JPS61287938A - Production of prepreg sheet and lamination molding - Google Patents

Production of prepreg sheet and lamination molding

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JPS61287938A
JPS61287938A JP12827485A JP12827485A JPS61287938A JP S61287938 A JPS61287938 A JP S61287938A JP 12827485 A JP12827485 A JP 12827485A JP 12827485 A JP12827485 A JP 12827485A JP S61287938 A JPS61287938 A JP S61287938A
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formula
formulas
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山谷 典正
Nobushi Koga
信史 古賀
Kenichi Baba
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Abstract

PURPOSE:To produce a prepreg sheet excellent in melt flow and heat resistance, by impregnating a fibrous reinforcement with a specified polyamic acid oligomer and imidating the oligomer. CONSTITUTION:A fibrous reinforcement is impregnated with an organic solvent solution, viscosity of 10-50,000cP, containing 2-60wt% polyamic acid oligomer of a weight-average MW of 500-10,000 of formula I (wherein R1 is a group of formula II or III, X is -CH2-, formula IV, -O-, -S-, -SO2-, a direct bond between aromatic rings, R2 is a group of formula V or VI, Y is -CH2-, formula IV, -O-, -S-, -SO2-, formula VII or VIII or a direct bond between aromatic rings, and n is an average of 0.5-10), and the oligomer is imidated either by dehydration by heating to 100-300 deg.C for 30-6hr or by adding a dehydrating/imidating agent to obtain a prepreg sheet containing a polyimide oilgomer of formula IX. Aplurality of said sheets are laminated and heated to a temperature higher than the glass transition temperature of the polyimide oligomer to obtain a lamination molding.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐熱性の複合材料として有用なプリプレグシ
ートの製造方法および得られたプリプレグシートからの
積層成形体の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a prepreg sheet useful as a heat-resistant composite material and a method for manufacturing a laminate molded article from the obtained prepreg sheet.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

エレクトロニクス、宇宙航空機器、輸送機器などの分野
においては各種工業材料の高性能、軽量化のためより高
温特性の優れた材料が求められている。
In fields such as electronics, aerospace equipment, and transportation equipment, materials with superior high-temperature properties are required to improve the performance and reduce weight of various industrial materials.

従来、積層成形体用プリプレグにはエポキシ系、変性エ
ポキシ系、フェノリック系などの樹脂が材料として用い
られているが、之等の樹脂は耐熱性に欠けるために、得
られたプリプレグも高温特性が劣った。又、エポキシ系
樹脂などは保存安定性に問題があり、低温で保存する必
要があるという欠点を有していた。
Conventionally, epoxy resins, modified epoxy resins, phenolic resins, and other resins have been used as materials for prepregs for laminated molded bodies, but since these resins lack heat resistance, the obtained prepregs also have poor high-temperature properties. inferior. Furthermore, epoxy resins and the like have problems in storage stability and have the disadvantage of requiring storage at low temperatures.

このような欠点を改良した材料としてポリイミド系樹脂
が知られている。しかし通常のポリイミド樹脂は完全に
環化してポリイミド状態になると溶融流動性が非常に乏
しくなり、成形時の使用において困難があった。この場
合、溶媒またはポリアミド酸が残っていると溶融流動性
は良くなるものの、加工時において残存溶媒あるいはア
ミド酸基の環化により発生する水分の気化に基因して、
成形品中に空隙が発生し物性を低下させる。このために
熔融流動性を改良したポリイミド樹脂として、D、J、
Progarら(米国特許第’4,065,345号お
よび第4 、094 、862号)は3.3’、 4.
4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの
テトラカルボン酸二無水物と3,3′−ジアミノベンゾ
フェノンなどのジアミンを有機溶媒中で反応させてポリ
アミド酸とし、これを加熱イミド化したポリイミド樹脂
を開発した。しかしこのポリイミド樹脂は溶融流動性は
改良されているが、例えばプリプレグシートの含浸用と
して用いるにはまだ充分に満足できる性能ではない。
Polyimide resins are known as materials that have improved these drawbacks. However, when a normal polyimide resin is completely cyclized into a polyimide state, its melt fluidity becomes extremely poor, making it difficult to use during molding. In this case, if the solvent or polyamic acid remains, the melt fluidity will improve, but due to the residual solvent or the vaporization of water generated by cyclization of the amic acid group during processing,
Voids occur in the molded product, reducing physical properties. For this purpose, D, J,
Progar et al. (U.S. Patent Nos. '4,065,345 and 4,094,862) 3.3', 4.
A polyimide resin is produced by reacting a tetracarboxylic dianhydride such as 4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride with a diamine such as 3,3'-diaminobenzophenone in an organic solvent to obtain a polyamic acid, which is then heated and imidized. developed. However, although the melt flowability of this polyimide resin has been improved, its performance is still not sufficiently satisfactory for use, for example, in impregnating prepreg sheets.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は叙上の観点に立ってなされたものであり、本発
明の目的とするところは優れた熔融流動性を有し、耐熱
性の積層成形体の製造に使用されるプリプレグシートの
製造方法、およびそれを用いた耐熱性の積層成形体の製
造方法を提供することにある。
The present invention has been made based on the above-mentioned viewpoints, and an object of the present invention is a method for producing a prepreg sheet that has excellent melt flowability and is used for producing a heat-resistant laminate molded product. The object of the present invention is to provide a method for producing a heat-resistant laminate molded article using the same.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者らは前記目的を達成するために鋭意検討した結
果、特定構造を有するポリアミド酸オリゴマーの利用が
有効であることを見出して本発明に到達した。
The present inventors have made extensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that it is effective to use a polyamic acid oligomer having a specific structure, and have arrived at the present invention.

