KR20200025746A - Method for manufacturing prepreg having high toughness, high strength and heat resistance characteristic, prepreg manufactured by the same - Google Patents

Method for manufacturing prepreg having high toughness, high strength and heat resistance characteristic, prepreg manufactured by the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a prepreg manufacturing method and, more specifically, to a prepreg manufacturing method having excellent high toughness, high strength and heat resistant properties by controlling optimum epoxy resin synthesis, compounding technology to develop materials for manufacturing parts, and the viscosity of a mixture of an epoxy resin and a thermoplastic toughener, and to prepreg manufactured by the method.

Description

고인성, 고강도 및 내열성 특성을 가진 프리프레그 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 프리프레그{METHOD FOR MANUFACTURING PREPREG HAVING HIGH TOUGHNESS, HIGH STRENGTH AND HEAT RESISTANCE CHARACTERISTIC, PREPREG MANUFACTURED BY THE SAME}Prepreg manufacturing method having high toughness, high strength and heat resistance characteristics and prepreg manufactured by the method TECHNICAL FIELD

본 발명은 프리프레그에 관한 것으로서, 복합 부품제작용 소재를 개발하기 위한 에폭시 수지와 열가소성 강인화제의 혼합물에 대한 점도를 제어하여 우수한 고인성, 고강도 및 내열성 특성을 가진 프리프레그 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 프레프레그에 관한 것이다.The present invention relates to a prepreg, and to a method for producing a prepreg having excellent high toughness, high strength and heat resistance properties by controlling the viscosity of a mixture of an epoxy resin and a thermoplastic toughening agent for developing a composite component manufacturing material. It relates to a prepreg produced by.

프리프레그(prepreg)란 보강 섬유와 비경화된 수지 매트릭스와의 조합으로 제조되는 섬유강화 복합재료로, 이는 최종 복합 부품으로 성형하고 경화시키기 쉬운 형태로 골프 샤프트, 낚싯대, 테니스 또는 배드민턴 라켓, 하키 스틱 및 스키폴이나, 자동차, 자전거, 해양 선박 및 철도 차량의 구조 물질, 구동 샤프트, 리프 스프링, 윈드밀 블레이드, 압력 용기, 플라이휠, 제지 롤러, 지붕 물질, 케이블 및 수리/강화 물질 등과 같이 항공 우주, 자동차 차제, 스포츠 등 일반 산업용도 등 복합 부품들의 제조에 넓게 이용되고 있다.Prepreg is a fiber-reinforced composite made from a combination of reinforcing fibers and an uncured resin matrix, which is easy to form and harden into a final composite part, which is a golf shaft, rod, tennis or badminton racket, hockey stick. And aerospace, automotive applications such as structural materials, drive shafts, leaf springs, windmill blades, pressure vessels, flywheels, papermaking rollers, roofing materials, cables and repair / reinforcement materials for ski poles, automobiles, bicycles, marine vessels and railway vehicles. It is widely used in the manufacture of composite parts such as general industrial uses such as sports and sports.

이와 같이 프리프레그는 손상 허용성이 있는 복합 부품에 사용하기에 매우 적합하지만 더 높은 수준의 강도로 예를 들어, 충분한 인장강도, 손상 허용성 및 내열성 등 다양한 요건을 만족하는 프리프레그 제공이 필요로 하고 있다.Such prepregs are well suited for use in composite parts that are susceptible to damage, but require higher levels of prepreg to meet various requirements, such as sufficient tensile strength, damage tolerance and heat resistance. Doing.

복합재료의 인장 강도를 증가시키는 방법으로서 보강 섬유의 표면을 개선하여 수지 매트릭스와 보강 섬유 사의의 결합 강도를 약화시키는 방법으로, 보강 섬유를 흑연화 하여 보강 섬유의 표면의 전기-산화 표면의 양을 감소시키거나, 또는 보강 섬유에 코팅제 또는 사이즈제(size)를 도포하여 수지 매트릭스와 보강 섬유 사의의 결합 강도를 약하게 하는 방법이 있다.The method of increasing the tensile strength of the composite material is to improve the surface of the reinforcing fibers and to weaken the bond strength between the resin matrix and the reinforcing fibers. There is a method of reducing or otherwise weakening the bond strength between the resin matrix and the reinforcing fibers by applying a coating or a size to the reinforcing fibers.

그리고 또 다른 방법으로 보다 낮은 계수의 수지 매트릭스를 사용하는 것이다. 여기서 낮은 계수의 수지는 예를 들어, 시아네이트에스테르(cyanate ester) 또는 탄성 중합체로 카복시-말단된 부타디엔-아크릴로나이트릴(CTBN) 및 아민-말단된 부타디엔-아크릴로나이트릴(ATBN) 등과 같은 성분을 사용할 수 있다.Another alternative is to use a lower coefficient of resin matrix. Low modulus resins here include, for example, cyanate esters or carboxy-terminated butadiene-acrylonitrile (CTBN) with elastomers and amine-terminated butadiene-acrylonitrile (ATBN) and the like. Ingredients can be used.

그러나 종래의 보강 섬유의 표면을 개선시키는 방법이나 낮은 계수의 수지 매트릭스를 사용하는 방법 모두 압축특성으로 예컨대 충격 후 압축(compression after impact, CAI) 강도 및 오픈 홀 압축(open hole compression, OHC) 강도의 감소에 의해 손상 허용성(damage tolerance)에 부정적인 효과를 초래할 수 있다.However, both conventional methods of improving the surface of reinforcing fibers or using low modulus resin matrices have compression characteristics such as compression after impact (CAI) strength and open hole compression (OHC) strength. The reduction can have a negative effect on damage tolerance.

한국 공개특허공보 제10-2015-0116787호Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2015-0116787

앞서 살펴본 바와 같이 종래의 프리프레그 제조 방법으로는 따라서 인장강도, 압축강도 및 손상 허용성 모두를 동시에 증가시키시기는 매우 어려운 문제점이 있었다.As described above, according to the conventional prepreg manufacturing method, it is very difficult to simultaneously increase both tensile strength, compressive strength, and damage tolerance.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에폭시 수지와 열가소성 강인화제의 혼합물 점도를 제어함으로써 고인성, 고강도 및 내열성이 우수한 품질의 프리프레그를 제조 하는 방법 및 이에 의해 제조된 프리프레그의 제공에 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, by controlling the viscosity of the mixture of the epoxy resin and the thermoplastic toughening agent to prepare a prepreg of high quality, high strength and excellent heat resistance and the prepreg produced by The purpose is to provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 2관능 에폭시 수지와 3관능기 이상의 다관능 에폭시 수지를 혼합한 혼합 에폭시 수지에 열가소성 강인화제를 넣고, 설정된 온도까지 승온 후 그 온도로 일정시간을 유지하면서 열가소성 강인화제가 완전히 녹을 때까지 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 단계(S100), 상기 제1 혼합물에 고융점 열가소성 입자를 넣고 고르게 분산될 때 까지 교반하여 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계(S200), 상기 제2 혼합물에 경화제를 투입하고 고르게 교반하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 레진 페이퍼를 제작하는 제3 단계(S300) 및 상기 레진 페이퍼를 보강 섬유 양면에 코팅하여 프리프레그를 제조하는 제4 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, as shown in Figure 1, put a thermoplastic toughening agent in a mixed epoxy resin mixed with a bi-functional epoxy resin and a tri-functional epoxy resin of at least three functional groups, the temperature is raised to a set temperature and then The first step (S100) of preparing a first mixture by stirring until the thermoplastic toughening agent is completely dissolved while maintaining the temperature at a predetermined temperature, and adding high melting point thermoplastic particles to the first mixture and stirring until uniformly dispersed In the second step (S200) of preparing a mixture, a curing agent is added to the second mixture and stirred to prepare an epoxy resin composition, and a third step (S300) of preparing a resin paper and the resin paper on both sides of the reinforcing fiber. It provides a prepreg manufacturing method comprising a fourth step (S400) of preparing a prepreg by coating.

