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JP2011144213A - Epoxy resin composition for carbon fiber-reinforced composite material, prepreg and carbon fiber-reinforced composite material - Google Patents

Epoxy resin composition for carbon fiber-reinforced composite material, prepreg and carbon fiber-reinforced composite material Download PDF

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JP2011144213A
JP2011144213A JP2010003662A JP2010003662A JP2011144213A JP 2011144213 A JP2011144213 A JP 2011144213A JP 2010003662 A JP2010003662 A JP 2010003662A JP 2010003662 A JP2010003662 A JP 2010003662A JP 2011144213 A JP2011144213 A JP 2011144213A
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Japan
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carbon fiber
reinforced composite
composite material
epoxy resin
prepreg
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Pending
Application number
JP2010003662A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Hatanaka
和洋 畑中
Junko Kawasaki
順子 川崎
Hiroyuki Sakai
啓之 阪井
Hiroaki Sakata
宏明 坂田
Hiroshi Taiko
大皷  寛
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a prepreg providing both of excellent impact resistance and electroconductivity, and to provide a carbon fiber-reinforced composite material. <P>SOLUTION: The epoxy resin composition for the carbon fiber-reinforced composite material contains at least (A) an epoxy resin, (B) a curing agent and (C) thermoplastic resin particles containing an electroconductive material. The prepreg and the carbon fiber-reinforced composite material are obtained by using the resin composition. The carbon fiber-reinforced composite material comprises: a cured product of the epoxy resin composition for the carbon fiber-reinforced material, containing at least (A) the epoxy resin, (B) the curing agent and (C) the thermoplastic resin particles containing the electroconductive material; and carbon fibers. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、優れた力学特性と導電性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材料用の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に関するものである。   The present invention relates to an epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material having excellent mechanical properties and conductivity, a prepreg, and a carbon fiber reinforced composite material.

炭素繊維強化複合材料は、強度、剛性および導電性等に優れていることから有用であり、航空機構造部材、風車の羽根、自動車外板およびICトレイやノートパソコンの筐体(ハウジング)などのコンピュータ用途等に広く展開され、その需要は年々増加しつつある。   Carbon fiber reinforced composite materials are useful because they are excellent in strength, rigidity, electrical conductivity, etc., and are useful for computers such as aircraft structural members, windmill blades, automobile skins, and IC trays and notebook computer housings (housings). Widely used in applications, the demand is increasing year by year.

炭素繊維強化複合材料は、強化繊維である炭素繊維とマトリックス樹脂を必須の構成要素とするプリプレグを成形してなる不均一材料をその一態様としており、その場合、強化繊維の配列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ことになる。例えば、落錘衝撃に対する抵抗性で示される耐衝撃性は、炭素繊維強化複合材料の層間の板端剥離強度等で定量される層間剥離強度によって支配されるため、強化繊維の強度を向上させるのみでは、抜本的な改良に結びつかないことが知られている。特に、熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とする炭素繊維強化複合材料は、マトリックス樹脂の低い靭性を反映し、強化繊維の配列方向以外からの応力に対し、破壊され易い性質を持っている。そのため、強化繊維の配列方向以外からの応力に対応することができる炭素繊維強化複合材料物性の改良を目的に、種々の技術が提案されている。   The carbon fiber reinforced composite material has, as one aspect thereof, a non-uniform material formed by molding a prepreg having carbon fibers that are reinforcing fibers and a matrix resin as essential constituent elements. There will be a large difference in physical properties in other directions. For example, the impact resistance shown by the resistance to falling weight impact is governed by the delamination strength determined by the plate edge delamination strength between the layers of the carbon fiber reinforced composite material, so it only improves the strength of the reinforcing fibers. Then, it is known that it does not lead to drastic improvement. In particular, a carbon fiber reinforced composite material using a thermosetting resin as a matrix resin reflects the low toughness of the matrix resin, and has a property of being easily broken by stress from other than the direction in which the reinforcing fibers are arranged. Therefore, various techniques have been proposed for the purpose of improving the physical properties of the carbon fiber reinforced composite material that can cope with stresses from other than the direction in which the reinforcing fibers are arranged.

その中の一つに、表面部分に樹脂微粒子を分散させたプリプレグが提案されている。例えば、ナイロン等の熱可塑性樹脂からなる樹脂微粒子を部分表面に分散させたプリプレグを用いて、耐熱性の良好な高靭性複合材料を与える技術が提案されている(特許文献1参照)。また別に、ポリスルホンオリゴマー添加により靭性が改良されたマトリックス樹脂と熱硬化性樹脂からなる樹脂微粒子との組み合わせによって、炭素繊維強化複合材料に高度の靭性を発現させる技術が提案されている(特許文献2参照)。   As one of them, a prepreg in which resin fine particles are dispersed in a surface portion has been proposed. For example, a technique for providing a high-toughness composite material with good heat resistance using a prepreg in which resin fine particles made of a thermoplastic resin such as nylon are dispersed on a partial surface has been proposed (see Patent Document 1). In addition, a technique has been proposed in which a high degree of toughness is expressed in a carbon fiber reinforced composite material by combining a matrix resin whose toughness has been improved by adding a polysulfone oligomer and resin fine particles made of a thermosetting resin (Patent Document 2). reference).

ところが、これらの技術は、高度な耐衝撃性を与える一方で層間に絶縁層となる樹脂層を生じることになる。そのため、炭素繊維強化複合材料の特徴の一つである導電性のうち、厚み方向の導電性が著しく劣るという欠点があり、炭素繊維強化複合材料において優れた耐衝撃性と導電性とを両立することは困難であった。   However, these technologies give a resin layer that becomes an insulating layer between layers while providing high impact resistance. Therefore, among the conductivity that is one of the characteristics of the carbon fiber reinforced composite material, there is a disadvantage that the conductivity in the thickness direction is extremely inferior, and the carbon fiber reinforced composite material has both excellent impact resistance and conductivity. It was difficult.

そこで、層間の導電性を向上させる方法として、予めマトリックス樹脂に金属粒子やカーボン粒子(特許文献3参照)などの導電性粒子を配合させる方法や、予めマトリックス樹脂に導電性フィルム(特許文献4参照)を配合させる方法が考えられるが、これらの方法は高度な導電性と耐衝撃性との両立を十分満足できるものではなく、また層間の厚さに対応した粒子、フィルムを使用する必要があり層間の設計が困難であった。   Therefore, as a method for improving the conductivity between layers, a method in which conductive particles such as metal particles and carbon particles (see Patent Document 3) are mixed in advance with a matrix resin, or a conductive film in a matrix resin (see Patent Document 4). ) Can be considered, but these methods are not sufficient to satisfy both high conductivity and impact resistance, and it is necessary to use particles and films corresponding to the thickness between layers. Inter-layer design was difficult.

また、マトリックス樹脂と導電性粒子の接着性を改良する方法として、シランカップリング剤を用いる方法(特許文献5参照)があるが、この方法も高度な導電性と耐衝撃性との両立を十分満足できるものではなかった。   In addition, as a method for improving the adhesion between the matrix resin and the conductive particles, there is a method using a silane coupling agent (see Patent Document 5). This method is also sufficient to achieve both high conductivity and impact resistance. It was not satisfactory.

米国特許第5,028,478号明細書US Pat. No. 5,028,478 特開平3−26750号公報JP-A-3-26750 特開2008−231395号公報JP 2008-231395 A 特開2009−062473号公報JP 2009-062473 A 特開2009−074075号公報JP 2009-077405 A

そこで本発明の目的は、優れた力学特性と導電性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材料用のエポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび優れた耐衝撃性等の力学特性と導電性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材料を提供することを目的とするものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite materials having excellent mechanical properties and electrical conductivity, a prepreg, and a carbon fiber reinforced composite having electrical properties and electrical properties such as excellent impact resistance. The purpose is to provide materials.

本発明は、上記目的を達成するために次のいずれかの構成を有するものである。   In order to achieve the above object, the present invention has any one of the following configurations.

すなわち、本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物は、少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、および(C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子(以下、「導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子」と称する場合がある。)を含む炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物である。   That is, the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention comprises thermoplastic resin particles (hereinafter referred to as “conductive”) containing at least (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) a conductive substance. It may be referred to as “substance-containing thermoplastic resin particles”.).

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の好ましい態様によれば、(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子がエポキシ樹脂組成物中に0.01〜50質量%含まれている炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物である。   According to a preferred embodiment of the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention, (C) carbon containing 0.01 to 50% by mass of conductive material-containing thermoplastic resin particles in the epoxy resin composition. It is an epoxy resin composition for fiber-reinforced composite materials.

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の好ましい態様によれば、前記導電性物質がカーボンブラックである炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物である。   According to a preferred aspect of the epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material of the present invention, the conductive resin is an epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material, which is carbon black.

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の好ましい態様によれば、前記導電性物質が、(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子中に10〜80質量%含まれている炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物である。   According to a preferred aspect of the epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material of the present invention, the conductive material is carbon fiber containing 10 to 80% by mass of the conductive material-containing thermoplastic resin particles (C). It is an epoxy resin composition for reinforced composite materials.

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の好ましい態様によれば、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度が180℃以下の熱可塑性樹脂である炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物である。   According to a preferred aspect of the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention, it is an epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material, which is a thermoplastic resin having a glass transition temperature of 180 ° C. or lower. .

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の好ましい態様によれば、(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の平均粒径が150μmより小さい炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物である。   According to a preferred embodiment of the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention, (C) the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material having an average particle size of the conductive material-containing thermoplastic resin particles of less than 150 μm. is there.

また、本発明のプリプレグは、少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、および(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を含む炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を、炭素繊維に含浸させてなるプリプレグである。   In addition, the prepreg of the present invention comprises carbon fiber reinforced epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material containing at least (A) epoxy resin, (B) curing agent, and (C) conductive substance-containing thermoplastic resin particles. A prepreg impregnated.

また、本発明の炭素繊維強化複合材料は、少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、および(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を含む炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を、炭素繊維に含浸させてなるプリプレグを硬化して得られる炭素繊維強化複合材料、あるいは少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、および(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を含む炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の硬化物と炭素繊維からなる炭素繊維強化複合材料である。   Moreover, the carbon fiber reinforced composite material of the present invention comprises an epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material containing at least (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) a conductive substance-containing thermoplastic resin particle. , A carbon fiber reinforced composite material obtained by curing a prepreg impregnated in carbon fiber, or carbon containing at least (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) a conductive substance-containing thermoplastic resin particle A carbon fiber reinforced composite material comprising a cured product of an epoxy resin composition for a fiber reinforced composite material and carbon fibers.

