[go: up one dir, main page]

JPH045688B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH045688B2
JPH045688B2 JP62262028A JP26202887A JPH045688B2 JP H045688 B2 JPH045688 B2 JP H045688B2 JP 62262028 A JP62262028 A JP 62262028A JP 26202887 A JP26202887 A JP 26202887A JP H045688 B2 JPH045688 B2 JP H045688B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
prepreg
resin
component
resins
ipn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62262028A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01104624A (ja
Inventor
Hajime Kishi
Nobuyuki Odagiri
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP62262028A priority Critical patent/JPH01104624A/ja
Priority to AT87311364T priority patent/ATE101407T1/de
Priority to EP19870311364 priority patent/EP0274899B1/en
Priority to DE3789054T priority patent/DE3789054T2/de
Priority to ES87311364T priority patent/ES2051274T3/es
Priority to US07/137,720 priority patent/US5028478A/en
Publication of JPH01104624A publication Critical patent/JPH01104624A/ja
Publication of JPH045688B2 publication Critical patent/JPH045688B2/ja
Priority to US08/005,181 priority patent/US5789073A/en
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/243Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/249Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs characterised by the additives used in the prepolymer mixture
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2477/00Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/04Polymer mixtures characterised by other features containing interpenetrating networks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、先進複合材料として強度、弾性率、
さらにはこれらを比重で除した比強度、比弾性率
の大なることを要求される構造体に用いられるプ
リプレグに関する。
[従来の技術] 繊維強化複合材料は、強化繊維とマトリツクス
樹脂を必須の構成要素とする不均一材料であり、
このため繊維軸方向の物性とそれ以外の方向の物
性に大きな差が存在する。たとえば、落錘衝撃に
対する抵抗性は層間剥離強度によつて支配される
ため強化繊維の強度を向上させても抜本的な改良
には結びつかないことが知られている。このた
め、繊維軸方向以外の物性を改良することを目的
として、マトリツクス樹脂の靭性を改良すること
の他に、種々の方法による改良が提案されてい
る。
USP3472730号明細書(1969年)では、繊維
強化シートの片面あるいは両面にエラストマー
性物質により改質した熱硬化性樹脂からなる独
立外層フイルム(Separate Exterior Film)
を配することにより耐層間剥離力の改善がなさ
れることが開示されている。
特開昭51−58484号公報(特公昭58−31296号
公報)では、繊維強化エポキシ樹脂プリプレグ
の表面にポリエーテルスルホンフイルムを存在
させることで、成形性および曲げ強度の改善が
なされることが開示されている。
特開昭54−3879号公報、特開昭56−115216号
公報、特開昭60−44334号公報では、繊維強化
シートの層間に短繊維チツプ、チヨツプドスト
ランド、ミルドフアイバーを配し、層間強度の
向上がなされることが開示されている。