상기 제1 단계에서 제조된 제1 혼합물은 DIN EN ISO 3219에 따라 20 내지 30℃ 온도에서 측정되는 점도가 5000 내지 10,000 poise이고, 180℃에서는 점도가 140 내지 1,000 poise인 것이 바람직하며, 또한 180℃에서 측정된 점도 변화 기울기가 0.1 내지 1 poise/분 이하인 것이 바람직하다.The first mixture prepared in the first step has a viscosity of 5000 to 10,000 poise measured at a temperature of 20 to 30 ℃ according to DIN EN ISO 3219, preferably a viscosity of 140 to 1,000 poise at 180 ℃, and also 180 ℃ It is preferable that the viscosity change slope measured at is 0.1 to 1 poise / min or less.

또한, 상기 제1 단계에서는 110℃ 이상 130℃ 미만의 열처리 온도로 제1 혼합물을 제조할 수 있으며, 상기 열처리 온도는 120℃인 것이 바람직하다. 이때 제1 단계에서 열처리 수행 시간은 특별히 한정된 것이 아니라 열가소성 강인화제가 완전히 녹을 때까지 수행되며, 2시간 정도 수행하는 것이 바람직하다.In addition, in the first step, the first mixture may be prepared at a heat treatment temperature of 110 ° C. or more and less than 130 ° C., and the heat treatment temperature is 120 ° C. At this time, the heat treatment execution time in the first step is not particularly limited and is performed until the thermoplastic toughening agent is completely dissolved, and it is preferable to perform about 2 hours.

본 발명의 에폭시 수지 조성물에서 에폭시 평균 당량이 200 내지 300인 것이 바람직하다. 그러므로 본 발명에서는 평균 분자량(Mw)이 1,000을 초과하는 고분자량 에폭시 수지와 평균 분자량이 200 미만인 저분자량의 에폭시 수지를 혼합하여 사용한다.In the epoxy resin composition of the present invention, the epoxy equivalent is preferably 200 to 300. Therefore, in the present invention, a high molecular weight epoxy resin having an average molecular weight (Mw) of more than 1,000 is mixed with a low molecular weight epoxy resin having an average molecular weight of less than 200.

그러므로 상기 제1 단계에서 혼합 에폭시 수지는 하기 논하는 2관능 에폭시 수지와 3관능기 이상의 다관능 에폭시 수지를 독립적으로 선택된 각각 1종 이상 이상의 혼합한 에폭시 수지를 사용한다.Therefore, in the first step, the mixed epoxy resin uses at least one mixed epoxy resin independently selected from the bifunctional epoxy resin and the trifunctional or higher polyfunctional epoxy resin, which are discussed below.

상기 2관능 에폭시 수지는 예를 들면, 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-F, DGEBF), 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-A, DGEBA), 비스페놀 S의 디글리시딜 에테르(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-S, DGEBS) 등의 비스페놀계 에폭시 수지, 에폭시 페놀 노볼락류 및 염소(Cl), 브롬(Br) 의 할로겐 원소를 하나 이상 포함하는 이들의 할로겐화 유도체를 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게 2관능 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르 비스페놀 F(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-F, DGEBF)를 사용할 수 있다.The bifunctional epoxy resin is, for example, diglycidyl ether of bisphenol F (Di-glycidyl Ether of Bisphenol-F, DGEBF), diglycidyl ether of bisphenol A (Di-glycidyl Ether of Bisphenol-A, DGEBA ), Bisphenol-based epoxy resins such as di-glycidyl Ether of Bisphenol-S (DGEBS), epoxy phenol novolacs and at least one halogen element of chlorine (Cl) and bromine (Br) Any one or more selected from among these halogenated derivatives may be used, and more preferably, the difunctional epoxy resin may use diglycidyl ether bisphenol F (DGEBF).

상기 3관능 에폭시 수지는 예를 들면, 트리글리시딜 p-아미노페놀(triglycidyl p-aminophenol, TGAP) 및 트리글리시딜 m-아미노페놀(triglycidyl m-aminophenol)을 사용할 수 있다. 이 외에는 4관능 에폭시 수지로 테트라글리시딜-4,4'-디아미노디페닐메탄(tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane) 및 테트라글리시딜-3,3'-디아미노디페닐메탄(tetraglycidyl-3,3'-diaminodiphenylmethane)을 사용할 수 있다.As the trifunctional epoxy resin, for example, triglycidyl p-aminophenol (TGAP) and triglycidyl m-aminophenol (triglycidyl m-aminophenol) may be used. Other tetrafunctional epoxy resins include tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane and tetraglycidyl-3,3'-diaminodiphenylmethane. -3,3'-diaminodiphenylmethane) may be used.

상기 열가소성 강인화제는 폴리아미드(polyamide), 코폴리아미드(copolyamide), 폴리이미드(polyimid), 아라미드(aramid), 폴리케톤(polyketone), 폴리에테르케톤(polyether ketone, PEK), 폴리에테르에테르케톤(polyetherether ketone, PEEK), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethan), 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES), 폴리테트라 플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 탄화수소 중합체, 액정 중합체, 탄성중합체 및 세그먼트화 탄성중합체 중에서 단독으로 또는 둘 이상의 조합을 사용할 수 있으며, 이 중에서 특히 가장 바람직하게는 폴리에테르술폰(polyethersulfone, PES)을 사용할 수 있다.The thermoplastic toughening agent is polyamide, copolyamide, polyimid, aramid, polyketone, polyether ketone, polyether ketone, polyether ether ketone polyetherether ketone (PEEK), polyester, polyurethane, polysulfone, polyethersulfone (PES), polytetrafluoroethylene (PTFE), hydrocarbon polymer, liquid crystal polymer, Among the elastomers and the segmented elastomers may be used alone or in combination of two or more, among which most preferably polyethersulfone (PES) may be used.

