本發(fā)明涉及能夠制作機(jī)械特性和導(dǎo)電性優(yōu)異的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的預(yù)浸料以及使用該預(yù)浸料的復(fù)合材料。
背景技術(shù):
由強(qiáng)化纖維和基體樹(shù)脂構(gòu)成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料具有輕量、高強(qiáng)度、高彈性模量等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、體育·休閑、一般產(chǎn)業(yè)。該纖維強(qiáng)化復(fù)合材料多經(jīng)由預(yù)先將強(qiáng)化纖維和基體樹(shù)脂一體化的預(yù)浸料進(jìn)行制造。
將基體樹(shù)脂含浸于強(qiáng)化纖維而成的預(yù)浸料層疊成型而制造的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料一般在層疊的各纖維層的層間具備由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層。通常,纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中所使用的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電性低,因此存在如下問(wèn)題:即使強(qiáng)化纖維使用具有導(dǎo)電性的纖維,也由于纖維層間的樹(shù)脂層而大幅損害纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的厚度方向的導(dǎo)電性。
作為提高層間的導(dǎo)電性的方法,提出了在構(gòu)成預(yù)浸料的樹(shù)脂組合物中配合金屬粒子的方法(參照專利文獻(xiàn)1)、配合碳粒子的方法(參照專利文獻(xiàn)2)。這些方法中,為了提高導(dǎo)電性,添加大量的導(dǎo)電材料粒子。但是,這些導(dǎo)電材料粒子與樹(shù)脂的粘接性低,因此,在得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中,容易成為破壞的起點(diǎn),復(fù)合材料的機(jī)械特性降低。另外,這些導(dǎo)電材料粒子在預(yù)浸料制造時(shí)使含浸于強(qiáng)化纖維的樹(shù)脂組合物大幅增稠。因此,大幅損害預(yù)浸料的制造性、復(fù)合材料的成型性,使用這樣的預(yù)浸料制造的復(fù)合材料內(nèi)部存在空洞(void)等各種缺陷,因此存在耐沖擊性等機(jī)械特性顯著降低的問(wèn)題。
作為兼具耐沖擊性和導(dǎo)電性的方法,例如專利文獻(xiàn)3中提出了在纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的樹(shù)脂層中部分配合與樹(shù)脂層的厚度等同的直徑的導(dǎo)電性粒子的方法。然而,該方法中導(dǎo)電性粒子的配合量少,因此對(duì)導(dǎo)電性提高存在限制。進(jìn)而,導(dǎo)電性粒子不均勻地分散,因此存在作為導(dǎo)電性指標(biāo)的體積電阻率產(chǎn)生偏差這樣的問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平6-344519號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平8-34864號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2008-231395號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于解決上述以往技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn),提供賦予兼?zhèn)鋬?yōu)異的機(jī)械特性和導(dǎo)電性的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的預(yù)浸料以及兼?zhèn)鋬?yōu)異的機(jī)械特性和導(dǎo)電性的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
解決上述課題的本發(fā)明的預(yù)浸料是基體樹(shù)脂含浸于導(dǎo)電性纖維而成的預(yù)浸料,具有導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域。本發(fā)明中,優(yōu)選在至少由導(dǎo)電性纖維構(gòu)成的導(dǎo)電性纖維層的單面或雙面存在至少由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層,所述導(dǎo)電區(qū)域至少存在于樹(shù)脂層。另外,優(yōu)選所述導(dǎo)電區(qū)域在厚度方向連續(xù)地存在,還優(yōu)選所述導(dǎo)電區(qū)域是導(dǎo)電材料分散于基體樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域,導(dǎo)電區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂形成連續(xù)相。本發(fā)明中,優(yōu)選導(dǎo)電區(qū)域的體積固有電阻為基體樹(shù)脂的其它區(qū)域的千分之一以下。
作為本發(fā)明的另一形態(tài)的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料是基體樹(shù)脂含浸于導(dǎo)電性纖維而成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料,具有導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域。本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料優(yōu)選為在至少由導(dǎo)電性纖維和基體樹(shù)脂構(gòu)成的導(dǎo)電性纖維層層疊而成的層間存在至少由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層、所述導(dǎo)電區(qū)域至少存在于樹(shù)脂層的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
本發(fā)明的預(yù)浸料的制造方法是將由基體樹(shù)脂組合物構(gòu)成的樹(shù)脂膜層疊于導(dǎo)電性纖維基材并使基體樹(shù)脂組合物與導(dǎo)電性纖維基材一體化的預(yù)浸料的制造方法,其特征在于,所述樹(shù)脂膜是導(dǎo)電材料局部存在于由基體樹(shù)脂組合物構(gòu)成的膜的一部分的局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜。作為局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜,優(yōu)選為在由基體樹(shù)脂構(gòu)成的膜的表面配置導(dǎo)電材料而得到的局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜,也優(yōu)選為在支承體配置導(dǎo)電材料后,將導(dǎo)電材料轉(zhuǎn)印于由基體樹(shù)脂構(gòu)成的膜而得到的局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜。
本發(fā)明的另一預(yù)浸料的制造方法是使基體樹(shù)脂組合物與導(dǎo)電性纖維基材一體化的預(yù)浸料的制造方法,導(dǎo)電性纖維基材為導(dǎo)電材料已預(yù)先局部存在于表面的一部分的導(dǎo)電性纖維基材。
根據(jù)本發(fā)明的預(yù)浸料,能夠得到兼?zhèn)鋬?yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械特性的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料兼?zhèn)鋬?yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械特性,因此能夠應(yīng)用于電磁屏蔽、靜電保護(hù)、電流回流以及需要改善導(dǎo)電性的許多用途。特別是能夠在航空宇宙部件、風(fēng)力渦輪、壓力容器、建筑物、船舶、火車、汽車、燃料箱以及其它領(lǐng)域中用于解決電磁上的各種問(wèn)題。
附圖說(shuō)明
圖1是表示本發(fā)明的預(yù)浸料的1方式的概念圖。
圖2是更詳細(xì)地表示本發(fā)明的預(yù)浸料的導(dǎo)電區(qū)域的1方式的概念圖。
圖3是表示本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的1方式的概念圖。
符號(hào)說(shuō)明
1 預(yù)浸料
2 導(dǎo)電性纖維層
3 樹(shù)脂層
4 導(dǎo)電區(qū)域
5 導(dǎo)電材料
6 纖維強(qiáng)化復(fù)合材料
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的預(yù)浸料是基體樹(shù)脂含浸于導(dǎo)電性纖維而成的預(yù)浸料,具有導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域。本發(fā)明的預(yù)浸料中導(dǎo)電材料分散的導(dǎo)電區(qū)域形成導(dǎo)電通路,因此,在厚度方向顯示優(yōu)異的導(dǎo)電性。本發(fā)明中,在導(dǎo)電區(qū)域高密度地局部存在多個(gè)導(dǎo)電材料,相互接近,因此,通電效率高,即使在預(yù)浸料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量極少也顯示高導(dǎo)電性。本發(fā)明中,優(yōu)選在至少由導(dǎo)電性纖維構(gòu)成的導(dǎo)電性纖維層的單面或雙面存在至少由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層,上述導(dǎo)電區(qū)域至少存在于樹(shù)脂層。對(duì)于這樣的構(gòu)成的預(yù)浸料,導(dǎo)電材料分散的導(dǎo)電區(qū)域更有效地形成預(yù)浸料表面與導(dǎo)電性纖維層間的導(dǎo)電通路,因此,在厚度方向顯示更優(yōu)異的導(dǎo)電性。
以下,參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的預(yù)浸料的優(yōu)選的1方式的概念圖。圖1中,[1]為預(yù)浸料,由基體樹(shù)脂含浸于導(dǎo)電性纖維的導(dǎo)電性纖維層[2]和配置于導(dǎo)電性纖維層的表面的由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層[3]構(gòu)成。圖1中,導(dǎo)電性纖維形成為多個(gè)單纖維在一個(gè)方向整齊排列的片狀。
進(jìn)而,本發(fā)明的預(yù)浸料是具備導(dǎo)電區(qū)域[4]的預(yù)浸料。如圖2所示,該導(dǎo)電區(qū)域[4]是導(dǎo)電材料[5]分散于樹(shù)脂而成的區(qū)域。本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域高密度地局部存在導(dǎo)電材料,因此,通電效率高,即使在預(yù)浸料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量極少也顯示高導(dǎo)電性。
本發(fā)明的預(yù)浸料優(yōu)選導(dǎo)電材料分散的導(dǎo)電區(qū)域在厚度方向連續(xù)地存在。如果導(dǎo)電區(qū)域在厚度方向連續(xù)地存在,則導(dǎo)電區(qū)域更有效地形成預(yù)浸料表面與導(dǎo)電性纖維層間或與對(duì)面的預(yù)浸料表面之間的導(dǎo)電通路,因此,在厚度方向顯示特別優(yōu)異的導(dǎo)電性。本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域優(yōu)選在厚度方向占樹(shù)脂層的厚度的80%以上,更優(yōu)選貫通樹(shù)脂層地存在。另外,本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域優(yōu)選與導(dǎo)電性纖維層相接,也優(yōu)選存在于導(dǎo)電性纖維層。
作為本發(fā)明的另一形態(tài)的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料是基體樹(shù)脂含浸于導(dǎo)電性纖維而成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料,具有導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域。本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料優(yōu)選為在至少由導(dǎo)電性纖維和基體樹(shù)脂構(gòu)成的導(dǎo)電性纖維層層疊而成的層間存在至少由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層、上述導(dǎo)電區(qū)域至少存在于樹(shù)脂層的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。圖3是表示本發(fā)明的復(fù)合材料的優(yōu)選的1方式的概念圖。作為本發(fā)明的另一形態(tài)的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料是基體樹(shù)脂含浸于導(dǎo)電性纖維而成的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料[6],存在導(dǎo)電材料[5]分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域[4]。本發(fā)明中,優(yōu)選為在由導(dǎo)電性纖維和基體樹(shù)脂構(gòu)成的導(dǎo)電性纖維層[2]層疊而成的層間具有由基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂層[3]、上述樹(shù)脂層存在導(dǎo)電區(qū)域[4]的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料由于導(dǎo)電材料分散的導(dǎo)電區(qū)域形成導(dǎo)電通路,因此,在厚度方向顯示優(yōu)異的導(dǎo)電性。本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域高密度地局部存在導(dǎo)電材料,因此,通電效率高,即使在復(fù)合材料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量極少,也顯示高導(dǎo)電性。
本發(fā)明中,優(yōu)選導(dǎo)電區(qū)域的樹(shù)脂與樹(shù)脂層的基體樹(shù)脂形成連續(xù)相。通過(guò)導(dǎo)電性區(qū)域的樹(shù)脂與樹(shù)脂層的基體樹(shù)脂形成連續(xù)相,導(dǎo)電區(qū)域與樹(shù)脂層的邊界區(qū)域的破壞得到抑制,因此,纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的機(jī)械特性提高。另外,更優(yōu)選導(dǎo)電區(qū)域的樹(shù)脂為基體樹(shù)脂。