特開昭60−63229号公報では、繊維強化プリ
プレグの層間にエラストマーで改質したエポキ
シ樹脂フイルムを配して層間強度の改善がなさ
れることが開示されている。
USP4539253号明細書(1985年)(対応特開
昭60−231738号公報)では、繊維強化プリプレ
グの層間に軽量繊維を基材とする、不織布、織
布、マツト、キヤリアーにエラストマーで改質
したエポキシ樹脂を含浸させたフイルムを配し
て層間強度の改善がなされることが開示されて
いる。
USP4604319号明細書(1986年)(対応特開
昭号公報60−231738)では、繊維強化プリプレ
グの層間に熱可塑性樹脂フイルムを配して層間
強度の改善がなされることが開示されている。
しかし、これらの手法は、その効果が不十分で
あるばかりでなく、それぞれに欠点を有してい
る。エラストマー改質熱硬化性樹脂を含む独立外
層フイルムを用いた場合には、エラストマーの含
量が多くなると耐熱性が低下し、エラストマーの
含量が少ないと層間強度の改善効果は非常に少な
い。
また、熱可塑性樹脂フイルムを用いた場合には
耐熱性の良好な熱可塑性樹脂フイルムを用いるこ
とにより耐熱性と層間強度の改善効果の両立がな
されるが熱硬化性樹脂の利点であるタツク性(粘
着性)やドレーブ性が失われる。また、耐溶剤性
が良くないという熱可塑性樹脂の一般的欠点が複
合材料に反映してしまう。
また、短繊維チヨツプ、チヨツプドストランド
ミルドフアイバーを用いることは、層間を厚くす
るため、コンポジツト全体としての強度低下を招
く。
一方、本発明者らな本発明に先だち、熱可塑性
樹脂を微粒子化したものをプリプレグの表面に局
在化させることにより、プリプレグのタツク性、
ドレープ性を有したまま耐衝撃性の大幅に改良さ
れた複合材料を与えるプリプレグを発明した。
しかしながら、これらの手法は、熱可塑性樹脂
が一般的にもつ耐溶剤性がよくないという欠点を
有している。また、選んだ熱可塑性樹脂の種類に
よつては、マトリツクス樹脂との接着性が十分と
いえず、そのため耐衝撃性、耐疲労性に欠点を有
するものもあつた。
[発明が解決しようとする問題点] そこで、本発明者らは上記欠点のない、耐衝撃
性、耐溶剤性、耐疲労性の優れた繊維強化複合材
料を与えるプリプレグについて鋭意研究を行つた
結果、優れた耐衝撃性を有し、しかも耐溶剤性に
おいても耐疲労性においても良好な性質を有する
複合材料を与えるプリプレグを発明するに致つた
のである。
[問題点を解決するための手段] 本願発明は次の構成を有する。すなわち下記構
成要素[A],[B],[C]を必須とし、構成要素
[C]の90%以上の量がプリプレグの表面からプ
リプレグの厚さの30%の深さの範囲内に局在化す
るプリプレグ [A]:長繊維からなる強化繊維 [B]:マトリツクス樹脂 [C]:熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との組合せ
によりセミIPN(高分子相互侵入網目構造)
化した、もしくはセミIPN化しうる樹脂微粒
子 (長繊維からなる強化繊維の説明) 本発明の構成要素[A]は長繊維からなる強化
繊維である。本発明に用いる強化繊維は、一般に
高性能強化繊維として用いられる耐熱性および引
張強度の良好な繊維である。たとえば、その強化
繊維には、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、
炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維があ
げらる。このうち比強度、比弾性率が良好で軽量
化に大きな寄与が認められる炭素繊維や黒鉛繊維
が本発明には最も良好である。炭素繊維や黒鉛繊
維は用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維や黒鉛
繊維を用いることが可能であるが、引張強度450
Kgf/mm2、引張伸度1.6%以上の高強度高伸度炭
素繊維が最も適している。また、本発明には長繊
維状の強化繊維を用いるが、その長さは5cm以上
であることが好ましい。それより短い場合、強化
繊維の強度を複合材料として十分に発現させるこ
とが困難となる。また、炭素繊維や黒鉛繊維は他
の強化繊維を混合して用いてもかまわない。ま
た、強化繊維はその形状や配列を限定されず、た
とえば、単一方向、ランダム方向、シート状、マ
ツト状、織物状、組み紐状であつても使用可能で
ある。また、特に、比強度、比弾性率が高いこと
を要求される用途には強化繊維が単一方向に引き
揃えられた配列が最も適しているが、取り扱いの
容易なクロス(織物)状の配列も本発明には適し
ている。
(マトリツクス樹脂の説明) 本発明の構成要素[B]はマトリツクス樹脂で
ある。
本発明に用いるマトリツクス樹脂には熱硬化性
樹脂および熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を混合し
た樹脂が挙げられる。
本発明に用いる熱硬化性樹脂は、熱または光や
電子線などの外部からのエネルギーにより硬化し
て、少なくとも部分的に三次元硬化物を形成する
樹脂であれば特に限定されない。好ましい熱硬化
性樹脂としては、エポキシ樹脂があげられ、一般