제2 단계(S200)는 상기 제1 단계(S100)에서 제조된 제1 혼합물에 프리프레그의 층간 인성과 충격 저항을 향상키기기 위해 고융점 열가소성 입자를 넣고 고루 분산시켜 제2 혼합물을 제조하는 단계이다.The second step (S200) is a step of preparing a second mixture by evenly dispersing the high melting point thermoplastic particles in order to improve the interlaminar toughness and impact resistance of the prepreg in the first mixture prepared in the first step (S100) to be.

고융점 열가소성 입자는 바람직하게 열가소성 수지류, 열경화성 수지류, 엘라스토머류 등의 분체로 종래 공지된 것을 널리 사용할 수 있다.The high melting point thermoplastic particles are preferably those conventionally known as powders such as thermoplastic resins, thermosetting resins, elastomers, and the like.

예를 들어, 고융점 열가소성 입자로서 바람직하게 사용할 수 있는 열가소성 수지류로는 폴리아미드 6(polyamide 6), 폴리아미드 66(polyamide 66) 및 폴리아미드 12(polyamide 12) 등을 포함한 폴리아미드류를 사용할 있으며, 또한 열경화성 수지류로는 에폭시 수지류, 페놀 수지류, 폴리우레탄, 멜라민 수지 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한 바람직하게 사용할 수 있는 엘라스토머류에는 가교 고무 미립자류 및 가교 고무 미립자류의 표면에 다른 폴리머를 그라프트 중합시킴으로써 얻어진 코어 쉘형 고무 미립자류 등을 사용할 수 있다.For example, polyamides including polyamide 6, polyamide 66, polyamide 12, etc. may be used as the thermoplastic resins that can be preferably used as the high melting point thermoplastic particles. As the thermosetting resins, epoxy resins, phenol resins, polyurethanes, melamine resins and the like can be preferably used. Moreover, core-shell type rubber fine particles obtained by graft-polymerizing another polymer on the surface of crosslinked rubber fine particles and crosslinked rubber fine particles can be used for elastomers which can be used preferably.

그리고 상기 고융점 열가소성 입자의 함량은 필요에 따라 그 함량을 적절히 조절하여 사용할 수 있으나, 일반적으로 에폭시 수지 조성물의 전체 중량 대비 30 중량부 정도를 사용할 수 있다.And the content of the high melting point thermoplastic particles can be used by appropriately adjusting the content as needed, in general, may be used about 30 parts by weight relative to the total weight of the epoxy resin composition.

제3 단계(S300)는 상기 제2 단계에서 제조된 제2 혼합물에 경화제를 넣고 고르게 교반하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 레진 페이퍼를 제조하는 단계로, 여기서 사용되는 경화제로는 에폭시기와 반응할 수 있는 활성기를 가지는 화합물이면 사용 가능하며, 바람직하게 아민계 경화제 및 산 무수물계 경화제를 사용할 수 있다.The third step (S300) is a step of preparing an epoxy resin composition by adding a curing agent to the second mixture prepared in the second step and stirring it evenly, and preparing a resin paper, wherein the curing agent used may react with the epoxy group. It can be used if it is a compound which has an active group, Preferably an amine-type hardener and an acid anhydride-type hardener can be used.

예를 들어, 아민계 경화제는 에틸렌디아민(ethylenediamine), 에틸렌트리아민(ethylenetriamine), 트리에틸렌테트라민(triethylenetetramine), 헥사메틸렌디아민(hexamethylenediamine), 메타자일렌디아민(m-xylenediamine)과 같은 지방족 아민류, 메타페닐렌디아민(m-phenylenediamine), 디아미노디페닐메탄(diaminodiphenylmethane), 디아미노디에틸 디페닐메탄(diaminodiethyl diphenylmethane), 디아미노페닐술폰(diaminodiethyldiphenylsulfone), 디아미노디에틸페닐술폰(diaminodiethyldiphenylsulfone) 등의 방향족 아민류, 벤질디메틸 아민(benzyldimethyl amine), 테트라메틸 구아니딘(tetramethyl guanidine), 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀(2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol) 등의 제3 아민류, 또는 디시안디아미드(dicyandiamide)와 같은 염기성 활성 수소화합물이나, 아디프산 디히드라지드(adipic acid dihydrazide) 등의 유기산 디히드라지드, 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole), 2-에틸-4-메틸이미다졸(2-ethyl-4-methylimidazole) 등의 이미다졸류를 사용할 수 있다.For example, the amine-based curing agent is an aliphatic amine such as ethylenediamine, ethylenetriamine, triethylenetetramine, hexamethylenediamine, metaxylenediamine, M-phenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiethyl diphenylmethane, diaminodiethyldiphenylsulfone, diaminodiethyldiphenylsulfone, and the like. Tertiary amines such as aromatic amines, benzyldimethyl amine, tetramethyl guanidine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol (2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol) Or basic active hydrogen compounds such as dicyandiamide or organic acid dihydrazide such as adipic acid dihydrazide. Or imidazoles such as 2-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole.

또한, 산 무수물계 경화제로서 폴리아디핀산 무수물(polyadipic acid anhydride), 폴리(에틸 옥타데칸 이산) 무수물(poly(ethyl octadecandioic acid) anhydride), 폴리세바스산 무수물(poly sebacic anhydride) 등의 지방족 산무수물, 메틸테트라히드로무수 프탈산(methyl tetrahydro phthalic anhydride), 헥사히드로무수 프탈산(hexahydro phthalic anhydride), 메틸 사이클로헥센디카르복실산 무수물(methyl cyclohexene dicarboxylic acid anhydride) 등의 지환식 산무수물, 무수 후탈산(phthalic anhydride), 무수 트리멜리트산(trimellitic anhydride), 무수 피로메리트산(pyromellitic anhydride), 글리세롤 트리스 트리멜리테이트(glycerol tris(trimellitate anhydride)) 등의 방향족 산무수물, 무수 헤트산, 테트라 브로모 무수프탈산(tetrabromophthalic anhydride) 등의 할로겐계 산 무수물을 들 수 있다.In addition, aliphatic acid anhydrides such as polyadipic acid anhydride, poly (ethyl octadecandioic acid) anhydride, and poly sebacic anhydride as acid anhydride-based curing agents, Alicyclic acid anhydrides such as methyl tetrahydro phthalic anhydride, hexahydro phthalic anhydride, methyl cyclohexene dicarboxylic acid anhydride, and phthalic anhydride ), Aromatic acid anhydrides such as trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, glycerol tris trimellitate, hept anhydride, tetrabromophthalic anhydride halogen-based acid anhydrides such as anhydride).

