JPH043770B2 - - Google Patents

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JPH043770B2
JPH043770B2 JP62054181A JP5418187A JPH043770B2 JP H043770 B2 JPH043770 B2 JP H043770B2 JP 62054181 A JP62054181 A JP 62054181A JP 5418187 A JP5418187 A JP 5418187A JP H043770 B2 JPH043770 B2 JP H043770B2
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Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明は、耐熱性があり且つ耐衝撃性に優れた
複合材料用プリプレグ及びその製造法である。更
に詳しくは、高強度炭素繊維等を強化材とし、熱
硬化性樹脂の優れた機械的特性及び熱的特性と、
熱可塑性樹脂の優れた靭性(タフネス)とを兼ね
備えた成形物を与える複合材料用に好適に使用で
きるプリプレグ及びその製造法に関するものであ
る。 〔従来技術及び問題点〕 近年、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維等を強
化材として用いた複合材料は、その高い比強度、
比剛性を利用して、航空機等の構造材として多く
用いられてきている。エポキシ樹脂系のプリプレ
グにおいても、マトリツクス樹脂として芳香族グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂とジアミノジフエ
ニルスルホン硬化剤系との組合せにより、優れた
耐熱性、機械的特性、寸法安定性、耐薬品性、耐
候性を与える複合材料を提供してきた。 更に、耐熱性を高めるためにマトリツクス樹脂
として、ビスマレイミド樹脂等が検討され、航空
機一次構造材の用途に適用されつつある。 このような熱硬化性樹脂系のプリプレグから作
られた複合材料は、良好な性能を示すことが認め
られていたが、反面、マトリツクス樹脂の伸度が
低く脆いために複合材料の靭性、耐衝撃性に劣る
ことが指摘され、その改善が求められてきた。特
に、これらの複合材料を航空機一次構造材用に使
用した場合、離着陸時の小石の跳ね上げ、整備時
の工具の落下等により外部からの衝撃を受けるこ
とがあり、その対策として耐熱性を落さずに耐衝
撃性を改善することが必要であるが、このこと
は、解決困難な重要課題となつていた。 耐衝撃性のあるプリプレグに改善しようとする
場合、炭素繊維等の強化材の伸度を向上させるこ
とは勿論であるが、プリプレグに用いられるマト
リツクス樹脂の靭性を向上させることが重要なポ
イントであると指摘され、マトリツクス樹脂の改
善が数多く試みられてきた。 プリプレグ用マトリツクス樹脂の靭性を向上さ
せる手段としては、熱硬化性樹脂にゴム成分を混
合する方法、高分子量成分を混合する方法、充填
剤を混合する方法等が考えられてきた。 しかしながら、熱硬化性樹脂にゴム成分を混合
する方法の場合、成形物等の靭性及び耐衝撃性は
改善されるが、耐熱性及び機械的特性が低下する
ためにその配合量は規制され、用途によつては低
配合量に留まり、充分な改質効果は与えられてい
ない。また、熱効果性樹脂に高分子量成分を混合
する場合、例えばフエノキシ樹脂のような高分子
量熱効果性樹脂を入れた場合、ゴム成分と同様に
耐熱性の点で配合量の規制がなされ、改善効果と
しては不充分である。 熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を混合する方法と
しては、熱可塑性樹脂を微粉末状で熱硬化性樹脂
に入れる方法や、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解させ
た後に、この液を熱硬化性樹脂に混合する方法が
採られていたが、微粉末状で入れたときは、不均
一な組成物となり、機械的性質が低下する傾向が
あつた。また、溶剤を用いて混合させるときは、
混合後の脱溶剤に問題があつたり、その調製法が
面倒であつたり、微量の残存溶剤が耐熱性を低下
させる等の欠点を有していた。充填剤を混合した
場合、多量に入れるとプリプレグのタツク性が低
下し取扱性が非常に悪くなつたり、充填剤中の官
能基がエポキシ樹脂に作用し、プリプレグの貯蔵
安定性が悪くなつたりする欠点を有していた。 従つて、繊維強化複合材料用プリプレグのマト
リツクス樹脂としては、従来、ゴム成分、高分子
量成分、充填剤等を少量づつ含ませていたが、従
来法では耐熱性の低下は少ないものの、耐衝撃性
の改善効果は乏しいものであつた。 〔発明の目的〕 本発明の上記目的は、上記の如き問題点を克服