即ち、本発明は、 一般式(I) (T) ○ −c−1−o−1−s−1−so2−1または芳■ 表わし、Yは−C夏(2−1−C−1−0−1oM O
−1または芳香環同士の直接結合であり、nは平均値で
0.5乃至10である。〕で表わされるポリアミド酸オ
リゴマーの有機溶媒溶液を繊維状補強材に含浸させた後
、該ポリアミド酸オリゴマーを熱イミド化及び/又は化
学イミド化して実質的に式(’n) 〔式中R1,R2及びnは式(I)中のRI +  R
2及びnと同一である。〕 で表わされるポリイミドオリゴマーとなすことを特徴と
するプリプレグシートの製造方法である。
That is, the present invention provides general formula (I) (T) ○ -c-1-o-1-s-1-so2-1 or aromatic formula 0-1oM O
-1 or a direct bond between aromatic rings, and n is 0.5 to 10 on average. ] After impregnating a fibrous reinforcing material with an organic solvent solution of a polyamic acid oligomer represented by the formula, the polyamic acid oligomer is thermally imidized and/or chemically imidized to substantially form the formula ('n) [in the formula R1, R2 and n are RI + R in formula (I)
2 and n. ] This is a method for producing a prepreg sheet, characterized in that it is made from a polyimide oligomer represented by the following.

また本発明の他の発明は 一般式(I) CI) −C−1−0−1−S−1−SO2−1または芳O ■ 表わし、Yは−CH2−1−C−1−0−1−〇ベコ8
0ト〇−または芳香環同士の直接結合であり、nは平均
値で0.5乃至10である。〕で表わされるポリアミド
酸オリゴマーの有機溶媒溶液を繊維状補強材に含浸させ
た後、該ポリアミド酸オリゴマーを熱イミド化及び/又
は化学イミド化して実質的に式(I1) (■) 〔式中R,,R2及びnは式(1)中のR,、R2及び
nと同一である。〕 で表わされるポリイミドオリゴマーとなして得られるプ
リプレグシートを積層し、加圧下に該ポリイミドオリゴ
マーのガラス転移温度以上に加熱することを特徴とする
積層成形体の製造方法である。
Further, another invention of the present invention is represented by the general formula (I) CI) -C-1-0-1-S-1-SO2-1 or aromatic O2, and Y is -CH2-1-C-1-0- 1-〇beko8
It is a direct bond between aromatic rings, and n is 0.5 to 10 on average. ] After impregnating a fibrous reinforcing material with an organic solvent solution of a polyamic acid oligomer represented by the formula, the polyamic acid oligomer is thermally imidized and/or chemically imidized to substantially form the formula (I1) (■) [in the formula R,, R2 and n are the same as R,, R2 and n in formula (1). ] This is a method for producing a laminate molded article, which comprises laminating prepreg sheets obtained as polyimide oligomers represented by the following formula and heating the prepreg sheets under pressure to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the polyimide oligomer.

本発明に於いては先ずポリアミド酸オリゴマーを合成す
る。
In the present invention, first, a polyamic acid oligomer is synthesized.

ポリアミド酸オリゴマーは式(III)および式(■) (III)           (IV)〔式中Xは
前記式I、It中のXと同じ〕からなる群より選ばれた
テトラカルボン酸二無水物と、式(V)および式(V1
) (v)            (V1)〔式中Yは前
記式I、  Il中のYと同じ〕からなる群より選ばれ
たジアミン化合物と無水マレイン酸を有機溶媒中で反応
させて得られる。
The polyamic acid oligomer is a tetracarboxylic dianhydride selected from the group consisting of formula (III) and formula (■) (III) (IV) [wherein X is the same as X in formula I and It], Formula (V) and formula (V1
) (v) (V1) [wherein Y is the same as Y in formula I, Il] and maleic anhydride are reacted in an organic solvent.

この方法で使用されるテトラカルボン酸二無水物として
は、例えば無水ピロメリット酸、3.3′、4゜4′−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,
4−ジカルボキシフェニル)エーテルニ= 水物、ビス
(3,4−ジカルボキシフェニル)スルブイドニ無水物
、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホンニ無
水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタンニ
無水物などが挙げられ、特に好適なテトラカルボン酸二
無水物は無水ピロメリット酸および3.3; 4.4’
−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物である。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride used in this method include pyromellitic anhydride, 3.3', 4°4'-
Benzophenone tetracarboxylic dianhydride, bis(3,
4-dicarboxyphenyl)ether dihydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfonic anhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)sulfonic anhydride, bis(3,4-dicarboxyphenyl)methani Examples include anhydrides, and particularly preferred tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic anhydride and 3.3; 4.4'
-benzophenone tetracarboxylic dianhydride.