に硬化剤や硬化触媒と組合せて用いられる。本発
明に適したエポキシ樹脂としては特に、アミン
類、フエノール類、炭素炭素二重結合を有する化
合物を前駆体とするエポキシ樹脂が好ましい。
また、これらのエポキシ樹脂は単独で用いても
よいし、適宜配合して用いてもよい。
エポキシ樹脂はエポキシ硬化剤と組合せて、好
ましく用いられる。エポキシ硬化剤はエポキシ基
と反応しうる活性基を有する化合物であればこれ
を用いることができる。好ましくは、アミノ基、
酸無水物基、アジド基を有する化合物が適してい
る。
本発明においては、マトリツクス樹脂としてさ
らに、マレイミド樹脂、アセチレン末端を有する
樹脂、ナジツク酸末端を有する樹脂、シアン酸エ
ステル末端を有する樹脂、ビニル末端を有する樹
脂、アリル末端を有する樹脂が好ましく用いられ
る。これらは、適宜、エポキシ樹脂や、他の樹脂
と混合しても良い。また、反応性希釈剤を用いた
り、熱可塑性樹脂やエラストマーなどの改質剤を
混合して用いてもかまわない。
マレイミド樹脂は、末端にマレイミド基を平均
2個以上含む化合物である。シアン酸エステル末
端を有する樹脂は、ビスフエノールAに代表され
る多価フエノールのシアン酸エステル化合物が好
適である。シアン酸エステル樹脂は、特にビスマ
レイミド樹脂と組合わせることによりプリプレグ
に適した樹脂とすることができ、三菱ガス化学(株)
製BTレジンが市販されており本発明に適してい
る。これらは一般にエポキシ樹脂より、耐熱性と
耐水性が良好である半面、靭性や耐衝撃性が劣る
ため用途に応じて選択して用いられる。本発明に
おいてエポキシ樹脂の代わりにこれらの他の熱硬
化性樹脂を用いても、本発明の効果は同様であ
る。また、ビニル末端を有する樹脂およびアリル
末端を有する樹脂は、市販の汎用樹脂が用いられ
るが耐熱性が前者の樹脂群より劣るので、主とし
て希釈剤として用いられる。
本発明に、マトリツクス樹脂として、上記の熱
硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合して用いること
も好適である。本発明に好適な熱可塑性樹脂は、
主鎖に炭素炭素結合、アミド結合、イミド結合、
エステル結合、エーテル結合、カーボネート結
合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結
合、スルホン結合、イミダゾール結合、カルボニ
ル結合から選ばれる結合を有する熱可塑性樹脂で
ある。
これらの熱可塑性樹脂は、市販のポリマーを用
いても良く、また、市販のポリマーより分子量の
低い、いわゆるオリゴマーを用いても良い。オリ
ゴマーとしては、熱硬化性樹脂と反応しうる官能
基を末端または分子鎖中に有するオリゴマーがさ
らに好ましい。
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の混合物は、それ
らを単独で用いた場合より良好な結果を与える。
これは、熱硬化性樹脂が一般に脆い欠点を有しな
がらオートクレーブによる低圧成型が可能である
のに対して、熱可塑性樹脂が一般に強靭である利
点を有しながらオートクレーブによる低圧成型が
困難であるという二律背反した特性を示すため、
それらを混合して用いることで物性と成形性のバ
ランスをとることができるためである。
また、エポキシ樹脂に微粉末状シリカなどの無
機質微粒子やエラストマーなどを少量混合するこ
とも可能である。
(微粒子の説明) 構成要素[C]は熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂
との組合せによりセミIPN化したもしくはセミ
IPN化しうる樹脂微粒子である。なお、IPNとし
てはInterpenetrating Polymer Networkの略で
架橋高分子どうしの相互侵入網目構造をいい、一
方、セミIPNとは架橋高分子と直鎖状高分子との
相互侵入網目構造をいう。
熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とをセミIPN化し
たものを微粒子とすれば、その組成を選ぶことに
より、粒子自体の靭性を保ちつつ耐溶剤性やマト
リツクス樹脂との接着性の良好な微粒子を得るこ
とができる。但し、このセミIPN化は複合材料成
形中に達成されるものであつてもさしつかえな
い。これを構成要素[C]としたプリプレグを成
形して得た複合材料は耐衝撃性、耐溶剤性および
耐疲労性に優れる。
ここで用いる熱可塑性樹脂は、主鎖に、炭素炭
素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結
合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン
結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結
合、イミダゾール結合、カルボル結合から選ばれ
る結合を有する熱可塑性樹脂である。具体的に
は、ポリアククリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリ
スチロールに代表されるビニル系樹脂、ポリアミ
ド、ポリアラミド、ポリエステル、ポリアセター