本発明では、マトリックス樹脂であるエポキシ樹脂組成物に導電性物質含有熱可塑性樹脂を含むことで、それを硬化して得られる炭素繊維強化複合材料に、優れた耐衝撃性と導電性とを兼ね備えさせることができる。すなわち、従来技術では、耐衝撃性が高いと導電性が低く、また、導電性が高いと耐衝撃性に劣る炭素繊維強化複合材料しか得られなかったが、本発明により、優れた耐衝撃性と導電性とを兼ね備えた炭素繊維強化複合材料が得られる。   In the present invention, a carbon fiber reinforced composite material obtained by curing a thermoplastic resin containing a conductive substance in an epoxy resin composition that is a matrix resin has excellent impact resistance and conductivity. Can be made. That is, in the prior art, if the impact resistance is high, the conductivity is low, and if the conductivity is high, only a carbon fiber reinforced composite material that is inferior in impact resistance can be obtained. And a carbon fiber reinforced composite material having both conductivity and conductivity.

また、本発明の炭素繊維強化複合材料は、優れた耐衝撃性と導電性とを兼ね備えているので、航空機の部材の他、テニスラケットやゴルフシャフトなどのスポーツ用品、自動車のバンパーやドアなどの外板部材、およびシャシーやフロントサイドメンバなど自動車の構造部材などに好ましく適用することができる。   In addition, since the carbon fiber reinforced composite material of the present invention has both excellent impact resistance and conductivity, in addition to aircraft components, sports equipment such as tennis rackets and golf shafts, automobile bumpers and doors, etc. It can be preferably applied to an outer plate member and a structural member of an automobile such as a chassis and a front side member.

本発明者らは、炭素繊維、エポキシ樹脂、硬化剤および導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子からなる炭素繊維強化複合材料の導電性メカニズムを追及した結果、導電性物質含有熱可塑性樹脂を配合した炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物が、優れた耐衝撃性と導電性とを高いレベルで兼ね備えた炭素繊維強化複合材料を得られることを明らかにし、本発明に到達したものである。   As a result of pursuing the conductive mechanism of a carbon fiber reinforced composite material composed of carbon fiber, epoxy resin, curing agent and conductive substance-containing thermoplastic resin particles, the present inventors have formulated carbon containing a conductive substance-containing thermoplastic resin. It has been clarified that the epoxy resin composition for fiber reinforced composite material can obtain a carbon fiber reinforced composite material having excellent impact resistance and conductivity at a high level, and the present invention has been achieved.

本発明の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は、いずれも(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を含んでおり、また、プリプレグと炭素繊維強化複合材料は、さらに炭素繊維を含んでいる。   The epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material, prepreg and carbon fiber reinforced composite material of the present invention each include (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) a conductive substance-containing thermoplastic resin particle. In addition, the prepreg and the carbon fiber reinforced composite material further contain carbon fibers.

本発明で用いられる炭素繊維は、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維を用いることが可能であるが、より高い導電性を発現することから、少なくとも280GPaの引張弾性率を有する炭素繊維であることが好ましい。また、耐衝撃性との両立の点から高くとも440GPaの引張弾性率を有する炭素繊維であることが好ましい。また、耐衝撃性の観点からは耐衝撃性に優れ、高い剛性および機械強度を有する炭素繊維強化複合材料が得られることから、引張強度が好ましくは4.4〜6.5GPaであり、一方、引張伸度も重要な要素であり1.7〜2.3%の高強度高伸度炭素繊維であることが好ましい。従って、高い導電性および耐衝撃性を両立する点から、引張弾性率が少なくとも280GPaであり、引張強度が少なくとも4.4GPaであり 、引張伸度が少なくとも1.7%であるという特性を兼ね備えた炭素繊維が最も適している。引張弾性率、引張強度および引張伸度は、JIS R7601−1986年に記載されるストランド引張試験により測定することができる。   The carbon fiber used in the present invention can be any type of carbon fiber depending on the application, but it is a carbon fiber having a tensile modulus of at least 280 GPa because it exhibits higher conductivity. Is preferred. Moreover, it is preferable that it is a carbon fiber which has a tensile elasticity modulus of 440 GPa at the maximum from the point of coexistence with impact resistance. In addition, from the viewpoint of impact resistance, a carbon fiber reinforced composite material having excellent impact resistance and high rigidity and mechanical strength is obtained, so that the tensile strength is preferably 4.4 to 6.5 GPa, The tensile elongation is also an important factor, and is preferably a high-strength, high-strength carbon fiber of 1.7 to 2.3%. Therefore, from the point of achieving both high conductivity and impact resistance, the tensile elastic modulus is at least 280 GPa, the tensile strength is at least 4.4 GPa, and the tensile elongation is at least 1.7%. Carbon fiber is most suitable. The tensile modulus, tensile strength and tensile elongation can be measured by a strand tensile test described in JIS R7601-1986.

本発明で用いられる炭素繊維は、次のようにして製造することができる。まず、アクリル系の炭素繊維の場合、炭素繊維の前駆体として、アクリロニトリルが90質量%以上でアクリロニトリルと共重合可能なモノマーが10質量%未満の構成であるポリアクリロニトリル系共重合体からなる前駆体繊維束を使用することが好ましい。上記の共重合可能なモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸またはこれらのメチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸およびこれらのアルカリ金属塩からなるグループから選ばれた少なくとも1種を用いることが可能である。   The carbon fiber used in the present invention can be produced as follows. First, in the case of an acrylic carbon fiber, a precursor made of a polyacrylonitrile copolymer having a constitution in which acrylonitrile is 90% by mass or more and a monomer copolymerizable with acrylonitrile is less than 10% by mass as a carbon fiber precursor. It is preferable to use fiber bundles. Examples of the copolymerizable monomer include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid or their methyl ester, propyl ester, butyl ester, alkali metal salt, ammonium salt, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, and styrene. At least one selected from the group consisting of sulfonic acids and alkali metal salts thereof can be used.

このポリアクリロニトリル系前駆体繊維束は、単繊維繊度は1.0〜2.0dtexであることが好ましく、より好ましくは1.1〜1.7dtexであり、さらに好ましくは1.2〜1.5dtexである。単繊維繊度が1.0dtexに満たないと、炭素繊維束の弾性率および強度が高くなりすぎ、また生産性も劣る傾向がある。また、単繊維繊度が2.0dtexを超えると、炭化工程にて斑を生じやすくなり、全体の強度を低下させてしまう可能性がある。このポリアクリロニトリル系前駆体繊維束を、空気などの酸化性雰囲気中にて好適には200℃〜300℃の温度範囲で加熱耐炎化することにより耐炎化繊維を製造する。   The polyacrylonitrile-based precursor fiber bundle preferably has a single fiber fineness of 1.0 to 2.0 dtex, more preferably 1.1 to 1.7 dtex, and still more preferably 1.2 to 1.5 dtex. It is. If the single fiber fineness is less than 1.0 dtex, the elastic modulus and strength of the carbon fiber bundle are too high, and the productivity tends to be inferior. Moreover, when the single fiber fineness exceeds 2.0 dtex, it becomes easy to produce spots in the carbonization step, which may reduce the overall strength. The polyacrylonitrile-based precursor fiber bundle is heated and flame-resistant in an oxidizing atmosphere such as air, preferably in a temperature range of 200 ° C. to 300 ° C., to produce flame-resistant fibers.

次に、次工程の炭化処理前に、耐炎化繊維を窒素などの不活性雰囲気中で好適には300℃〜1000℃の範囲温度内で予備炭化処理を行う。このように、耐炎化繊維を予備炭化処理を施した後で、窒素などの不活性雰囲気中で最高温度が好ましくは1000〜1400℃、より好ましくは1000〜1300℃、さらに好ましくは1100〜1250℃の温度範囲で炭化することにより、炭素繊維束を製造することができる。炭化温度の最高温度が1400℃を超えると炭素繊維束の弾性率が高くなり過ぎ、1000℃未満であると炭素繊維の結晶サイズが小さくなり、炭素結晶の成長が不十分なため、得られる炭素繊維束の水分率が高くなって、繊維強化複合材料を成形する際に、マトリックス樹脂の硬化が不十分となり、繊維強化複合材料の引張強度が十分発現しない場合がある。   Next, before the carbonization treatment of the next step, the flameproof fiber is preliminarily carbonized in an inert atmosphere such as nitrogen, preferably within a temperature range of 300 ° C to 1000 ° C. Thus, after pre-carbonizing the flameproofed fiber, the maximum temperature is preferably 1000 to 1400 ° C, more preferably 1000 to 1300 ° C, and even more preferably 1100 to 1250 ° C in an inert atmosphere such as nitrogen. A carbon fiber bundle can be manufactured by carbonizing in the temperature range of. When the maximum carbonization temperature exceeds 1400 ° C., the elastic modulus of the carbon fiber bundle becomes too high, and when it is less than 1000 ° C., the crystal size of the carbon fiber becomes small and the growth of the carbon crystals is insufficient. When the fiber bundle has a high moisture content and the fiber-reinforced composite material is molded, the matrix resin may not be sufficiently cured, and the tensile strength of the fiber-reinforced composite material may not be sufficiently developed.

炭素繊維の市販品としては、“トレカ(登録商標)”T800SC−24K−10Eおよび“トレカ(登録商標)”T700SC−24K−50C(以上いずれも東レ(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available carbon fibers include “Torayca (registered trademark)” T800SC-24K-10E and “Torayca (registered trademark)” T700SC-24K-50C (all of which are manufactured by Toray Industries, Inc.).

炭素繊維の形態や配列については、一方向に引き揃えた長繊維、トウ、織物、不織布、マット、ニット、組み紐、ロービングおよびチョップド等から適宜選択できるが、軽量で耐久性がより高い水準にある炭素繊維強化複合材料を得るためには、炭素繊維が、一方向に引き揃えた長繊維、織物、トウおよびロービング等連続繊維の形態であることが好ましい。   The form and arrangement of the carbon fibers can be selected as appropriate from long fibers aligned in one direction, tows, woven fabrics, nonwoven fabrics, mats, knits, braids, rovings, choppeds, etc., but they are lighter and more durable In order to obtain a carbon fiber reinforced composite material, the carbon fibers are preferably in the form of continuous fibers such as long fibers, woven fabrics, tows and rovings aligned in one direction.

本発明において用いる炭素繊維束は、単繊維繊度は0.2〜2.0dtexであることが必要であり、好ましくは0.4〜1.8dtexであるのが良い。0.2dtex未満であると、撚糸時においてガイドローラーとの接触による炭素繊維束の損傷が起こりやすくなることがあり、また樹脂組成物の含浸処理工程においても同様の損傷が起こることがある。2.0dtexを越えると炭素繊維束に樹脂組成物が十分に含浸されないことがあり、結果として耐疲労性が低下することがある。   The carbon fiber bundle used in the present invention needs to have a single fiber fineness of 0.2 to 2.0 dtex, preferably 0.4 to 1.8 dtex. If it is less than 0.2 dtex, the carbon fiber bundle may be easily damaged by the contact with the guide roller during twisting, and the same damage may also occur in the impregnation treatment step of the resin composition. If it exceeds 2.0 dtex, the resin composition may not be sufficiently impregnated into the carbon fiber bundle, and as a result, the fatigue resistance may be lowered.