本發(fā)明中,優(yōu)選導(dǎo)電區(qū)域的體積固有電阻為基體樹(shù)脂的其它區(qū)域的千分之一以下。另外,導(dǎo)電區(qū)域的體積固有電阻優(yōu)選為103Ωcm~10-9Ωcm,更優(yōu)選為1Ωcm~10-9Ωcm,進(jìn)一步優(yōu)選為10-2Ωcm~10-9Ωcm。導(dǎo)電區(qū)域的體積固有電阻通過(guò)對(duì)將形成導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電材料分散于以達(dá)到與導(dǎo)電區(qū)域相同的體積占有率的方式形成導(dǎo)電區(qū)域的樹(shù)脂的樹(shù)脂片的體積固有電阻進(jìn)行測(cè)定而求出?;w樹(shù)脂的其它區(qū)域的體積固有電阻通過(guò)對(duì)使基體樹(shù)脂組合物固化而成的樹(shù)脂的體積固有電阻進(jìn)行測(cè)定而求出。
另外,導(dǎo)電區(qū)域優(yōu)選導(dǎo)電材料以體積占有率為20~95體積%的方式分散在樹(shù)脂中。在預(yù)浸料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量?jī)?yōu)選為20質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為10質(zhì)量%以下,進(jìn)一步優(yōu)選為5質(zhì)量%以下,特別優(yōu)選為1質(zhì)量%以下。在預(yù)浸料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量的下限沒(méi)有特別限定,但從得到的復(fù)合材料的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為0.001質(zhì)量%以上。
本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域存在于樹(shù)脂層時(shí),一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域的厚度優(yōu)選為樹(shù)脂層的厚度的80%以上的厚度,導(dǎo)電區(qū)域貫通導(dǎo)電性纖維層地存在時(shí),優(yōu)選為預(yù)浸料的厚度的90%以上的厚度。另外,一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域的厚度優(yōu)選為1~3000μm,更優(yōu)選為10~300μm。
本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域在預(yù)浸料的面方向的截面例如可以呈線狀、格子狀連續(xù)地存在,例如也可以呈點(diǎn)狀、島狀不連續(xù)地存在,從復(fù)合材料的機(jī)械特性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選不連續(xù)地存在。不連續(xù)地存在時(shí),其中一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域的形狀沒(méi)有特別限定,但優(yōu)選預(yù)浸料的面方向的截面形狀為圓、橢圓。在預(yù)浸料的面方向的截面積中所占的導(dǎo)電區(qū)域的面積優(yōu)選為50%以下,更優(yōu)選為10%以下,進(jìn)一步優(yōu)選為5%以下,特別優(yōu)選為1%以下。在預(yù)浸料的面方向的截面積中所占的導(dǎo)電區(qū)域的面積的下限沒(méi)有特別限定,從得到的復(fù)合材料的導(dǎo)電性的均勻性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選為0.001%以上,更優(yōu)選為0.005%以上,進(jìn)一步優(yōu)選為0.01%以上。另外,為了容易兼具復(fù)合材料的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度,一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域的面方向的截面積優(yōu)選為0.01~500000μm2,更優(yōu)選為0.1~100000μm2,更優(yōu)選為1~10000μm2。
本發(fā)明中,從纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的機(jī)械特性的觀點(diǎn)考慮,導(dǎo)電區(qū)域在基體樹(shù)脂中所占的體積占有率優(yōu)選為50體積%以下,更優(yōu)選為10體積%以下,更優(yōu)選為5體積%以下。體積占有率的下限沒(méi)有特別限定,但從得到的復(fù)合材料的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選為0.0001體積%以上,更優(yōu)選為0.0005體積%以上,進(jìn)一步優(yōu)選為0.001體積%以上,特別優(yōu)選為0.01體積%以上。本發(fā)明中,導(dǎo)電區(qū)域高密度地局部存在導(dǎo)電材料而通電效率高,因此,即使體積占有率低,也能夠在厚度方向顯示良好的導(dǎo)電性。另外,如果一個(gè)導(dǎo)電區(qū)域的體積為0.1μm3~1mm3,則容易兼具復(fù)合材料的導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度,故優(yōu)選,更優(yōu)選為0.5μm3~0.5mm3,進(jìn)一步優(yōu)選為1μm3~0.1mm3。
以下對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的預(yù)浸料和纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的各成分進(jìn)行說(shuō)明。
(1)導(dǎo)電性纖維
作為用作導(dǎo)電性纖維的纖維,只要是具有導(dǎo)電性的纖維就沒(méi)有特別限制,例如可舉出碳纖維、碳化硅纖維、金屬纖維。另外,也可以使用纖維表面通過(guò)例如金屬鍍覆處理等方法被導(dǎo)電性物質(zhì)被覆的碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、聚酯纖維、陶瓷纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、碳化硅纖維、礦物纖維、巖石纖維和爐渣纖維等強(qiáng)化纖維。
這些導(dǎo)電性纖維中,從可得到比強(qiáng)度、比彈性模量良好、輕量且高強(qiáng)度的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的方面考慮,更優(yōu)選碳纖維。從拉伸強(qiáng)度優(yōu)異的方面考慮,特別優(yōu)選聚丙烯腈(PAN)系碳纖維。
使用PAN系碳纖維時(shí),其拉伸彈性模量?jī)?yōu)選為100~600GPa,更優(yōu)選為200~500GPa,特別優(yōu)選為230~450GPa。另外,拉伸強(qiáng)度為2000MPa~10000MPa,優(yōu)選為3000~8000MPa。碳纖維的直徑優(yōu)選4~20μm,更優(yōu)選5~10μm。通過(guò)使用這樣的碳纖維,能夠提高得到的復(fù)合材料的機(jī)械性能。
優(yōu)選導(dǎo)電性纖維形成為片狀的基材而使用。作為導(dǎo)電性纖維基材片,例如可舉出將多根纖維在一個(gè)方向整齊排列而成的片、平織、斜紋等二方向織物、多軸織物、無(wú)紡布、墊子、針織物、編帶、將導(dǎo)電性纖維抄紙而成的紙等。
片狀的導(dǎo)電性纖維基材的厚度優(yōu)選0.01~3mm,更優(yōu)選0.1~1.5mm。這些導(dǎo)電性纖維基材片可以以公知的含量含有公知的施膠劑。
另外,使通過(guò)使導(dǎo)電性物質(zhì)附著于導(dǎo)電性纖維的表面而得到的復(fù)合材料的纖維層的導(dǎo)電性提高,故優(yōu)選。作為使導(dǎo)電性物質(zhì)附著于導(dǎo)電性纖維的表面的方法,沒(méi)有特別限制,例如可舉出使含有導(dǎo)電性物質(zhì)的施膠劑附著的方法、對(duì)纖維表面進(jìn)行鍍覆處理的方法、使金屬或碳等納米結(jié)構(gòu)物在纖維表面生長(zhǎng)的方法等。其中,優(yōu)選使含有導(dǎo)電性物質(zhì)的施膠劑附著的方法。附著于導(dǎo)電性纖維的導(dǎo)電性物質(zhì)的量相對(duì)于纖維重量,優(yōu)選為0.01~10質(zhì)量%,更優(yōu)選為0.1~5質(zhì)量%。作為附著于導(dǎo)電性纖維的導(dǎo)電性物質(zhì),可以使用后述的形成導(dǎo)電性區(qū)域的導(dǎo)電材料。
(2)基體樹(shù)脂
本發(fā)明中使用的基體樹(shù)脂沒(méi)有特別限制,例如可以使用固化性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂。
使用固化性樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),由于熱固性樹(shù)脂能夠制造具有高耐熱性的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料,故優(yōu)選。作為熱固性樹(shù)脂,從耐熱性和機(jī)械特性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選通過(guò)熱進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)而至少部分地形成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱固性樹(shù)脂。
作為用作基體樹(shù)脂的固化性樹(shù)脂,例如可舉出不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、苯并嗪樹(shù)脂、三嗪樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、脲樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂和聚酰亞胺樹(shù)脂等。進(jìn)而,也可以使用它們的改性物以及2種以上的共混樹(shù)脂等。這些固化性樹(shù)脂可以為通過(guò)加熱而自固化的樹(shù)脂,也可以為通過(guò)配合固化劑、固化促進(jìn)劑等而固化的樹(shù)脂。
這些固化性樹(shù)脂中,優(yōu)選耐熱性、機(jī)械特性以及與碳纖維的粘接性的平衡優(yōu)異的環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂,從機(jī)械特性的方面考慮,進(jìn)一步優(yōu)選環(huán)氧樹(shù)脂,從耐熱性的方面考慮,更優(yōu)選雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂。
作為環(huán)氧樹(shù)脂,沒(méi)有特別限定,可舉出雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂、醇型環(huán)氧樹(shù)脂、聯(lián)苯型環(huán)氧樹(shù)脂、氫化鄰苯二甲酸型環(huán)氧樹(shù)脂、二聚酸型環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂等雙官能環(huán)氧樹(shù)脂、四(縮水甘油氧基苯基)乙烷、三(縮水甘油氧基苯基)甲烷這樣的縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂、四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷這樣的縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂、萘型環(huán)氧樹(shù)脂、作為酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂的苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂等。
進(jìn)而,可舉出酚醛型環(huán)氧樹(shù)脂等多官能環(huán)氧樹(shù)脂等。另外,也可以進(jìn)一步使用氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂、橡膠改性環(huán)氧樹(shù)脂等各種改性環(huán)氧樹(shù)脂。
其中,優(yōu)選使用分子內(nèi)具有芳香族基團(tuán)的環(huán)氧樹(shù)脂,更優(yōu)選具有縮水甘油胺結(jié)構(gòu)、縮水甘油醚結(jié)構(gòu)中的任一結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂。另外,也可以適當(dāng)使用脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
作為具有縮水甘油胺結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂,可例示N,N,N’,N’-四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷、N,N,O-三縮水甘油基對(duì)氨基苯酚、N,N,O-三縮水甘油基間氨基苯酚、N,N,O-三縮水甘油基-3-甲基-4-氨基苯酚、三縮水甘油基氨基甲酚的各種異構(gòu)體等。
作為具有縮水甘油醚結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹(shù)脂,可例示雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚S型環(huán)氧樹(shù)脂、苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂、甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂。
這些環(huán)氧樹(shù)脂可以根據(jù)需要在芳香族環(huán)結(jié)構(gòu)等中具有非反應(yīng)性取代基。作為非反應(yīng)性取代基,可例示甲基、乙基、異丙基等烷基、苯基等芳香族基團(tuán)、烷氧基、芳烷基、氯、溴等鹵素基團(tuán)等。
作為雙酚型環(huán)氧樹(shù)脂,可舉出雙酚A型樹(shù)脂、雙酚F型樹(shù)脂、雙酚AD型樹(shù)脂、雙酚S型樹(shù)脂等。具體而言,可例示日本環(huán)氧樹(shù)脂公司制的jER815(商品名)、jER828(商品名)、jER834(商品名)、jER1001(商品名)、jER807(商品名)、三井石油化學(xué)制的Epomic R-710(商品名)、大日本油墨化學(xué)工業(yè)制的EXA1514(商品名)等。
作為脂環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂,可例示Huntsman公司制的Araldite CY-179(商品名)、CY-178(商品名)、CY-182(商品名)、CY-183(商品名)等。
作為苯酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂,可例示日本環(huán)氧樹(shù)脂公司制的jER152(商品名)、jER154(商品名)、Dow Chemical公司制的DEN431(商品名)、DEN485(商品名)、DEN438(商品名)、DIC公司制的Epiclon N740(商品名)等,作為甲酚酚醛清漆型環(huán)氧樹(shù)脂,可例示Huntsman公司制的Araldite ECN1235(商品名)、ECN1273(商品名)、ECN1280(商品名)、日本化藥制的EOCN102(商品名)、EOCN103(商品名)、EOCN104(商品名)等。
作為各種改性環(huán)氧樹(shù)脂,例如可例示作為氨酯改性雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂的旭電化制的Adeka Resin EPU-6(商品名)、EPU-4(商品名)等。