し、優れた耐熱性及び靭性・衝撃強さの等の機械
的特性を複合材料に与えるプリプレグ及びその製
造法を提供することにある。即ち、マトリツクス
樹脂として均一な熱硬化性樹脂/熱可塑性樹脂混
合組成物を含浸し、両者の樹脂の長所を兼ね備え
たホツトメルトタイプ繊維強化複合材料用に好適
に使用できるプリプレグ及びその製造法を提供す
ることにある。 〔発明の構成及び効果〕 本発明の構成は下記の通りである。 (1) 炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊
維の単独又はこれらを併用した強化材に、下記
〔A〕〔B〕〔C〕を主成分として配合した樹脂
組成物を含浸させたものであり、〔A〕、〔B〕、
〔C〕の各成分の比がそれぞれ、30〜96重量%、
2〜50重量%、2〜49重量%であることを特徴
とするプリプレグ。 〔A〕 多官能性マレイミド類と多官能性シアン
酸エステル類を主成分とした熱硬化性樹脂 〔B〕 熱可塑性樹脂 〔C〕 上記熱可塑性樹脂溶解能を有するジグリ
シジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、
ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグ
リシジルエーテル、2−グリシジルフエニー
ルジグリシルエーテル、レゾルシノールジグ
リシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリ
シジルエーテル、ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテルから選ばれたジエポキ
シ化合物である反応性希釈剤 (7) 炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊
維の単独又はこれらを併用した強化材に、下記
〔A〕〔B〕〔C〕を主成分とし、且つ〔A〕
〔B〕〔C〕の各成分の比がそれぞれ、30〜96重
量%、2〜50重量%、2〜49重量%である樹脂
組成物をホツトメルト法にて含浸させることを
特徴とするプリプレグの製造法。 〔A〕 多官能性マレイミド類と多官能性シアン
酸エステル類を主成分とした熱硬化性樹脂 〔B〕 熱可塑性樹脂 〔C〕 上記熱可塑性樹脂溶解能を有するジグリ
シジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、
ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグ
リシジルエーテル、2−グリシジルフエニー
ルジグリシルエーテル、レゾルシノールジグ
リシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリ
シジルエーテル、ポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテルから選ばれたジエポキ
シ化合物である反応性希釈剤 本発明における樹脂組成物(マトリツクス樹脂
組成物)では、〔B〕成分が、〔C〕成分を溶解せ
しめ、〔C〕成分が〔A〕成分と〔B〕成分との
媒介として働くため、調製法が容易で、しかも無
溶剤で均一なホツトメルト用熱硬化性樹脂成分/
熱可塑性樹脂成分のマトリツクス組成物を与える
ことができる。従つて、それから得られるプリプ
レグは、熱硬化性樹脂成分の優れた機械的特性、
耐熱性を損ねることなく、靭性及びそれに伴なう
耐衝撃性の改善された成形物を与えることができ
る。 本発明における強化材としては、1.3%以上の
伸度を有する炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリ
アミド繊維等が好ましい。通常、ガラス繊維、芳
香族ポリアミド繊維は2.5%以上の伸度を有して
いる。伸度1.3%未満の炭素繊維を使用した場合、
複合材料の衝撃特性がやや不充分となるきらいが
ある。 複合材料の機械的特性を向上させるため、引張
り強さ400Kgf/mm2以上、弾性率30T/mm2の中弾
性高強度炭素繊維を用いることができる。 本発明のおける樹脂組成物のうち、〔A〕成分
の熱硬化樹脂成分は、多官能性マレイミド類と多
官能シアン酸エステル類を主成分としており、多
官能性マレイド類とは、分子中に2個以上のマレ
イミド基を有する次の一般式(1)で表わされるポリ
マレイミド化合物及びポリマレイミド化合物から
誘導されるプレポリマーを包含する。 (式中、R1は2〜5価の芳香族又は脂肪族性有
機基であり、X1、X2は水素、ハロゲン、アルキ
ル基であり、mは2〜5の整数を表わす。) 更には、ポリイミド化合物にアミン類を付加し
て得られる変性プレポリマーも〔A〕成分に包含
され、これらは単独で用いられてても混合して用