これらのテトラカルボン酸二無水物は単独で、または2
種以上混合して用いられる。
These tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination with two
It is used by mixing more than one species.

使用するジアミン化合物としては、例えば1.3−ビス
(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、4.4’−ビス(
3−アミノフェノキシ)ビフェニル、3゜3′−ジアミ
ノベンゾフェノン、3.4′−ジアミノベンゾフェノン
、3.3’−ジアミノジフェニルスルホン、3.4’−
ジアミノジフェニルスルホン、3.3’−ジアミノジフ
ェニルメタン、3,4′−ジアミノジフェニルメタン、
3.3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3.4’−
ジアミノジフェニルスルフィド、3゜3′−ジアミノジ
フェニルエーテル、3.4′−ジアミノジフェニルエー
テルなどが挙げられる。中でも特に好ましいジアミン化
合物は、1.3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼ
ンである。
Examples of diamine compounds used include 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 4,4'-bis(
3-aminophenoxy)biphenyl, 3゜3'-diaminobenzophenone, 3.4'-diaminobenzophenone, 3.3'-diaminodiphenylsulfone, 3.4'-
Diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4'-diaminodiphenylmethane,
3.3'-diaminodiphenyl sulfide, 3.4'-
Examples include diaminodiphenyl sulfide, 3°3'-diaminodiphenyl ether, and 3,4'-diaminodiphenyl ether. A particularly preferred diamine compound is 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene.

これらのジアミン化合物は単独で、または2種以上混合
して用いられる。
These diamine compounds may be used alone or in combination of two or more.

これらのテトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物の
組み合わせはいかなるものでも差し支えないが、テトラ
カルボン酸二無水物としてピロメリット酸二無水物(以
下PMDAと略記する。)および/または3.3S 4
.4’−ベンゾフエノンテトラカルボン酸二無水物、ジ
アミン化合物として1,3−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ベンゼン(以下APBと略記する。)の組み合わせ
は特に良好で、ここに得られたポリアミド酸オリゴマー
を用いた本発明の積層成形体は機械的物性、耐熱性が特
に良好である。
Any combination of these tetracarboxylic dianhydrides and diamine compounds may be used, but pyromellitic dianhydride (hereinafter abbreviated as PMDA) and/or 3.3S 4 may be used as the tetracarboxylic dianhydride.
.. The combination of 4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride and 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene (hereinafter abbreviated as APB) as a diamine compound is particularly good, and the resulting polyamic acid The laminate molded article of the present invention using an oligomer has particularly good mechanical properties and heat resistance.

ポリアミド酸オリゴマーの生成反応に於ける各モノマー
の仕込モル比は無水マレイン酸(以下MAAと略記する
。)2モルに対してジアミン化合物1.5〜11モル、
テトラカルボン酸二無水物0.5〜10モルが好適であ
る。
The molar ratio of each monomer in the production reaction of polyamic acid oligomer is 1.5 to 11 moles of diamine compound to 2 moles of maleic anhydride (hereinafter abbreviated as MAA);
0.5 to 10 mol of tetracarboxylic dianhydride is preferred.

得られたポリアミド酸オリゴマーおよびポリイミドオリ
ゴマーの分子量は重量平均分子量(M w )で500
〜10,000さらに好ましくは800〜2.500で
ある。
The molecular weight of the obtained polyamic acid oligomer and polyimide oligomer was 500 in terms of weight average molecular weight (Mw).
~10,000, more preferably 800~2.500.

分子量が10.000以上のものは流動性が著しく低下
し、プリプレグシートの含浸用として用いるには不適当
である。
If the molecular weight is 10.000 or more, the fluidity is significantly reduced and it is unsuitable for use in impregnating prepreg sheets.

ポリアミド酸オリゴマーの生成反応は通常有機溶媒中で
実施する。この反応に用いる有機溶媒としては、例えば
N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセ
トアミド、N、N−ジエチルアセトアミド、N、N−ジ
メチルメトキシアセトアミド、N−メチル−2−ピロリ
ドン、 1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N
−メチルカプロラクタム、 1.2−ジメトキシエタン
、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、l、2−ビス
(2−メトキシエトキシ)エタン、ビス(2−(2−メ
トキシエトキシ)エチル)エーテル、テトラヒドロフラ
ン、 1.3−ジオキサン、 1.4−ジオキサン、ピ
リジン、ピコリン、ジメチルスルホキシド、ジメチルス
ルホン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミ
ドなどが挙げられる。またこれらの有機溶剤は単独でも
或いは2種以上混合して用いても差し支えない。
The reaction for producing polyamic acid oligomers is usually carried out in an organic solvent. Examples of organic solvents used in this reaction include N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylacetamide, N,N-dimethylmethoxyacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3 -dimethyl-2-imidazolidinone, N
-Methylcaprolactam, 1.2-dimethoxyethane, bis(2-methoxyethyl)ether, l, 2-bis(2-methoxyethoxy)ethane, bis(2-(2-methoxyethoxy)ethyl)ether, tetrahydrofuran, 1 Examples include .3-dioxane, 1,4-dioxane, pyridine, picoline, dimethyl sulfoxide, dimethyl sulfone, tetramethylurea, hexamethylphosphoramide, and the like. Further, these organic solvents may be used alone or in combination of two or more.