這些環(huán)氧樹(shù)脂可以適當(dāng)?shù)剡x擇1種或者混合2種以上使用。其中,以雙酚型為代表的雙官能環(huán)氧樹(shù)脂根據(jù)分子量的不同而存在從液態(tài)到固體的各種等級(jí)的樹(shù)脂。因此,這些樹(shù)脂出于進(jìn)行預(yù)浸料用基體樹(shù)脂的粘度調(diào)整的目的進(jìn)行配合時(shí),是合適的。
作為用作雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂的雙馬來(lái)酰亞胺化合物(以下,也稱為BMI),可以使用以往公知的雙馬來(lái)酰亞胺化合物。例如可舉出下述式(1)所示的雙馬來(lái)酰亞胺化合物。
[式(1)中,R1~R4各自獨(dú)立地表示選自-H、-CH3、-C2H5、-C3H7、-F、-Cl、-Br和-I中的基團(tuán)。對(duì)X進(jìn)行后述。]
作為雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂組合物,優(yōu)選并用含有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的雙馬來(lái)酰亞胺化合物和不含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的雙馬來(lái)酰亞胺化合物。通過(guò)將它們并用,能夠提高得到的預(yù)浸料的操作性。
作為含有芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的雙馬來(lái)酰亞胺化合物(以下,稱為“芳香族雙馬來(lái)酰亞胺化合物”),例如可舉出式(1)中的X為以下的式(2)~(8)中記載的結(jié)構(gòu)的化合物。
[式(5)中,R5表示-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-SO2-。]
[式(6)中,R5表示-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-SO2-。另外,R6~R9各自獨(dú)立地表示選自-H、-CH3、-C2H5、-C3H7、-F、-Cl、-Br和-I中的基團(tuán)。]
[式(7)中,R5表示-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-SO2-。]
[式(8)中,R10~R11各自獨(dú)立地表示-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-SO2-。式(8)中,n為0~0.5。]
作為這樣的芳香族雙馬來(lái)酰亞胺化合物,可舉出N,N’-4,4’-二苯基甲烷雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯醚雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-間亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-對(duì)亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-間甲代亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-亞聯(lián)苯基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-(3,3’-二甲基亞聯(lián)苯基)雙馬來(lái)酰亞胺、2,2-雙[4-(4-馬來(lái)酰亞胺苯氧基)苯基]丙烷、3,3’-二甲基-5,5’-二乙基-4,4’-二苯基甲烷雙馬來(lái)酰亞胺、4-甲基-1,3-亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯基砜雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯甲酮雙馬來(lái)酰亞胺等。
從加固化后的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的耐熱性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選N,N’-4,4’-二苯基甲烷雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯醚雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-間甲代亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、2,2-雙[4-(4-馬來(lái)酰亞胺苯氧基)苯基]丙烷、4-甲基-1,3-亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯基砜雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯甲酮雙馬來(lái)酰亞胺,特別優(yōu)選N,N’-4,4’-二苯基甲烷雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-4,4’-二苯醚雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-間甲代亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、2,2-雙[4-(4-馬來(lái)酰亞胺苯氧基)苯基]丙烷、4-甲基-1,3-亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺。這些芳香族雙馬來(lái)酰亞胺化合物可以單獨(dú)使用,也可以并用2種以上。
作為雙馬來(lái)酰亞胺化合物不含芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的(以下,稱為“脂肪族雙馬來(lái)酰亞胺化合物”),例如可舉出式(1)中的X為以下的式(9)~(11)中記載的結(jié)構(gòu)的化合物。
[式(9)中,n為10以下的整數(shù),優(yōu)選1、2、3、4、6。]
作為這樣的脂肪族雙馬來(lái)酰亞胺化合物,可舉出1,6’-雙馬來(lái)酰亞胺-(2,2,4-三甲基)己烷、己二胺雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-1,2-亞乙基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-1,3-亞丙基雙馬來(lái)酰亞胺、N,N’-1,4-四亞甲基雙馬來(lái)酰亞胺。特別優(yōu)選1,6’-雙馬來(lái)酰亞胺-(2,2,4-三甲基)己烷、己二胺雙馬來(lái)酰亞胺。脂肪族雙馬來(lái)酰亞胺化合物可以單獨(dú)使用,也可以并用2種以上。
雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂組合物優(yōu)選除上述的雙馬來(lái)酰亞胺化合物以外還含有雙馬來(lái)酰亞胺化合物的固化劑。作為雙馬來(lái)酰亞胺化合物的固化劑,例如可舉出烯基酚和/或烯基酚醚化合物。
烯基酚醚通過(guò)酚系化合物與鹵代烯烴的反應(yīng)而得到,通過(guò)對(duì)烯基酚醚進(jìn)行克萊森重排而得到烯基酚(日本特開(kāi)昭52-994號(hào)公報(bào))。雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂組合物中所含的烯基酚和/或烯基酚醚化合物可以包含其重排結(jié)構(gòu)物。
作為烯基酚和/或烯基酚醚,優(yōu)選烯丙基酚、甲基烯丙基酚或它們的醚。更優(yōu)選烯基酚或烯基酚醚為以下的式(12)~(16)的化合物。
[式(12)中,R12、R13、R14各自獨(dú)立地為氫或碳原子數(shù)2~10的烯基,優(yōu)選為烯丙基或丙烯基。其中,R12、R13、R14中的至少1個(gè)為碳原子數(shù)2~10的烯基。]
[式(13)中,R15為直接鍵、CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-S-、-SO-或-SO2-。R16、R17、R18、R19各自獨(dú)立地為氫或碳原子數(shù)2~10的烯基,優(yōu)選為烯丙基或丙烯基。其中,R16、R17、R18、R19中的至少1個(gè)為碳原子數(shù)2~10的烯基。]
式(13)中,特別優(yōu)選以下的式(14)的化合物。
[式(14)中,R15表示直接鍵、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-S-、-SO-或-SO2-。]
[式(15)中,R20、R21為直接鍵、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-S-、-SO-或-SO2-。R22、R23、R24、R25、R26、R27各自獨(dú)立地為氫、碳原子數(shù)1~4的烷基或碳原子數(shù)2~10的烯基,優(yōu)選為烯丙基或丙烯基。其中,R10、R11、R12、R13、R14、R15中的至少1個(gè)為碳原子數(shù)2~10的烯基。P為0~10的整數(shù)。]
[式(16)中,R15表示直接鍵、-CH2-、-C(CH3)2-、-O-、-S-、-SO-或-SO2-。R28、R29各自獨(dú)立地為氫、碳原子數(shù)1~4的烷基或碳原子數(shù)2~10的烯基,優(yōu)選為烯丙基或丙烯基。其中,R28、R29中的至少1個(gè)為碳原子數(shù)2~10的烯基。]
作為這樣的烯基酚或烯基酚醚化合物,可舉出O,O’-二烯丙基雙酚A、4,4’-二羥基-3,3’-二烯丙基聯(lián)苯(4,4’-ジヒドロキシ-3,3’-ジアリルジフェニル)、雙(4-羥基-3-烯丙基苯基)甲烷、2,2’-雙(4-羥基-3,5-二烯丙基苯基)丙烷、2,2’-二烯丙基雙酚F、4,4’-二羥基-3,3’-二烯丙基二苯醚、4,4’-雙-鄰丙烯基苯氧基二苯甲酮等。其中,O,O’-二烯丙基雙酚A、2,2’-雙(4-羥基-3,5-二烯丙基苯基)丙烷、2,2’-二烯丙基雙酚F等由于加固化后的樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高,故優(yōu)選。O,O’-二烯丙基雙酚A由于降低樹(shù)脂組合物的粘度,故特別優(yōu)選。烯基酚和/或烯基酚醚可以單獨(dú)使用,也可以混合2種以上使用。
雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂組合物可通過(guò)在任意的范圍適當(dāng)含有烯基酚和/或烯基酚醚化合物來(lái)調(diào)整粘度,得到良好的成型加工性。另外,能夠使樹(shù)脂組合物充分地含浸于導(dǎo)電性纖維基材內(nèi),與導(dǎo)電性纖維基材充分地粘接。
雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂組合物的芳香族雙馬來(lái)酰亞胺化合物和/或脂肪族雙馬來(lái)酰亞胺化合物的一部分或全部可以溶解于烯基酚和/或烯基酚醚化合物。
作為用作基體樹(shù)脂的熱塑性樹(shù)脂,例如可舉出聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂以及作為其共聚物、共混物的聚烯烴系樹(shù)脂,聚酰胺66、聚酰胺6、聚酰胺12等脂肪族聚酰胺系樹(shù)脂,具有芳香族成分作為酸成分的半芳香族聚酰胺系樹(shù)脂,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂(PBT)等芳香族聚酯系樹(shù)脂,聚碳酸酯系樹(shù)脂,聚苯乙烯系樹(shù)脂(聚苯乙烯樹(shù)脂、AS樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂等)或聚乳酸系等脂肪族聚酯系樹(shù)脂等。
(3)導(dǎo)電材料
本發(fā)明的預(yù)浸料具有導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電區(qū)域。作為使導(dǎo)電材料分散的樹(shù)脂,沒(méi)有特別限制,優(yōu)選為與基體樹(shù)脂有相容性的樹(shù)脂,更優(yōu)選為與基體樹(shù)脂中所含的主劑樹(shù)脂同種的樹(shù)脂。
作為本發(fā)明中使用的導(dǎo)電材料,只要是作為電特性良好的導(dǎo)體發(fā)揮功能的導(dǎo)電物質(zhì)即可,并不僅限定于導(dǎo)體。優(yōu)選體積固有電阻為100~10-9Ωcm、更優(yōu)選為10~10-9Ωcm、進(jìn)一步優(yōu)選為1~10-9Ωcm、特別優(yōu)選為10-1~10-9Ωcm的導(dǎo)電物質(zhì)。體積固有電阻越低,越能夠更高效地提高得到的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性。
作為本發(fā)明中使用的導(dǎo)電材料,優(yōu)選為其最小直徑比使用的導(dǎo)電性纖維的纖維直徑小的導(dǎo)電材料。如果導(dǎo)電材料的最小直徑比使用的導(dǎo)電性纖維的纖維直徑小,則導(dǎo)電材料容易進(jìn)入導(dǎo)電性纖維的單纖維間,容易使導(dǎo)電區(qū)域與導(dǎo)電性纖維層緊密接觸,因此,能夠進(jìn)一步提高得到的復(fù)合材料的導(dǎo)電性。作為本發(fā)明中使用的導(dǎo)電材料,其最小直徑優(yōu)選為1nm~3μm,更優(yōu)選為5nm~1μm,進(jìn)一步優(yōu)選為10nm~0.5μm。
作為導(dǎo)電材料,例如可以使用將金屬材料、碳材料、導(dǎo)電性高分子、無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料的芯材用導(dǎo)電性物質(zhì)被覆的物質(zhì)等。另外,本發(fā)明中,作為預(yù)浸料中所使用的導(dǎo)電材料,只要是在成型為復(fù)合材料后在導(dǎo)電性方面作為電特性良好的導(dǎo)體發(fā)揮功能的導(dǎo)電物質(zhì)即可,可以為以復(fù)合材料的成型溫度轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的物質(zhì)。復(fù)合材料的成型溫度一般為80~300℃,作為以這樣的溫度轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體的物質(zhì),例如可舉出有機(jī)金屬化合物、有機(jī)金屬配合物等。
上述的導(dǎo)電材料中,從顯示高的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性的方面考慮,優(yōu)選金屬材料、碳材料。
作為金屬材料,從能夠防止因金屬材料與碳纖維的電位差而產(chǎn)生的腐蝕的方面考慮,優(yōu)選鉑、金、銀、銅、錫、鎳、鈦、鈷、鋅、鐵、鉻、鋁或以它們?yōu)橹鞒煞值暮辖鸬?。進(jìn)而,也優(yōu)選氧化錫、氧化銦、氧化銦·錫(ITO)等。其中,從顯示高的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性的方面考慮,特別優(yōu)選鉑、金、銀、銅、錫、鎳、鈦或以它們?yōu)橹鞒煞值暮辖稹?/p>
本發(fā)明中使用的導(dǎo)電材料的形態(tài)沒(méi)有特別限制,可以使用填料、連續(xù)體狀的導(dǎo)電材料等。本發(fā)明中,導(dǎo)電材料的形態(tài)從容易形成導(dǎo)電區(qū)域的方面考慮,優(yōu)選為填料。
本發(fā)明中填料是指不連續(xù)體狀的方式,優(yōu)選為其長(zhǎng)寬比為1~1000的導(dǎo)電材料。作為填料狀的導(dǎo)電材料,例如可以使用粒子狀、纖維狀、星形狀的導(dǎo)電材料。使用粒子狀的填料時(shí),其平均粒徑只要是能夠填充到預(yù)浸料的基體樹(shù)脂內(nèi)的大小就沒(méi)有限定,優(yōu)選0.001~10μm,更優(yōu)選0.005~3μm,進(jìn)一步優(yōu)選0.01~1μm,特別優(yōu)選0.05~0.5μm。
