを重ね
合わせ、加熱・加圧することにより、炭素繊維に前記エ
ポキシ樹脂組成物を含浸させて製造することができる。
The prepreg of the present invention is obtained, for example, by heating and melting the uncured epoxy resin composition and then applying it to release paper using a film coater or the like to produce a resin film, which is prepared from one side or both sides of carbon fibers. By laminating resin films and applying heat and pressure, carbon fibers can be produced by impregnating the epoxy resin composition.

【0037】この場合の含浸温度は、60〜110℃の
範囲内であることが好ましい。60℃未満では、炭素繊
維へのエポキシ樹脂組成物の含浸が不完全になり、プリ
プレグのタックが過多になりがちである。また、110
℃を越えると、炭素繊維へのエポキシ樹脂組成物の含浸
はほぼ完全とはなるが、含浸中にエポキシ樹脂組成物に
おいて硬化反応が進行し、プリプレグのドレープが損な
われがちである。
In this case, the impregnation temperature is preferably in the range of 60 to 110 ° C. If the temperature is lower than 60 ° C., impregnation of the carbon fiber with the epoxy resin composition becomes incomplete, and the tack of the prepreg tends to be excessive. Also, 110
When the temperature exceeds ℃, the impregnation of the epoxy resin composition into the carbon fibers becomes almost complete, but the curing reaction proceeds in the epoxy resin composition during the impregnation, and the drape of the prepreg tends to be impaired.

【0038】本発明のプリプレグは、冷蔵または冷凍す
れば、6カ月〜1年という長期保管が可能であり、保存
安定性が優れている。また、室温での貯蔵安定性も優れ
ているため、プリプレグを室温下で1週間程度であれば
放置しておいても、タックやドレープの経時変化は僅か
であり、取り扱いやすい。
The prepreg of the present invention can be stored for a long period of 6 months to 1 year if refrigerated or frozen, and has excellent storage stability. Further, since the storage stability at room temperature is also excellent, even if the prepreg is left at room temperature for about one week, the tack or drape changes little with time and is easy to handle.

【0039】本発明のプリプレグを積層し、通常はその
後に加熱硬化して繊維強化複合材料を得る。一方向に引
き揃えられた長繊維によるプリプレグは、複合材料の強
度の異方性をなくすため、繊維方向を少しづつ変えて積
層し、疑似等方の材料とすることが好ましい。かかる場
合の加熱条件としては、80〜110℃の範囲内である
のが好ましい。80℃未満では、硬化が不十分となり、
その結果、耐熱性、耐水性が不足しやすい。また、11
0℃を越えると、硬化は十分であるが、成形温度から室
温に戻したときの熱収縮が無視できなくなり、大きな構
造体を作製したとき、内部応力が蓄積されやすい。
[0039] The prepreg of the present invention is laminated and usually heat-cured to obtain a fiber-reinforced composite material. In order to eliminate the anisotropy in the strength of the composite material, it is preferable that the prepregs made of the long fibers aligned in one direction are laminated while changing the fiber direction little by little to obtain a pseudo-isotropic material. The heating conditions in such a case are preferably in the range of 80 to 110 ° C. If the temperature is lower than 80 ° C., the curing becomes insufficient,
As a result, heat resistance and water resistance tend to be insufficient. Also, 11
If the temperature exceeds 0 ° C., curing is sufficient, but thermal shrinkage when the temperature is returned from the molding temperature to room temperature cannot be ignored, and when a large structure is produced, internal stress tends to accumulate.

【0040】[0040]

【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。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.

【0041】なお、本実施例では、次の材料を用いた。In this example, the following materials were used.

【0042】<エポキシ樹脂>テトラグリシジルアミン
型エポキシ樹脂(エポキシ当量120) ELM−43
4(住友化学(株)製) その化学構造式は次に示すとおりである。
<Epoxy resin> Tetraglycidylamine type epoxy resin (epoxy equivalent: 120) ELM-43
4 (Sumitomo Chemical Co., Ltd.) The chemical structural formula is as follows.

【0043】[0043]

【化1】 フェノールノボラック型エポキシ樹脂 Ep−154
(油化シェル(株)製) その化学構造式は次に示すとおりである。
Embedded image Phenol novolak epoxy resin Ep-154
(Manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.) The chemical structural formula is as follows.

【0044】[0044]

【化2】 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 ESCN220
(住友化学(株)製) その化学構造式は次に示すとおりである。
Embedded image Cresol novolak epoxy resin ESCN220
(Sumitomo Chemical Co., Ltd.) The chemical structural formula is as follows.