本発明において用いられる炭素繊維束は、一つの繊維束中のフィラメント数が2500〜50000本の範囲であることが好ましい。フィラメント数が2500本を下回ると繊維配列が蛇行しやすく強度低下の原因となりやすい。また、フィラメント数が50000本を上回るとプリプレグ作製時あるいは成形時に樹脂含浸をし難い。フィラメント数は、より好ましくは2800〜25000本の範囲である。   In the carbon fiber bundle used in the present invention, the number of filaments in one fiber bundle is preferably in the range of 2500 to 50000. When the number of filaments is less than 2500, the fiber arrangement tends to meander and easily cause a decrease in strength. If the number of filaments exceeds 50,000, it is difficult to impregnate the resin during prepreg production or molding. The number of filaments is more preferably in the range of 2800 to 25000.

また、炭素繊維の形態としては、プリフォームを適用することができる。ここで、プリフォームとは、通常、長繊維の炭素繊維からなる織物基布を積層したもの、またはその織物基布をステッチ糸により縫合一体化したもの、あるいは立体織物や編組物などの繊維構造物を意味する。   Moreover, a preform can be applied as a form of carbon fiber. Here, the preform is usually a laminated fabric base fabric made of carbon fibers of long fibers, a fabric base fabric stitched and integrated with stitch yarns, or a fiber structure such as a three-dimensional fabric or a braided fabric. Means a thing.

本発明で用いられる(A)エポキシ樹脂としては、エポキシ樹脂単体の他、エポキシ樹脂と熱硬化性樹脂の共重合体、変性体および2種類以上ブレンドした樹脂なども用いることができる。   As the epoxy resin (A) used in the present invention, an epoxy resin alone, a copolymer of an epoxy resin and a thermosetting resin, a modified body, a resin blended with two or more kinds, and the like can be used.

エポキシ樹脂と共重合させて用いられる上記の熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂およびポリイミド等が挙げられる。   Examples of the thermosetting resin used by copolymerizing with an epoxy resin include unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, benzoxazine resins, phenol resins, urea resins, melamine resins, and polyimides. .

本発明では、エポキシ樹脂の中でも、特に、アミン類、フェノール類および炭素−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く用いられる。具体的には、アミン類を前駆体とするグリシジルアミン型エポキシ樹脂として、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−p−アミノフェノールおよびトリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体が挙げられる。テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンは、耐熱性に優れているため、航空機構造材等に用いられる炭素繊維複合材料用エポキシ樹脂組成物として特に好ましく用いられる。さらに、トラグリシジルジアミノジフェニルメタンと組み合わせ、グリシジルアニリン型のエポキシ樹脂、液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂、液状のビスフェノールF型エポキシ樹脂も特に好ましく用いられる。   In the present invention, among epoxy resins, in particular, epoxy resins having amines, phenols and a compound having a carbon-carbon double bond as a precursor are preferably used. Specifically, various isomers of tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyl-p-aminophenol, and triglycidylaminocresol are exemplified as glycidylamine type epoxy resins having amines as precursors. Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane is particularly preferably used as an epoxy resin composition for carbon fiber composite materials used for aircraft structural materials and the like because of its excellent heat resistance. Further, glycidyl aniline type epoxy resin, liquid bisphenol A type epoxy resin, and liquid bisphenol F type epoxy resin are particularly preferably used in combination with traglycidyl diaminodiphenylmethane.

また、フェノールを前駆体とするグリシジルエーテル型エポキシ樹脂も好ましく用いられる。このようなエポキシ樹脂として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびレゾルシノール型エポキシ樹脂が挙げられる。   A glycidyl ether type epoxy resin having phenol as a precursor is also preferably used. Examples of such epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, and resorcinol type epoxy resins.

液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂およびレゾルシノール型エポキシ樹脂は、低粘度であるために、他のエポキシ樹脂と組み合わせて使うことが好ましい。   Since the liquid bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin and resorcinol type epoxy resin have low viscosity, it is preferable to use them in combination with other epoxy resins.

また、固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂は、液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂に比較し架橋密度の低い構造を与えるため耐熱性は低くなるが、より靭性の高い構造が得られるため、グリシジルアミン型エポキシ樹脂や液状のビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールF型エポキシ樹脂と組み合わせて用いられる。   In addition, the solid bisphenol A type epoxy resin gives a structure having a lower crosslink density compared to the liquid bisphenol A type epoxy resin, so that the heat resistance is low, but a tougher structure is obtained, so that a glycidylamine type epoxy resin is obtained. Or liquid bisphenol A type epoxy resin or bisphenol F type epoxy resin.

ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂は、低吸水率かつ高耐熱性の硬化樹脂を与える。また、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂およびジフェニルフルオレン型エポキシ樹脂も、低吸水率の硬化樹脂を与えるため好適に用いられる。ウレタン変性エポキシ樹脂およびイソシアネート変性エポキシ樹脂は、破壊靱性と伸度の高い硬化樹脂を与える。   An epoxy resin having a naphthalene skeleton provides a cured resin having a low water absorption and high heat resistance. Biphenyl type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins and diphenylfluorene type epoxy resins are also preferably used because they give a cured resin having a low water absorption rate. Urethane-modified epoxy resins and isocyanate-modified epoxy resins give cured resins having high fracture toughness and high elongation.

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。少なくとも2官能のエポキシ樹脂および3官能以上のエポキシ樹脂を配合することは、樹脂の流動性と硬化後の耐熱性を兼ね備えるものとする。特に、グリシジルアミン型エポキシとグリシジルエーテル型エポキシの組み合わせは、耐熱性および耐水性とプロセス性の両立を可能にする。また、常温で液状のエポキシ樹脂を少なくとも1種と、常温で固形状のエポキシ樹脂を少なくとも1種を配合することは、プリプレグのタック性とドレープ性を適切なものとする。   These epoxy resins may be used alone or in combination as appropriate. The blending of at least a bifunctional epoxy resin and a trifunctional or higher functional epoxy resin has both the fluidity of the resin and the heat resistance after curing. In particular, the combination of glycidylamine type epoxy and glycidyl ether type epoxy makes it possible to achieve both heat resistance and water resistance and processability. In addition, blending at least one epoxy resin that is liquid at room temperature and at least one epoxy resin that is solid at room temperature makes the prepreg tack and drape suitable.

フェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、耐熱性が高く吸水率が小さいため、耐熱耐水性の高い硬化樹脂を与える。これらのフェノールノボラック型エポキシ樹脂やクレゾールノボラック型エポキシ樹脂を用いることによって、耐熱耐水性を高めつつプリプレグのタック性とドレープ性を調節することができる。   Phenol novolac type epoxy resins and cresol novolac type epoxy resins have high heat resistance and low water absorption, and thus give a cured resin having high heat resistance and water resistance. By using these phenol novolac-type epoxy resins and cresol novolac-type epoxy resins, the tackiness and draping properties of the prepreg can be adjusted while improving the heat and water resistance.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”825および“jER(登録商標)”834(以上いずれもジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピクロン(登録商標)”850(大日本インキ化学工業(株)製)、“エポトート(登録商標)”YD―128(東都化成(株)製)、DER―331およびDER−332(以上いずれもダウケミカル社製)などが挙げられる。   Commercially available products of bisphenol A type epoxy resin include “jER (registered trademark)” 825 and “jER (registered trademark)” 834 (both manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), “Epicron (registered trademark)” 850 ( Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), “Epototo (registered trademark)” YD-128 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), DER-331 and DER-332 (all of which are manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.). .

ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”806、“jER(登録商標)”807および“jER(登録商標)”1750(以上いずれもジャパンエポキシレジン(株)製)、“エピクロン”830(大日本インキ化学工業(株)製)、および“エポトート(登録商標)”YD―170(東都化成(株)製)などが挙げられる。   As commercial products of bisphenol F type epoxy resin, “jER (registered trademark)” 806, “jER (registered trademark)” 807 and “jER (registered trademark)” 1750 (all of which are manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), “Epiclon” 830 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), “Epototo (registered trademark)” YD-170 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), and the like.

レゾルシノール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デコナール(登録商標)”EX−201(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available resorcinol-type epoxy resins include “Deconal (registered trademark)” EX-201 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).

テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン型のエポキシ樹脂市販品としては、ELM434(住友化学(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY720、“アラルダイト(登録商標)”MY721、“アラルダイト(登録商標)”MY9512および“アラルダイト(登録商標)”MY9663(以上いずれもVantico社製)、“エポトート(登録商標)”YH―434(東都化成(株)製)などが挙げられる。   Commercially available epoxy resins of the tetraglycidyldiaminodiphenylmethane type include ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldite (registered trademark)” MY720, “Araldite (registered trademark)” MY721, “Araldite (registered trademark)” MY9512 and “Araldite (registered trademark)” MY9663 (all of which are manufactured by Vantico), “Epototo (registered trademark)” YH-434 (manufactured by Tohto Kasei Co., Ltd.), and the like.

アミノフェノール型のエポキシ樹脂市販品としては、ELM120やELM100(以上いずれも住友化学(株)製)、“エピコート(登録商標)”630(ジャパンエポキシレジン(株)製)、および“アラルダイト(登録商標)”MY0510(Vantico社製)などが挙げられる。   Commercially available aminophenol type epoxy resins include ELM120 and ELM100 (all of which are manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Epicoat (registered trademark)” 630 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), and “Araldite (registered trademark). ) "MY0510 (manufactured by Vantico)".

グリシジルアニリン型のエポキシ樹脂市販品としては、GANやGOT(以上いずれも日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available glycidyl aniline type epoxy resins include GAN and GOT (all of which are manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

ビフェニル型エポキシ樹脂の市販品としては、NC−3000(日本化薬(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available biphenyl type epoxy resins include NC-3000 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).

ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の市販品としては、HP7200(大日本インキ化学工業(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available dicyclopentadiene type epoxy resins include HP7200 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.).

ウレタン変性エポキシ樹脂の市販品としては、AER4152(旭化成エポキシ(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available urethane-modified epoxy resins include AER4152 (manufactured by Asahi Kasei Epoxy Corporation).

フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、DEN431やDEN438(以上いずれもダウケミカル社製)、および“エピコート(登録商標)”(ジャパンエポキシレジン(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available phenol novolac type epoxy resins include DEN431 and DEN438 (all of which are manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) and “Epicoat (registered trademark)” (manufactured by Japan Epoxy Resins Co., Ltd.).

本発明で用いられる(B)硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤であり、エポキシ基と反応し得る活性基を有する化合物である。硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルメタンやジアミノジフェニルスルホンの各種異性体、アミノ安息香酸エステル類、各種酸無水物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ポリフェノール化合物、イミダゾール誘導体、脂肪族アミン、テトラメチルグアニジン、チオ尿素付加アミン、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物のようなカルボン酸無水物、カルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミド、ポリメルカプタンおよび三フッ化ホウ素エチルアミン錯体のようなルイス酸錯体などが挙げられる。   The (B) curing agent used in the present invention is an epoxy resin curing agent and is a compound having an active group capable of reacting with an epoxy group. Examples of the curing agent include dicyandiamide, various isomers of diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone, aminobenzoic acid esters, various acid anhydrides, phenol novolac resins, cresol novolac resins, polyphenol compounds, imidazole derivatives, aliphatic amines, tetraamines, and the like. Examples include methylguanidine, thiourea addition amine, carboxylic acid anhydride such as methylhexahydrophthalic anhydride, carboxylic acid hydrazide, carboxylic acid amide, polymercaptan, and Lewis acid complex such as boron trifluoride ethylamine complex. .