본 발명에 있어서는 비교적 저온에서 경화하고, 보존 안정성이 양호한 경화제로서 아민계 경화제를 사용할 수 있으며, 이 중에서도 염기성 활성 수소화합물을 바람직하게 이용할 수 있다. 보다 바람직하게는 본 발명의 프리프레그에 적합한 경화제로 3,3'-디아미노디페닐술폰(3,3'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-DDS)을 사용할 수 있다.In the present invention, an amine curing agent can be used as a curing agent having a relatively low temperature and having a good storage stability. Among these, a basic active hydrogen compound can be preferably used. More preferably, 3,3'-diaminodiphenylsulfone (3,3'-DDS) may be used as a curing agent suitable for the prepreg of the present invention.

경화제와 함께 조성물의 경화 반응을 촉진하기 위하여 추가로 경화 촉진제를 포함할 수 있으며, 경화 촉진제로는 디시안디아미드(dicyandiamide) 및 3,3'-(4-메틸-1,3-페닐렌) 비스(1,1-디메틸우레아)(3,3'-(4-metyl-1,3-phenylene)bis(1,1-dimethylurea))를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.A curing accelerator may be further included to promote the curing reaction of the composition together with the curing agent, and the curing accelerator may be dicyandiamide and 3,3 '-(4-methyl-1,3-phenylene) bis. (1,1-dimethylurea) (3,3 '-(4-metyl-1,3-phenylene) bis (1,1-dimethylurea)) may be used, but is not limited thereto.

경화 촉진제로 디시안디아미드를 사용하는 경우는 에폭시 수지 조성물의 전체 중량 대비 4 중량부 내지 8 중량부를 사용하는 것이 바람직하고, 6 중량부 내지 7 중량부를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 또한 3,3'-(4-메틸-1,3-페닐렌) 비스(1,1-디메틸우레아)의 경우 사용량은 에폭시 수지 조성물의 전체 중량 대비 0.5 중량부 내지 10 중량부이며, 2 중량부 내지 5 중량부인 것이 바람직하고, 3 중량부 내지 5 중량부를 사용하는 것이 가장 바람직하다.When using dicyandiamide as a hardening accelerator, it is preferable to use 4 weight part-8 weight part with respect to the total weight of an epoxy resin composition, and it is most preferable to use 6 weight part-7 weight part. In addition, the amount of 3,3 '-(4-methyl-1,3-phenylene) bis (1,1-dimethylurea) is 0.5 to 10 parts by weight, 2 parts by weight based on the total weight of the epoxy resin composition It is preferably from 5 parts by weight, most preferably from 3 parts by weight to 5 parts by weight.

경화제만 사용하여 경화를 일으킬 수 있지만, 여기에 소량의 촉매 즉, 경화 촉진제에 의해 경화시간을 크게 단축할 수 있다. 여기서 '촉매' 및 '경화 촉진제'라고 하는 용어는 경화제 단독으로 달성 가능한 경화시간을 단축하는 화학 약품을 가리키는 것을 이해할 필요가 있다.Although curing can be performed using only a curing agent, the curing time can be greatly shortened by a small amount of catalyst, that is, a curing accelerator. It is necessary to understand that the terms 'catalyst' and 'curing accelerator' refer to chemicals that shorten the curing time achievable with the curing agent alone.

그리고 제 3 단계에서, 상기 에폭시 수지 조성물을 제조한 다음 통상 종이로 된 이형지(releasing paper)에 제조된 에폭시 수지 조성물을 일정량 코팅하여 레진 페이퍼를 제조하며, 바람직하게는 이형지 상에 에폭시 수지의 양이 단위 면적 당 50 g/m2 내지 55g/m2 되도록 에폭시 수지 조성물을 코팅하여 레진 페이퍼를 제조한다.In the third step, the epoxy resin composition is prepared, and then, a predetermined amount of the epoxy resin composition is coated on a release paper made of paper to prepare a resin paper, and preferably, the amount of the epoxy resin on the release paper is 50 g / m 2 to coat the epoxy resin composition to be 55g / m 2 per unit area to prepare a resin paper.

제4 단계(S400)는 상기 제3 단계에서 제조된 레진 페이퍼를 보강 섬유 양편에 코팅하여 프리프레그를 제조하는 단계로, 본 발명에서 레진 페이퍼를 보강 섬유에 함침하는 방법은 특별히 한정하지 않지만, 습식방법 및 핫멜트 방법을 사용할 수 있으며, 본 발명에서 바람직하게는 핫멜트 방법을 사용한다.The fourth step (S400) is a step of preparing a prepreg by coating the resin paper prepared in the third step on both sides of the reinforcing fibers, the method of impregnating the resin paper in the reinforcing fibers in the present invention, but not wet Method and hot melt method can be used, and preferably the hot melt method is used in the present invention.

구체적으로 습식방법은 먼저, 에폭시 수지 조성물을 용매, 예컨대 메틸 에틸 케톤 또는 메탄올에 용해시킴으로써 생성된 에폭시 수지 조성물의 용액에 강화 섬유를 침지시키고, 회수하고, 이어서 오븐 등에 의한 증발을 통해 용매를 제거하여 강화 섬유를 에폭시 수지 조성물로 함침시키는 방법이다. 또한, 핫멜트 방법은 미리 가열함으로써 유체로 된 에폭시 수지 조성물로 직접 강화 섬유를 함침시키거나, 또는 먼저 수지 필름으로서 사용하기 위해 이형지 조각 또는 조각들을 에폭시 수지 조성물로 코팅한 다음, 필름을 편평한 형상으로 구성된 강화 섬유의 한면 또는 양면에 배치하고, 이어서 열 및 압력을 인가하여 강화 섬유를 수지로 함침시킴으로써 실시될 수 있다Specifically, in the wet method, first, the reinforcing fibers are immersed in a solution of the epoxy resin composition produced by dissolving the epoxy resin composition in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol, and then, the solvent is removed by evaporation by an oven or the like. It is a method of impregnating a reinforcing fiber with an epoxy resin composition. The hotmelt method also impregnates the reinforcing fibers directly with the epoxy resin composition in fluid by preheating, or first coats the release paper piece or pieces with the epoxy resin composition for use as a resin film, and then configures the film into a flat shape. It can be carried out by placing on one or both sides of the reinforcing fibers, and then impregnating the reinforcing fibers with the resin by applying heat and pressure.

상기 보강 섬유는 섬유의 유형에 구체적 제한 또는 제약이 없으며, 예를 들어 한 방향으로 연신된 장섬유, 토우(tow), 직물, 매트, 편성물, 브레이드, 및 단섬유를 비롯한 다양한 형태를 갖는 섬유가 사용될 수 있다. 여기서, 장섬유는 적어도 10 ㎜ 이상으로 연신된 단일 섬유 또는 섬유 다발을 의미한다. 한편, 단섬유는 10 ㎜ 미만의 길이로 초핑(chopping)된 섬유 다발이다. 보강 섬유 다발이 동일 방향으로 정렬된 섬유 구성은 높은 비강도 및 비탄성률이 요구되는 응용분야에 적당할 수 있다.The reinforcing fibers are not particularly limited or restricted in the type of fibers, and for example, fibers having various forms including long fibers, tows, fabrics, mats, knits, braids, and short fibers drawn in one direction may be used. Can be used. Here, long fibers means a single fiber or a bundle of fibers drawn to at least 10 mm or more. On the other hand, short fibers are fiber bundles chopped to a length of less than 10 mm. Fiber configurations in which the reinforcing fiber bundles are aligned in the same direction may be suitable for applications where high specific strength and inelasticity are required.