【0045】[0045]

【化3】 ビスフェノールA型エポキシ樹脂 YD−128(東都
化成(株)製) その化学構造式は次に示すとおりである。なお、次の化
学構造式中、Nは約0.14である。
Embedded image Bisphenol A type epoxy resin YD-128 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) The chemical structural formula is as follows. In the following chemical formula, N is about 0.14.

【0046】[0046]

【化4】 ビスフェノールA型エポキシ樹脂 Ep1001(油化
シェル(株)製) その化学構造式は次に示すとおりである。なお、次の化
学構造式中、Nは約1.97である。
Embedded image Bisphenol A type epoxy resin Ep1001 (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.) The chemical structural formula is as follows. In the following chemical formula, N is about 1.97.

【0047】[0047]

【化5】 なお、これら上記した化学構造式中、Gはグリシジル基
を意味する。グリシジル基は次の化学構造を有する。
Embedded image In these chemical structural formulas, G means a glycidyl group. The glycidyl group has the following chemical structure.

【0048】[0048]

【化6】 <硬化剤> DICY 平均粒子径7μm DDS <硬化促進剤>イミダゾール化合物とエポキシ化合物の
付加物(融点100℃、平均粒径10μm) PN−2
3(味の素(株)製) ジクロロフェニルジメチルウレア(以下、DCMUと称
す) <改質剤> ポリアミド微粒子 SP−500(東レ(株)製) ポリエーテルスルホン PES 5003P(三井化学
(株)製) シリカ微粒子 R812(日本アエロジル(株)製)
平均粒径7nm <炭素繊維> T700S(東レ(株)製)引張強度4900MPa
断面変形度 1.05 T800H(東レ(株)製)引張強度5500MPa
断面変形度 1.37 (実施例1〜6、比較例1〜2)表1に示すような各組
成となるように必要な材料をニーダーで混練して、組成
1〜8の各エポキシ樹脂組成物を得た。表2に示す炭素
繊維とエポキシ樹脂組成物の組合せで実施例1〜6、比
較例1〜2のプリプレグを作製した。ここで、プリプレ
グを作製するに際して、エポキシ樹脂組成物をフィルム
コーターを用いて、離型紙上に塗布して得た樹脂フィル
ム(目付52g/m2)を、予め一方向に引き揃えた炭
素繊維束のシート(目付190g/m2)の両面から加
熱・加圧により含浸させた。
Embedded image <Curing agent> DICY average particle diameter 7 μm DDS <Curing accelerator> Adduct of imidazole compound and epoxy compound (melting point 100 ° C., average particle diameter 10 μm) PN-2
3 (manufactured by Ajinomoto Co., Ltd.) Dichlorophenyldimethylurea (hereinafter referred to as DCMU) <Modifier> Polyamide fine particles SP-500 (manufactured by Toray Industries, Inc.) Polyethersulfone PES 5003P (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) Silica fine particles R812 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
Average particle size 7 nm <Carbon fiber> T700S (manufactured by Toray Industries, Inc.) Tensile strength 4900 MPa
Deformation degree in cross section 1.05 T800H (manufactured by Toray Industries, Inc.) Tensile strength 5500 MPa
Degree of cross-sectional deformation 1.37 (Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 and 2) Epoxy resin compositions of compositions 1 to 8 were prepared by kneading necessary materials so as to have the compositions shown in Table 1 with a kneader. I got something. The prepregs of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were produced using a combination of the carbon fiber and the epoxy resin composition shown in Table 2. In preparing a prepreg, a resin film (basis weight: 52 g / m 2 ) obtained by applying an epoxy resin composition on release paper using a film coater was previously unidirectionally aligned in a carbon fiber bundle. From both sides of the sheet (with a basis weight of 190 g / m 2 ) by heating and pressing.