芳香族ジアミンを硬化剤として用いることにより、耐熱性の良好なエポキシ樹脂硬化物が得られることから特に好ましい。特に、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体は、耐熱性の良好なエポキシ樹脂硬化物を得るため最も適している。   It is particularly preferable to use an aromatic diamine as a curing agent because an epoxy resin cured product having good heat resistance can be obtained. In particular, various isomers of diaminodiphenylsulfone are most suitable for obtaining a cured epoxy resin having good heat resistance.

また、ジシアンジアミドと尿素化合物、例えば、3,4−ジクロロフェニル−1,1−ジメチルウレアとの組合せ、あるいはイミダゾール類を硬化剤として用いることにより、比較的低温で硬化しながら高い耐熱耐水性が得られる。酸無水物を用いてエポキシ樹脂を硬化することは、アミン化合物硬化に比べ吸水率の低い硬化物を与える。その他、これらの硬化剤を潜在化したもの、例えば、マイクロカプセル化したものを用いることにより、プリプレグの保存安定性、特にタック性やドレープ性が室温放置しても変化しにくい。   Further, by using a combination of dicyandiamide and a urea compound such as 3,4-dichlorophenyl-1,1-dimethylurea or imidazoles as a curing agent, high heat resistance and water resistance can be obtained while curing at a relatively low temperature. . Curing the epoxy resin with an acid anhydride gives a cured product having a lower water absorption than the amine compound curing. In addition, by using a latent product of these curing agents, for example, a microencapsulated product, the storage stability of the prepreg, in particular, tackiness and draping properties hardly change even when left at room temperature.

その添加量の最適値は、エポキシ樹脂と硬化剤の種類によりことなる。例えば、芳香族アミン硬化剤では、化学量論的に当量となるように添加することが好ましいが、当量比0.7〜0.8附近を用いることにより当量で用いた場合より高弾性率樹脂が得られることがあり、これも好ましい態様である。これらの硬化剤は、単独で使用しても複数を併用してもよい。   The optimum value of the amount added depends on the type of epoxy resin and curing agent. For example, in the case of an aromatic amine curing agent, it is preferable to add it so as to be stoichiometrically equivalent, but by using an equivalent ratio of about 0.7 to 0.8, a higher elastic modulus resin than when used in an equivalent amount. Is also a preferred embodiment. These curing agents may be used alone or in combination.

芳香族アミン硬化剤の市販品としては、例えば、“スミキュア(登録商標)”S(住友化学(株)製)、MDA−220(三井化学ファイン(株)製)、“エピキュア(登録商標)”W(ジャパンエポキシレジン(株)製)、および3,3’−DAS(三井化学(株)製)などが挙げられる。   Examples of commercially available aromatic amine curing agents include “SumiCure (registered trademark)” S (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), MDA-220 (manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.), and “Epicure (registered trademark)”. W (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), 3,3′-DAS (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), and the like.

また、これらエポキシ樹脂と硬化剤、あるいはそれらの一部を予備反応させた物を組成物中に配合することもできる。この方法は、粘度調節や保存安定性向上に有効な場合がある。   Moreover, the thing which made these epoxy resin and hardening | curing agent, or some of them pre-react can be mix | blended in a composition. This method may be effective for viscosity adjustment and storage stability improvement.

本発明においては、(A)エポキシ樹脂に、熱可塑性樹脂を混合または溶解して用いることも好適である。このような熱可塑性樹脂としては、一般に、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、チオエーテル結合、スルホン結合およびカルボニル結合からなる群から選ばれた結合を有する熱可塑性樹脂であることが好ましいが、部分的に架橋構造を有していても差し支えない。また、結晶性を有していても非晶性であってもよい。特に、ポリアミド、ポリカーボナート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、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、フェニルトリメチルインダン構造を有するポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアラミド、ポリエーテルニトリルおよびポリベンズイミダゾールからなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂が、エポキシ樹脂に、混合または溶解していることが好適である。   In the present invention, it is also preferable to mix or dissolve the thermoplastic resin in (A) the epoxy resin. Such thermoplastic resins are generally selected from the group consisting of carbon-carbon bonds, amide bonds, imide bonds, ester bonds, ether bonds, carbonate bonds, urethane bonds, thioether bonds, sulfone bonds and carbonyl bonds in the main chain. A thermoplastic resin having a selected bond is preferable, but it may have a partially crosslinked structure. Further, it may be crystalline or amorphous. In particular, polyamide, polycarbonate, polyacetal, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyester, polyamideimide, polyimide, polyetherimide, polyimide having phenyltrimethylindane structure, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetherether It is preferable that at least one resin selected from the group consisting of ketone, polyaramid, polyether nitrile, and polybenzimidazole is mixed or dissolved in the epoxy resin.

これらの熱可塑性樹脂は、市販のポリマーを用いてもよく、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、エポキシ樹脂と反応し得る官能基を末端または分子鎖中に有するオリゴマーが好ましい。   As these thermoplastic resins, commercially available polymers may be used, or so-called oligomers having a molecular weight lower than that of commercially available polymers may be used. As the oligomer, an oligomer having a functional group capable of reacting with an epoxy resin at a terminal or in a molecular chain is preferable.

エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂との混合物は、それらを単独で用いた場合より良好な結果を与える。エポキシ樹脂の脆さを熱可塑性樹脂の強靱さでカバーし、かつ熱可塑性樹脂の成形困難性をエポキシ樹脂でカバーし、バランスのとれたベース樹脂となる。エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂と使用割合(質量部)は、バランスの点で好ましくは100:2〜100:50の範囲であり、より好ましくは100:5〜100:35の範囲である。   Mixtures of epoxy resins and thermoplastic resins give better results than using them alone. The brittleness of the epoxy resin is covered with the toughness of the thermoplastic resin, and the molding difficulty of the thermoplastic resin is covered with the epoxy resin, thereby providing a balanced base resin. The use ratio (parts by mass) of the epoxy resin and the thermoplastic resin is preferably in the range of 100: 2 to 100: 50, more preferably in the range of 100: 5 to 100: 35 in terms of balance.

本発明は、(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子が必須成分として用いられるため、得られる炭素繊維強化複合材料に優れた耐衝撃性を実現させることができる。本発明で用いられる(C)導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の熱可塑性樹脂の素材としては、先に例示した、エポキシ樹脂に混合または溶解して用い得る各種の熱可塑性樹脂と同様の熱可塑性樹脂を用いることができる。中でも、ポリアミドは最も好ましく、マトリックス樹脂との接着性を大きく向上させる。ポリアミドの中でも、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ナイロン11やナイロン6/12共重合体は、特に良好な熱硬化性樹脂との接着強度を与える。   In the present invention, (C) the conductive substance-containing thermoplastic resin particles are used as an essential component, so that the resulting carbon fiber reinforced composite material can achieve excellent impact resistance. The thermoplastic resin material of the conductive material-containing thermoplastic resin particle (C) used in the present invention is the same thermoplastic as the various thermoplastic resins that can be used by mixing or dissolving in the epoxy resin exemplified above. Resin can be used. Among these, polyamide is most preferable and greatly improves the adhesion with the matrix resin. Among polyamides, nylon 6, nylon 66, nylon 12, nylon 11 and nylon 6/12 copolymer give particularly good adhesive strength with thermosetting resins.

なお、本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を、炭素繊維に含浸させてプリプレグを得る場合、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の含有量は、プリプレグ100質量%中に1〜10質量%の範囲であることが好ましい。導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の含有量が、プリプレグに対して10質量%を超えると、プリプレグのタック性やドレープ性が低下するため取り扱い性が悪くなる傾向を示すことがある。導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の量は、高い耐衝撃性を得るためには、プリプレグに対し好ましくは1質量%以上であり、より好ましくは2質量%以上である。   In addition, when carbon fiber is impregnated with the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention to obtain a prepreg, the content of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is 1 to 10 in 100% by mass of the prepreg. It is preferably in the range of mass%. If the content of the conductive material-containing thermoplastic resin particles exceeds 10% by mass with respect to the prepreg, the tackability and draping properties of the prepreg may decrease, and the handleability may tend to deteriorate. In order to obtain high impact resistance, the amount of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more based on the prepreg.

本発明で用いられる(C)導電性物質含有熱可塑性粒子の導電性物質は、電気的に良好な導体である物質が含有されていれば良く、例えば、金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、コバルト等の金属、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリイソチアナフテン、ポリエチレンジオキシチオフェン等の導電性ポリマー、チェネルブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラフェン、中空カーボンファイバー等の炭素を使用することができる。これらの中でも、高い導電性および安定性を示すことからカーボンブラックが特に好ましく用いられる。   The conductive material of the conductive material-containing thermoplastic particles (C) used in the present invention is only required to contain a material that is an electrically good conductor. For example, gold, silver, copper, platinum, nickel, Metals such as palladium and cobalt, conductive polymers such as polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyisothianaphthene, and polyethylenedioxythiophene, carbon black such as channel black, thermal black, furnace black, and ketjen black, carbon nanotubes Carbon such as fullerene, graphene, and hollow carbon fiber can be used. Among these, carbon black is particularly preferably used since it exhibits high conductivity and stability.

導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の導電性物質の含有量は、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子に対して10〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは、20〜80質量%である。10質量%未満であると炭素繊維強化複合材料の導電性が良好でない場合があり、80質量%を超えると熱可塑性樹脂の特性が発揮できなくなる場合がある。   The content of the conductive substance in the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 20 to 80% by mass with respect to the conductive substance-containing thermoplastic resin particles. . If the amount is less than 10% by mass, the conductivity of the carbon fiber reinforced composite material may not be good. If the amount exceeds 80% by mass, the properties of the thermoplastic resin may not be exhibited.

なお、本発明の(C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子(導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子)とは、導電性物質が粒子の表面にコーティングされた粒子とは異なり、熱可塑性樹脂と導電性物質が押出などの手法により混練された後、粉砕あるいは、化学的手法により粒子化され、粒子の内部や表面に導電性物質が含有された粒子のことである。本発明は、このような粒子を用いることにより、炭素繊維強化複合材料の硬化過程において熱可塑性樹脂が変形しやすく、炭素繊維強化複合材料の層間と同サイズの導電性物質の層を形成することが可能であることから、層間に導電性物質が効率良く配置されやすく、炭素繊維強化複合材料の導電性が高くなりやすい。一方、従来用いられていたコーティングされた粒子では、コアの熱可塑性樹脂が変形した場合に、コーティングされた導電性物質がひび割れを起こし、炭素繊維強化複合材料の導電性が低くなる。   Note that the thermoplastic resin particles (C) containing the conductive material (conductive material-containing thermoplastic resin particles) of the present invention are different from the particles in which the conductive material is coated on the surface of the thermoplastic resin. And the conductive material are kneaded by a technique such as extrusion, and then pulverized or granulated by a chemical technique, and the conductive material is contained inside or on the surface of the particle. In the present invention, by using such particles, the thermoplastic resin is easily deformed during the curing process of the carbon fiber reinforced composite material, and a conductive material layer having the same size as the layers of the carbon fiber reinforced composite material is formed. Therefore, it is easy to efficiently dispose the conductive material between the layers, and the conductivity of the carbon fiber reinforced composite material tends to be high. On the other hand, in the conventionally used coated particles, when the core thermoplastic resin is deformed, the coated conductive material is cracked, and the conductivity of the carbon fiber reinforced composite material is lowered.