いられてもよい。 上記プレポリマーは、ポリマレイミド化合物を
触媒の存在下又は存在下に、所望により、更に分
子中に1個以上のアミノ基を有する化合物ととも
にゲル化に至らないように加熱反応させて得られ
る生成物である。 多官能シアン酸エステル類は、分子中に2個以
上のシアン酸エステル基を有する次の一般式(2)で
表わされるポリシアン酸エステル化合物及びこの
ポリシアン酸エステル化合物から誘導されるプレ
ポリマーを包含する。 R2−(−O−C=N)o ……(2) (式中、R2は多価の芳香族性有機基であり、シ
アン酸エステル基はR2の芳香環に直接結合して
おり、nは2〜10の整数を表わす。) また、〔A〕成分中には5〜50重量%のエポキ
シ樹脂を含ませてもよく、エポキシ樹脂は特に制
限はない。 樹脂組成物の硬化促進剤としてイミダゾール化
合物、尿素化合物(例えば、3〔3,4ジクロロ
フエニル〕−1,1−ジメチル尿素など)、有機金
属塩(例えば、Co〔〕アセチルアセトネートな
ど)、ジクミルパーオキサイド等の過酸化物を使
用することもできる。 〔B〕成分の熱可塑性樹脂としては、ポリカボ
ネート、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、芳香
族ポリエステル等があり、これらのうち特にポリ
カーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルイミド、芳香族ポリエステル
が均一混合性の面から好ましい。これらの熱可塑
性樹脂は、2種以上組合せて使用することができ
る。 これらの熱可塑性樹脂〔B〕成分は、粒子径
400μm以下、特に100μm以下の粉末状であるこ
とが、樹脂調製の面から好ましい。また、耐熱性
の点でガラス転移温度が100℃以上のものが好ま
しい。 本発明における〔C〕成分は、〔B〕成分の熱
可塑性樹脂溶解能を有するエポキシ化合物であり
具体的には、ジグリシジルアニリン、ジグリシジ
ルトルイジン、ジグリシジルエーテル、ブタンジ
オールジグリシジルエーテル、2−グリシジルフ
エニールジグリシルエーテル、レゾルシノールジ
グリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシ
ジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリ
シジルエーテルから選ばれたジエポキシ化合物で
ある反応性希釈剤である。 これら〔C〕成分は2種以上組合せて使用する
ことができる。また、25℃の粘度が150ポイズ以
下のものを用いることが好ましい。 これは一般に熱可塑性樹脂を溶解すると樹脂粘
度が高くなり、且つ、得られたプリプレグの取扱
性も悪くなることを避ける配慮のためである。し
かし、〔A〕成分の粘度が低かつたり、混合する
熱可塑性樹脂が少なく、取扱性に問題のないとき
は、このような配慮は必要ではない。〔B〕成分
と〔C〕成分との組合せは、〔C〕成分が〔B〕
成分を溶解す関係にあることが必要であり、この
ような関係にない場合は、樹脂組成物が均一とな
らず、本発明の目的を達成することができない。 〔B〕成分と相溶性のある〔C〕成分の組合せ
例を示すと、下記の通りである。
【表】
〔実施例及び比較例〕
実施例1〜4及び比較例1〜5 〔A〕〔B〕〔C〕成分が、第2表に示す種類及
び配合割合の均一混合物に更に、促進剤を加え、
プリプレグ用樹脂組成物を得た。この組成物から
フイルムコーターターを用いて樹脂フイルムを作
製し、この樹脂フイルム状に炭素繊維ベスフアイ
トIM−500(東邦レーヨン社製、引張り強さ500Kg
f/mm2、弾性率30T/mm2を並べ、加熱、含浸させ
炭素繊維目付150g/m2、樹脂含有率34重量%の
一方向プリプレグを得た。 このプリプレグより、所定の枚数のプリプレグ
をカツトし、積層し、オートクレーブ成形により
加熱硬化させた成形板より試験片を切りだし、ガ
ラス転移温度、0°層間せん断強さ、0°圧縮強さ、
750in−1b/in衝撃後の損傷面積及び衝撃後圧縮
強さを測定した。結果を第2表に示す。 また、比較例として、〔B〕成分を入れない系、
〔B〕〔C〕成分を入れない系についても、実施例
と同条件でプリプレグを作製、成形し、物性を測
定した。得られた結果を第2表に示す。 以上の結果より、実施例1〜5の場合は、比較
例1〜5に比べ熱的及機械的特性は大差ないもの
の、750in−1b/in衝撃時の損傷面積が小さく、
衝撃後圧縮強さが高いことより、耐衝撃性に優れ
た複合材料であることが明らかとなつた。
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊
    維の単独又はこれらを併用した強化材に、下記
    〔A〕〔B〕〔C〕を主成分として配合した樹脂組