【0049】得られたそれぞれのプリプレグについて、
(+45/0/−45/90度)2S の16層の構成で積
層し、オートクレーブ中、表2に示す硬化温度、硬化時
間でそれぞれ硬化させて、各繊維強化複合材料硬化板を
得た。ついで、この硬化板から、0度方向が304.8
mm、90度方向が38.1mmの長方形の板を切り出
した後、その中央部に直径6.35mmの円形の孔をあ
け、有孔板を作製した。この有孔板を71℃の温水に2
週間浸漬した後に、82℃における圧縮強度を測定し
た。圧縮強度の評価結果は表2に示すとおりであった。
本発明のプリプレグから得た繊維強化複合材料は、かか
る圧縮強度が高く、耐熱性、耐水性に優れることが分か
る。
For each prepreg obtained,
(+ 45/0 / -45 / 90 degrees)2S Product with 16 layers
Layer, in an autoclave, at the curing temperature and curing time shown in Table 2.
Cured between each, each fiber reinforced composite material cured plate
Obtained. Then, from this cured plate, the direction of 0 degree is 304.8.
Cut out a rectangular plate of 38.1 mm in 90-degree direction
After that, a circular hole with a diameter of 6.35 mm is made in the center.
Then, a perforated plate was produced. Put this perforated plate in hot water of 71 ° C for 2 hours.
After soaking for weeks, the compressive strength at 82 ° C was measured.
Was. The evaluation results of the compressive strength were as shown in Table 2.
The fiber-reinforced composite material obtained from the prepreg of the present invention
High compression strength and excellent heat and water resistance
You.

【0050】[0050]

【表1】 表1中、各組成の数値は重量部である。[Table 1] In Table 1, the numerical values of each composition are parts by weight.

【0051】[0051]

【表2】 [Table 2]

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明のプリプレグは、100℃、2時
間程度の加熱で十分に硬化し、しかも、ライフ、タッ
ク、ドレープ等の取り扱い性に問題がない。またこのプ
リプレグを積層後、加熱硬化して得られる繊維強化複合
材料は、耐熱性、耐水性および繊維と樹脂との接着性が
優れる。このため、吸水後の高温状態においても、航空
機等に用いる構造材料として、十分な圧縮強度を有す
る。
The prepreg of the present invention is sufficiently cured by heating at 100 ° C. for about 2 hours and has no problem in handling such as life, tack and drape. Further, the fiber-reinforced composite material obtained by laminating the prepreg and heating and curing is excellent in heat resistance, water resistance and adhesion between the fiber and the resin. Therefore, even in a high temperature state after water absorption, it has a sufficient compressive strength as a structural material used for an aircraft or the like.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次の構成要素[A]、[B]、[C]お
よび[D]を必須とするプリプレグ。 [A]グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含むエポキシ
樹脂 [B]ジシアンジアミド [C]イミダゾール化合物とエポキシ化合物の付加物 [D]炭素繊維
1. A prepreg essentially comprising the following components [A], [B], [C] and [D]. [A] Epoxy resin containing glycidylamine type epoxy resin [B] Dicyandiamide [C] Adduct of imidazole compound and epoxy compound [D] Carbon fiber
【請求項2】 グリシジルアミン型エポキシ樹脂が、テ
トラグリシジルジアミノジフェニルメタンであることを
特徴とする請求項1に記載のプリプレグ。
2. The prepreg according to claim 1, wherein the glycidylamine type epoxy resin is tetraglycidyldiaminodiphenylmethane.
【請求項3】 構成要素[B]のジシアンジアミドが、
平均粒径10μm以下の粒子状であることを特徴とする
請求項1または2に記載のプリプレグ。
3. The dicyandiamide of component [B] is
The prepreg according to claim 1 or 2, wherein the prepreg is in the form of particles having an average particle diameter of 10 µm or less.
【請求項4】 構成要素[C]のイミダゾール化合物と
エポキシ化合物の付加物は、その融点が90℃から13
0℃の範囲内にあることを特徴とする請求項1ないし3
のいずれかに記載のプリプレグ。
4. An adduct of an imidazole compound and an epoxy compound as the constituent element [C] has a melting point of 90 ° C. to 13 ° C.
4. The method according to claim 1, wherein the temperature is within a range of 0.degree.
The prepreg according to any one of the above.
【請求項5】 構成要素[D]の炭素繊維は、その引張
強度が、4000MPa以上であることを特徴とする請
求項1ないし4のいずれかに記載のプリプレグ。
5. The prepreg according to claim 1, wherein the carbon fiber of the constituent element [D] has a tensile strength of 4000 MPa or more.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載のプ
リプレグを積層して得られる繊維強化複合材料。
6. A fiber-reinforced composite material obtained by laminating the prepreg according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 請求項1ないし5のいずれかに記載のプ
リプレグを積層し、80℃から110℃の範囲内で加熱
硬化して得られる繊維強化複合材料。
7. A fiber-reinforced composite material obtained by laminating the prepregs according to claim 1 and heating and curing at a temperature in the range of 80 ° C. to 110 ° C.
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