ル、ポリカーボナート、ポリフエニレンオキシ
ド、ポリフエニレンスルフイド、ポリアリレー
ト、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリ
アミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテ
ルケトンのようなエンジニアリングプラスチツク
に属する熱可塑性樹脂、ポリエチレン、ポリプロ
ピレンに代表される炭化水素系樹脂、酢酸セルロ
ース、酪酸セルロースに代表されるセルロース誘
導体が挙げられる。特に、ポリアミド、ポリカー
ボナート、ポリアセタール、ポリフエニレンオキ
シド、ポリフエニレンスルフイド、ポリアリレー
ト、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、
ポリアラミド、ポリベンズイミダゾールは耐衝撃
性に優れるので本発明に使用する微粒子の素材と
して適している。この中でも、ポリアミド、ポリ
エーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリス
ルホンは、高靭性かつ耐熱性良好であり、後記の
熱硬化性樹脂とのセミIPN微粒子も調製しやすい
ため本発明に好的である。ポリアミドの靭性は特
に優れており非晶質透明ナイロンに属するものを
使用することにより耐熱性をも兼ね備えることが
できる。
熱可塑性樹脂は、組合せる熱可塑性樹脂とセミ
IPNを形成するものであれば良い。具体的にはエ
ポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フエノール樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等
があげられる。
構成要素[C]を形成する熱可塑性樹脂と熱硬
化性樹脂との比率は、熱可塑性樹脂の重量分率が
30−99%程度が良い。99%を越えると微粒子の耐
溶剤性が劣るし、一方、30%未満では微粒子の靭
性不足により、複合材料の耐衝撃特性が劣るため
好ましくない。特に好ましくは50−98%である。
熱硬化性樹脂の重量分率が意外にも2%程度の
少量でも耐溶剤性の向上効果は大きく、また疲労
特性も急激に向上する。一方、用いる熱可塑性樹
脂微粒子は熱硬化性樹脂とのセミIPN化によつて
靭性が低下すると考えられるため、複合材料の耐
衝撃性は熱可塑性樹脂微粒子そのものを用いた場
合と比べて低下することが通常予想される。とこ
ろが、熱硬化性樹脂の重量分率の小さい範囲にお
いては意外にも耐衝撃性は向上傾向にあるという
効果を見出した。これは、セミIPN化によつて微
粒子とマトリツクス樹脂との接着性が向上したた
めと考えられる。
構成要素[C]が、ポリアミドとエポキシ樹脂
によりセミIPNを形成した、もしくはセミIPNを
形成しうる微粒子である場合、最終目的物である
複合材料の種々の特性すなわち耐衝撃特性、耐溶
剤性、耐疲労性、耐熱性等のバランスが最適のも
のが得られる。さらには、熱可塑性樹脂を構造材
料に使用した時の一般的欠点とされているクリー
プ特性もセミIPN化により向上するのである。
また、構成要素[C]が微粒子であることは次
の利点を持つ。すなわち、微粒子であれば、マト
リツクス樹脂中に分散した状態で存在するため、
マトリツクス樹脂のもタツク性、ドレープ性がプ
リプレグ特性として反映され、取り扱い性に優れ
たプリプレグとなる。
構成要素[C]の分布については、プリプレグ
の表面層すなわち、成形して複合材料になつた場
合のプリプレグシートとプリプレグシートとの間
に偏つて存在することが耐衝撃性の優れた複合材
料を与えるために重要である。
通常の構成要素[C]の添加ではマトリツクス
樹脂に対する構成要素[C]の含有率の分だけの
改質効果のみが期待されるにすぎないが、プリプ
レグの表面層に偏つて存在する場合は前述の加成
性に基づく予想をはるかに越え、特に耐衝撃性の
向上に関しては、全く予期し得ないほどの著しい
効果が見出されたのである。これを満たす条件
は、構成要素[C]の90%以上が、プリプレグの
表面からプリプレグの厚さの30%の深さの範囲内
に局在化するということである。この条件をはず
れて、プリプレグ内部深くに構成要素[C]が入
つた場合、複合材料の耐衝撃性は条件にあつたも
のと比べて劣る。
構成要素[C]の90%以上が、プリプレグの表
面からプリプレグの厚さの10%の深さの範囲内に
局在化する場合は、より顕著な効果が現れるので
さらに好ましいといえる。
なお、本発明によるプリプレグは、プリプレグ
の両面において構成要素[C]が偏つて分布した
ものが、プリプレグの表裏にかかわりなく、自由
に積層することが可能であるため、最適である。
しかし、プリプレグの片面のみに構成要素[C]
が同様の分布をしたプリプレグでも、プリプレグ
どおしを積層する時に構成要素[C]が必ずプリ
プレグ間にくるように注意を払つて使用すれば同
様の効果が得られるため、プリプレグの片面のみ
に構成要素[C]が偏つた分布も本発明には含ま
れる。
プリプレグ中の構成要素[C]の分布状態の評
価は、次のようにして行う。
まず、プリプレグを二枚の平滑な支持板の間に
はさんで密着させ、長時間かけて徐々に温度を上