    成物を含浸させたものであり、〔A〕、〔B〕、〔C〕
    の各成分の比がそれぞれ、30〜96重量%、2〜50
    重量%、2〜49重量%であることを特徴とするプ
    リプレグ。 〔A〕 多官能性マレイミド類と多官能性シアン酸
    エステル類を主成分とした熱硬化性樹脂 〔B〕 熱可塑性樹脂 〔C〕 上記熱可塑性樹脂溶解能を有するジグリシ
    ジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、ジグ
    リシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジ
    ルエーテル、2−グリシジルフエニールジグリ
    シジルエーテル、レゾルシノールジグリシジル
    エーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエー
    テル、ポリプロピレングリコールジグリシジル
    エーテルから選ばれたジエポキシ化合物である
    反応性希釈剤。 2 〔B〕成分の熱可塑性樹脂が、ポリカーボネ
    ート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポ
    リエーテルイミド、芳香族ポリエステルである特
    許請求の範囲1項記載のプリプレグ。 3 〔B〕成分/〔C〕成分の比が2以下である
    特許請求の範囲1項記載のプリプレグ。 4 〔B〕成分の熱可塑性樹脂が、ポリスルホ
    ン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド
    であり、〔C〕成分の熱可塑性樹脂溶解能を有す
    る、エポキシ基を有する反応性希釈剤が、ジグリ
    シジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、ポリ
    プロピレングリコールジグリシジルエーテルであ
    る特許請求の範囲1項記載のプリプレグ。 5 〔B〕成分を〔C〕成分に溶解した後、〔A〕
    成分と混合することによつて調製された組成物を
    含浸させた特許請求の範囲1項記載のプリプレ
    グ。 6 強化材が、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポ
    リアミド繊維の単独又はこれらを併用したもので
    ある特許請求の範囲1項記載のプリプレグ。 7 炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊
    維の単独又はこれらを併用した強化材に、下記
    〔A〕〔B〕〔C〕を主成分とし、且つ〔A〕〔B〕
    〔C〕の各成分の比がそれぞれ、30〜96重量%、
    2〜50重量%、2〜49重量%である樹脂組成物を
    ホツトメルト法にて含浸させることを特徴とする
    プリプレグの製造法。 〔A〕 多官能性マレイミド類と多官能性シアン酸
    エステル類を主成分とした熱硬化性樹脂 〔B〕 熱可塑性樹脂 〔C〕 上記熱可塑性樹脂溶解能を有するジグリシ
    ジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、ジグ
    リシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジ
    ルエーテル、2−グリシジルフエニールジグリ
    シルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエ
    ーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテ
    ル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエ
    ーテルから選ばれたジエポキシ化合物である反
    応性希釈剤。 8 〔B〕成分を〔C〕成分の一部又は全部に溶
    解して予備混合物()とし、次いでこの予備混
    合物()に〔A〕成分及び〔C〕成分の残部を
    加えて樹脂組成物とすることを特徴とする特許請
    求の範囲7項記載のプリプレグの製造法。 9 〔B〕成分を〔C〕成分の一部又は全部に溶
    解した予備混合物()に〔A〕成分と〔C〕成
    分の残部との混合物()を加えて樹脂組成物と
    することを特徴とする特許請求の範囲7項記載の
    プリプレグの製造法。
JP5418187A 1986-09-30 1987-03-11 プリプレグ及びその製造法 Granted JPS63221139A (ja)

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