導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子に使用される熱可塑性樹脂のガラス転移温度が180℃以下の熱可塑性樹脂であることが好ましく、より好ましくは100℃以下である。導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の熱可塑性樹脂のガラス転移温度が180℃以下であると、炭素繊維強化複合材料の硬化過程において熱可塑性樹脂が変形しやすく、炭素繊維強化複合材料の層間と同サイズの導電性物質の層を形成することが可能であることから、炭素繊維強化複合材料の導電性が高くなりやすい。   The glass transition temperature of the thermoplastic resin used for the conductive material-containing thermoplastic resin particles is preferably a thermoplastic resin having a glass transition temperature of 180 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower. When the glass transition temperature of the thermoplastic resin of the conductive material-containing thermoplastic resin particles is 180 ° C. or less, the thermoplastic resin is likely to be deformed during the curing process of the carbon fiber reinforced composite material, and is the same as the interlayer of the carbon fiber reinforced composite material. Since it is possible to form a layer of a conductive material having a size, the conductivity of the carbon fiber reinforced composite material tends to be high.

導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子は、球状粒子でも非球状粒子でも、また多孔質粒子でもよいが、球状粒子に近い形状の粒子の方が、樹脂の流動特性を低下させないため粘弾性に優れ、また応力集中の起点がなく、高い耐衝撃性を与えるという点で好ましい態様である。   The conductive material-containing thermoplastic resin particles may be spherical particles, non-spherical particles, or porous particles, but particles having a shape close to spherical particles are superior in viscoelasticity because they do not deteriorate the flow characteristics of the resin, Further, this is a preferred embodiment in that there is no starting point of stress concentration and high impact resistance is imparted.

本発明のプリプレグにおいて、熱可塑性樹脂粒子と導電性物質含有熱可塑性粒子とを併用する場合、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の平均粒径が熱可塑性樹脂粒子の平均粒径と同じか、もしくは熱可塑性樹脂粒子の平均粒径よりも大きいことが好ましい。導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の平均粒径が熱可塑性樹脂粒子の平均粒径よりも小さい場合、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子が層間に埋もれてしまい、十分な導電性向上効果をもたらさないことがある。   In the prepreg of the present invention, when the thermoplastic resin particles and the conductive material-containing thermoplastic particles are used in combination, the average particle size of the conductive material-containing thermoplastic resin particles is the same as the average particle size of the thermoplastic resin particles, or It is preferably larger than the average particle diameter of the thermoplastic resin particles. When the average particle size of the conductive material-containing thermoplastic resin particles is smaller than the average particle size of the thermoplastic resin particles, the conductive material-containing thermoplastic resin particles are buried between the layers, which does not provide a sufficient conductivity improvement effect. Sometimes.

本発明では、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の平均粒径は、150μmより小さいことが好ましい。平均粒径が大きすぎると、炭素繊維の配列を乱すことがあり、また、後述するように粒子層をプリプレグの表面付近部分に形成するようにした場合、得られる炭素繊維強化複合材料の層間を必要以上に厚くするため、炭素繊維強化複合材料の物性を低下させることがある。平均粒径は、好ましくは1〜150μmであり、さらに好ましくは3〜60μmであり、特に好ましくは5〜30μmである。平均粒径を一定以上とすることにより、炭素繊維の繊維間に粒子が潜り込むことを防ぎ、粒子のプリプレグの積層体の層間部分への局在化を防ぐこともできるため、粒子の存在効果を十分に得ることができ、その結果、得られる炭素繊維強化複合材料に優れた導電性と耐衝撃性を兼ね備えさせやすくなる。   In the present invention, the average particle size of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is preferably smaller than 150 μm. If the average particle size is too large, the arrangement of the carbon fibers may be disturbed, and if the particle layer is formed in the vicinity of the surface of the prepreg as described later, the layers of the obtained carbon fiber reinforced composite material In order to make it thicker than necessary, the physical properties of the carbon fiber reinforced composite material may be lowered. The average particle size is preferably 1 to 150 μm, more preferably 3 to 60 μm, and particularly preferably 5 to 30 μm. By setting the average particle size to a certain value or more, it is possible to prevent particles from entering between the fibers of the carbon fiber, and also to prevent localization of the particles in the interlayer portion of the prepreg laminate. As a result, the obtained carbon fiber reinforced composite material can easily have both excellent conductivity and impact resistance.

ここで説明される平均粒径は、次のように特定される。すなわち、走査型電子顕微鏡などの顕微鏡で粒子を1000倍以上に拡大し写真撮影し、無作為に粒子を選び、その粒子の外接する円の直径を粒径とし、その粒径の平均値(n=50)を粒子の平均粒径とする。   The average particle size described here is specified as follows. That is, the particles are magnified 1000 times or more with a microscope such as a scanning electron microscope and photographed, the particles are randomly selected, the diameter of the circle circumscribing the particles is taken as the particle size, and the average value (n = 50) is the average particle size of the particles.

導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の含有量は、本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物全量に対して、好ましくは0.01〜50質量%、より好ましくは1〜30質量%、さらに好ましくは5〜20質量%である。導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の含有量が少ないと十分な導電性が得られない場合があり、含有量が多すぎるとマトリックス樹脂の粘度が増加しマトリックス樹脂の取扱性が低下する場合がある。   The content of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 1 to 30% by mass, based on the total amount of the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention. More preferably, it is 5-20 mass%. If the content of the conductive material-containing thermoplastic resin particles is small, sufficient conductivity may not be obtained. If the content is too large, the viscosity of the matrix resin may increase and the handling property of the matrix resin may decrease. .

本発明において、熱可塑性樹脂粒子と導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子とを併用する場合には、[熱可塑性樹脂粒子の配合量(質量部)]/[導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の配合量(質量部)]で表される質量比が、好ましくは1〜1000、さらに好ましくは5〜200、特に好ましくは10〜100である。かかる質量比が1よりも小さくなると、十分な耐衝撃性を得ることができない場合があり、また、かかる質量比が1000よりも大きくなると、十分な導電性が得られない場合がある。   In the present invention, when the thermoplastic resin particles and the conductive substance-containing thermoplastic resin particles are used in combination, [the amount of the thermoplastic resin particles (parts by mass)] / [the blend of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles] The mass ratio represented by the amount (parts by mass)] is preferably 1 to 1000, more preferably 5 to 200, and particularly preferably 10 to 100. When the mass ratio is less than 1, sufficient impact resistance may not be obtained, and when the mass ratio is greater than 1000, sufficient conductivity may not be obtained.

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を得るに際し、エポキシ樹脂、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子からなるマスターバッチを使用することも好ましい。すなわち、混合方法によっては、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の凝集物が存在することにより本来の力学特性、導電性が発揮されない場合があるのに対し、マスターバッチとすることで樹脂組成物中への粗大な凝集物の混入を抑制し樹脂組成物中への分散性が向上する。分散性が向上することで、本発明の炭素繊維強化複合材料の導電性、力学特性が安定しばらつきが減少される。また、エポキシ樹脂量の質量比が少なすぎると、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の分散性が悪くなる場合があり、逆に、この範囲よりもエポキシ樹脂の質量比が大きくなるとマスターバッチ法を用いる有用性が低くなる場合がある。   In obtaining the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention, it is also preferable to use a masterbatch composed of epoxy resin and conductive material-containing thermoplastic resin particles. That is, depending on the mixing method, the original mechanical properties and conductivity may not be exhibited due to the presence of aggregates of conductive resin-containing thermoplastic resin particles, whereas in the resin composition by using a master batch. The mixing of coarse aggregates into the resin composition is suppressed, and the dispersibility in the resin composition is improved. By improving the dispersibility, the conductivity and mechanical properties of the carbon fiber reinforced composite material of the present invention are stabilized and variations are reduced. Also, if the mass ratio of the epoxy resin amount is too small, the dispersibility of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles may be deteriorated. Conversely, if the mass ratio of the epoxy resin is larger than this range, the master batch method is used. Usefulness may be reduced.

マスターバッチの適用法としては、例えば次のような手順が、例として挙げられる。まず、攪拌機によりエポキシ樹脂、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を混練し、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を分散させてマスターバッチを作製し、設計したエポキシ樹脂組成物の質量比となるように、残りのエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、硬化剤などの配合物に、作製したマスターバッチを添加することで、目的の炭素繊維複合材料用エポキシ樹脂組成物が得られる。   As an application method of the masterbatch, for example, the following procedure is given as an example. First, knead the epoxy resin and conductive material-containing thermoplastic resin particles with a stirrer, disperse the conductive material-containing thermoplastic resin particles to prepare a masterbatch, and make the mass ratio of the designed epoxy resin composition The target epoxy resin composition for a carbon fiber composite material can be obtained by adding the prepared master batch to the remaining epoxy resin, thermoplastic resin, curing agent and the like.

本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を得るには、熱可塑性樹脂粒子と硬化剤以外の構成要素を150℃程度で均一に加熱混練し、硬化反応が進みにくい温度まで冷却した後に熱可塑性樹脂粒子および硬化剤を加えて混練することが好ましいが、各成分の配合方法は特にこの方法に限定されるものではない。   In order to obtain the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention, components other than the thermoplastic resin particles and the curing agent are uniformly heated and kneaded at about 150 ° C. and cooled to a temperature at which the curing reaction does not proceed easily. Although it is preferable to add and knead the thermoplastic resin particles and the curing agent, the blending method of each component is not particularly limited to this method.

本発明によるプリプレグは、前記の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を炭素繊維に含浸したものである。そのプリプレグの炭素繊維質量分率は、好ましくは40〜90質量%であり、より好ましくは50〜80質量%である。炭素繊維質量分率が低すぎると、得られる炭素繊維強化複合材料の質量が過大となり、比強度および比弾性率に優れる繊維強化複合材料の利点が損なわれることがあり、また、炭素繊維質量分率が高すぎると、樹脂の含浸不良が生じ、得られる炭素繊維強化複合材料がボイドの多いものとなり易く、その力学特性が大きく低下することがある。   The prepreg according to the present invention is obtained by impregnating carbon fibers with the above epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite materials. The carbon fiber mass fraction of the prepreg is preferably 40 to 90% by mass, and more preferably 50 to 80% by mass. If the carbon fiber mass fraction is too low, the mass of the resulting carbon fiber reinforced composite material may be excessive, and the advantages of the fiber reinforced composite material having excellent specific strength and specific modulus may be impaired. If the rate is too high, poor impregnation of the resin will occur, and the resulting carbon fiber reinforced composite material will tend to have many voids, and its mechanical properties may be greatly degraded.