反応温度は通常(イ)℃以下、好ましくは50℃以下で
ある。
The reaction temperature is usually below (a)°C, preferably below 50°C.

反応圧力は特に限定されず、常圧で十分実施できる。The reaction pressure is not particularly limited, and the reaction can be carried out at normal pressure.

反応時間は使用するテトラカルボン酸二無水物、ジアミ
ン化合物、溶媒の種類および反応温度により異なるが、
ポリアミド酸オリゴマーが生成するのに十分な時間であ
って、通常4〜24時間である。
The reaction time varies depending on the tetracarboxylic dianhydride used, the diamine compound, the type of solvent, and the reaction temperature.
The time is sufficient for the formation of polyamic acid oligomers, and is usually 4 to 24 hours.

このような反応により、下記式(1)で表わされるポリ
アミド酸オリゴマーが得られる。
Through such a reaction, a polyamic acid oligomer represented by the following formula (1) is obtained.

〔式中R1,R2及びnはすでにのべたとおりである。[In the formula, R1, R2 and n are as described above.

〕 得られたポリアミド酸オリゴマー溶液は通常2〜60%
の樹脂分を含むものが、または溶液の粘度としてブルッ
クフィールド粘度計により測定した粘度で表わして10
〜so、oooセンチポイズの範囲であることが溶液の
取り扱い易さ、補強材への含浸のし易さの点で好ましい
] The obtained polyamic acid oligomer solution usually has a concentration of 2 to 60%.
or the viscosity of the solution as measured by a Brookfield viscometer is 10
The range of centipoise to so, ooo is preferable in terms of ease of handling the solution and ease of impregnating the reinforcing material.

得られたポリアミド酸オリゴマーの重合数nは平均値で
0.5ないし10.好ましくは1ないし4である。平均
重合数nが0.5にみたない場合は溶融流動性は良いが
、得られる積層成形体の物性を著しく損なう。逆にnが
10をこえる場合は良好な流動性が得られない。
The average polymerization number n of the obtained polyamic acid oligomer is 0.5 to 10. Preferably it is 1 to 4. When the average polymerization number n is less than 0.5, the melt fluidity is good, but the physical properties of the resulting laminate are significantly impaired. Conversely, if n exceeds 10, good fluidity cannot be obtained.

次いで得られたポリアミド酸オリゴマー溶液を繊維状補
強材に含浸する。
The fibrous reinforcing material is then impregnated with the obtained polyamic acid oligomer solution.

繊維状補強材としては炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポ
リアミド繊維、炭化ケイ素繊維、ホウ素繊維などおよび
それらの織布、不織布が挙げられ、またこれらの繊維は
単独あるいは組合せて用いられる。
Examples of the fibrous reinforcing material include carbon fibers, glass fibers, aromatic polyamide fibers, silicon carbide fibers, boron fibers, and woven and nonwoven fabrics thereof, and these fibers may be used alone or in combination.

更に必要に応じて雲母、ケイ酸カルシウム、シリカ、ア
ルミナなどの他の補強材も前記繊維と組合せて用いるこ
ともできる。
Further, other reinforcing materials such as mica, calcium silicate, silica, alumina, etc. can also be used in combination with the fibers, if necessary.

含浸方法は繊維状補強材をポリアミド酸オリゴマー溶液
に浸漬する方法が最も簡単であるが、勿論他の方法で含
浸させてもかまわない。含浸させる樹脂含量はプリプレ
グシート全体の20〜80 重1%であることが望まし
い。
The simplest impregnation method is to immerse the fibrous reinforcing material in a polyamic acid oligomer solution, but other methods may of course be used. The resin content to be impregnated is preferably 20 to 80% by weight of the entire prepreg sheet.

本発明では、次に含浸させたポリアミド酸オリゴマーを
脱水イミド化する。脱水イミド化方法は次の2法が一般
的である。第1法は加熱脱水してイミド化する熱イミド
化方法であり、第2法は脱水イミド化剤を添加すること
によってイミド化する化学イミド化方法である。
In the present invention, the impregnated polyamic acid oligomer is then dehydrated and imidized. The following two methods are generally used for dehydration imidization. The first method is a thermal imidization method in which imidization is performed by heating and dehydration, and the second method is a chemical imidization method in which imidization is performed by adding a dehydrating imidization agent.

例えば第1法の熱イミド化方法は、含浸させたポリアミ
ド酸オリゴマーを100〜300℃で30分〜6時間加
熱脱水し、イミド化を完結させる方法である。
For example, the first thermal imidization method is a method of heating and dehydrating the impregnated polyamic acid oligomer at 100 to 300° C. for 30 minutes to 6 hours to complete imidization.

また第2法の化学イミド化方法は、含浸させたポリアミ
ド酸オリゴマーを脱水イミド化剤に浸漬する方法が最も
簡単である。脱水イミド化剤としては例えば無水酢酸、
無水プロピオン酸、無水イソ酪酸、無水酪酸から選ばれ
た単独かあるいは混合物を使用する。
The second chemical imidization method is the simplest method in which the impregnated polyamic acid oligomer is immersed in a dehydrated imidization agent. Examples of dehydration imidization agents include acetic anhydride,
One or a mixture of propionic anhydride, isobutyric anhydride, and butyric anhydride is used.