げて硬化させせる。この時に重要なのは可能なか
ぎり低温でゲル化させることである。ゲル化しな
いうちに温度を上げるとプリプレグ中の樹脂が流
動し、構成要素[C]が移動するため、プリプレ
グ中における正確な分布状態の評価ができない。
ゲル化した後、さらに時間をかけて徐々に温度
をかけてプリプレグを硬化させる。この、硬化し
たプリプレグを用いてその断面を200倍以上に拡
大して、200mm×200mm以上の写真を撮る。
この断面写真を用い、まず平均的なプリプレグ
の厚みを求める。層の平均厚みは写真上で、任意
に選んだ少なくとも5箇所で測り、その平均をと
る。次に、両方の支持板に接していた面からプリ
プレグの厚みの30%の位置にプリプレグの面方向
と平行に線をひく。支持板に接していた面と30%
の平行線の間に存在する構成要素[C]の面積を
プリプレグの両面について定量し、これと、プリ
プレグの全幅に渡つて存在する構成要素[C]の
面積を定量し、その比をとることによりプリプレ
グの表面からプリプレグの厚さの30%以内に存在
する構成要素[C]の量が算出される。構成要素
[C]の面積の定量は断面写真から所定の領域に
存在する構成要素[C]部分を全て切り取り、そ
の重量を秤ることにより行う。構成要素[C]の
部分的な分布のばらつきの影響を排除するため、
この評価は得られた写真の幅全域に渡つて行い、
かつ、任意に選んだ5箇所以上の写真について同
様の評価を行い、その平均をとる必要がある。
構成要素[C]とマトリツクス樹脂との見分け
がつきにくい時は、一方を選択的に染色して観察
する。顕微鏡は光学顕微鏡でも観察可能である
が、染色剤によつては走査型電子顕微鏡のほうが
観察に適している場合もある。
構成要素[C]の形状は球状に限られるもので
はない。もちろん球状であつてもよいが、樹脂塊
を粉砕した微粉体や、スプレードライ法、再沈殿
法で得られる構成要素[C]のごとく形状さまざ
まの状態で一向に差し支えない。その他、繊維を
短く切断したミルドフアイバー状でも、また針
状、ウイスカー状でも差し支えない。
構成要素[C]の大きさは粒径で表現される
が、この場合の粒径とは遠心沈降速度法などで求
められる体積平均粒径を意味する。
構成要素[C]の大きさは、複合材料となつた
時、強化繊維の配列を著しく乱すほど大きくなけ
ればよい。粒径が150μmをこえる場合は強化繊維
の配列を乱したり、積層して得られる複合材料の
層間を必要以上に厚くするため複合材料としたと
きの物性を低下させる欠点がある。
構成要素[C]の量としてはマトリツクス樹脂
100重量部に対して1重量部〜100重量部の範囲が
適している。1重量部未満では構成要素[C]の
効果がほとんど現れず、また100重量部をこえる
とマトリツクス樹脂との混合が困難になるうえ、
プリプレグのタツク性、ドレープ性が大幅に低下
してしまう。
特にマトリツクス樹脂の剛性を複合材料の圧縮
強度の発現に活かしたまま、破断伸度にたかい柔
軟な特性を有する構成要素[C]で複合材料の層
間を高靭化するような目的で使用する場合は、む
しろ1重量部〜30重量部の少ない範囲のほうが好
適である。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明す
る。
実施例 1 以下の構成よりなる一方向プリプレグを製造し
た。プリプレグの製造は、まずあらかじめ下記の
AとBからなる樹脂の重量分率22%のプリプレグ
を作成し、この両面にCとBのブレンド樹脂を離
型紙上に薄く塗布した樹脂フイルムを貼りつける
ことにより行なつた。なお下記のCの重量部は上
記の二段階の工程を経て最終的に得られたプリプ
レグ樹脂中に含まれる微粒子の量である。
A 強化繊維−炭素繊維T800(東レ(株)製) B マトリツクス樹脂−以下の組成を有する樹脂
組成物 1 テトラグリシジルジアミノジフエニルメタ
ン(住友化学工業(株)製、ELM434)
……80重量部 2 アミノフエノール型エポキシ樹脂(チバガ
イギー(株)製、0510) ……20重量部 3 4,4′ジアミノジフエニルスルホン(住友
化学工業(株)製、スミキユアS)
……53.4重量部) C セミIPN微粒子 非晶質透明ナイロン(三菱化成(株)製グリルア
ミドTR−55)、ビスフエノールA型エポキシ
樹脂(油化シエルエポキシ(株)製、エピコート
828)、及びポリアミド系硬化剤(富士化成(株)
製、トーマイド#296)の重量分率が96/3/
1の割合からなる平均粒径16μのセミIPN微粒
子 ……21重量部 得られたプリプレグ中の樹脂の重量分率は34%
であつた。単位面積あたりの樹脂量は69g/m2
単位面積あたりの炭素繊維量は149g/m2であつ
た。
このプリプレグを2枚の平滑なテフロン板の間
にはさみ、7日間かけて徐々に150℃まで上げて
硬化させ、その断面を観察した。プリプレグ表面
の厚みの30%までの範囲に存在する微粒子の量を
評価したところその値は98%であり、微粒子は層
間に局在化していた。断面観察は、微粒子を四酸
化オスミウムで選択的に染色し、走査型電子顕微
鏡で行なつた。
つぎに、このプリプレグを32枚疑似等方的に積
層し、通常のオートクレーブによる成形を180℃
で2時間、6Kgf/cm2の圧力下で行つた。成形