本発明のプリプレグは、粒子に富む層、すなわち、その断面を観察したときに、前記した粒子(導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子、熱可塑性樹脂粒子)が局在して存在している状態が明瞭に確認しうる層(以下、粒子層と略記することがある。)が、プリプレグの表面付近部分に形成されている構造であることが好ましい。   In the prepreg of the present invention, when the particle-rich layer, that is, the cross section thereof is observed, the above-described particles (conductive substance-containing thermoplastic resin particles, thermoplastic resin particles) are present in a localized state. It is preferable that the layer (hereinafter sometimes abbreviated as a particle layer) that can be clearly confirmed has a structure formed in the vicinity of the surface of the prepreg.

このように、粒子が表面側に偏在している構造をとることにより、プリプレグを積層してエポキシ樹脂を硬化させて炭素繊維強化複合材料とした場合、プリプレグ層、すなわち炭素繊維強化複合材料層の間で樹脂層が形成され易く、それにより、炭素繊維強化複合材料層相互の接着性や密着性が高められ、得られる炭素繊維強化複合材料に高度の耐衝撃性が発現されるようになる。   In this way, by taking a structure in which particles are unevenly distributed on the surface side, when a prepreg is laminated and an epoxy resin is cured to form a carbon fiber reinforced composite material, the prepreg layer, that is, the carbon fiber reinforced composite material layer A resin layer is easily formed between them, whereby the adhesion and adhesion between the carbon fiber reinforced composite material layers are enhanced, and the resulting carbon fiber reinforced composite material exhibits high impact resistance.

このような観点から、前記の粒子層は、プリプレグの厚さ100%に対して、プリプレグの表面から、表面を起点として厚さ方向に好ましくは20%の深さ、より好ましくは10%の深さの範囲内に存在していることが好ましい。また、粒子層は、片面のみに存在させても良いが、プリプレグに表裏ができるため、積層に際して注意が必要となる。プリプレグの積層を間違えて、粒子のある層間とない層間が存在すると、衝撃に対して弱い炭素繊維強化複合材料となる。表裏の区別をなくし、積層を容易にするため、粒子層はプリプレグの表裏両面に存在する方がよい。   From such a viewpoint, the particle layer is preferably 20% deep, more preferably 10% deep from the surface of the prepreg in the thickness direction starting from the surface with respect to 100% of the thickness of the prepreg. It is preferable that it exists in the range. In addition, the particle layer may exist only on one side, but since the prepreg can be front and back, care must be taken in the lamination. If the layers of the prepreg are mistaken and there are layers with and without particles, a carbon fiber reinforced composite material that is weak against impacts is obtained. In order to eliminate the distinction between front and back and facilitate lamination, the particle layer should be present on both the front and back sides of the prepreg.

さらに、粒子層内に存在する熱可塑性樹脂粒子と導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の存在割合は、プリプレグ中、熱可塑性樹脂粒子と導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の全量100質量%に対して、好ましくは90〜100質量%であり、より好ましくは95〜100質量%である。   Furthermore, the abundance ratio of the thermoplastic resin particles and the conductive material-containing thermoplastic resin particles present in the particle layer is 100% by mass of the total amount of the thermoplastic resin particles and the conductive material-containing thermoplastic resin particles in the prepreg. , Preferably it is 90-100 mass%, More preferably, it is 95-100 mass%.

この粒子の存在率は、例えば、下記の方法で評価することができる。すなわち、プリプレグを2枚の表面の平滑なポリ四フッ化エチレン樹脂板の間に挟持して密着させ、7日間かけて徐々に硬化温度まで温度を上昇させてゲル化、硬化させて板状のプリプレグ硬化物を作製する。このプリプレグ硬化物の両面に、プリプレグ硬化物の表面から、厚さの20%深さ位置にプリプレグの表面と平行な線を2本引く。次に、プリプレグの表面と上記線との間に存在する粒子の合計面積と、プリプレグの厚みに渡って存在する粒子の合計面積を求め、プリプレグの厚さ100%に対して、プリプレグの表面から20%の深さの範囲に存在する粒子の存在率を計算する。ここで、粒子の合計面積は、断面写真から粒子部分を刳り抜き、その質量から換算して求める。樹脂中に分散する粒子の写真撮影後の判別が困難な場合は、粒子を染色する手段も採用できる。   The abundance of the particles can be evaluated by, for example, the following method. That is, the prepreg is sandwiched between two smooth polytetrafluoroethylene resin plates with a smooth surface, and the temperature is gradually raised to the curing temperature over 7 days to gel and cure to cure the plate-like prepreg. Make a thing. Two lines parallel to the surface of the prepreg are drawn on both surfaces of the prepreg cured product from the surface of the prepreg cured product at a depth of 20% of the thickness. Next, the total area of the particles existing between the surface of the prepreg and the line and the total area of the particles existing over the thickness of the prepreg are obtained, and from the surface of the prepreg with respect to 100% of the thickness of the prepreg. Calculate the abundance of particles present in the 20% depth range. Here, the total area of the particles is obtained by cutting out the particle portion from the cross-sectional photograph and converting it from the mass. If it is difficult to discriminate the particles dispersed in the resin after photography, a means for dyeing the particles can also be employed.

また、本発明において導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の量は、プリプレグに対して20質量%以下の範囲であることが好ましい。プリプレグに対して20質量%を超えると、粒子と樹脂との混合が困難になる上、プリプレグのタックとドレープ性が低下することがある。すなわち、ベース樹脂であるエポキシ樹脂の特性を維持しつつ、粒子による耐衝撃性を付与するには、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の量は、プリプレグに対して20質量%以下であることが好ましく、より好ましくは15質量%以下である。プリプレグのハンドリングを一層優れたものにするためには、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子の量は、10質量%以下であることが好ましい。その粒子量は、高い耐衝撃と導電性を得るために、プリプレグに対し1質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは2質量%以上である。   In the present invention, the amount of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is preferably in the range of 20% by mass or less based on the prepreg. When it exceeds 20 mass% with respect to a prepreg, mixing of particle | grains and resin will become difficult, and the tack | tuck and drape property of a prepreg may fall. That is, in order to provide impact resistance by particles while maintaining the properties of the epoxy resin as the base resin, the amount of the conductive material-containing thermoplastic resin particles should be 20% by mass or less based on the prepreg. Preferably, it is 15 mass% or less more preferably. In order to further improve the handling of the prepreg, the amount of the conductive substance-containing thermoplastic resin particles is preferably 10% by mass or less. The amount of the particles is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more with respect to the prepreg in order to obtain high impact resistance and conductivity.

本発明のプリプレグは、特開平1−26651号公報、特開昭63−170427号公報または特開昭63−170428号公報に開示されているような方法を応用して製造することができる。具体的には、本発明のプリプレグは、炭素繊維とマトリックス樹脂であるエポキシ樹脂からなる一次プリプレグの表面に、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子と熱可塑性樹脂粒子をそのまま塗布する方法、マトリックス樹脂であるエポキシ樹脂中にこれらの導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子と熱可塑性樹脂粒子を均一に混合した混合物を調整し、この混合物を炭素繊維に含浸させる過程において強化繊維で導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子と熱可塑性樹脂粒子の侵入を遮断せしめてプリプレグの表面部分に粒子を局在化させる方法、または予めエポキシ樹脂を炭素繊維に含浸させて一次プリプレグを作製しておき、一次プリプレグ表面に、これらの粒子を高濃度で含有する熱硬化性樹脂のフィルムを貼付する方法等で製造することができる。導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子と熱可塑性樹脂粒子が、プリプレグの厚み20%の深さの範囲に均一に存在することで、耐衝撃性と導電性とを兼ね備えた炭素繊維複合材料用のプリプレグが得られる。   The prepreg of the present invention can be produced by applying a method as disclosed in JP-A-1-26651, JP-A-63-170427 or JP-A-63-170428. Specifically, the prepreg of the present invention is a method in which the conductive resin-containing thermoplastic resin particles and the thermoplastic resin particles are directly applied to the surface of a primary prepreg composed of carbon fiber and an epoxy resin that is a matrix resin. A conductive resin-containing thermoplastic resin is reinforced with a fiber prepared by uniformly mixing a mixture of these conductive substance-containing thermoplastic resin particles and thermoplastic resin particles in a certain epoxy resin, and impregnating the mixture into carbon fibers. A method of blocking the invasion of particles and thermoplastic resin particles to localize the particles on the surface portion of the prepreg, or preparing a primary prepreg by impregnating carbon fiber with an epoxy resin in advance, and the surface of the primary prepreg It can manufacture by the method of sticking the film of the thermosetting resin which contains these particle | grains in high concentration. Conductive substance-containing thermoplastic resin particles and thermoplastic resin particles are uniformly present in the depth range of 20% of the prepreg thickness, so that the prepreg for carbon fiber composite material having both impact resistance and conductivity is provided. Is obtained.

本発明の炭素繊維強化複合材料は、上述した本発明のプリプレグを所定の形態で積層し、加圧・加熱して樹脂を硬化させる方法を一例として、製造することができる。熱可塑性樹脂粒子と導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子とを組み合わせて用いることにより、炭素繊維強化複合材料への落錘衝撃(または局所的な衝撃)時、局所的な衝撃により生じる層間剥離が低減されるため、かかる衝撃後の炭素繊維強化複合材料に応力がかかった場合において応力集中による破壊の起点となる前記局所的な衝撃に起因して生じた層間剥離部分が少ないことや、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子が積層層内の炭素繊維との接触確率が高く、導電パスを形成し易いことから、高い耐衝撃性と導電性とを発現する炭素繊維強化複合材料が得られる。   The carbon fiber reinforced composite material of the present invention can be produced by taking, as an example, a method of laminating the above-described prepreg of the present invention in a predetermined form and curing the resin by pressurization and heating. Use of a combination of thermoplastic resin particles and conductive resin-containing thermoplastic resin particles reduces delamination caused by local impacts when falling weight impacts (or local impacts) on carbon fiber reinforced composite materials Therefore, when stress is applied to the carbon fiber reinforced composite material after such an impact, there are few delamination portions caused by the local impact that becomes the starting point of fracture due to stress concentration, or conductive materials. Since the contained thermoplastic resin particles have a high contact probability with the carbon fibers in the laminated layer and easily form a conductive path, a carbon fiber reinforced composite material that exhibits high impact resistance and conductivity can be obtained.

さらに、プリプレグを用いずに、本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させた後、加熱硬化する方法、例えばハンド・レイアップ法、フィラメント・ワインディング法、プルトルージョン法、レジン・インジェクション・モールディング法、レジン・トランスファー・モールディング法などの成形法によっても炭素繊維強化複合材料を作製することができる。   Further, a method for directly curing the epoxy fiber composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention without using a prepreg, followed by heat curing, such as a hand layup method, a filament winding method, a pultrusion method. The carbon fiber reinforced composite material can also be produced by a molding method such as a resin method, a resin injection molding method, or a resin transfer molding method.

