JP5468853B2 - 複合材料 - Google Patents
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Description
エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]であり、かつ、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]以外の3官能以上のエポキシ樹脂であり、さらに、成分[A]のエポキシ樹脂が、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノールであり、成分[C]が、ポリエーテルスルホンまたはポリエーテルイミド[C1]と、ポリアミド[C2]であり、かつ、成分[C]が、エポキシ樹脂組成物全体の10〜50重量%であり、成分[C1]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%であり、成分[C2]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%である樹脂組成物であり、該樹脂組成物を下記の成形条件下で硬化したときの硬化物のガラス転移点(吸湿処理前のガラス転移点、Tgdry)が200℃以上で、室温条件(25℃、50%RH)下で測定した曲げ弾性率が3.0GPa以上で、かつ、曲げ強度が130MPa以上となるような物性を有するものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物を、強化繊維基材に含浸させてなるプリプレグを使用し、成形及び硬化して得られる複合材料である。
成分[A]:下記式(1)で表されるエポキシ樹脂
成分[B]:3,3′−ジアミノジフェニルスルホン
成分[C]:熱可塑性樹脂
成形条件:オートクレーブ成形、圧力0.49MPa、温度180℃、時間120分
各樹脂組成物を180℃で2時間硬化させて得られた硬化物を、長さ50mm、幅6mm、厚さ3mmに切り出して試験片を作成した。この試験片を20℃、50%RHの雰囲気中に40時間以上状態調節した後、DMA測定装置(ユービーエム社製Rheogel−E4000)を用いて、3点曲げにて3℃/分の昇温速度、周波数1Hzの歪をかけて測定した。なお、Tg評価は、損失粘弾性(E”)のピークトップを採用するEN6032に準拠して行った。
前記(1)の試験片を、121℃、飽和蒸気圧の条件で24時間暴露した以外は、(1)と同様の方法で測定した。
各エポキシ樹脂組成物を通常のオートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して得られた硬化物を、厚み3mm、幅10mm、長さ70mmのサイズに切りだした後、121℃、飽和蒸気圧の条件で24時間、吸湿処理を行った。
各エポキシ樹脂組成物の硬化物の曲げ弾性率及び強度の測定は、オートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して得られた硬化物の板を作製した。その後、厚み3mm、幅10mm、長さ70mmのサイズにカットした試験片を作製し、スパン間48mmの3点曲げで、室温条件(25℃、50%RH)、及び、前記吸湿処理した試験片を高温条件(82℃)で、それぞれ曲げ測定を行った。
オートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して得られた硬化物を、厚み3mm、幅6mm、長さ50mmのサイズに切りだした後、水置換法により密度測定を行った。このとき、水温も同時に測定し、水の温度に対応した密度を用いて算出する。これらの測定値から下記式を用いて樹脂硬化物の密度を算出した。
W1:エポキシ樹脂組成物の硬化物の大気中での重量(g)
W2:エポキシ樹脂組成物の硬化物の水中での重量(g)
d:測定水温での水の密度(g/cm3)
耐衝撃性の指標として、衝撃後圧縮強度の評価を、ASTM D7136/D7136Mに準拠し測定した。即ち、プリプレグをカット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得、通常のオートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形した。得られた成形物を0゜方向が152.4mm、90゜方向が101.6mmの寸法に切断し、衝撃後圧縮強度(CAI)試験の試験片を得た。この試験片を用いて26J衝撃後の衝撃後圧縮強度(CAI)を室温下(25℃、50%RH)で測定した。
カット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]2Sの積層体を得た。通常のオートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形した。得られた成形物を、0°方向が305mm、90°方向が34.8mmの長方形に切り出し、さらに中央部に直径6.25mmの円形の孔を穿孔して有孔板に加工し、室温下(25℃、50%RH)、及び、吸湿後に高温条件下(71℃の温水に2週間浸漬させた試験片を、82℃雰囲気下で測定)で、島津製作所製10Tオートグラフ試験機を用いて測定した。
エポキシ樹脂組成物の各成分のうち、成分[A]として、ハンツマン社製のグリシジルアミン型エポキシ樹脂:アラルダイトMY0600を、成分[A]以外のエポキシ樹脂として、ジャパンエポキシレジン社製のグリシジルアミン型エポキシ樹脂:Ep604、ビスフェノールA型エポキシ樹脂:Ep828、アデカ社製のウレタン変性エポキシ樹脂:EPU−6を、成分[B]として、和歌山精化工業製の芳香族アミン硬化剤:セイカキュア−S(4,4’−DDS)、コート剤によりマイクロカプセル化されたDDS(mc−DDS、コート率は10重量%)、日本合成化工社製の芳香族アミン硬化剤:DAS(3,3’−DDS)を、成分[C1]として、住友化学工業社製のポリエーテルスルホン:PES5003P(平均粒子径10μm)、日本GEプラスチック社製のポリエーテルイミド(PEI):ウルテム1000−1000を、成分[C2]として、エムスケミージャパン社製のグリルアミド:TR−55、三井化学社製の熱可塑性ポリイミド:オーラムPD450Mを、その他の添加剤として、ジャパンエポキシレジン社製の硬化剤:DICY7T、保土谷化学工業社製の硬化促進剤:DCMU−99を用いた。
引張強度5490MPa、弾性率289GPa)を並べ、これを実施例1〜5及び比較例1、2で得られたそれぞれの樹脂シート2枚で挟み込み、温度100℃、圧力0.3MPaで加熱、含浸させ、炭素繊維目付190g/m2、樹脂含有率35重量%の一方向プリプレグを得た。
Claims (6)
- 少なくとも下記の成分[A]、成分[B]、成分[C]を含むエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]であり、かつ、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]以外の3官能以上のエポキシ樹脂であり、さらに、成分[A]のエポキシ樹脂が、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノールであり、成分[C]が、ポリエーテルスルホンまたはポリエーテルイミド[C1]と、ポリアミド[C2]であり、かつ、成分[C]が、エポキシ樹脂組成物全体の10〜50重量%であり、成分[C1]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%であり、成分[C2]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%である樹脂組成物であり、該樹脂組成物を下記の成形条件下で硬化したときの硬化物のガラス転移点(吸湿処理前のガラス転移点、Tg dry)が200℃以上で、室温条件(25℃、50%RH)下で測定した曲げ弾性率が3.0GPa以上で、かつ、曲げ強度が130MPa以上となるような物性を有するものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物を、強化繊維基材に含浸させてなるプリプレグを使用し、成形及び硬化して得られる複合材料。
成分[A]:下記式(1)で表されるエポキシ樹脂
成分[B]:3,3′−ジアミノジフェニルスルホン
成分[C]:熱可塑性樹脂
成形条件:オートクレーブ成形、圧力0.49MPa、温度180℃、時間120分 - 硬化物を、高温高湿条件で吸湿処理(121℃、飽和蒸気圧、24時間)した後のガラス転移点(吸湿処理後のガラス転移点、Tg wet)が、150℃以上となるような物性を有するものであることを特徴とする請求項1記載の複合材料。
- 硬化物を、高温高湿条件で吸湿処理(121℃、飽和蒸気圧、24時間)した後、高温(82℃)下で測定した曲げ弾性率が2.5GPa以上で、かつ、曲げ強度が70MPa以上となるような物性を有するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の複合材料。
- 強化繊維基材が、炭素繊維であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合材料。
- 強化繊維基材が、一方向炭素繊維シートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合材料。
- 強化繊維基材が、炭素繊維織物シート又は複数種類の繊維で構成された織物シートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合材料。
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