그리고 보강 섬유의 종류로는 유리 섬유, 탄소 섬유, 흑연 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 섬유 및 탄화규소 섬유를 비롯한 매우 다양한 섬유가 사용 될 수 있다. 본 발명에서는 특히 탄소 섬유는 프리프레그의 강성도, 강도 및 내충격성 등의 균형을 고려하였을 때, 230 내지 800 GPa의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유가 바람직하게 사용될 수 있다.And a variety of fibers, including glass fibers, carbon fibers, graphite fibers, aramid fibers, boron fibers, alumina fibers and silicon carbide fibers can be used as the type of reinforcing fibers. In the present invention, in particular, the carbon fiber is preferably a carbon fiber having a tensile modulus of 230 to 800 GPa in consideration of the balance of the stiffness, strength and impact resistance of the prepreg.

한편, 프리프레그의 보강 섬유 단면 밀도는 50 내지 200 g/㎡일 수 있다. 단면 밀도가 적어도 50 g/㎡이면, 프리프레그를 이용하여 복합 재료의 성형시 미리 결정된 두께를 고정하기 위해 적은 수의 프리프레그를 적층하는 것을 필요로 할 수 있고, 이는 적층 작업을 단순화시킬 수 있다. 그리고 단면 밀도가 200 g/㎡ 이하이면, 프리프레그의 드레이프성이 우수할 수 있다.On the other hand, the reinforcing fiber cross-sectional density of the prepreg may be 50 to 200 g / ㎡. If the cross-sectional density is at least 50 g / m 2, it may be necessary to laminate a small number of prepregs to fix a predetermined thickness in forming the composite material using the prepreg, which may simplify the lamination operation. . And if the cross-sectional density is 200 g / m <2> or less, the drape property of a prepreg may be excellent.

또한 보강 섬유 질량 분율은 일부 실시양태에서는 60 내지 90 질량%, 일부 실시양태에서는 65 내지 85 질량% 또는 심지어 또 다른 실시양태에서는 70 내지 80 질량%일 수 있다. 보강 섬유 질량 분율이 적어도 60 질량%이면, 충분한 섬유 함량이 존재하며, 이는 우수한 비강도 및 비탄성률의 관점에서 이점을 제공할 뿐만 아니라 복합 재료의 경화시간 동안에 지나치게 많은 열을 발생하는 것을 방지할 수 있다. 보강 섬유 질량 분율이 90 질량% 이하이면, 수지 함침이 만족스러울 수 있고, 많은 공극이 형성될 위험을 감소시킨다.The reinforcing fiber mass fraction may also be 60 to 90 mass% in some embodiments, 65 to 85 mass% in some embodiments or even 70 to 80 mass% in another embodiment. If the reinforcing fiber mass fraction is at least 60 mass%, there is sufficient fiber content, which not only provides advantages in terms of excellent specific strength and inelasticity, but also prevents excessive heat generation during the curing time of the composite material. have. If the reinforcing fiber mass fraction is 90 mass% or less, the resin impregnation may be satisfactory and reduces the risk of forming many voids.

본 발명의 제조 방법으로 제조된 프리프레그는 적층되어 복합 재료로 성형되는데, 이러한 프리프레그의 적층 및 성형 방법은 프레스 성형 방법, 오토클레이브 성형 방법, 배깅(bagging) 성형 방법, 랩핑 테이프 방법, 내부 압력 성형 방법 등이 적절하게 사용될 수 있다.The prepregs prepared by the manufacturing method of the present invention are laminated and molded into a composite material. The laminating and forming methods of the prepregs are press molding method, autoclave molding method, bagging molding method, lapping tape method, internal pressure. Molding methods and the like can be used as appropriate.

예를 들어 오토클레이브 성형 방법은 미리 결정된 형상의 도구 판 상에 프리프레그를 적층한 다음, 배깅 필름으로 덮고, 이어서 적층체로부터 공기를 빼내면서 열 및 압력을 인가하여 경화를 수행하는 방법이다. 이는 섬유 배향의 정밀한 조절을 허용할 수 있을 뿐만 아니라, 최소의 공극 함량 때문에 우수한 기계적 특성을 갖는 고품질 성형 물질을 제공한다. 성형 공정 동안 인가되는 압력은 0.3 내지 1.0 MPa일 수 있고, 한편, 성형 온도는 90 내지 200℃ 범위일 수 있다.For example, an autoclave molding method is a method in which prepregs are laminated on a tool plate of a predetermined shape, then covered with a bagging film, and then curing is performed by applying heat and pressure while removing air from the laminate. Not only can this allow for precise control of the fiber orientation, but it also provides a high quality molding material with good mechanical properties because of its minimum pore content. The pressure applied during the molding process can be 0.3 to 1.0 MPa, while the molding temperature can range from 90 to 200 ° C.

랩핑 테이프 방법은 맨드렐 또는 어떤 다른 심이 제거된 막대 둘레를 프리프레그로 랩핑하여 관형 FRP 물질을 형성하는 방법이다. 이러한 방법은 골프 샤프트, 낚싯대 및 다른 막대형 제품을 제조하는데 사용될 수 있다. 더 구체적인 표현으로, 이러한 방법은 맨드렐 둘레를 프리프레그로 랩핑하고, 프리프레그를 고정할 목적으로 장력 하에 프리프레그 위에 열가소성 필름으로 제조된 랩핑 테이프로 랩핑하고, 이에 압력을 인가하는 것을 포함한다. 오븐 내부에서 가열을 통해 수지를 경화시킨 후, 심이 제거된 막대를 제거하여 관형체를 얻는다. 랩핑 테이프로 랩핑하는데 사용되는 장력은 20 내지 78 N일 수 있다. 성형 온도는 80 내지 200℃ 범위일 수 있다.The lapping tape method is a method of wrapping tubular FRP material by wrapping prepreg around a rod from which a mandrel or some other shim has been removed. This method can be used to make golf shafts, fishing rods and other rod-shaped products. More specifically, this method involves wrapping the mandrel around with a prepreg, wrapping with a wrapping tape made of thermoplastic film over the prepreg under tension for the purpose of securing the prepreg, and applying pressure thereto. After curing the resin by heating inside the oven, the rod with the shim removed is removed to obtain a tubular body. The tension used to wrap with the lapping tape may be 20 to 78 N. Molding temperatures may range from 80 to 200 ° C.