使用纖維狀的填料時(shí),其長(zhǎng)度優(yōu)選0.1~500μm,更優(yōu)選1~20μm。直徑優(yōu)選0.001~100μm,更優(yōu)選0.005~5μm,進(jìn)一步優(yōu)選0.01~1μm,特別優(yōu)選0.05~0.5μm。
作為導(dǎo)電性填料,例如對(duì)于金屬材料,可舉出金屬粒子、金屬纖維、有機(jī)金屬粒子、有機(jī)金屬配合物粒子、金屬納米粒子、金屬納米纖維、有機(jī)金屬納米粒子等,對(duì)于碳材料,例如優(yōu)選為選自石墨粒子、碳粒子、碳研磨纖維、炭黑、碳納米管、包含氣相生長(zhǎng)碳纖維(VGCF)的碳納米纖維中的至少一種。
作為炭黑,例如可以使用爐法炭黑、乙炔黑、熱裂炭黑、槽法炭黑、科琴黑等,也優(yōu)選使用將它們共混兩種以上而成的炭黑。
作為連續(xù)體的導(dǎo)電材料,例如可以使用長(zhǎng)纖維狀、膜狀的導(dǎo)電材料。作為連續(xù)體的導(dǎo)電材料,例如可舉出碳長(zhǎng)纖維、金屬長(zhǎng)纖維、石墨膜、金屬箔、碳納米線圈、金屬納米線等。
另外,導(dǎo)電材料的配合量?jī)?yōu)選以在導(dǎo)電區(qū)域體積占有率為20~95體積%的方式進(jìn)行配合。在預(yù)浸料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量?jī)?yōu)選為20質(zhì)量%以下,更優(yōu)選為10質(zhì)量%以下,進(jìn)一步優(yōu)選為5質(zhì)量%以下,特別優(yōu)選為1質(zhì)量%以下。在預(yù)浸料整體中所占的導(dǎo)電材料的添加量的下限沒(méi)有特別限定,但從得到的復(fù)合材料的導(dǎo)電性的觀點(diǎn)考慮,優(yōu)選為0.0005質(zhì)量%以上,更優(yōu)選為0.001質(zhì)量%以上。
(4)基體樹(shù)脂組合物的其它添加物
[固化劑]
使用固化性樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),可以根據(jù)需要在基體樹(shù)脂組合物中配合使樹(shù)脂固化的固化劑。作為固化劑,使用使基體樹(shù)脂固化的公知的固化劑。
例如,作為在使用環(huán)氧樹(shù)脂作為固化性樹(shù)脂時(shí)使用的固化劑,可舉出雙氰胺、芳香族胺系固化劑的各種異構(gòu)體、氨基苯甲酸酯類。雙氰胺由于預(yù)浸料的保存穩(wěn)定性優(yōu)異,故優(yōu)選。另外,從提供耐熱性良好的固化物這樣的觀點(diǎn)考慮,特別優(yōu)選4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯基甲烷等芳香族二胺化合物以及它們的具有非反應(yīng)性取代基的衍生物。在此,非反應(yīng)性取代基與在環(huán)氧樹(shù)脂的說(shuō)明中闡述的非反應(yīng)性取代基同樣。
作為氨基苯甲酸酯類,優(yōu)選使用丙二醇二對(duì)氨基苯甲酸酯、新戊二醇二對(duì)氨基苯甲酸酯。使用它們進(jìn)行固化而成的復(fù)合材料與二氨基二苯砜的各種異構(gòu)體相比,耐熱性差,但拉伸伸長(zhǎng)率優(yōu)異。因此,根據(jù)復(fù)合材料的用途,適當(dāng)選擇使用的固化劑的種類。
基體樹(shù)脂組合物中所含的固化劑的量只要根據(jù)使用的基體樹(shù)脂和固化劑的種類適當(dāng)調(diào)節(jié)適于使至少在樹(shù)脂組合物中配合的基體樹(shù)脂固化的量即可。配合量可以考慮固化劑·固化促進(jìn)劑的有無(wú)和添加量、與固化性樹(shù)脂的化學(xué)反應(yīng)計(jì)量和組合物的固化速度等而適當(dāng)?shù)匕雌谕呐浜狭渴褂?。從保存穩(wěn)定性的觀點(diǎn)考慮,相對(duì)于樹(shù)脂組合物中所含的基體樹(shù)脂100質(zhì)量份,優(yōu)選配合30~100質(zhì)量份的固化劑,更優(yōu)選30~70質(zhì)量份。
作為固化劑,也可以使用利用涂覆劑進(jìn)行微膠囊化的DDS(例如,DDS COAT 10(松本油脂公司制))。微膠囊化的DDS為了防止在室溫狀態(tài)下與未固化的環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng),利用與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)性小的物質(zhì),具體而言為聚酰胺、改性脲樹(shù)脂、改性三聚氰胺樹(shù)脂、聚烯烴、聚石蠟(也包含改性品)等涂覆劑通過(guò)物理、化學(xué)結(jié)合對(duì)DDS粒子的表層進(jìn)行涂覆而成。這些涂覆劑可以單獨(dú)使用或并用,另外,也可以使用利用上述以外的各種涂覆劑進(jìn)行微膠囊化的DDS。
[熱塑性樹(shù)脂]
作為基體樹(shù)脂,使用低粘度的樹(shù)脂時(shí),為了對(duì)樹(shù)脂組合物賦予適當(dāng)?shù)恼扯?,可以配合熱塑性?shù)脂。為了對(duì)該樹(shù)脂組合物進(jìn)行粘度調(diào)節(jié)而配合的熱塑性樹(shù)脂也有提高最終得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的耐沖擊性等機(jī)械特性的效果。
在基體樹(shù)脂組合物中配合的上述熱塑性樹(shù)脂的量根據(jù)樹(shù)脂組合中使用的基體樹(shù)脂的種類而不同,只要以樹(shù)脂組合物的粘度達(dá)到后述的適當(dāng)值的方式適當(dāng)調(diào)節(jié)即可。通常,相對(duì)于樹(shù)脂組合物中所含的基體樹(shù)脂100質(zhì)量份,優(yōu)選以熱塑性樹(shù)脂達(dá)到5~100質(zhì)量份的方式配合。
對(duì)于基體樹(shù)脂組合物的優(yōu)選的粘度,80℃時(shí)的其最低粘度為10~450Poise,更優(yōu)選最低粘度為50~400Poise。樹(shù)脂組合物的最低粘度為10Poise以上時(shí),抑制導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電材料流出,使導(dǎo)電材料局部存在于預(yù)浸料的期望的位置的效果變高。應(yīng)予說(shuō)明,粘度是指由使用流變儀測(cè)定的溫度-粘度曲線得到的粘度?;w樹(shù)脂的粘度可以通過(guò)熱塑性樹(shù)脂、特別是后述的基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的添加量進(jìn)行調(diào)整。
作為熱塑性樹(shù)脂,可舉出基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂和基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂?;w樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂為一部分或全部可通過(guò)加熱等溶解于基體樹(shù)脂的熱塑性樹(shù)脂。另一方面,基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂是指在將FRP成型的溫度或其以下的溫度下實(shí)質(zhì)上不溶解于基體樹(shù)脂的熱塑性樹(shù)脂。即,是指在將FRP成型的溫度下,將樹(shù)脂粒子投入到基體樹(shù)脂中攪拌時(shí),粒子的大小不發(fā)生變化的熱塑性樹(shù)脂。應(yīng)予說(shuō)明,一般將FRP成型的溫度為100~190℃。
基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂未完全溶解時(shí),能夠在基體樹(shù)脂組合物的固化過(guò)程中被加熱而溶解于基體樹(shù)脂,使基體樹(shù)脂組合物的粘度增加。由此,能夠防止由固化過(guò)程中的粘度降低引起的基體樹(shù)脂組合物的流動(dòng)(樹(shù)脂組合物從預(yù)浸料內(nèi)流出的現(xiàn)象)。
[基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂]
基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂優(yōu)選在基體樹(shù)脂的固化溫度下80質(zhì)量%以上溶解于基體樹(shù)脂的樹(shù)脂。
作為基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的具體例,例如使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),可舉出聚醚砜、聚砜、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯等。它們可以單獨(dú)使用,也可以并用2種以上?;w樹(shù)脂組合物中所含的基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂特別優(yōu)選重均分子量(Mw)為8000~40000范圍的聚醚砜、聚砜。優(yōu)選基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的分子量分布均勻。特別是作為重均分子量(Mw)與數(shù)均分子量(Mn)之比的多分散度(Mw/Mn)優(yōu)選為1~10的范圍,更優(yōu)選為1.1~5的范圍。
基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂優(yōu)選具有與基體樹(shù)脂具有反應(yīng)性的反應(yīng)基團(tuán)或形成氫鍵的官能團(tuán)。這樣的基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂能夠提高基體樹(shù)脂的固化過(guò)程中的溶解穩(wěn)定性。另外,能夠?qū)袒蟮玫降腇RP賦予韌性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性和耐濕熱性。
作為具有與基體樹(shù)脂的反應(yīng)性的反應(yīng)基團(tuán),例如使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),優(yōu)選羥基、羧酸基、亞氨基、氨基等。如果使用羥基末端的聚醚砜,則得到的FRP的耐沖擊性、斷裂韌性和耐溶劑性特別優(yōu)異,故更優(yōu)選。
基體樹(shù)脂組合物中所含的基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的含量根據(jù)基體樹(shù)脂的粘度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。從預(yù)浸料的加工性的觀點(diǎn)考慮,相對(duì)于基體樹(shù)脂100質(zhì)量份,優(yōu)選5~100質(zhì)量份,更優(yōu)選5~50質(zhì)量份,進(jìn)一步優(yōu)選10~40質(zhì)量份。
基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的形態(tài)沒(méi)有特別限定,優(yōu)選為粒子狀。粒子狀的基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂可以在樹(shù)脂組合物中均勻地配合。另外,得到的預(yù)浸料的成型性高。基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的平均粒徑優(yōu)選為1~50μm,特別優(yōu)選為3~30μm。
[基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂]
基體樹(shù)脂組合物除基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂以外,也可以含有基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂。本發(fā)明中,優(yōu)選基體樹(shù)脂組合物含有基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂和基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂這兩者。
基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂、基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂的一部分(在固化后的基體樹(shù)脂中不溶解而殘留的環(huán)氧樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂)成為其粒子分散于FRP的基體樹(shù)脂中的狀態(tài)(以下,也將該分散的粒子稱為“層間粒子”)。該層間粒子抑制FRP受到的沖擊的傳播。其結(jié)果,得到的FRP的耐沖擊性提高。
作為基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂,例如使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),可例示聚酰胺、聚縮醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚酯、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚腈、聚苯并咪唑。其中,聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺的韌性和耐熱性高,故優(yōu)選。聚酰胺、聚酰亞胺對(duì)FRP的韌性提高效果特別優(yōu)異。它們可以單獨(dú)使用,也可以并用2種以上。另外,也可以使用它們的共聚物。
特別是通過(guò)使用非晶性聚酰亞胺、尼龍6(注冊(cè)商標(biāo))(通過(guò)己內(nèi)酰胺的開(kāi)環(huán)縮聚反應(yīng)而得到的聚酰胺)、尼龍12(通過(guò)月桂基內(nèi)酰胺的開(kāi)環(huán)縮聚反應(yīng)而得到的聚酰胺)、非晶性的尼龍(也稱為透明尼龍,不會(huì)引起聚合物的結(jié)晶化或聚合物的結(jié)晶化速度極慢的尼龍)這樣的聚酰胺,能夠特別提高得到的FRP的耐熱性。
基體樹(shù)脂組合物中的基體樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂的含量根據(jù)基體樹(shù)脂組合物的粘度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。從預(yù)浸料的加工性的觀點(diǎn)考慮,相對(duì)于基體樹(shù)脂100質(zhì)量份,優(yōu)選為5~60質(zhì)量份,更優(yōu)選為15~40質(zhì)量份?;w樹(shù)脂不溶性熱塑性樹(shù)脂的優(yōu)選的平均粒徑、形態(tài)與基體樹(shù)脂可溶性熱塑性樹(shù)脂同樣。
[其它導(dǎo)電材料]
基體樹(shù)脂組合物可以根據(jù)需要含有存在于導(dǎo)電區(qū)域的導(dǎo)電材料以外的導(dǎo)電材料。作為導(dǎo)電材料,可以使用與上述的導(dǎo)電材料相同的導(dǎo)電材料。導(dǎo)電材料的配合量?jī)?yōu)選以相對(duì)于基體樹(shù)脂組合物中所含的主劑樹(shù)脂100質(zhì)量份為0.0001~20質(zhì)量份的方式配合,更優(yōu)選0.0005~10質(zhì)量份,特別優(yōu)選0.001~5質(zhì)量份。
[其它添加劑]
基體樹(shù)脂組合物除上述成分以外,只要不阻礙本發(fā)明的目的·效果,就可以根據(jù)需要適當(dāng)含有酸酐、路易斯酸、雙氰胺(DICY)、咪唑類這樣的堿性固化劑、脲化合物、有機(jī)金屬鹽、反應(yīng)稀釋劑、填充劑、抗氧化劑、阻燃劑、顏料等各種添加劑。