M水イミド化剤の量はポリアミド酸オリゴマーに存在す
るカルボキシル基に対して1当量以とを使用することが
好ましい。また脱水イミド化剤は有機溶剤で希釈して使
用しても差し支えない。なおイミド化触媒を同時に添加
することも可能で触媒例としてはトリメチルアミン、ト
リエチルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、α−ピ
コリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、ルチジンのよう
な第3級アミン類が挙げられる。
It is preferable to use the M water imidizing agent in an amount of 1 equivalent or more based on the carboxyl group present in the polyamic acid oligomer. Further, the dehydrating imidizing agent may be used after being diluted with an organic solvent. It is also possible to add an imidization catalyst at the same time, and examples of the catalyst include tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, tributylamine, pyridine, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, and lutidine.

なおこの化学イミド化の際に溶媒を使用すると、プリプ
レグ中のポリアミド酸オリゴマー熔媒を抽出除去出来る
ので、より好ましい。大部分のイミド化が完了したプリ
プレグシートは更に加熱乾燥して溶媒、未反応のイミド
化剤、イミド化剤の反応物、イミド化触媒などの除去を
行なう。
It is more preferable to use a solvent during this chemical imidization because the polyamic acid oligomer solvent in the prepreg can be extracted and removed. The prepreg sheet in which most of the imidization has been completed is further heated and dried to remove the solvent, unreacted imidizing agent, reactants of the imidizing agent, imidizing catalyst, and the like.

なお熱イミド化および/または化学イミド化したプリプ
レグシート中の揮発分は後の積層操作の際にブリスター
を発生する原因となるので、できるだけ除去しておくこ
とが好ましく、揮発分はプリプレグシート全体の10重
fi1%以下であることが望ましい。またポリイミドオ
リゴマー中に物性に大きな影響を及ぼさない範囲の未環
化のアミド酸基が残存していても何等差し支えない。
The volatile matter in the thermally imidized and/or chemically imidized prepreg sheet can cause blistering during the subsequent lamination operation, so it is preferable to remove it as much as possible. It is desirable that the 10 weight fi is 1% or less. Furthermore, there is no problem even if uncyclized amic acid groups remain in the polyimide oligomer to the extent that they do not significantly affect the physical properties.

本発明の積層成形体は前記のようにして得られたプリプ
レグシートを通常の方法により積層し、加圧下で、プリ
プレグシートに含まれるポリイミドオリゴマーのガラス
転移温度以上に加熱することにより得られる。前記した
方法により得られるプリプレグシートに含まれるポリイ
ミドオリゴマーのガラス転移温度は、例えばTMA法(
針浸入法)で得られる数値として通常50〜300℃の
範囲であり、加熱温度としては240〜360℃が好ま
しい。
The laminate molded product of the present invention is obtained by laminating the prepreg sheets obtained as described above by a conventional method and heating the stack under pressure to a temperature equal to or higher than the glass transition temperature of the polyimide oligomer contained in the prepreg sheet. The glass transition temperature of the polyimide oligomer contained in the prepreg sheet obtained by the method described above can be determined by, for example, the TMA method (
The numerical value obtained by the needle penetration method is usually in the range of 50 to 300°C, and the heating temperature is preferably 240 to 360°C.

加圧圧力は形状により異なるが1〜5QQ kg / 
aa 2が望ましい。
The pressurizing pressure varies depending on the shape, but it is 1 to 5QQ kg /
aa 2 is desirable.

本発明のプリプレグシートは常温で室内での保存が可能
である。また、成形加工も容易で、熱プレス、オートク
レーブなどの通常の成形機を用いて所望の形状の成形物
を得ることができる。
The prepreg sheet of the present invention can be stored indoors at room temperature. In addition, molding is easy, and a molded product of a desired shape can be obtained using a conventional molding machine such as a heat press or an autoclave.

〔実 施 例〕〔Example〕

本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained with reference to Examples and Comparative Examples.

実施例−1 (a)ポリアミド酸オリゴマーの製造 500+++、f四つロフラスコにN、N−ジメチルア
セトアミド 150.5g、 AP8 58.4 g 
 (0,20モル)を入れ、15℃、乾燥窒素気流下で
かきまぜながら、PMDA粉末27.25g (0,1
25モル)とMAA粉末14.7g (0,15モル)
を等量ずつ交互に5回に分けて添加した。添加に従って
溶液の粘度が増大する。添加終了後も更に4時間カミき
まぜて反応を終了させた。得られたポリアミド酸オリゴ
マー溶液の一部を水に滴下し、析出したポリアミド酸オ
リゴマー粉の分子量(ポリスチレン分子量換算値)を測
定した結果、重量平均分子量(MW)は620、数平均
分子量(Mn)は992であった。また平均重合数は1
.7であった。
Example-1 (a) Production of polyamic acid oligomer In a 500++, F four-bottle flask, 150.5 g of N,N-dimethylacetamide and 58.4 g of AP8 were placed.
(0.20 mol) and stirred at 15°C under a stream of dry nitrogen.
25 mol) and MAA powder 14.7 g (0.15 mol)
were added alternately in equal amounts in 5 portions. The viscosity of the solution increases as it is added. After the addition was completed, the mixture was further stirred for 4 hours to complete the reaction. A part of the obtained polyamic acid oligomer solution was dropped into water, and the molecular weight (polystyrene molecular weight conversion value) of the precipitated polyamic acid oligomer powder was measured. As a result, the weight average molecular weight (MW) was 620, and the number average molecular weight (Mn) was 992. Also, the average polymerization number is 1
.. It was 7.