내부 압력 성형 방법은 열가소성 수지 관 또는 어떤 다른 내부 압력 가압기 둘레를 프리프레그로 랩핑함으로써 얻은 예비성형품을 금속 몰드 내부에 배치하고, 이어서 내부 압력 가압기 안에 고압 기체를 도입하여 압력을 인가하고, 이에 동반하여 동시에 금속 몰드를 가열하여 프리프레그를 성형하는 방법으로, 성형 공정 동안 인가되는 압력은 0.1 내지 2.0 MPa일 수 있다. 성형 온도는 실온 내지 200℃ 또는 80 내지 180℃ 범위일 수 있다.The internal pressure molding method places a preform obtained by wrapping a thermoplastic tube or any other internal pressure presser around with a prepreg inside a metal mold, and then applying a pressure by introducing a high pressure gas into the internal pressure pressurizer, thereby accompanying By simultaneously heating the metal mold to mold the prepreg, the pressure applied during the molding process may be 0.1 to 2.0 MPa. Molding temperatures may range from room temperature to 200 ° C or from 80 to 180 ° C.

본 발명에 따른 프리프레그 제조 방법은 점도를 제어를 통해 우수한 고인성, 고강도 및 고내열이 우수한 물성이 나타나게 하는 효과가 있다.The prepreg manufacturing method according to the present invention has the effect of showing excellent high toughness, high strength and excellent heat resistance through controlling the viscosity.

도 1은 본 발명의 프리프레그 제조 방법의 순서도를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a flow chart of the prepreg manufacturing method of the present invention.

이하 실시예, 비교예 및 실험예를 참고로 본 발명을 상세히 설명하며, 이러한 실시예, 비교예 및 실험예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 것에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, Comparative Examples, and Experimental Examples, which are embodied in various different forms by one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains as an example. As such, it is not limited to what is described herein.

<실시예 1><Example 1>

2관능 에폭시 수지로 액상의 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르(DGEBF)와 3관능성 에폭시 수지인 트리글리시딜 p-아미노페놀(TGAP)를 약 25℃ 정도의 상온에서 혼합하여 혼합 에폭시 수지를 제조한 후, 상기 혼합 에폭시 수지를 2℃/분의 승온 속도로 120℃가 될 때까지 승온시킨 후 강인화제로 solvay 사의 폴리에테르술폰(PES)을 투입하고, 열처리로 120℃에서 2시간 동안 유지하면서 폴리에테르술폰(PES)이 완전히 녹을 때까지 혼합하여 제1 혼합물을 제조한다. 이때 사용되는 폴리에테르술폰(PES)은 입자의 크기가 평균 63㎛인 입자와 볼밀(ball-mill)을 통해 분쇄한 입자의 크기가 평균 20㎛인 폴리에테르술폰을 혼용하여 사용하였다.A mixed epoxy resin was prepared by mixing diglycidyl ether (DGEBF) of liquid bisphenol F and triglycidyl p-aminophenol (TGAP), a trifunctional epoxy resin, at a room temperature of about 25 ° C. with a bifunctional epoxy resin. Then, the mixed epoxy resin was heated up to 120 ° C. at a temperature increase rate of 2 ° C./min, and then polyvinyl sulfone (PES) manufactured by solvay was added as a toughening agent, and maintained at 120 ° C. for 2 hours. The first mixture is prepared by mixing until the polyethersulfone (PES) is completely dissolved. In this case, the polyether sulfone (PES) used was a mixture of particles having an average size of 63 μm and polyether sulfone having an average size of 20 μm of particles ground through a ball mill.

이렇게 제조된 제1 혼합물은 점도측정기(viscometer)로 동심실린더 측정 시스템을 이용하여 KS M ISO 3219 기준에 따라 점도를 측정하였으며, 그 결과 제1 혼합물은 25℃에서 5,000 내지 10,000 poise의 점도를 갖고, 180℃에서는 140 내지 1,000 poise의 점도를 가지며, 180℃에서 측정된 점도 변화 기울기가 0.2 poise/분 이하로 나타났다.The first mixture thus prepared was measured for viscosity according to KS M ISO 3219 standard using a concentric cylinder measuring system with a viscometer, and as a result, the first mixture had a viscosity of 5,000 to 10,000 poise at 25 ° C., At 180 ° C., it had a viscosity of 140 to 1,000 poise, and the gradient of viscosity change measured at 180 ° C. was 0.2 poise / min or less.

이후, 고융점 열가소성 입자로 ARKEMA 사의 폴리아미드 6(polyamide 6) 파우더인 제품명 Orgasol ® 1002 D NAT 1을 제1 혼합물에 투입 후 고르게 분산될 때까지 1시간 이하로 교반하여 제2 혼합물을 제조하고, 제2 혼합물을 2℃/분의 감온 속도로 설정된 온도가 될 때까지 감온 시킨 후, 경화제로 3,3'-디아미노디페닐술폰(3,3'-DDS)을 제2 혼합물에 넣고 10분 이내로 고르게 교반한 후, 이형지에 에폭시 수지 양이 단위 면적당 53g/m2가 되도록 레진 페이퍼를 제작하였다. 제작된 레진 페이퍼를 일방향 탄소강화섬유로 효성사의 탄소섬유인 제품명 H3055S의 양면에 코팅하여 단위 면적당 탄소섬유 양이 192g/m2가 되도록 일방향 프리프레그를 제작하였다.Subsequently, a high melting point thermoplastic particle was added to the product name Orgasol ® 1002 D NAT 1, which is a polyamide 6 powder from ARKEMA, and then stirred for 1 hour or less until uniformly dispersed, thereby preparing a second mixture. After cooling the second mixture to a temperature set at a temperature reduction rate of 2 ° C./min, 3,3′-diaminodiphenylsulphone (3,3′-DDS) was added to the second mixture with a curing agent for 10 minutes. After stirring evenly within, the resin paper was produced so that the amount of epoxy resin might be 53 g / m <2> per unit area on a release paper. The prepared resin paper was coated on both sides of the product name H3055S, a carbon fiber of Hyosung Co., Ltd. with unidirectional carbon reinforced fiber, to prepare a unidirectional prepreg so that the amount of carbon fiber per unit area was 192 g / m 2 .

<실시예 2><Example 2>

실시예 2는 상기 실시예 1에서 제1 혼합물을 제조하는 단계에서 열처리 시간이 3시간이고, 제조된 제1 혼합물을 180℃에서 측정된 점도 변화 기울기가 0.5 poise/분인 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.Example 2, except that the heat treatment time in the step of preparing the first mixture in Example 1 is 3 hours, and the gradient of the viscosity change measured at 180 ℃ of the prepared first mixture is 0.5 poise / min Prepreg was prepared in the same manner as.