具體而言,作為酸酐,可例示鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、偏苯四甲酸酐等。作為路易斯酸,可例示三氟化硼鹽類,進(jìn)一步詳細(xì)而言,可例示BF3單乙胺、BF3芐胺等。作為咪唑類,可例示2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-苯基咪唑。另外,可以例示作為脲化合物的3-[3,4-二氯苯基]-1,1-二甲基脲(DCMU)等、作為有機(jī)金屬鹽的乙酰丙酮Co[III]等。作為反應(yīng)性稀釋劑,例如可例示聚亞丙基二乙二醇·二縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚等反應(yīng)性稀釋劑。
(5)基體樹(shù)脂組合物的制造方法
基體樹(shù)脂組合物的制造方法沒(méi)有特別限定,可以使用以往公知的任一種方法。例如,使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),作為樹(shù)脂組合物制造時(shí)所應(yīng)用的混煉溫度,可例示10~160℃的范圍。超過(guò)160℃時(shí),存在環(huán)氧樹(shù)脂的熱劣化,或者部分開(kāi)始固化反應(yīng),得到的樹(shù)脂組合物以及使用該樹(shù)脂組合物制造的預(yù)浸料的保存穩(wěn)定性降低的情況。低于10℃時(shí),存在環(huán)氧樹(shù)脂組合物的粘度高,實(shí)質(zhì)上難以混煉的情況。優(yōu)選為20~130℃,進(jìn)一步優(yōu)選為30~110℃的范圍。
作為混煉機(jī)械裝置,可以使用以往公知的混煉機(jī)械裝置。作為具體的例子,可舉出輥磨機(jī)、行星式混合機(jī)、捏合機(jī)、擠出機(jī)、班伯里密煉機(jī)、裝有攪拌葉片的混合容器、臥式混合槽等。各成分的混煉可以在大氣中或非活性氣體氣氛下進(jìn)行。在大氣中進(jìn)行混煉時(shí),優(yōu)選經(jīng)溫度、濕度管理的氣氛。雖然沒(méi)有特別限定,但優(yōu)選例如在管理為30℃以下的恒定溫度的溫度、相對(duì)濕度50%RH以下的低濕度氣氛下進(jìn)行混煉。
(6)預(yù)浸料
本發(fā)明的預(yù)浸料使基體樹(shù)脂組合物含浸于構(gòu)成導(dǎo)電性纖維基材的各纖維基材的間隙而成。
基體樹(shù)脂組合物的含有率以預(yù)浸料的總質(zhì)量為基準(zhǔn),優(yōu)選為15~60質(zhì)量%。含有率少于15質(zhì)量%時(shí),在得到的復(fù)合材料中產(chǎn)生空隙等,有時(shí)使機(jī)械特性降低。含有率超過(guò)60質(zhì)量%時(shí),強(qiáng)化纖維的加強(qiáng)效果變得不充分,有時(shí)實(shí)質(zhì)上相對(duì)于質(zhì)量的機(jī)械特性低。優(yōu)選含有率為20~50質(zhì)量%,更優(yōu)選為25~50質(zhì)量%。
在此,基體樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂時(shí),組合物的含有率可以如下求出:將預(yù)浸料浸漬于硫酸中,根據(jù)需要進(jìn)行加熱,求出根據(jù)由于環(huán)氧樹(shù)脂分解使質(zhì)量減少而產(chǎn)生的質(zhì)量變化量算出的比例作為樹(shù)脂組合物的含量。
具體而言,首先,將預(yù)浸料切出100mm×100mm制作試驗(yàn)片,測(cè)定其質(zhì)量。接著,將該預(yù)浸料的試驗(yàn)片在硫酸中浸漬或者進(jìn)行煮沸,使樹(shù)脂成分分解而溶出。然后,濾出殘留的纖維,用硫酸清洗,進(jìn)行干燥,測(cè)定干燥纖維的質(zhì)量。最后,根據(jù)硫酸分解操作前后的質(zhì)量變化算出環(huán)氧樹(shù)脂組合物的含有率。
本發(fā)明的預(yù)浸料的形態(tài)只要是將基體樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材的形狀就沒(méi)有特別限定,優(yōu)選為由導(dǎo)電性纖維層和被覆于上述導(dǎo)電性纖維層的表面的樹(shù)脂層構(gòu)成的預(yù)浸料,所述導(dǎo)電性纖維層由導(dǎo)電性纖維和含浸于上述導(dǎo)電性纖維間的基體樹(shù)脂組合物構(gòu)成。樹(shù)脂層的厚度優(yōu)選2~100μm。樹(shù)脂層的厚度更優(yōu)選5~50μm,特別優(yōu)選10~40μm。
(7)預(yù)浸料的制造方法
預(yù)浸料的制造方法沒(méi)有特別限制,也可以采用以往公知的任一種方法。具體而言,可以優(yōu)選采用熱熔法、溶劑法。
熱熔法是在脫模紙上將上述基體樹(shù)脂組合物涂布成薄膜狀而形成樹(shù)脂組合物膜,接著將形成的膜從脫模紙剝離而得到樹(shù)脂組合物膜,然后將樹(shù)脂組合物膜層疊于導(dǎo)電性纖維基材并在加壓下進(jìn)行加熱,由此使樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材的方法。
作為將樹(shù)脂組合物制成樹(shù)脂組合物膜的方法,沒(méi)有特別限定,也可以使用以往公知的任一種方法。具體而言,可以通過(guò)利用口模擠出機(jī)、涂敷器、逆向輥涂布機(jī)、逗號(hào)涂布機(jī)等將樹(shù)脂組合物流延、澆鑄在脫模紙、膜等支承體上而得到。作為制造膜時(shí)的樹(shù)脂溫度,根據(jù)制造膜的樹(shù)脂的組成、粘度適當(dāng)決定。具體而言,優(yōu)選使用與上述的環(huán)氧樹(shù)脂組合物制造方法中的混煉溫度相同的溫度條件。含浸也可以不是1次,而分為多次以任意的壓力和溫度多階段地進(jìn)行。
溶劑法是使用適當(dāng)?shù)娜軇?shù)脂組合物制成清漆狀并使該清漆含浸于導(dǎo)電性纖維基材的方法。這些現(xiàn)有方法中,特別是本發(fā)明的預(yù)浸料可以通過(guò)作為以往公知的制造方法的熱熔法而優(yōu)選地制造。
使用樹(shù)脂組合物膜使基體樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材時(shí)的含浸壓力考慮該樹(shù)脂組合物的粘度·樹(shù)脂流動(dòng)等而適當(dāng)決定。
使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂,利用熱熔法使環(huán)氧樹(shù)脂組合物膜含浸于導(dǎo)電性纖維基材時(shí)的含浸溫度優(yōu)選50~150℃的范圍。含浸溫度更優(yōu)選60~145℃,特別優(yōu)選70~140℃。
本發(fā)明的預(yù)浸料具有導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域。這樣的本發(fā)明的預(yù)浸料通過(guò)預(yù)浸料的制造方法而得到,所述預(yù)浸料的制造方法是將基體樹(shù)脂組合物和導(dǎo)電材料與由導(dǎo)電性纖維構(gòu)成的基材一體化的預(yù)浸料的制造方法,使導(dǎo)電材料局部存在于預(yù)浸料的一部分,形成導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的導(dǎo)電區(qū)域。
該導(dǎo)電區(qū)域的形成方法沒(méi)有特別限制,例如可舉出使用激光等對(duì)沒(méi)有如上制造的導(dǎo)電區(qū)域的預(yù)浸料的樹(shù)脂層或預(yù)浸料整體進(jìn)行穿孔,將導(dǎo)電材料直接或者以分散于分散劑的導(dǎo)電材料糊的形式填充的方法;在制造預(yù)浸料時(shí),形成導(dǎo)電區(qū)域并轉(zhuǎn)印于樹(shù)脂膜的方法;將使導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂而成的粒子添加于含浸前的基體樹(shù)脂組合物或預(yù)浸料表面的方法等。其中在制造預(yù)浸料時(shí),優(yōu)選形成導(dǎo)電區(qū)域并轉(zhuǎn)印于樹(shù)脂膜的方法。
作為本發(fā)明的預(yù)浸料的更具體的制造方法,例如可舉出一種預(yù)浸料的制造方法,是將由基體樹(shù)脂組合物構(gòu)成的樹(shù)脂膜層疊于導(dǎo)電性纖維基材并使基體樹(shù)脂組合物與導(dǎo)電性纖維基材一體化的預(yù)浸料的制造方法,上述樹(shù)脂膜為導(dǎo)電材料局部存在于由基體樹(shù)脂組合物構(gòu)成的膜的一部分的局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜。
作為局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜,優(yōu)選為在由基體樹(shù)脂構(gòu)成的膜的表面配置導(dǎo)電材料而得到的局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜,也優(yōu)選為在支承體配置導(dǎo)電材料后,將導(dǎo)電材料轉(zhuǎn)印于由基體樹(shù)脂構(gòu)成的膜而得到的局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜。
另外,也可以通過(guò)以下的預(yù)浸料的制造方法來(lái)制造本發(fā)明的預(yù)浸料,所述預(yù)浸料的制造方法是使基體樹(shù)脂組合物與導(dǎo)電性纖維基材一體化的預(yù)浸料的制造方法,導(dǎo)電性纖維基材為導(dǎo)電材料已預(yù)先局部存在于表面的一部分的導(dǎo)電性纖維基材。
在樹(shù)脂膜、支承體、導(dǎo)電性纖維基材等片材料配置導(dǎo)電材料時(shí),導(dǎo)電材料可以僅直接配置導(dǎo)電材料,也可以以將導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂等分散材料的導(dǎo)電材料糊的形式進(jìn)行配置。
僅在樹(shù)脂層形成導(dǎo)電性區(qū)域時(shí),優(yōu)選預(yù)先在使基體樹(shù)脂的一部分含浸于導(dǎo)電性纖維基材而成的一次預(yù)浸料使用局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜作為形成樹(shù)脂層的樹(shù)脂層膜的方法或者在一次預(yù)浸料的表面配置導(dǎo)電材料后,將由形成樹(shù)脂層的基體樹(shù)脂構(gòu)成的樹(shù)脂膜與一次預(yù)浸料層疊一體化的方法。
作為在樹(shù)脂膜形成導(dǎo)電區(qū)域的方法(制造局部存在導(dǎo)電材料的樹(shù)脂膜的方法),可舉出在脫模紙等支承體上直接配置導(dǎo)電材料或者配置將導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂等分散材料而成的導(dǎo)電材料糊后,將基體樹(shù)脂流延而形成樹(shù)脂膜的方法;在支承體上流延基體樹(shù)脂,制作樹(shù)脂膜后,在該膜上直接配置導(dǎo)電材料或者配置將導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料糊的方法;將表面配置有導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾哪べN合于樹(shù)脂膜的方法;將在支承體上配置的導(dǎo)電材料糊轉(zhuǎn)印于樹(shù)脂膜的方法等。
在樹(shù)脂膜上或支承體、膜上、導(dǎo)電性纖維基材的表面配置導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾龝r(shí),可以在這些膜上通過(guò)絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、利用涂敷器的涂布等方法進(jìn)行配置,也可以將這些膜穿孔,填充導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾?yōu)選通過(guò)絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷、利用涂敷器的涂布等方法進(jìn)行配置。
將導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾渲糜跇?shù)脂膜、支承體上時(shí),其形狀只要根據(jù)期望的導(dǎo)電區(qū)域的形狀、大小適當(dāng)決定即可。作為導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾呐渲脠D案,例如可舉出線狀、格子狀等連續(xù)配置、點(diǎn)狀、島狀等不連續(xù)配置,不連續(xù)地配置時(shí),各個(gè)點(diǎn)、島可以具有格子狀、鋸齒狀、圓形等規(guī)則地配置,也可以隨機(jī)地配置。
導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾B續(xù)地配置時(shí),其寬度在底面中優(yōu)選為1μm~5mm,更優(yōu)選為10μm~1mm。不連續(xù)地配置時(shí),其底面的形狀沒(méi)有特別限制,可以為圓形、橢圓形、方形、多邊形、星形、不定形等任意形狀。另外,對(duì)其大小而言,在底面外切圓的直徑優(yōu)選為0.1μm~5mm,更優(yōu)選1μm~1mm,進(jìn)一步優(yōu)選10~500μm。另外,底面的面積優(yōu)選為0.01~500000μm2,更優(yōu)選為0.1~100000μm2,更優(yōu)選為1~10000μm2。
所配置的導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾母叨戎灰鶕?jù)預(yù)浸料或樹(shù)脂層的厚度適當(dāng)調(diào)整即可,優(yōu)選為樹(shù)脂層的厚度的80%以上的厚度,以導(dǎo)電區(qū)域貫通導(dǎo)電性纖維層的方式配置時(shí),優(yōu)選為預(yù)浸料的厚度的90%以上的厚度。另外,配置的導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾母叨葍?yōu)選為1~3000μm,更優(yōu)選為10~300μm。所配置的導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾牧Ⅲw形狀沒(méi)有特別限制,可以采用圓柱狀、棱柱狀、圓錐狀、角錐狀、半球狀、半橢圓體狀等任意形狀。從制成預(yù)浸料、纖維強(qiáng)化復(fù)合材料時(shí),底面與上表面的纖維層的接觸面積之差變小的方面考慮,優(yōu)選為圓柱狀、棱柱狀、半球狀、半橢圓體狀。連續(xù)地配置導(dǎo)電材料或?qū)щ姴牧虾龝r(shí),優(yōu)選以寬度方向的截面為方形、梯形、圓形、半圓形或半橢圓形的方式配置。
將導(dǎo)電材料以分散于分散劑的導(dǎo)電材料糊的形式使用時(shí),作為使導(dǎo)電材料分散的分散劑,可以使用溶劑、樹(shù)脂,優(yōu)選使用與基體樹(shù)脂有相容性的樹(shù)脂,更優(yōu)選使用與基體樹(shù)脂相同的樹(shù)脂。使用溶劑作為分散劑時(shí),優(yōu)選在配置導(dǎo)電材料糊后,除去溶劑。另外,使用樹(shù)脂作為分散材料時(shí),優(yōu)選使用熱固性樹(shù)脂、UV固化樹(shù)脂等可固化的樹(shù)脂。