後、断面を光学顕微鏡で観察すると、セミIPN粒
子は積層板の層間部分に集中的に存在しているこ
とが確認できた。
疑似等方硬化板を縦150mm、横100mmに切削し
て、中心に1500インチ・ポンド/インチの落錘衝
撃を与えたのち、超音波探傷機により損傷面積を
測定したところ0.7平方インチであつた。ついで、
ASTM D−695に従い衝撃後の圧縮強度を測定
すると37.5Kg/mm2であつた。
また、同じプリプレグを用いて一方向16ply積
層板を成形し、縦1cm,横10cmに切りだしメチル
エチルケトン中で24時間煮沸したが、表面に白化
現象は認められなかつた。この試片の曲げ強度は
178Kg/mm2であり、浸せき前の強度177Kg/mm2と同
等であつた。
耐疲労特性はEDS(板端剥離強度)試験モード
で繰り返し荷重(引張)をかけ評価したが、20
Kg/mm2の応力によつては106回の繰り返しをかけ
ても剥離は生じなかつた。
実施例 2 微粒子としてポリエーテルスルホン5003P(三
井東圧(株)製)、ビスフエノールA型エポキシ樹脂
(油化シエルエポキシ(株)製、エピコート828)、及
び4,4′−ジアミノジフエニルメタン(半井化学
(株)製)の重量分率が70/30/10からなる平均粒径
20μのセミIPN微粒子を用いた。その他は実施例
1と同様の手順を繰り返した。1500インチ・ポン
ド/インチの落錘衝撃を与えたのち、超音波探傷
機により損傷面積を測定したところ2.0平方イン
チであつた。ついで、ASTM D−695に従い衝
撃後の圧縮強度を測定したところ30.1Kg/mm2であ
つた。この積層板をメチルエチルケトン中で24時
間煮沸したところ、外観には変化が認められなか
つた。
比較例 1 微粒子として、非晶質透明ナイロン(グリルア
ミドTR−55)の平均粒径13μの微粒子を用いた。
その他は実施例1と同様の手順を繰り返した。
1500インチ・ポンド/インチの落錘衝撃を与えた
のち、超音波探傷機により損傷面積を測定したと
ころ0.7平方インチであつた。ついで、ASTM
D−695に従い衝撃後の圧縮強度を測定したとこ
ろ35.0Kg/mm2と良好であつた。
しかし、積層板をメチルエチルケトン中で24時
間煮沸したところ、表面の白化現象が著しく、そ
の曲げ強度は165Kg/mm2であり、浸せき前の度177
Kg/mm2と比べ低下した。
また、EDSモードでの疲労試験では20Kg/mm2
の応力を4×105回繰り返しかけると板端剥離が
生じた。
比較例 2 微粒子としてポリエーテルスルホン5003Pの平
均粒径10μのものを用いた。その他は、実施例1
と同様の手順を繰り返した。
落錘衝撃による損傷面積は4平方インチと大き
く、衝撃後の圧縮強度は21.2Kg/mm2という低い値
であつた。
また、メチルエチルケトン中で24時間煮沸した
ところ、表面の白化現象がみられた。
[発明の効果] 本発明によるプリプレグは、プリプレグとして
のタツク性、ドレープ性を確保しつつ、コンポジ
ツトとしたときに高い耐衝撃性、耐溶剤性、耐疲
労性、耐クリープ特性を得ることができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 次の構成要素[A],[B],[C]を必須と
    し、構成要素[C]の90%以上の量がプリプレグ
    の表面からプリプレグの厚さの30%の深さの範囲
    内に局在化するプリプレグ [A]:長繊維からなる強化繊維 [B]:マトリツクス樹脂 [C]:熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との組合せ
    によりセミIPN(高分子相互侵入網目構造)
    化した、もしくはセミIPN化しうる樹脂微粒
    子 2 構成要素[C]が、エポキシ樹脂とセミIPN
    化した、もしくはセミIPN化しうるポリアミドを
    素材とする微粒子であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のプリプレグ。
JP62262028A 1986-12-25 1987-10-16 樹脂微粒子を用いたプリプレグ Granted JPH01104624A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62262028A JPH01104624A (ja) 1987-10-16 1987-10-16 樹脂微粒子を用いたプリプレグ
AT87311364T ATE101407T1 (de) 1986-12-25 1987-12-23 Zaehe verbundmaterialien.
EP19870311364 EP0274899B1 (en) 1986-12-25 1987-12-23 Highly tough composite materials
DE3789054T DE3789054T2 (de) 1986-12-25 1987-12-23 Zähe Verbundmaterialien.
ES87311364T ES2051274T3 (es) 1986-12-25 1987-12-23 Materiales compuestos altamente resistentes.