<비교예 1>Comparative Example 1

비교예 1은 상기 실시예 1에서 제1 혼합물을 제조하는 단계에서 열처리 온도 및 시간이 130℃, 2시간이고, 제조된 제1 혼합물을 180℃에서 측정된 점도 변화 기울기가 1.5 poise/분인 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.Comparative Example 1, except that the heat treatment temperature and time in the step of preparing the first mixture in Example 1 is 130 ℃, 2 hours, and the gradient of the viscosity change measured at 180 ℃ of the prepared first mixture is 1.5 poise / min And prepreg was prepared in the same manner as in Example 1.

<비교예 2>Comparative Example 2

비교예 2는 상기 실시예 1에서 제1 혼합물을 제조하는 단계에서 열처리 온도 및 시간이 140℃, 2시간이고, 제조된 제1 혼합물을 180℃에서 측정된 점도 변화 기울기가 2.0 poise/분인 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 프리프레그를 제조하였다.Comparative Example 2 except that the heat treatment temperature and time in the step of preparing the first mixture in Example 1 is 140 ℃, 2 hours, and the gradient of the viscosity change measured at 180 ℃ of the prepared first mixture is 2.0 poise / min And prepreg was prepared in the same manner as in Example 1.

상기와 같이 제조된 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 프리프레그를 아래 설명된 바와 같이 평가 시편을 사용하여 다음과 같은 실험예의 방법으로 층간 파괴인성 값(GIIC)과 충격 후 압축(compression after impact, CAI) 강도를 평가하였다.The prepreg of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 prepared as described above using the evaluation specimens as described below by using the test specimen as follows the interlaminar fracture toughness value (G IIC ) Compression after impact (CAI) strength was evaluated.

구체적으로 층간 파괴인성(GIIC) 시편 제작을 위해 각각 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 프리프레그를 일방향으로 20장 적층하였으며, 충격 후 압축(CAI) 시편 제작은 각각 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 프리프레그를 24장을 (+45/0/-45/90)3S로 적층하며, 여기서 +45는 프리프레그의 단일방향 직물을 기준으로 섬유 방향이 오른쪽으로 45° 경사진 방향이고, 0은 섬유 방향이 경사지지 않은 것이고, -45는 섬유 방향이 왼쪽으로 45° 경사진 방향이며, 90은 섬유방향이 90° 로 꺽인 방향을 나타내고, S는 대칭적(Symmetric)으로 적층함을 의미한다. 이렇게 적층된 프리프레그는 통상의 오토클레이브(Autoclave)에 의한 성형으로 180℃ 온도, 2시간, 압력 6bar에서 성형을 수행하였다. 그리고 성형된 파괴인성(GIIC) 시편은 0도 방향으로 13인치, 90도 방향으로 0.5인치 크기로 절삭하여 준비하고, 충격 후 압축(CAI) 시편은 가로 4인치, 세로 6인치의 절삭하여 평가 시편을 준비하였다.Specifically, 20 prepregs of Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were laminated in one direction to fabricate interlaminar fracture toughness (G IIC ) specimens, respectively. The prepregs of Example 1, Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were laminated with 24 sheets of (+ 45/0 / -45 / 90) 3S, where +45 refers to the unidirectional fabric of the prepreg The direction of the fiber is inclined 45 ° to the right, 0 is the direction in which the fiber is not inclined, -45 is the direction in which the fiber is inclined 45 ° to the left, and 90 is the direction in which the fiber is bent at 90 °. , S means symmetrically stacked. The prepreg thus laminated was formed at a temperature of 180 ° C. for 2 hours and a pressure of 6 bar by molding using a conventional autoclave. Formed fracture toughness (G IIC ) specimens were prepared by cutting 13 inches in the 0 degree direction and 0.5 inches in the 90 degree direction, and post-impact compression (CAI) specimens were cut by 4 inches in width and 6 inches in length. The specimen was prepared.

<실험예 1>Experimental Example 1

엔드 노치 플렉스(End Notch Flex)시험으로 BMS 8-276의 시험 절차에 따라 실시하였으며, End Notch Flex test was conducted according to the test procedure of BMS 8-276.

따라 층간 파괴인성(GIIC) 값을 측정하였으며, 그 결과 값은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다. 이때 파괴인성 값은 재료가 가진 균열(Crack)의 확대에 대한 저항의 크기를 나타내는 값으로 일반적으로 재료의 연성이 높을 시에 파괴인성이 높게 나타난다.The interlaminar fracture toughness (G IIC ) values were measured, and the results are shown in Table 2 below. At this time, the fracture toughness value is a value representing the magnitude of resistance to the expansion of cracks of the material. Generally, the fracture toughness is high when the material is high in ductility.

층간 파괴인성(GIIC) 값 측정은 각 시편 별로 5개의 시편을 평가한 후, 평균 값을 실시예에 기록하였다.In order to measure the interlaminar fracture toughness (G IIC ) value, five specimens were evaluated for each specimen, and then the average value was recorded in the Examples.

시편 GIIC의 경우 5개의 시편을 평가한 후 평균 값을 실시예에 기록하였다In the case of Specimen G IIC , five specimens were evaluated and the average value was reported in the Examples.

아래 표 1은 상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 조성과 열처리 조건, 점도 변화 기울기에 따른 층간 파괴인성 값(GIIC)과 충격 후 압축(compression after impact, CAI) 강도를 나타낸 것이다.Table 1 below shows the interlaminar fracture toughness values (G IIC ) and the compression after impact (CAI) according to the composition and heat treatment conditions of the Examples 1, 2, Comparative Examples 1 and 2, the viscosity change slope. Strength is shown.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 점도 변화 기울기
(poise/분)
Gradient of viscosity change
(poise / min)
0.20.2 0.50.5 1.51.5 2.02.0
열처리 조건Heat treatment condition 120℃, 2시간120 ℃, 2 hours 120℃, 3시간120 ℃, 3 hours 130℃, 2시간130 ℃, 2 hours 140℃, 2시간140 ℃, 2 hours DGEBF(중량%)DGEBF (% by weight) 5050 5050 5050 5050 TGAP(중량%)TGAP (% by weight) 5050 5050 5050 5050 PES(phr)PES (phr) 3030 3030 3030 3030 polyamide 6polyamide 6 3030 3030 3030 3030 탄소섬유Carbon fiber H3055SH3055S H3055SH3055S H3055SH3055S H3055SH3055S GIIC(in-lbf/in2)G IIC (in-lbf / in 2 ) 12.1912.19 11.5211.52 7.107.10 5.035.03 CAI(ksi)CAI (ksi) 48.9748.97 46.6946.69 43.8143.81 42.9942.99

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 180℃에서 제1 혼합물의 점도 변화 기울기가 0.1 내지 1 poise/분 이하로 각각 0.2 poise/분와 0.5 poise/분으로 제어된 실시예 1과 실시예 2에서 층간 파괴인성 값(GIIC)과 충격 후 압축(CAI) 강도는 180℃에서 제1 혼합물의 점도 변화 기울기가 1 poise/분을 초과하는 비교예 1 내지 2와 비교하였을 때 모두 향상되는 것을 확인할 수 있다.Interlaminar fracture toughness values in Examples 1 and 2, where the gradient of viscosity change of the first mixture at 180 ° C. was controlled to be 0.2 poise / min and 0.5 poise / min, respectively, as shown in Table 1 above. (G IIC ) and post-impact compression (CAI) strength can be seen to improve both when compared to Comparative Examples 1 to 2 the slope of the viscosity change of the first mixture at 180 ℃ more than 1 poise / min.