另外,在將使導(dǎo)電材料分散于樹(shù)脂的粒子添加于含浸前的基體樹(shù)脂組合物或預(yù)浸料表面的方法中,使用固化性樹(shù)脂作為使導(dǎo)電材料分散的樹(shù)脂時(shí)或者使用固化性樹(shù)脂作為導(dǎo)電材料糊的分散劑時(shí),優(yōu)選將固化性樹(shù)脂以半固化(B-階段)的狀態(tài)配置于預(yù)浸料。通過(guò)以導(dǎo)電材料分散于B-階段的樹(shù)脂的狀態(tài)在預(yù)浸料形成導(dǎo)電區(qū)域,能夠防止導(dǎo)電材料擴(kuò)散到導(dǎo)電區(qū)域周邊的樹(shù)脂層內(nèi),因此能夠更精密地設(shè)計(jì)導(dǎo)電區(qū)域。進(jìn)而,B-階段的樹(shù)脂組合物在制造纖維強(qiáng)化復(fù)合材料時(shí)能夠與周圍的基體樹(shù)脂反應(yīng),因此,能夠形成導(dǎo)電區(qū)域的樹(shù)脂與樹(shù)脂層的基體樹(shù)脂一體化的連續(xù)相。將配置有導(dǎo)電材料的膜貼合于樹(shù)脂膜時(shí),作為配置導(dǎo)電材料的膜,沒(méi)有特別限定,優(yōu)選為厚度1~50μm的膜,更優(yōu)選為5~20μm的膜。
作為膜的材質(zhì),如果使用高分子化合物,則在將預(yù)浸料成型,制成纖維強(qiáng)化復(fù)合材料時(shí),膜成分作為復(fù)合材料的韌性強(qiáng)化劑發(fā)揮作用,得到的復(fù)合材料的物性提高,故優(yōu)選。本發(fā)明中,膜優(yōu)選為溶解于基體樹(shù)脂的高分子膜。如果使用溶解于基體樹(shù)脂的高分子膜,則形成了膜的高分子化合物能夠作為基體樹(shù)脂的韌性強(qiáng)化劑發(fā)揮作用而使復(fù)合材料的機(jī)械特性提高。進(jìn)而,雖然該高分子膜在預(yù)浸料的制造工序中作為導(dǎo)電材料的支承體發(fā)揮功能,但在預(yù)浸料和將預(yù)浸料成型而得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料中,膜溶解于基體樹(shù)脂而消失,因此,能夠遍及樹(shù)脂層的厚度方向的整個(gè)區(qū)域形成導(dǎo)電區(qū)域。
作為溶解于基體樹(shù)脂的膜,優(yōu)選使用將可溶于上述基體樹(shù)脂的熱塑性樹(shù)脂成型為膜狀的膜,例如,使用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體樹(shù)脂時(shí),可舉出聚醚酰亞胺膜、聚醚砜膜、聚砜膜、聚碳酸酯膜等。
通過(guò)轉(zhuǎn)印來(lái)配置導(dǎo)電體時(shí),轉(zhuǎn)印的支承體沒(méi)有特別限定,優(yōu)選為含有有機(jī)硅系脫模劑等脫模劑的脫模紙、氟樹(shù)脂膜等脫模膜等具有脫模性的面狀體。
使用上述方法而得到的預(yù)浸料根據(jù)目的進(jìn)行層疊、成型以及固化來(lái)制造纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。該制造方法本身是公知的。采用本發(fā)明的預(yù)浸料,能夠得到兼?zhèn)鋬?yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械特性的碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料。
本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料可以利用以往公知的方法通過(guò)將本發(fā)明的預(yù)浸料根據(jù)目的進(jìn)行層疊、成型以及固化來(lái)制造。作為纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的制造方法,例如可應(yīng)用使用人工層合、自動(dòng)帶狀層合(ATL)、自動(dòng)纖維配置、真空封裝、高壓釜固化、高壓釜以外的固化、利用流體加工、壓力支持工藝、匹配成型工藝(Match mold process)、單純加壓固化、壓制平滑(プレスクレーブ,Pressclave)固化或連續(xù)帶狀加壓的方法。
本發(fā)明的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料兼?zhèn)鋬?yōu)異的導(dǎo)電性和機(jī)械特性,因此,能夠應(yīng)用于電磁屏蔽、靜電保護(hù)、電流回流以及需要改善導(dǎo)電性的許多用途。特別是能夠在航空宇宙部件、風(fēng)力渦輪、壓力容器、建筑物、船舶、火車、汽車、燃料箱及其它領(lǐng)域中用于解決電磁上的各種問(wèn)題。
實(shí)施例
以下,通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明更具體地進(jìn)行說(shuō)明,但本發(fā)明并不限定于實(shí)施例。將本實(shí)施例、比較例中使用的成分、試驗(yàn)方法記載于以下。
〔成分〕
(導(dǎo)電性纖維基材)
·使用將碳纖維束(strand)在一個(gè)方向整齊排列而成的導(dǎo)電性纖維基材(纖維單位面積重量:190g/m2)作為導(dǎo)電性纖維基材。使用的TOHO TENAX公司制的碳纖維束(TENAX IMS60(商品名))的拉伸強(qiáng)度和彈性模量如下所述。
·拉伸強(qiáng)度:5800MPa
·彈性模量:290GPa
[環(huán)氧樹(shù)脂組合物]
(環(huán)氧樹(shù)脂)
·縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂(3官能團(tuán))[Huntsman Advanced Materials公司制的Araldite MY 0600(商品名)](MY0600)
·縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂(4官能團(tuán))[Huntsman Advanced Materials公司制的Araldite MY 721(商品名)](MY721)
(環(huán)氧樹(shù)脂固化劑)
·4,4’-二氨基二苯砜[和歌山精化公司制的芳香族胺系固化劑](4,4’-DDS)
(熱塑性樹(shù)脂)
·熱塑性樹(shù)脂A
平均粒徑20μm的聚醚砜[住友化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社制的PES-5003P(商品名)](可溶于環(huán)氧樹(shù)脂的熱塑性樹(shù)脂)
·熱塑性樹(shù)脂B
平均粒徑20μm的Grilamid[EMS CHEMIE-Japan公司制的TR-55(商品名)](不溶于環(huán)氧樹(shù)脂的熱塑性樹(shù)脂)
[導(dǎo)電材料]
(導(dǎo)電材料)
·銀納米粒子(平均粒徑20nm(目錄值))[DOWA Electronics Materials株式會(huì)社制]
·炭黑(一次粒徑39.5nm(目錄值))[獅王株式會(huì)社制的科琴黑EC300J(商品名)]
(導(dǎo)電材料糊)
·銀糊1
在作為環(huán)氧樹(shù)脂的100質(zhì)量份的“Araldite(注冊(cè)商標(biāo))”MY0600中添加作為固化劑的4,4’-二氨基二苯砜(4,4’-DDS)20質(zhì)量份和上述銀納米粒子100重量份,制成銀納米粒子分散于環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)電材料糊1。
·銀糊2
Sanyu Rec株式會(huì)社制的電子設(shè)備用導(dǎo)電性粘接劑GA-6278(商品名)
(導(dǎo)電材料:銀微粒(平均粒徑:2μm),分散材料:環(huán)氧樹(shù)脂電阻值(體積固有電阻):5×10-4Ω·cm導(dǎo)電材料重量含有率:75wt%,導(dǎo)電材料體積含有率:26vol%)
·銀糊3
Mitsuboshi Belting株式會(huì)社制的高導(dǎo)電銀納米粒子糊MDot EC264(商品名)
(導(dǎo)電材料:銀納米粒子(平均粒徑0.2μm)分散材料:熱固性樹(shù)脂電阻值(體積固有電阻):8×10-6Ω·cm導(dǎo)電材料重量含有率:80wt%,導(dǎo)電材料體積含有率:32vol%)
·銀糊4
InkTec株式會(huì)社制混合納米銀糊TEC-PA-010(商品名)
(導(dǎo)電材料:銀配合物(平均粒徑:35nm)電阻值(體積固有電阻):8×10-6Ω·cm)
·銀糊5
紀(jì)州技研株式會(huì)社制金屬納米粒子油墨AGK101(商品名)
(導(dǎo)電材料:銀納米粒子(平均粒徑:20nm)電阻值(體積固有電阻):5.0×10-3Ω·cm導(dǎo)電材料重量含有率:35wt%)
·銀糊6
田中貴金屬工業(yè)株式會(huì)社制UV固化用銀糊UV700-SR1J(商品名)
(導(dǎo)電材料:銀分散材料:UV固化樹(shù)脂電阻值(體積固有電阻):6×10-4Ω·cm,導(dǎo)電材料重量含有率:86wt%,導(dǎo)電材料體積含有率:34vol%)
·銀糊7
TOYO CHEM株式會(huì)社制的銀糊RA FS 110S(商品名)
(導(dǎo)電材料:銀微粒(平均粒徑4μm)電阻值(體積固有電阻):5×10-5Ω·cm導(dǎo)電材料重量含有率:82wt%,導(dǎo)電材料體積含有率:33vol%)
·銅糊
株式會(huì)社朝日化學(xué)研究所制的導(dǎo)電性銅糊ACP-100(商品名)
(導(dǎo)電材料:銅電阻值(體積固有電阻):1.6×10-4Ω·cm)
·鎳糊
NIHON HANDA株式會(huì)社制的導(dǎo)電性粘接劑ECA202(商品名)
(導(dǎo)電材料;鎳分散材料:環(huán)氧樹(shù)脂電阻值(體積固有電阻):2.0×10-1Ω·cm)
·碳糊
東洋紡株式會(huì)社制的導(dǎo)電性糊DY-280H-3(商品名)
(導(dǎo)電材料:碳分散材料:熱固性樹(shù)脂電阻8.0×10-2Ω·cm)
[支承體]
·氟系脫模膜(FEP膜)[AIRTECH JAPAN株式會(huì)社制A4000R Red Release Film(商品名)]
·有機(jī)硅系脫模紙[LINTEC株式會(huì)社制有機(jī)硅系剝離紙WBF90K-D(商品名)](脫模紙)
[測(cè)定方法]
(1)平均粒徑
對(duì)于導(dǎo)電材料糊中所含的導(dǎo)電材料的平均粒徑,將導(dǎo)電材料糊用有機(jī)溶劑稀釋后,利用掃描式電子顯微鏡將粒子放大到10000倍拍攝照片,隨機(jī)選定30個(gè)粒子,測(cè)定其粒徑而求出平均值。
(2)Z方向體積電阻率測(cè)定
本發(fā)明中,復(fù)合材料的導(dǎo)電性使用Z方向(厚度方向)的體積電阻率進(jìn)行評(píng)價(jià)。體積電阻率為提供的材料的固有電阻。三維材料的導(dǎo)電率的測(cè)定的單位為歐姆-cm(Ω·cm)。材料的Z方向體積電阻率ρ通常由下式定義。
ρ=RA/L
R:試驗(yàn)片的電阻值(利用數(shù)字歐姆表測(cè)定)
L:試驗(yàn)片的厚度(m)
A:試驗(yàn)片的截面積(m2)
本發(fā)明中,體積電阻僅在Z方向(復(fù)合材料的厚度方向)進(jìn)行測(cè)定。計(jì)算中由于常??紤]到厚度,因此,在所有情況下,該值為“體積”電阻率。
(Z方向體積電阻率測(cè)定用試樣的制作方法)
將預(yù)浸料切割、層疊,得到層疊構(gòu)成[+45/0/-45/90]2S的層疊體。使用真空高壓釜成型法在0.49MPa的壓力下以180℃進(jìn)行120分鐘成型。將得到的成型物切斷為寬度40mm×長(zhǎng)度40mm的尺寸,使用砂紙將成型物的表面進(jìn)行研磨直到碳纖維露出。最后,使用2000號(hào)的砂紙進(jìn)行表面精加工,得到試驗(yàn)片。將得到的試驗(yàn)片夾在寬度50mm×長(zhǎng)度50mm的實(shí)施了鍍金的2個(gè)電極間。
以對(duì)兩電極間施加0.06MPa的負(fù)載的狀態(tài),用數(shù)字歐姆表(ADEX公司制AX-114N)測(cè)定Z方向的試驗(yàn)片的電阻值,由上式求出體積電阻率。對(duì)10張?jiān)囼?yàn)片測(cè)定電阻值,算出體積電阻率,使用其平均值進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(3)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的層間韌性(模式I層間韌性(GIc))
纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的層間韌性按照J(rèn)IS K7086進(jìn)行層間斷裂韌性模式I(GIc)測(cè)定而進(jìn)行評(píng)價(jià)。將得到的預(yù)浸料切割成一邊為360mm的正方形后,層疊,制作2個(gè)在0°方向?qū)盈B10層的層疊體。為了產(chǎn)生初始裂紋,將脫模片夾在2個(gè)層疊體之間,將兩者組合,得到層疊構(gòu)成[0]20的預(yù)浸料層疊體。使用通常的真空高壓釜成型法,在0.59MPa的壓力下,在實(shí)施例·比較例分別另行設(shè)定的溫度條件下分別成型。將得到的成型物切斷為寬度20mm×長(zhǎng)度195mm的尺寸,得到層間斷裂韌性模式I(GIc)的試驗(yàn)片。
作為GIc的試驗(yàn)方法,使用雙片夾持層間斷裂韌性試驗(yàn)法(DCB法),從脫模片的前端產(chǎn)生2~5mm的預(yù)龜裂(初始裂紋)后,進(jìn)一步進(jìn)行使龜裂進(jìn)展的試驗(yàn)。試驗(yàn)片拉伸試驗(yàn)機(jī)的十字頭速度直到龜裂進(jìn)展達(dá)到20mm為止為0.5mm/分鐘,達(dá)到20mm后為1mm/分鐘,以n=5進(jìn)行測(cè)定。由負(fù)載、位移和龜裂長(zhǎng)度算出GIc。
(實(shí)施例1)
在作為環(huán)氧樹(shù)脂的100質(zhì)量份的“Araldite(注冊(cè)商標(biāo))”MY0600中添加作為固化劑的4,4’-二氨基二苯砜(4,4’-DDS)20質(zhì)量份和銀納米粒子100重量份,制作銀納米粒子分散于環(huán)氧樹(shù)脂的導(dǎo)電材料糊1。接著,在PES膜的單面,將導(dǎo)電材料糊呈直徑30μm、高度20μm的圓柱狀地以縱橫分別為0.2mm的間隔絲網(wǎng)印刷成后,在120℃下進(jìn)行5分鐘加熱。導(dǎo)電材料糊在PES膜上成為凝膠狀,保持印刷后的方式。
在混煉裝置中,向作為環(huán)氧樹(shù)脂的50質(zhì)量份的MY0600和50質(zhì)量份的MY721中添加作為可溶性熱塑性樹(shù)脂的10質(zhì)量份的聚醚砜5003P(熱塑性樹(shù)脂A),在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解而制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。使該環(huán)氧樹(shù)脂組合物固化而成的樹(shù)脂的電阻值超過(guò)數(shù)字歐姆表(ADEX公司制AX-114N)的測(cè)定極限而無(wú)法測(cè)定,體積固有電阻超過(guò)105Ωcm。接下來(lái),使用膜涂布機(jī)將制備的環(huán)氧樹(shù)脂組合物涂布在脫模膜上,得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。將絲網(wǎng)印刷了導(dǎo)電材料糊的PES膜以印刷面與環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合于得到的表層用樹(shù)脂膜的表面。
接下來(lái),重新在50質(zhì)量份的MY600和50質(zhì)量份的MY721中添加10質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂A,在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解后,將樹(shù)脂溫度冷卻至80℃以下。然后,混煉30質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂B,進(jìn)一步混煉45質(zhì)量份的4,4’-DDS,制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。使該環(huán)氧樹(shù)脂組合物固化而成的樹(shù)脂的電阻值也超過(guò)數(shù)字歐姆表的測(cè)定極限而無(wú)法測(cè)定,體積固有電阻超過(guò)105Ωcm。使用膜涂布機(jī)將制備的樹(shù)脂組合物在脫模紙上涂布而制作40g/m2的含浸用樹(shù)脂膜。