US07/137,720 US5028478A (en) 1986-12-25 1987-12-24 Fiber reinforced composite materials having resin practice inter-layer zones
US08/005,181 US5789073A (en) 1986-12-25 1993-01-15 Fiber reinforced composite materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62262028A JPH01104624A (ja) 1987-10-16 1987-10-16 樹脂微粒子を用いたプリプレグ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01104624A JPH01104624A (ja) 1989-04-21
JPH045688B2 true JPH045688B2 (ja) 1992-02-03

Family

ID=17370021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62262028A Granted JPH01104624A (ja) 1986-12-25 1987-10-16 樹脂微粒子を用いたプリプレグ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01104624A (ja)

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996017006A1 (en) * 1994-12-02 1996-06-06 Toray Industries, Inc. Prepreg and fiber-reinforced composite material
US6117551A (en) * 1996-12-18 2000-09-12 Toray Industries, Inc. Carbon fiber prepreg, and a production process thereof
EP1440122B1 (en) * 2001-10-23 2007-09-12 Dow Corning Corporation Thermoplastic polyurethane-silicone elastomers
JP5369655B2 (ja) * 2008-02-19 2013-12-18 東レ株式会社 ポリアミド微粒子、プリプレグ及び炭素繊維強化複合材料
JP5211919B2 (ja) * 2008-07-31 2013-06-12 東レ株式会社 共重合ポリアミド微粒子、および炭素繊維強化複合材料
WO2011122631A1 (ja) 2010-03-30 2011-10-06 東レ株式会社 プリプレグ、繊維強化複合材料およびプリプレグの製造方法
WO2012147401A1 (ja) * 2011-04-27 2012-11-01 東レ株式会社 プリプレグ、繊維強化複合材料およびプリプレグの製造方法
EP2862893B1 (en) 2012-07-25 2018-02-28 Toray Industries, Inc. Prepreg and carbon-fiber-reinforced composite material
EP2878617B1 (en) 2012-07-25 2017-03-01 Toray Industries, Inc. Prepreg and carbon-fiber-reinforced composite material
CN104684975B (zh) 2012-09-28 2016-11-23 东丽株式会社 预浸料坯和碳纤维增强复合材料
KR102081662B1 (ko) 2013-01-15 2020-02-27 도레이 카부시키가이샤 에폭시 수지 조성물, 프리프레그 및 탄소 섬유 강화 복합 재료
CN105392838B (zh) 2013-07-11 2018-12-14 东丽株式会社 环氧树脂组合物、预浸料坯及碳纤维增强复合材料
KR102417660B1 (ko) 2014-09-19 2022-07-07 도레이 카부시키가이샤 절입 프리프레그 및 절입 프리프레그 시트
CN107001592B (zh) * 2014-11-17 2020-05-22 东丽株式会社 环氧树脂组合物、预浸料坯、树脂固化物及纤维增强复合材料
WO2016111190A1 (ja) 2015-01-07 2016-07-14 東レ株式会社 プリプレグ
CN107250200B (zh) 2015-03-17 2019-06-28 东丽株式会社 环氧树脂组合物、预浸料坯及碳纤维增强复合材料
US10851217B2 (en) 2015-09-03 2020-12-01 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition, prepreg, and carbon fiber reinforced composite material
US11028244B2 (en) 2015-12-16 2021-06-08 Toray Industries, Inc. Prepreg, laminate body, fiber reinforced composite material, and manufacturing method for fiber reinforced composite material
EP3395870A4 (en) 2015-12-25 2019-09-18 Toray Industries, Inc. PREPRINT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
JP6237951B1 (ja) 2016-01-26 2017-11-29 東レ株式会社 エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料
BR112018071500A2 (pt) * 2016-06-28 2019-02-19 Toray Industries, Inc. pré-impregnado e método de produção do mesmo
WO2018037283A1 (en) 2016-08-26 2018-03-01 Toray Industries, Inc. Epoxy resin composition, prepreg, and fiber reinforced plastic material
RU2019125620A (ru) 2017-01-19 2021-02-19 Торэй Индастриз, Инк. Препрег, способ его получения и разрезной ленточный препрег
WO2018147331A1 (ja) 2017-02-09 2018-08-16 東レ株式会社 繊維強化樹脂シート
RU2019133120A (ru) 2017-03-22 2021-04-22 Торэй Индастриз, Инк. Способ получения препрега и способ получения армированного волокном композиционного материала
RU2019133119A (ru) 2017-03-22 2021-04-22 Торэй Индастриз, Инк. Способ для производства препрега и способ для производства армированного волокном композиционного материала
KR102434377B1 (ko) 2017-03-23 2022-08-18 도레이 카부시키가이샤 도포액 함침 시트형 강화 섬유 다발 및 시트형 일체물의 제조 방법, 도포 장치
US11136442B2 (en) 2017-03-29 2021-10-05 Toray Industries, Inc. Prepreg and fiber reinforced composite material