本発明の炭素繊維強化複合材料は、航空機構造部材、風車の羽根、自動車外板およびICトレイやノートパソコンの筐体(ハウジング)などのコンピュータ用途に好ましく用いられる。   The carbon fiber reinforced composite material of the present invention is preferably used for computer applications such as aircraft structural members, windmill blades, automobile outer plates, IC trays, and housings (housings) of notebook computers.

以下、実施例によって、本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物と、それを用いたプリプレグと炭素繊維強化複合材料について、より具体的に説明する。実施例で用いた樹脂原料、プリプレグおよび炭素繊維強化複合材料の作製方法、衝撃後圧縮強度の評価方法を、次に示す。実施例のプリプレグの作製環境および評価は、特に断りのない限り、温度25℃±2℃、相対湿度50%の雰囲気で行ったものである。また、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention, the prepreg using the same, and the carbon fiber reinforced composite material will be described more specifically with reference to examples. The resin raw materials, prepregs and carbon fiber reinforced composite materials used in the examples, and methods for evaluating post-impact compressive strength are shown below. The production environment and evaluation of the prepregs of the examples are performed in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. ± 2 ° C. and a relative humidity of 50% unless otherwise specified. Further, the present invention is not limited to these examples.

<炭素繊維>
・“トレカ(登録商標)”T800S−24K−10E(繊維数24,000本、引張強度5.9GPa、引張弾性率290GPa、引張伸度2.0%の炭素繊維、総繊度1.03g/m、東レ(株)製)。
<Carbon fiber>
"Torayca (registered trademark)" T800S-24K-10E (24,000 fibers, tensile strength 5.9 GPa, tensile elastic modulus 290 GPa, tensile elongation 2.0% carbon fiber, total fineness 1.03 g / m , Manufactured by Toray Industries, Inc.).

<エポキシ樹脂>
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂、“jER(登録商標)”825(ジャパンエポキシレジン(株)製)
・テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ELM434(住友化学(株)製)。
<Epoxy resin>
・ Bisphenol A type epoxy resin, "jER (registered trademark)" 825 (manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.)
Tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

<硬化剤>
・4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(三井化学ファイン(株)製)。
<Curing agent>
-4,4'-diaminodiphenyl sulfone (made by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.).

<熱可塑性樹脂>
・末端に水酸基を有するポリエーテルスルホン“スミカエクセル(登録商標)”PES5003P(住友化学(株)製)。
<Thermoplastic resin>
-Polyethersulfone having a hydroxyl group at the terminal "SUMICA EXCEL (registered trademark)" PES5003P (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

<熱可塑性樹脂粒子>
・ナイロン12粒子SP−10(東レ(株)製、形状:真球)
・下記の製造方法で得られたエポキシ変性ナイロン粒子A
透明ポリアミド(商品名“グリルアミド(登録商標)”−TR55、エムザベルケ社製)90質量部、エポキシ樹脂(商品名“jER(登録商標)”828、ジャパンエポキシレジン(株)製)7.5質量部および硬化剤(商品名“トーマイド(登録商標)”#296、富士化成工業(株)社製)2.5質量部を、クロロホルム300質量部とメタノール100質量部の混合溶媒中に添加して、均一溶液を得た。次に、得られた均一溶液を塗装用のスプレーガンを用いて霧状にして、良く撹拌して3000質量部のn−ヘキサンの液面に向かって吹き付けて溶質を析出させた。析出した固体を濾別し、n−ヘキサンで良く洗浄した後に、100℃の温度で24時間の真空乾燥を行い、エポキシ変性ナイロン粒子Aを得た。(平均粒径:12.5μm)。
<Thermoplastic resin particles>
・ Nylon 12 particles SP-10 (manufactured by Toray Industries, Inc., shape: true sphere)
-Epoxy-modified nylon particles A obtained by the following production method
90 parts by mass of transparent polyamide (trade name “Grillamide (registered trademark)”-TR55, manufactured by Mzavelke), 7.5 parts by mass of epoxy resin (product name “jER (registered trademark)” 828, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) And 2.5 parts by mass of a curing agent (trade name “Tomide (registered trademark)” # 296, manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.) in a mixed solvent of 300 parts by mass of chloroform and 100 parts by mass of methanol, A homogeneous solution was obtained. Next, the obtained uniform solution was atomized using a spray gun for coating, well stirred, and sprayed toward the liquid surface of 3000 parts by mass of n-hexane to precipitate a solute. The precipitated solid was separated by filtration and washed well with n-hexane, followed by vacuum drying at 100 ° C. for 24 hours to obtain epoxy-modified nylon particles A. (Average particle size: 12.5 μm).

<導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子>
・カーボンブラック20%含有ナイロン6粒子(ガラス転移温度:48℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック50%含有ナイロン6粒子(ガラス転移温度:48℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック20%含有ナイロン12粒子(ガラス転移温度:50℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック50%含有ナイロン12粒子(ガラス転移温度:50℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック20%含有ナイロン11粒子(ガラス転移温度:37℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック50%含有ナイロン11粒子(ガラス転移温度:37℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック20%含有ナイロン66粒子(ガラス転移温度:50℃、平均粒径:25μm)
・カーボンブラック50%含有ナイロン66粒子(ガラス転移温度:50℃、平均粒径:25μm)
上記の導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子は、熱可塑性樹脂とカーボンブラックを押出により混練しカーボンブラックを含有した熱可塑性樹脂を得たあと、粉砕あるいは化学的手法により得た。
<Conducting substance-containing thermoplastic resin particles>
-Nylon 6 particles containing 20% carbon black (glass transition temperature: 48 ° C., average particle size: 25 μm)
-Nylon 6 particles containing 50% carbon black (glass transition temperature: 48 ° C., average particle size: 25 μm)
・ Nylon 12 particles containing 20% carbon black (glass transition temperature: 50 ° C., average particle size: 25 μm)
・ Nylon 12 particles containing 50% carbon black (glass transition temperature: 50 ° C., average particle size: 25 μm)
・ Nylon 11 particles containing 20% carbon black (glass transition temperature: 37 ° C., average particle size: 25 μm)
・ Nylon 11 particles containing 50% carbon black (glass transition temperature: 37 ° C., average particle size: 25 μm)
-Nylon 66 particles containing 20% carbon black (glass transition temperature: 50 ° C., average particle size: 25 μm)
-Nylon 66 particles containing 50% carbon black (glass transition temperature: 50 ° C., average particle size: 25 μm)
The conductive material-containing thermoplastic resin particles were obtained by pulverization or a chemical technique after a thermoplastic resin and carbon black were kneaded by extrusion to obtain a thermoplastic resin containing carbon black.

カーボンブラックは、三菱化学(株)製のファーネスブラック(#3030B)を使用した。また、熱可塑性樹脂として、ナイロン6は、ユニチカ(株)製のA1030BRL、ナイロン12は、宇部興産(株)製のナイロン12(“UBESTA(登録商標)”−3020JX6)、ナイロン11は、ウンデカンラクタムを開環重合して得たηr=2.3のナイロン11、ナイロン66はユニチカ(株)製のA125を使用した。   As carbon black, furnace black (# 3030B) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used. As thermoplastic resins, nylon 6 is A1030BRL manufactured by Unitika Ltd., nylon 12 is nylon 12 ("UBESTA (registered trademark)"-3020JX6) manufactured by Ube Industries, Ltd., and nylon 11 is undecane lactam. A125 produced by Unitika Co., Ltd. was used as nylon 11 and nylon 66 with ηr = 2.3 obtained by ring-opening polymerization.

<導電性粒子>
・“ミクロパール(登録商標)”AU215(平均粒径:15.5μm)(特許文献3(特開2008−232395号公報)の実施例1に記載の導電性粒子と同一の導電性粒子)
・“ミクロパール(登録商標)”CU215(平均粒径:15.5μm)(特許文献5(特開2009−074075号公報)の実施例13に記載の導電性粒子と同一の導電性粒子)。
<Conductive particles>
“Micropearl (registered trademark)” AU215 (average particle diameter: 15.5 μm) (the same conductive particles as those described in Example 1 of Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-232395))
“Micropearl (registered trademark)” CU215 (average particle diameter: 15.5 μm) (conductive particles identical to the conductive particles described in Example 13 of Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-077405)).

<カップリング剤>
・Z−6011(東レ・ダウコーニング(株)製):3−アミノプロピルトリエトキシシラン。
<Coupling agent>
-Z-6011 (made by Toray Dow Corning Co., Ltd.): 3-aminopropyltriethoxysilane.

<導電性フィルム>
・導電性フィルムB(厚さ:13.7μm、体積固有抵抗値:3.8×10−5Ωcm)(特許文献4(特開2009−062473号公報)の実施例10に記載の導電性フィルムと同一の導電性フィルム)。
<Conductive film>
Conductive film described in Example 10 of conductive film B (thickness: 13.7 μm, volume resistivity: 3.8 × 10 −5 Ωcm) (Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-062473)) The same conductive film).

(1)プリプレグの厚み20%の深さの範囲に存在する粒子の存在率
プリプレグを、2枚の表面の平滑なポリ四フッ化エチレン樹脂板間に挟持して密着させ、7日間かけて徐々に150℃迄温度を上昇させてゲル化、硬化させて板状の樹脂硬化物を作製した。硬化後、密着面と垂直な方向から切断し、その断面を研磨後、光学顕微鏡で200倍以上に拡大しプリプレグの上下面が視野内に納まるようにして写真撮影した。同様な操作により、断面写真の横方向の5ヵ所でポリ四フッ化エチレン樹脂板間の間隔を測定し、その平均値(n=5)をプリプレグの厚さとした。
(1) Presence of particles existing in a 20% depth range of prepreg The prepreg is sandwiched between two smooth polytetrafluoroethylene resin plates on the surface and brought into close contact, and gradually over 7 days. The temperature was raised to 150 ° C. and gelled and cured to produce a plate-shaped resin cured product. After curing, the film was cut from the direction perpendicular to the contact surface, and the cross-section was polished, then magnified 200 times or more with an optical microscope, and photographed so that the upper and lower surfaces of the prepreg were within the visual field. By the same operation, the distance between the polytetrafluoroethylene resin plates was measured at five locations in the horizontal direction of the cross-sectional photograph, and the average value (n = 5) was taken as the thickness of the prepreg.

プリプレグの両面について、プリプレグの表面から、厚さの20%深さ位置にプリプレグの表面と平行な線を2本引いた。次に、プリプレグの表面と上記線との間に存在する粒子の合計面積と、プリプレグの厚みに渡って存在する粒子の合計面積を求め、プリプレグの厚さ100%に対して、プリプレグの表面から20%の深さの範囲に存在する粒子の存在率を計算した。微粒子の合計面積は、断面写真から粒子部分を刳り抜き、その質量から換算して求めた。マトリックス樹脂中に分散する粒子の写真撮影後の判別が困難な場合は、粒子を染色する手段を用いた。   On both sides of the prepreg, two lines parallel to the surface of the prepreg were drawn from the surface of the prepreg at a depth of 20% of the thickness. Next, the total area of the particles existing between the surface of the prepreg and the line and the total area of the particles existing over the thickness of the prepreg are obtained, and from the surface of the prepreg with respect to 100% of the thickness of the prepreg. The abundance of particles present in the 20% depth range was calculated. The total area of the fine particles was obtained by cutting out the particle portion from the cross-sectional photograph and converting from the mass. When it was difficult to discriminate the particles dispersed in the matrix resin after photography, a means for staining the particles was used.