在導(dǎo)電性纖維基材的兩面貼合含浸用樹(shù)脂膜,通過(guò)熱熔法使樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材而制作一次預(yù)浸料。接下來(lái),在含浸有樹(shù)脂的導(dǎo)電性纖維基材(一次預(yù)浸料)的兩面將貼合有PES膜的表層用樹(shù)脂膜以PES膜與導(dǎo)電性纖維基材相接的方式貼合而制作預(yù)浸料。使用制作的預(yù)浸料,通過(guò)上述方法將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。利用電子顯微鏡觀察纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果PES膜溶解消失,在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于基體樹(shù)脂的銀納米粒子高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方法橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有銀納米粒子的區(qū)域的基體樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例2)
在混煉裝置中,向作為環(huán)氧樹(shù)脂的50質(zhì)量份的MY0600和50質(zhì)量份的MY721中添加40質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂A,在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解而制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。接下來(lái),使用膜涂布機(jī)將制備的環(huán)氧樹(shù)脂組合物涂布在脫模膜上,得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。對(duì)于得到的表層用樹(shù)脂膜,在膜表面將通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法制作的導(dǎo)電材料糊在膜的寬度方向(與長(zhǎng)度方向垂直的方向)以3mm間隔且呈寬度30μm、厚度20μm的直線狀地進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。
接下來(lái),重新在50質(zhì)量份的MY600和50質(zhì)量份的MY721中添加20質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂A,在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解后,將樹(shù)脂溫度冷卻至80℃以下。然后,混煉30質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂B,進(jìn)一步混煉45質(zhì)量的4,4’-DDS,制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。使用膜涂布機(jī)將制備的樹(shù)脂組合物涂布在脫模紙上而制作40g/m2的含浸用樹(shù)脂膜。
在導(dǎo)電性纖維基材的兩面貼合含浸用樹(shù)脂膜,通過(guò)熱熔法使樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材而制作一次預(yù)浸料。接下來(lái),在含浸有樹(shù)脂的導(dǎo)電性纖維基材(一次預(yù)浸料)的兩面將表層用樹(shù)脂膜以印刷了導(dǎo)電材料糊的面與導(dǎo)電性纖維基材相接的方式貼合而制作預(yù)浸料。使用制作的預(yù)浸料通過(guò)上述方法將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料顯示良好的導(dǎo)電性。利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于基體樹(shù)脂的銀納米粒子高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有銀納米粒子的區(qū)域的基體樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例3)
準(zhǔn)備使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版。使用Sanyu Rec株式會(huì)社制的真空印刷機(jī)VPES-HAIV在FEP膜上印刷銀糊2。印刷時(shí)的壓力為100KPa,間距為1mm。印刷后,在120℃下干燥120分鐘。印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2,樹(shù)脂厚度40μm)。在得到的表層用樹(shù)脂膜的表面,將絲網(wǎng)印刷了導(dǎo)電材料糊的FEP膜以印刷面與環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式進(jìn)行貼合。然后,剝下FEP膜,使導(dǎo)電材料糊轉(zhuǎn)印于表層用樹(shù)脂膜。轉(zhuǎn)印后的導(dǎo)電材料糊保持半球體的形態(tài)。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地制作一次預(yù)浸料。在得到的一次預(yù)浸料的兩面,將轉(zhuǎn)印有導(dǎo)電材料糊的表層用樹(shù)脂膜以導(dǎo)電材料糊與導(dǎo)電性纖維基材相接的方式貼合而制作預(yù)浸料。由導(dǎo)電材料糊的形狀算出的該預(yù)浸料中的導(dǎo)電材料的配合量相對(duì)于基體樹(shù)脂的重量為0.033wt%,相對(duì)于基體樹(shù)脂的體積為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例4)
作為導(dǎo)電材料糊,使用銅糊,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的FEP膜狀的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑130μm、高度30μm的半球狀。另外,相對(duì)于得到的預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.022wt%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示250Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例5)
作為導(dǎo)電材料糊,使用銅糊,將絲網(wǎng)印刷后的干燥處理變更為在130℃下30分鐘,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑130μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.018wt%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示800Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例6)
作為導(dǎo)電材料糊,使用鎳糊,將絲網(wǎng)印刷后的干燥處理變更為在120下60分鐘,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑130μm、高度40μm的半球狀。相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.019wt%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示900Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例7)
作為導(dǎo)電材料糊,使用銀糊3,將絲網(wǎng)印刷后的干燥處理變更為在120℃下30分鐘,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑170μm、高度30μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.046wt%,體積比率為0.013vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示190Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例8)
作為導(dǎo)電材料糊,使用銀糊4,將絲網(wǎng)印刷后的干燥處理變更為在150℃下30分鐘,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑180μm、高度15μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.008wt%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示550Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例9)
使用Musashi engineering株式會(huì)社制的非接觸式噴射分配器Aero Jet在FEP膜上以直徑200μm的點(diǎn)(圓)的形式在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置導(dǎo)電材料糊后,將導(dǎo)電材料糊在120℃下干燥120分鐘。作為導(dǎo)電材料糊,使用銀糊2。干燥后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度50μm的半球狀。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。在得到的表層用樹(shù)脂膜的表面,將絲網(wǎng)印刷了導(dǎo)電材料糊的FEP膜以印刷面與環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合。然后,剝下FEP膜,使導(dǎo)電材料糊轉(zhuǎn)印于表層用樹(shù)脂膜。轉(zhuǎn)印后的導(dǎo)電材料糊保持半球的形態(tài)。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地制作一次預(yù)浸料。在得到的一次預(yù)浸料的兩面,將轉(zhuǎn)印有導(dǎo)電材料糊的表層用樹(shù)脂膜以導(dǎo)電材料糊與導(dǎo)電性纖維基材相接的方式貼合而制作預(yù)浸料。相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.041wt%,體積比率為0.014vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例10)
使用紀(jì)州技研工業(yè)株式會(huì)社制的PE用噴墨打印機(jī)在FEP膜上以直徑200μm的點(diǎn)(圓)的形式在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置導(dǎo)電材料糊后,以180℃下30分鐘的條件使導(dǎo)電材料糊干燥。作為導(dǎo)電材料糊,使用銀糊5。干燥后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑150μm、高度70μm的半球狀。但是,成為干燥后中央部凹陷的圓錐臺(tái)形狀。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。在得到的表層用樹(shù)脂膜的表面,絲網(wǎng)印刷了導(dǎo)電材料糊的FEP膜以印刷面與環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合。然后,剝下FEP膜,使導(dǎo)電材料糊轉(zhuǎn)印于表層用樹(shù)脂膜。轉(zhuǎn)印后的導(dǎo)電材料糊保持半球的形態(tài)。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地制作一次預(yù)浸料。在得到的一次預(yù)浸料的兩面,將轉(zhuǎn)印有導(dǎo)電材料糊的表層用樹(shù)脂膜以導(dǎo)電材料糊與導(dǎo)電性纖維基材相接的方式貼合而制作預(yù)浸料。相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.015wt%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示300Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,形成了高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化的連續(xù)相。
(實(shí)施例11)
通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法制作一次預(yù)浸料。使用將直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版和Sanyu Rec株式會(huì)社制的真空印刷機(jī)VPES-HAIV在一次預(yù)浸料單面印刷銀糊2。印刷時(shí)的壓力為100KPa,間距為1mm。印刷后,在50℃下加熱180分鐘。導(dǎo)電材料糊在一次預(yù)浸料上干燥,保持點(diǎn)狀。涂布后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑150μm、高度35μm的半球狀。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。在絲網(wǎng)印刷了導(dǎo)電材料糊的一次預(yù)浸料的表面將表層用樹(shù)脂膜以一次預(yù)浸料的印刷面與表層用樹(shù)脂膜的環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合,制作二次預(yù)浸料。相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.033wt%,體積比率為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示190Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,形成了高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化的連續(xù)相。
(實(shí)施例12)
通過(guò)與實(shí)施例1同樣的方法制作一次預(yù)浸料。使用Musashi engineering株式會(huì)社制非接觸式噴射分配器Aero Jet在一次預(yù)浸料單面以直徑200μm的點(diǎn)(圓)形式在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置導(dǎo)電材料糊后,在50℃下干燥180分鐘。作為導(dǎo)電材料糊,使用銀糊2。導(dǎo)電材料糊在一次預(yù)浸料上干燥,保持點(diǎn)狀。涂布后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑160μm、高度50μm的半球狀。然后,通過(guò)與實(shí)施例11同樣的方法制作預(yù)浸料。相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.055wt%,體積比率為0.019vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,形成了高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化的連續(xù)相。
(實(shí)施例13)
