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公開番号2021172694
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211101
出願番号2020075192
出願日20200421
発明の名称プリプレグ
出願人帝人株式会社
代理人個人
主分類C08J 5/24 20060101AFI20211004BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】プリプレグとして優れた保存安定性を有するとともに、優れた圧縮特性、耐湿熱特性、層間靭性および導電性を有する繊維強化複合材料を製造することができるプリプレグを提供する。
【解決手段】強化繊維基材と、該強化繊維基材が形成する強化繊維層内に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの片面または両面に形成されるエポキシ樹脂組成物Bからなる表面層と、からなるプリプレグであって、エポキシ樹脂組成物Aはエポキシ当量120g/eq以下のエポキシ樹脂を含み、エポキシ樹脂組成物Bは4官能基のエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂の硬化剤を含み、該硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%であるエポキシ樹脂組成物。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項1】
強化繊維基材と、該強化繊維基材が形成する強化繊維層内に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの片面または両面に形成されるエポキシ樹脂組成物Bからなる表面層と、からなるプリプレグであって、エポキシ樹脂組成物Aとエポキシ樹脂組成物Bがそれぞれ、以下に示す配合であることを特徴とするプリプレグ。
エポキシ樹脂組成物A:
エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物
エポキシ樹脂組成物B:
下記化学式(1)で示されるエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂の硬化剤を含み、該硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%であるエポキシ樹脂組成物
(ただし、化(1)中、R

〜R

は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは−CH

−、−O−、−S−、−CO−、−C(=O)O−、−O−C(=O)−、−NHCO−、−CONH−、−SO

−から選ばれる1つを表す。)
続きを表示(約 650 文字)【請求項2】
エポキシ樹脂組成物Aがエポキシ樹脂の硬化剤を実質的に含まない、請求項1記載のプリプレグ。
【請求項3】
エポキシ樹脂組成物Aおよびエポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂の合計量の30質量%以上が3官能基のエポキシ樹脂である、請求項2に記載のプリプレグ。
【請求項4】
エポキシ樹脂組成物Aがさらにエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含む、請求項1乃至3のいずれかに記載のプリプレグ。
【請求項5】
前記エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミドまたはポリカーボネートである、請求項4に記載のプリプレグ。
【請求項6】
エポキシ樹脂組成物Aがさらにエポキシ樹脂不溶熱可塑性樹脂を含む、請求項1乃至5のいずれかに記載のプリプレグ。
【請求項7】
エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂が、非晶性ポリアミド、ポリアミド6、ポリアミド12または非晶性ポリイミドである、請求項6に記載のプリプレグ。
【請求項8】
エポキシ樹脂組成物Bに含まれる硬化剤が芳香族ジアミン化合物である、請求項1乃至7のいずれかに記載のプリプレグ。
【請求項9】
芳香族ジアミン化合物が、3,3’−ジアミノジフェニルスルホンである請求項8記載のプリプレグ。
【請求項10】
強化繊維基材が炭素繊維からなる、請求項1乃至9のいずれかに記載のプリプレグ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、繊維強化複合材料を製造するために用いるプリプレグに関する。
続きを表示(約 1,900 文字)【背景技術】
【0002】
強化繊維と樹脂とからなる繊維強化複合材料(以下「コンポジット」という場合がある)は、軽量、高強度、高弾性率等の特長により、航空機、スポーツ・レジャー、一般産業に広く応用されている。この繊維強化複合材料は、予め強化繊維と樹脂とが一体化されているプリプレグを経由して製造されることが多い。
【0003】
プリプレグを構成する樹脂には、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が使用されている。とりわけ、そのタック性、ドレープ性による成形自由度の高さから、熱硬化性樹脂を用いたプリプレグが広く使用されている。しかし、熱硬化性樹脂は一般に低靱性であるため、プリプレグを構成する樹脂として熱硬化性樹脂を用いると、このプリプレグを用いて作製されるコンポジットの耐衝撃性が低くなるという課題がある。そのため、耐衝撃性を改善する方法が多く検討されている。
耐衝撃性を改善する方法として、例えば特許文献1〜5に記載の方法が従来から知られている。
【0004】
特許文献1には、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させることにより、熱硬化性樹脂に靱性を付与させる方法が記載されている。この方法によれば、熱硬化性樹脂に対してある程度の靱性を付与させることができる。しかし、高い靱性を付与させるためには、熱硬化性樹脂に多量の熱可塑性樹脂を溶解させなければならない。その結果、多量の熱可塑性樹脂が溶解している熱硬化性樹脂は、粘度が著しく高くなり、炭素繊維からなる強化繊維基材内部に、十分な量の樹脂を含浸させることが困難となる。この様なプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、ボイド等の欠陥を含む。その結果、コンポジット構造体の圧縮性能および損傷許容性にマイナスの影響を及ぼす。
【0005】
特許文献2〜4には、プリプレグ表面に熱可塑性樹脂微粒子を局在化させたプリプレグが記載されている。これらのプリプレグは、表面に粒子形状の熱可塑性樹脂が局在しているため、初期のタック性が低い。また、表層に内在する硬化剤との硬化反応が進行するため、保存安定性が悪く、経時的にタック性やドレープ性が低下する。さらに、この様な硬化反応の進行してしまったプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、多くのボイド等の欠陥が内在し、コンポジット構造体の機械的物性が著しく低下する。
【0006】
特許文献5には、熱可塑性樹脂の粒子、繊維またはフィルムが片面または両面の表層近傍に分布したプリプレグが記載されている。熱可塑性樹脂として粒子または繊維を用いる場合は、前述の特許文献2〜4と同様の理由により、タック性が低かったり、得られるコンポジットの機械的物性が低下したりする。また、熱可塑性樹脂としてフィルムを用いる場合には、熱硬化性樹脂の利点であるタック性、ドレープ性が失われる。また、耐溶剤性が悪いといった熱可塑性樹脂に由来する欠点がコンポジット構造体において顕著に反映されてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開昭60−243113号公報
特開平07−41575号公報
特開平07−41576号公報
特開平07−41577号公報
特開平08−259713号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の目的は、プリプレグとして優れた保存安定性を有するとともに、優れた圧縮特性、耐湿熱特性、層間靭性および導電性を有する繊維強化複合材料を製造することができるプリプレグを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
すなわち本発明は、強化繊維基材と、該強化繊維基材が形成する強化繊維層内に含浸されたエポキシ樹脂組成物Aとからなる1次プリプレグと、該1次プリプレグの片面または両面に形成されるエポキシ樹脂組成物Bからなる表面層と、からなるプリプレグであって、エポキシ樹脂組成物Aとエポキシ樹脂組成物Bがそれぞれ、以下に示す配合であることを特徴とするプリプレグである。
エポキシ樹脂組成物A:
エポキシ当量が120g/eq以下であるエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物
エポキシ樹脂組成物B:
下記化学式(1)で示されるエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂の硬化剤を含み、該硬化剤の含有量がエポキシ樹脂組成物Bに含まれるエポキシ樹脂の総量に対する当量比で150〜300%であるエポキシ樹脂組成物
【0010】
(【0011】以降は省略されています)

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