(2)繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度測定
一方向プリプレグを、[+45°/0°/−45°/90°]3S構成で、擬似等方的に24プライ積層し、オートクレーブにて、180℃の温度で2時間、0.59MPaの圧力下、昇温速度1.5℃/分で成形して25個の積層体を作製した。これらの各積層体から、縦150mm×横100mm(厚み4.5mm)のサンプルを切り出し、SACMA SRM 2R−94に従い、サンプルの中心部に6.7J/mmの落錘衝撃を与え、衝撃後圧縮強度を求めた。
(2) Measurement of compressive strength after impact of fiber reinforced composite material [+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °] A unidirectional prepreg is laminated in a pseudo-isotropic 24 ply with a 3S configuration and is autoclaved. 25 laminates were produced by molding at a temperature of 180 ° C. for 2 hours under a pressure of 0.59 MPa and at a heating rate of 1.5 ° C./min. A sample 150 mm long × 100 mm wide (thickness 4.5 mm) was cut out from each of these laminates, and a falling weight impact of 6.7 J / mm was applied to the center of the sample according to SACMA SRM 2R-94, and compression after impact was performed. The strength was determined.

(3)繊維強化複合材料の導電性測定
一方向プリプレグを、それぞれ[+45°/0°/−45°/90°]2S構成で、擬似等方的に16プライ積層し、オートクレーブにて、180℃の温度で2時間、0.59MPaの圧力下、昇温速度1.5℃/分で成形して25個の積層体を作製した。これらの各積層体から、縦50mm×横50mm(厚み3mm)のサンプルを切り出し、両面に導電性ペースト“ドータイト(登録商標)”D−550(藤倉化成(株)製)を塗布したサンプルを作製した。これらのサンプルを、アドバンテスト(株)製R6581デジタルマルチメーターを用いて、四端子法で積層方向の抵抗を測定し、体積固有抵抗を求めた。
(3) Conductivity measurement of fiber reinforced composite material Each unidirectional prepreg is [+ 45 ° / 0 ° / −45 ° / 90 °] in a 2S configuration, and is quasi-isotropically laminated with 16 plies, and is 180 by an autoclave. 25 laminates were produced by molding at a temperature of 1.5 ° C. for 2 hours under a pressure of 0.59 MPa at a temperature rising rate of 1.5 ° C./min. From each of these laminates, a sample having a length of 50 mm × width 50 mm (thickness 3 mm) was cut out and a sample in which a conductive paste “Dotite (registered trademark)” D-550 (manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd.) was applied to both sides was prepared. did. These samples were measured for resistance in the stacking direction by a four-terminal method using an R6581 digital multimeter manufactured by Advantest Corp. to determine volume resistivity.

(実施例1)
混練装置で、50質量部の“jER”825と50質量部のELM434に、10質量部のPES5003Pを配合して、熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂中に溶解した。その後、20質量部のカーボンブラック含有ナイロン6を混練し、さらに硬化剤である4,4’−ジアミノジフェニルスルホンを40質量部混練して、炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を作製した。
Example 1
In a kneading apparatus, 50 parts by mass of “jER” 825 and 50 parts by mass of ELM 434 were mixed with 10 parts by mass of PES5003P, and the thermoplastic resin was dissolved in the epoxy resin. Thereafter, 20 parts by mass of carbon black-containing nylon 6 was kneaded, and 40 parts by mass of 4,4′-diaminodiphenyl sulfone as a curing agent was further kneaded to prepare an epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material.

表1に示す炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物(表中、数字は質量部を表す。)について、熱可塑性樹脂粒子、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を除くベース樹脂を調製し、ナイフコーターを用いて樹脂目付31g/mで離型紙上にコーティングし、樹脂フィルムを作製した。この樹脂フィルムを一方向に引き揃えた炭素繊維(目付190g/m)の両側に重ね合せてヒートロールを用い、100℃、1気圧で加熱加圧しながら炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を含浸させ、一次プリプレグを得た。 For the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material shown in Table 1 (in the table, the number represents part by mass), a base resin excluding thermoplastic resin particles and conductive substance-containing thermoplastic resin particles was prepared, and a knife A release film was coated on a release paper with a resin basis weight of 31 g / m 2 using a coater to prepare a resin film. An epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material is obtained by superimposing the resin film on both sides of a carbon fiber (weight per unit area 190 g / m 2 ) aligned in one direction and using a heat roll while heating and pressing at 100 ° C. and 1 atm. Was impregnated to obtain a primary prepreg.

次に、最終的な炭素繊維強化複合材料用プリプレグのエポキシ樹脂組成が表1の配合量になるように、熱可塑性粒子、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子を加えて調整したエポキシ樹脂組成物で、ナイフコーターを用いて樹脂目付21g/mで離型紙上にコーティングし、樹脂フィルムを作製した。この樹脂フィルムを、一次プリプレグの両側に重ね合せてヒートロールを用い、100℃、1気圧で加熱加圧しながら炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を含浸させ、目的のプリプレグを得た。 Next, an epoxy resin composition prepared by adding thermoplastic particles and conductive material-containing thermoplastic resin particles so that the epoxy resin composition of the final prepreg for carbon fiber reinforced composite material becomes the blending amount shown in Table 1 Using a knife coater, the release paper was coated with a resin basis weight of 21 g / m 2 to prepare a resin film. This resin film was superimposed on both sides of the primary prepreg, and a heat roll was used to impregnate the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material while heating and pressing at 100 ° C. and 1 atm to obtain the desired prepreg.

得られたプリプレグを用い、上記の(1)プリプレグの厚み20%の深さの範囲に存在する粒子の存在率、(2)繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度測定と(3)繊維強化複合材料の導電性測定に記載のとおりに実施して炭素繊維強化複合材料を得て、衝撃後圧縮強度と体積固有抵抗を測定した。結果を表1に示す。   Using the obtained prepreg, (1) the abundance ratio of particles existing in the depth range of 20% of the thickness of the prepreg, (2) measurement of compressive strength after impact of the fiber reinforced composite material, and (3) fiber reinforced composite The carbon fiber reinforced composite material was obtained as described in the measurement of the conductivity of the material, and the post-impact compressive strength and volume resistivity were measured. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜13、比較例1〜6)
エポキシ樹脂、硬化剤、熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂粒子、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子、導電性粒子、カップリング剤、また導電性フィルムの種類や配合量を表1、2に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にしてプリプレグを作製した。作製した一方向プリプレグを用いて、プリプレグの厚み20%の深さの範囲に存在する粒子の存在率、繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度および導電性を測定した。得られた結果を表1、2にまとめて示す。
(Examples 2 to 13, Comparative Examples 1 to 6)
Tables 1 and 2 show the types and amounts of epoxy resins, curing agents, thermoplastic resins, thermoplastic resin particles, conductive material-containing thermoplastic resin particles, conductive particles, coupling agents, and conductive films. A prepreg was produced in the same manner as in Example 1 except for the change. Using the produced unidirectional prepreg, the abundance of particles existing in the range of 20% depth of the prepreg, the compressive strength after impact of the fiber-reinforced composite material, and the conductivity were measured. The obtained results are summarized in Tables 1 and 2.

Figure 2011144213
Figure 2011144213

Figure 2011144213
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実施例1〜13と比較例1〜6との対比により、本発明の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を用いた炭素繊維強化複合材料は、導電性物質含有熱可塑性樹脂粒子とマトリックス樹脂であるエポキシ樹脂との接着を強固なものとし、高い衝撃後圧縮強度と低い体積固有抵抗を実現し、高度な耐衝撃性と導電性を両立していることが分かる。   By comparison with Examples 1-13 and Comparative Examples 1-6, the carbon fiber reinforced composite material using the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material of the present invention is composed of conductive resin-containing thermoplastic resin particles and matrix resin. It can be seen that the adhesion with the epoxy resin is strong, high compressive strength after impact and low volume resistivity are realized, and both high impact resistance and conductivity are achieved.

本発明よれば、優れた力学特性と導電性を兼ね備えた炭素繊維強化複合材料用の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が得られるため、航空機構造部材、風車の羽根、自動車外板およびICトレイやノートパソコンの筐体(ハウジング)などのコンピュータ用途等に広く展開でき、有用である。   According to the present invention, an epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material having excellent mechanical properties and conductivity, a prepreg, and a carbon fiber reinforced composite material can be obtained. In addition, it can be widely used in computer applications such as IC trays and casings (housings) of notebook computers, and is useful.

Claims (10)

少なくとも(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、(C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子、を含む炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物。 An epoxy resin composition for a carbon fiber reinforced composite material, comprising at least (A) an epoxy resin, (B) a curing agent, and (C) thermoplastic resin particles containing a conductive substance. (C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子がエポキシ樹脂組成物中に0.01〜50質量%含まれている、請求項1に記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物。 (C) The epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite materials according to claim 1, wherein 0.01 to 50% by mass of thermoplastic resin particles containing a conductive substance is contained in the epoxy resin composition. 前記導電性物質がカーボンブラックである、請求項1または2のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition for carbon fiber-reinforced composite material according to claim 1, wherein the conductive substance is carbon black. 前記導電性物質が(C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子中に10〜80質量%含まれている、請求項1から3のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductive material is contained in 10 to 80 mass% in the thermoplastic resin particles containing the conductive material (C). object. 前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度が180℃以下である、請求項1から4のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition for carbon fiber-reinforced composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein the thermoplastic resin has a glass transition temperature of 180 ° C or lower. (C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子の平均粒径が150μmより小さい、請求項1から5のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物。 (C) The epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite materials according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle diameter of the thermoplastic resin particles containing a conductive substance is smaller than 150 µm. 請求項1から6のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を、炭素繊維に含浸させてなるプリプレグ。 A prepreg obtained by impregnating carbon fiber with the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite material according to any one of claims 1 to 6. (C)導電性物質を含有する熱可塑性樹脂粒子が表面側に偏在している、請求項7に記載のプリプレグ。 (C) The prepreg of Claim 7 in which the thermoplastic resin particle containing an electroconductive substance is unevenly distributed in the surface side. 請求項7または8のいずれかに記載のプリプレグを硬化して得られる炭素繊維強化複合材料。 A carbon fiber reinforced composite material obtained by curing the prepreg according to claim 7. 請求項1から6のいずれかに記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物の硬化物と炭素繊維からなる炭素繊維強化複合材料。 The carbon fiber reinforced composite material which consists of hardened | cured material of the epoxy resin composition for carbon fiber reinforced composite materials in any one of Claim 1 to 6, and carbon fiber.
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