따라서 본 발명에 따른 프리프레그 제조 방법은 점도를 제어를 통해 우수한 고인성, 고강도 및 고내열의 프리프레그를 제조할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the prepreg manufacturing method according to the present invention has the effect of producing a prepreg of excellent high toughness, high strength and high heat resistance by controlling the viscosity.

앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.The above-described embodiment is just a preferred embodiment to enable those skilled in the art to which the present invention pertains (hereinafter referred to as the person skilled in the art) to easily carry out the present invention. The present invention is not limited thereto, and therefore, the scope of the present invention is not limited thereto. Therefore, it will be apparent to those skilled in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention, and it is obvious that parts easily changed by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. .

Claims (10)

2관능 에폭시 수지와 3관능기 이상의 다관능 에폭시 수지를 혼합한 혼합 에폭시 수지에 열가소성 강인화제를 넣고, 설정된 온도까지 승온 후 그 온도로 일정시간을 유지하면서 열가소성 강인화제가 완전히 녹을 때까지 교반하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 단계;
상기 제1 혼합물에 고융점 열가소성 입자를 넣고 고르게 분산될 때 까지 교반하여 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계;
상기 제2 혼합물에 경화제를 넣고 고르게 교반하여 에폭시 수지 조성물을 제조하고, 레진 페이퍼를 제작하는 제3 단계; 및
상기 레진 페이퍼를 보강 섬유 양면에 코팅하여 프리프레그를 제조하는 제4 단계;를 포함하며,
상기 제1 단계에서 제조된 제1 혼합물은 점도가 20 내지 30℃ 온도에서 5000 내지 10,000 poise인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The thermoplastic toughening agent was added to a mixed epoxy resin mixed with a bifunctional epoxy resin and a polyfunctional epoxy resin having at least three functional groups, and the temperature was raised to a predetermined temperature, followed by stirring until the thermoplastic toughening agent was completely dissolved while maintaining the temperature at that temperature for the first time. A first step of preparing a mixture;
A second step of preparing a second mixture by putting high melting point thermoplastic particles in the first mixture and stirring until they are evenly dispersed;
A third step of preparing an epoxy resin composition by adding a curing agent to the second mixture and stirring the mixture evenly; And
And a fourth step of manufacturing the prepreg by coating the resin paper on both sides of the reinforcing fiber.
The first mixture prepared in the first step is a prepreg manufacturing method, characterized in that the viscosity is 5000 to 10,000 poise at a temperature of 20 to 30 ℃.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 제1 혼합물은 DIN EN ISO 3219에 따라 180℃에서 측정되는 점도가 140 내지 1,000 poise인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
In the first step, the first mixture is prepreg manufacturing method, characterized in that the viscosity is measured at 180 ℃ according to DIN EN ISO 3219 140 to 1,000 poise.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서 상기 제1 혼합물은 DIN EN ISO 3219에 따라 180℃에서 측정되는 점도 변화 기울기가 0.1 내지 1 poise/분 이하인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
The first mixture is prepreg manufacturing method characterized in that the gradient of the viscosity change measured at 180 ℃ according to DIN EN ISO 3219 is 0.1 to 1 poise / min or less.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서는 열처리 온도가 110℃ 이상 130℃ 미만인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
In the first step, the prepreg manufacturing method, characterized in that the heat treatment temperature is more than 110 ℃ 130 ℃.
제1항에 있어서,
상기 2관능 에폭시 수지는 비스페놀 F의 디글리시딜 에테르(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-F), 비스페놀 A의 디글리시딜 에테르(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-A), 비스페놀 S의 디글리시딜 에테르(Di-glycidyl Ether of Bisphenol-S) 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
The bifunctional epoxy resin is a diglycidyl ether of bisphenol-F of bisphenol F, a diglycidyl ether of bisphenol-A of bisphenol A, and a diglycidyl bisphenol S. Di- ether (Di-glycidyl Ether of Bisphenol-S) and a phenol novolak-type epoxy resin, any one or more selected from the prepreg manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 다관능 에폭시 수지는 트리글리시딜 p-아미노페놀, 트리글리시딜 m-아미노페놀 및 테트라글리시딜-4,4'-디아미노디페닐메탄(tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
The polyfunctional epoxy resin is selected from triglycidyl p-aminophenol, triglycidyl m-aminophenol and tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane Prepreg manufacturing method characterized by any one or more.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 강인화제는 폴리술폰(polysulfone), 폴리에테르술폰(polyethersulfone), 폴리페닐술폰(polyphenylsulfone), 폴리에테르에테르술폰(polyetherethersulfone), 폴리페닐렌 술파이드(polyphenylene sulfide), 폴리아미드(polyamid), 폴리에테르 아미드, 아라미드, 폴리케톤(polyketone), 폴리에테르케톤(polyether ketone), 폴리에테르에테르케톤(polyetherether ketone), 폴리에스테르(polyester) 및 폴리우레탄(polyurethan) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
The thermoplastic toughening agent is polysulfone, polyethersulfone, polyphenylsulfone, polyetherethersulfone, polyphenylene sulfide, polyamide, polyamide, polyamide A frep characterized by at least one selected from ether amide, aramid, polyketone, polyether ketone, polyetherether ketone, polyester and polyurethane. Leg manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 고융점 열가소성 입자는 폴리아미드 6인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
The high melting point thermoplastic particles are polyamide 6, characterized in that the prepreg production method.
제1항에 있어서,
상기 경화제는 디아미노디페닐술폰(diaminodiphenylsulfone), 디시안디아미드(dicyanodiamide), 4,4'-메틸렌디아닐린(4,4'-methylenedianiline), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 피페리딘(piperidine), 보론트리플루오드 모노에틸아민(borontrifluoride monoethylamine) 및 메타페닐렌디아민(metaphenylenediamine) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 프리프레그 제조 방법.
The method of claim 1,
The curing agent is diaminodiphenylsulfone, dicyandiodiamide, 4,4'-methylenedianiline, diethylenetriamine, piperidine , Borontrifluoride monoethylamine (borontrifluoride monoethylamine) and metaphenylenediamine (metaphenylenediamine) any one or more selected from the method of producing a prepreg.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항의 제조 방법에 따라 제조된 프리프레그.A prepreg prepared according to the method of any one of claims 1 to 9.
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