(b)プリプレグシートの製造 (a)で得られたポリアミド酸オリゴマー溶液をN。(b) Manufacture of prepreg sheet The polyamic acid oligomer solution obtained in (a) was heated with N.

N−ジメチルアセトアミドで、樹脂分が20重量%とな
るように希釈後、炭素繊維布(東邦ベスロン社製、ベス
サイトW−3121:8枚朱子織り、 400g/m2
)を浸漬した。
After diluting the resin content with N-dimethylacetamide to 20% by weight, carbon fiber cloth (manufactured by Toho Veslon Co., Ltd., Vessite W-3121: 8-ply satin weave, 400 g/m2
) was immersed.

得られた炭素繊維布は浸漬後風乾した。この操作を3回
行ないポリアミド酸オリゴマー含有プリプレグシートを
得た。得られたプリプレグシートを100℃で1時間、
150℃で1時間、180℃で1時間、220℃で3時
間加熱乾燥して揮発分の除去およびイミド化を行ない、
ポリイミドオリゴマー含有プリプレグシートを得た。プ
リプレグシート中の樹脂含量は40重量%であり、また
樹脂のガラス転移温度は116℃(TMAi針浸入法)
であった。
The obtained carbon fiber cloth was air-dried after soaking. This operation was repeated three times to obtain a prepreg sheet containing a polyamic acid oligomer. The obtained prepreg sheet was heated at 100°C for 1 hour.
Remove volatiles and imidize by heating and drying at 150°C for 1 hour, 180°C for 1 hour, and 220°C for 3 hours,
A prepreg sheet containing polyimide oligomer was obtained. The resin content in the prepreg sheet is 40% by weight, and the glass transition temperature of the resin is 116°C (TMAi needle penetration method).
Met.

(C1成形 (′b)で得られたプリプレグシートを4枚積層し圧縮
成形機にて300℃、13kg / cm 2で成形し
た。得られた成形体は厚さが1.51であり、また褐色
で強靭なものであった。
(Four prepreg sheets obtained in C1 molding ('b) were laminated and molded using a compression molding machine at 300°C and 13 kg/cm2. The thickness of the obtained molded product was 1.51, and It was brown and strong.

この成形体の引張強度は65kg / mm”  (2
3℃、繊維方向)(ASTM  D−638による。以
下同様。
The tensile strength of this molded body is 65 kg/mm” (2
3°C, fiber direction) (according to ASTM D-638. The same applies hereinafter.

)、曲げ強度は96kg / mn2(23℃、繊維方
向)(ASTM  D−790による。以下同様。)、
眉間剪断強度は6.7kg/mm2(23℃、繊維方向
)  (AS T M  D −2344による。以下
同様。)であった。
), bending strength is 96 kg/mn2 (23°C, fiber direction) (according to ASTM D-790, the same applies hereinafter),
The glabella shear strength was 6.7 kg/mm2 (23°C, fiber direction) (according to ASTM D-2344; the same applies hereinafter).

実施例−2 (a)ポリアミド酸オリゴマーの製造およびプリプレグ
シートの製造 実施例−1(a)と同一条件で重合を行ない、樹脂成分
が40重量%の淡褐色透明なポリアミド酸オリゴマー溶
液を得た。得られたポリアミド酸オリゴマー溶液に無水
酢酸46g、l−リエチルアミン7.5g。
Example 2 (a) Production of polyamic acid oligomer and preparation of prepreg sheet Polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 (a) to obtain a light brown transparent polyamic acid oligomer solution containing 40% by weight of the resin component. . 46 g of acetic anhydride and 7.5 g of l-ethylamine were added to the obtained polyamic acid oligomer solution.

N、N−ジメチルアセトアミド40gからなるイミド化
剤を添加、混合した。得られた溶液を炭素繊維布に塗布
しテフロン製ロールで圧着して含浸させた。得られたポ
リアミド酸オリゴマーおよびポリイミドオリゴマー含浸
プリプレグシートを100℃で1時間、150℃で30
分、180℃で30分、230℃で1時間乾燥してポリ
イミドオリゴマー含浸プリプレグシートを得た。樹脂の
ガラス転移温度は98℃であり、プリプレグシートの繊
維含有率は58容量%であった。
An imidizing agent consisting of 40 g of N,N-dimethylacetamide was added and mixed. The obtained solution was applied to a carbon fiber cloth and pressed with a Teflon roll to impregnate it. The obtained prepreg sheet impregnated with polyamic acid oligomer and polyimide oligomer was heated at 100°C for 1 hour and at 150°C for 30 minutes.
The mixture was dried at 180° C. for 30 minutes and at 230° C. for 1 hour to obtain a polyimide oligomer-impregnated prepreg sheet. The glass transition temperature of the resin was 98° C., and the fiber content of the prepreg sheet was 58% by volume.