CN111164124A (zh) 2017-10-24 2020-05-15 东丽株式会社 环氧树脂组合物、预浸料和纤维增强复合材料
US20210371612A1 (en) 2018-01-31 2021-12-02 Toray Industries, Inc. Prepreg sheets and prepreg stacks useful for preparing low void content fiber-reinforced composite materials
WO2019186281A2 (en) 2018-03-30 2019-10-03 Toray Industries, Inc. Prepreg, laminate body, fiber-reinforced composite material, and manufacturing method for fiber-reinforced composite material
CN112272603B (zh) 2018-06-05 2021-11-12 东丽株式会社 涂液含浸增强纤维织物、片状一体物、预浸料坯、预浸料坯带及纤维增强复合材料的制造方法
CN112313078A (zh) 2018-06-26 2021-02-02 东丽株式会社 预浸料坯及其制造方法、分切带预浸料坯、碳纤维增强复合材料
WO2020003662A1 (ja) 2018-06-26 2020-01-02 東レ株式会社 プリプレグおよびその製造方法、スリットテーププリプレグ、炭素繊維強化複合材料
EP3835342A4 (en) 2018-08-09 2022-05-25 Toray Industries, Inc. PREPREG MAKING METHOD, COATING DEVICE, AND PREPREG MAKING APPARATUS
KR20210045995A (ko) 2018-08-22 2021-04-27 도레이 카부시키가이샤 프리프레그
JP7144756B2 (ja) 2018-08-22 2022-09-30 東レ株式会社 プリプレグ、プリプレグテープおよび繊維強化複合材料の製造方法、プリプレグ製造装置
EP3842203B1 (en) 2018-08-22 2024-02-14 Toray Industries, Inc. Production method for prepreg, prepreg tape, and fiber reinforced composite material, and coating device
CN112566765B (zh) 2018-08-22 2023-02-03 东丽株式会社 预浸料坯的制造方法及制造装置
EP3835343A4 (en) 2018-09-18 2022-05-25 Toray Industries, Inc. PREPREG, PREPREG LAMINATE AND FIBER REINFORCED COMPOSITE
EP3853282A4 (en) 2018-09-21 2022-07-20 Toray Industries, Inc. COMPOSITION OF EPOXY RESIN, PREPREGNATED AND FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL
ES2984231T3 (es) 2019-12-26 2024-10-29 Toray Industries Material preimpregnado
WO2022004586A1 (ja) 2020-06-30 2022-01-06 東レ株式会社 繊維強化複合材料およびプリプレグの製造方法
US20240158592A1 (en) 2021-04-26 2024-05-16 Toray Industries, Inc. Prepreg
EP4378669A4 (en) 2021-07-27 2025-07-23 Toray Industries CARBON FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL
WO2023074733A1 (ja) 2021-10-27 2023-05-04 東レ株式会社 炭素繊維強化複合材料
WO2023176883A1 (ja) 2022-03-18 2023-09-21 東レ株式会社 エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料
EP4488320A4 (en) 2022-03-30 2025-10-15 Toray Industries CARBON FIBER REINFORCED PREPREG COMPOSITE MATERIAL
CN121263469A (zh) 2023-08-08 2026-01-02 东丽株式会社 预浸料坯、碳纤维增强复合材料及结构体以及预浸料坯的制造方法
CN121195017A (zh) 2023-08-08 2025-12-23 东丽株式会社 预浸料坯、碳纤维增强复合材料及结构体

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01104624A (ja) 1989-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH045688B2 (ja)
US5028478A (en) Fiber reinforced composite materials having resin practice inter-layer zones
JP3359037B2 (ja) 「プリプレグおよび繊維強化複合材料」
EP3196238B1 (en) Notched pre-preg and notched pre-preg sheet
WO2001027190A1 (en) Epoxy resin composition for fiber-reinforced composite material, prepreg, and fiber-reinforced composite material
JP2007016121A (ja) 複合材料用プリプレグおよび複合材料
JP3312441B2 (ja) プリプレグおよび繊維強化プラスチック
JP2010059225A (ja) 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料
JPS63170427A (ja) 繊維強化プリプレグの製造方法
JPH045057B2 (ja)
JPH0741576A (ja) プリプレグおよび繊維強化樹脂
JPS63170428A (ja) プリプレグの製造方法
JP2003238657A (ja) エポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物、プリプレグおよび繊維強化複合材料
WO2016125779A1 (ja) プリフォーム、繊維強化複合材料および繊維強化複合材料の製造方法
EP2130856B1 (en) Fiber-reinforced prepreg and composite materials made from the same
JP4655329B2 (ja) 一方向プリプレグおよび繊維強化複合材料
JP2001114915A (ja) プリプレグ及び繊維強化複合材料
JP3508346B2 (ja) プリプレグおよび繊維強化複合材料
JP2008050587A (ja) プリプレグおよび複合材料
JP2021130822A (ja) プリプレグ及びその製造方法、並びに繊維強化複合材料
JPH0435495B2 (ja)
JPH0435494B2 (ja)
JPH01104625A (ja) 複合材料
JP2005313607A (ja) 強化繊維基材、プリプレグ、繊維強化プラスチックおよび繊維強化プラスチックの製造方法
JPH0753742A (ja) プリプレグ

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080203

Year of fee payment: 16