(b)成形 (a)で得られたプリプレグシートを4枚積層し、圧縮
成形機にて300℃、13kg / cs 2で成形し
た。
(b) Molding Four prepreg sheets obtained in (a) were laminated and molded at 300° C. and 13 kg/cs 2 using a compression molding machine.

得られた成形体は厚さが1.5mmであり、また褐色で
強靭なものであった。
The obtained molded product had a thickness of 1.5 mm, and was brown and strong.

この成形体の引張強度は58kg / mm2(23℃
、繊維方向)、曲げ強度は83kg / mm”  (
23℃、繊維方向)、眉間剪断強度は6−2kg/ m
n+”  (23℃、繊維方向)であった。
The tensile strength of this molded body is 58 kg/mm2 (23℃
, fiber direction), bending strength is 83kg/mm” (
23℃, fiber direction), glabellar shear strength 6-2 kg/m
n+” (23°C, fiber direction).

比較例−1 ialポリアミド酸オリゴマーの製造 500m 1四つ目フラスコにN、N−ジメチルアセト
アミド165.5g SA P B 5B、4g (0
,20モル)を入れ、15℃、乾燥窒素気流下でかきま
ぜながら、PMDA粉末27.25g (0,125モ
ル)とナジック酸無水物(エンド−ビシクロ(2,2,
1) −5−ヘプテン−2,3−ジ−カルボキシル酸無
水物)粉末24.6g (0,15モル)を等量ずつ交
互に5回に分けて添加した。添加に従って溶液の粘度が
増大する。添加終了後も更に4時間かきまぜて反応を終
了させた。得られたポリアミド酸オリゴマー溶液は淡褐
色透明であった。得られたポリアミド酸オリゴマー溶液
の一部を水に滴下し、析出したポリアミド酸オリゴマー
粉の分子量を測定した結果は重量平均分子量(Mw) 
1780、数平均分子量(Mn)910であった。また
平均重合数は1.7であった。
Comparative Example-1 Production of ial polyamic acid oligomer 500 m 1 4th flask 165.5 g of N,N-dimethylacetamide SAP B 5B, 4 g (0
, 20 mol) and 27.25 g (0.125 mol) of PMDA powder and nadic acid anhydride (endo-bicyclo(2,2,
1) -5-Heptene-2,3-dicarboxylic anhydride) powder (24.6 g (0.15 mol)) was added in equal amounts alternately in five portions. The viscosity of the solution increases as it is added. After the addition was completed, the mixture was further stirred for 4 hours to complete the reaction. The obtained polyamic acid oligomer solution was light brown and transparent. A part of the obtained polyamic acid oligomer solution was dropped into water, and the molecular weight of the precipitated polyamic acid oligomer powder was measured. The result was the weight average molecular weight (Mw).
1,780, and the number average molecular weight (Mn) was 910. Moreover, the average polymerization number was 1.7.

(blプリプレグシートの製造 (a)で得、られたポリアミド酸オリゴマー?8液を実
施例−1(b)と同様にしてポリイミドオリゴマー含浸
プリプレグシートを得た。プリプレグシート中の樹脂含
量は42重量%であり、ガラス転移温度は187℃であ
った。
(Manufacture of bl prepreg sheet A prepreg sheet impregnated with a polyimide oligomer was obtained using the polyamic acid oligomer 8 solution obtained in (a) in the same manner as in Example 1 (b). The resin content in the prepreg sheet was 42% by weight. %, and the glass transition temperature was 187°C.

(C)成形 (b)で得られたプリプレグシートを4枚積層し、実施
例−1(C)と同様に成形し、厚さ1.5+uの成形体
を得た。
(C) Molding Four prepreg sheets obtained in (b) were laminated and molded in the same manner as in Example-1 (C) to obtain a molded product with a thickness of 1.5+u.

この成形体の引張強度は44kg / mm2(23℃
、繊維方向)、曲げ強度は56kg / mm2(23
℃、繊維方向)、眉間剪断強度は3.6kg / mm
2(23℃、繊維方向)であり、実施例−1(C)に比
べ劣っていた。
The tensile strength of this molded body is 44 kg/mm2 (23℃
, fiber direction), bending strength is 56 kg/mm2 (23
°C, fiber direction), glabellar shear strength is 3.6 kg/mm
2 (23°C, fiber direction), which was inferior to Example-1 (C).

実施例−3〜10および比較例2〜5 各種ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物を
用いて実施例−1(a)と同様の方法で重合を行ない、
更に実施例−1・(b)と同様にしてポリイミドオリゴ
マー含浸プリプレグシートを得た。得られたプリプレグ
シートを用いて実施例−1(c)と゛同様にして成形を
行ない表−1および表−2の結果を得た。
Examples 3 to 10 and Comparative Examples 2 to 5 Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1(a) using various diamine compounds and tetracarboxylic dianhydride,
Furthermore, a polyimide oligomer-impregnated prepreg sheet was obtained in the same manner as in Example-1 (b). Using the obtained prepreg sheet, molding was carried out in the same manner as in Example 1(c), and the results shown in Tables 1 and 2 were obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のポリイミドオリゴマー合浸プリプレグシートは
溶融流動性が優れ積層成形体の材料として好適である。
The polyimide oligomer impregnated prepreg sheet of the present invention has excellent melt flowability and is suitable as a material for a laminate molded product.

また本発明により製造されるポリイミドオリゴマー含浸
プリプレグシートに含まれるポリイミドオリゴマーはマ
レイミド末端基を有しているため250〜350℃でボ
ストキュアすることによりマレイミド末端基同士が反応
して、3次元構造を形成し、優れた耐熱性を示す。
In addition, since the polyimide oligomer contained in the polyimide oligomer-impregnated prepreg sheet produced by the present invention has maleimide end groups, the maleimide end groups react with each other by boiling at 250 to 350°C to form a three-dimensional structure. and exhibits excellent heat resistance.

本発明は叙上の如く構成され、本発明によるときは、高
温時においても特に優れた強度を示す新規なプリプレグ
シート、およびこのプリプレグシートを用いた耐熱性に
優れた積層成形体を製造することができる。
The present invention is constructed as described above, and an object of the present invention is to produce a novel prepreg sheet that exhibits particularly excellent strength even at high temperatures, and a laminate molded product with excellent heat resistance using this prepreg sheet. I can do it.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ ( I ) 〔式中R_1は▲数式、化学式、表等があります▼及び
▲数式、化学式、表等があります▼から成る 群より選ばれた基を表わし、Xは−CH_2−、▲数式
、化学式、表等があります▼、−O−、−S−、−SO
_2−、または芳香環同士の直接結合であり、R_2は
▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式
、表等があります▼から成る群より選ばれた基を 表わし、Yは−CH_2−、−C−、−O−、−S−、
−SO_2−、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、または芳香環同士
の直接結 合であり、nは平均値で0.5乃至10である。〕で表
わされるポリアミド酸オリゴマーの有機溶媒溶液を繊維
状補強材に含浸させた後、該ポリアミド酸オリゴマーを
熱イミド化及び/又は化学イミド化して実質 に式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼ (II) 〔式中R_1、R_2及びnは式( I )中のR_1、
R_2及びnと同一である。〕 で表わされるポリイミドオリゴマーとなすことを特徴と
するプリプレグシートの製造方法。 2)一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ ( I ) 〔式中R_1は▲数式、化学式、表等があります▼及び
▲数式、化学式、表等があります▼から成る 群より選ばれた基を表わし、Xは−CH_2−、▲数式
、化学式、表等があります▼、−O−、−S−、−SO
_2−、または芳香環同士の直接結合であり、R_2は
▲数式、化学式、表等があります▼及び▲数式、化学式
、表等があります▼から成る群より選ばれた基を 表わし、Yは−CH_2−、▲数式、化学式、表等があ
ります▼、−O−、−S−、−SO_2−、▲数式、化
学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、または芳香環同士
の直接結 合であり、nは平均値で0.5乃至10である。〕で表
わされるポリアミド酸オリゴマーの有機溶媒溶液を繊維
状補強材に含浸させた後、該ポリアミド酸オリゴマーを
熱イミド化及び/又は化学イミド化して実質的に式(I
I) ▲数式、化学式、表等があります▼ (II) 〔式中R_1、R_2及びnは式( I )中のR_1、
R_2及びnと同一である。〕 で表わされるポリイミドオリゴマーとなして得られるプ
リプレグシートを積層し、加圧下に該ポリイミドオリゴ
マーのガラス転移温度以上に加熱することを特徴とする
積層成形体の製造方法。
[Claims] 1) General formula (I) ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ (I) [In the formula, R_1 is ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ Numerical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼Represents a group selected from the group consisting of ▼, where X is -CH_2-, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, -O-, -S-, -SO
_2-, or a direct bond between aromatic rings, R_2 represents a group selected from the group consisting of ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, and Y is - CH_2-, -C-, -O-, -S-,
-SO_2-, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, or it is a direct bond between aromatic rings, and n is an average value of 0.5 to 10. ] After impregnating a fibrous reinforcing material with an organic solvent solution of a polyamic acid oligomer represented by the formula, the polyamic acid oligomer is thermally imidized and/or chemically imidized to substantially form the formula (II) ▲Mathematical formula, chemical formula, table, etc. ▼ (II) [In the formula, R_1, R_2 and n are R_1 in the formula (I),
Same as R_2 and n. ] A method for producing a prepreg sheet, characterized in that it is made of a polyimide oligomer represented by: 2) General formula (I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (I) [In the formula, R_1 is from the group consisting of ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ and ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ Represents a selected group;
_2-, or a direct bond between aromatic rings, R_2 represents a group selected from the group consisting of ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ and ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼, and Y is - CH_2-, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, -O-, -S-, -SO_2-, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, or aroma It is a direct bond between rings, and n is 0.5 to 10 on average. ] After impregnating a fibrous reinforcing material with an organic solvent solution of a polyamic acid oligomer represented by the formula (I
I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ (II) [In the formula, R_1, R_2 and n are R_1 in formula (I),
Same as R_2 and n. ] A method for producing a laminate molded article, which comprises laminating prepreg sheets obtained as a polyimide oligomer represented by the formula above and heating the prepreg sheets under pressure to a temperature higher than the glass transition temperature of the polyimide oligomer.
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