與實(shí)施例1同樣地得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。接著,使用Musashi engineering株式會(huì)社制非接觸式噴射分配器Aero Jet在表層用樹(shù)脂膜上以直徑200μm的點(diǎn)(圓)的形式在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置導(dǎo)電材料糊3后,在50℃下干燥180分鐘。導(dǎo)電材料糊在表層用樹(shù)脂膜上干燥,保持點(diǎn)狀。涂布后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑190μm、高度50μm的半球狀。
接下來(lái),與實(shí)施例1同樣地制作一次預(yù)浸料。將一次預(yù)浸料和涂布有導(dǎo)電材料糊的表層用樹(shù)脂膜以表層用樹(shù)脂膜的導(dǎo)電材料涂布面與一次預(yù)浸料的環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合,制作預(yù)浸料。相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.078wt%,體積比率為0.026vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,形成了高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化的連續(xù)相。
(實(shí)施例14)
將支承體從FEP膜變更為脫模紙,除此以外,與實(shí)施例3同樣地制作預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑160μm、高度30μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.033wt%,體積比率為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示220Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例15)
作為導(dǎo)電材料糊,使用銀糊6,將絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的干燥處理從在120℃下120分鐘的加熱處理變?yōu)槌叵?0分鐘的UV照射,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑160μm、高度45μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.056wt%,體積比率為0.017vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例16)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)以5mm間隔鋸齒狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.033wt%,體積比率為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例17)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)的在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔按照在寬度方向排列的點(diǎn)每一列在寬度方向各偏離0.2mm的方式傾斜格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.033wt%,體積比率為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例18)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向以2.5mm間隔、在長(zhǎng)度方向以10mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.033wt%,體積比率為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例19)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使長(zhǎng)徑300μm、短徑100μm的橢圓的點(diǎn)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為長(zhǎng)徑170μm、短徑95μm、高度35μm的半橢圓體狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.043wt%,體積比率為0.015vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示220Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例20)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使寬度200μm的在寬度方向延伸的直線在長(zhǎng)度方向以5mm間隔配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為寬度180μm、高度30μm的線狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.219wt%,體積比率為0.074vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示200Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例21)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑100μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑94μm、高度17μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.007wt%,體積比率為0.002vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示600Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例22)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑150μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑108μm、高度26μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.013wt%,體積比率為0.004vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示350Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例23)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑300μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑168μm、高度58μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.071wt%,體積比率為0.024vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例24)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑500μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑246μm、高度100μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.26wt%,體積比率為0.088vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例25)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以10mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,預(yù)浸料中的導(dǎo)電材料的配合量為0.008wt.%,體積比率為0.003vol.%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示190Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例26)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以15mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀,另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.004wt%,體積比率為0.001vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示190Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例27)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以20mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.002wt%,體積比率為0.001vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示200Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例28)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以2.5mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.13wt%,體積比率為0.044vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例29)
將絲網(wǎng)印刷版變更為使直徑200μm的點(diǎn)(圓)在寬度方向、長(zhǎng)度方向分別以1mm間隔格子狀地配置的絲網(wǎng)印刷版,除此以外,與實(shí)施例3同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.82wt%,體積比率為0.28vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示180Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(實(shí)施例30)
將作為導(dǎo)電性纖維的碳纖維束(TENAX IMS60(商品名))用丙酮進(jìn)行清洗,除去附著的施膠劑。接下來(lái),對(duì)除去了施膠劑的碳纖維束賦予混合有鱗狀石墨(伊藤石墨制BF-1AT)的環(huán)氧樹(shù)脂系施膠劑,得到鱗狀石墨附著于纖維表面的碳纖維束。鱗狀石墨的附著量為纖維重量的1.0%。使用將鱗狀石墨附著的碳纖維束在一個(gè)方向整齊排列而成的導(dǎo)電性纖維基材(纖維單位面積重量:190g/m2),使用導(dǎo)電糊7,除此以外,與實(shí)施例7同樣地得到預(yù)浸料。絲網(wǎng)印刷后的導(dǎo)電材料糊的形狀為直徑140μm、高度40μm的半球狀。另外,相對(duì)于預(yù)浸料中的基體樹(shù)脂的導(dǎo)電材料的配合量為0.037wt%,體積比率為0.011vol%。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示13Ω·cm。
利用電子顯微鏡觀察維強(qiáng)化復(fù)合材料的截面,結(jié)果在碳纖維層的各個(gè)層間的樹(shù)脂層,分散于樹(shù)脂的導(dǎo)電材料高濃度地局部存在的區(qū)域在厚度方向橫穿樹(shù)脂層,與碳纖維層接觸地存在。另外,高密度地含有導(dǎo)電材料的區(qū)域的樹(shù)脂與其它區(qū)域的基體樹(shù)脂一體化而形成連續(xù)相。
(比較例1)
在混煉裝置中,在50質(zhì)量份的MY600和50質(zhì)量份的MY721中添加10質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂A,在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解后,將樹(shù)脂溫度冷卻至80℃以下。然后,混煉30質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂B,進(jìn)一步混煉45質(zhì)量份的4,4’-DDS,制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。使用膜涂布機(jī)將制備的樹(shù)脂組合物涂布在脫模紙上而制作40g/m2的含浸用樹(shù)脂膜。
在導(dǎo)電性纖維基材的兩面貼合含浸用樹(shù)脂膜,通過(guò)熱熔法使樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材,制作一次預(yù)浸料。
接下來(lái),重新在混煉裝置中,向作為環(huán)氧樹(shù)脂的50質(zhì)量份的MY0600和50質(zhì)量份的MY721中添加作為可溶性熱塑性樹(shù)脂的10質(zhì)量份的聚醚砜5003P(熱塑性樹(shù)脂A),在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解而制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。使用膜涂布機(jī)將制備的環(huán)氧樹(shù)脂組合物涂布在脫模膜上,得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。
將一次預(yù)浸料以與環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合于得到的表層用樹(shù)脂膜的表面,制作二次預(yù)浸料。
使用制作的預(yù)浸料將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻顯示3300Ω·cm。
(比較例2)
在混煉裝置中,向50質(zhì)量份的MY600和50質(zhì)量份的MY721中添加10質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂A,在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解后,將樹(shù)脂溫度冷卻至80℃以下。然后,混煉30質(zhì)量份的熱塑性樹(shù)脂B,進(jìn)一步混煉45質(zhì)量份的4,4’-DDS和1質(zhì)量份炭黑,制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。使用膜涂布機(jī)將制備的樹(shù)脂組合物涂布在脫模紙上而制作40g/m2的含浸用樹(shù)脂膜。
在導(dǎo)電性纖維基材的兩面貼合含浸用樹(shù)脂膜,通過(guò)熱熔法使樹(shù)脂組合物含浸于導(dǎo)電性纖維基材,制作一次預(yù)浸料。
接下來(lái),重新在混煉裝置中,在作為環(huán)氧樹(shù)脂的50質(zhì)量份的MY0600和50質(zhì)量份的MY721中添加作為可溶性熱塑性樹(shù)脂的10質(zhì)量份的聚醚砜5003P(熱塑性樹(shù)脂A),在120℃下使用攪拌機(jī)攪拌30分鐘,使熱塑性樹(shù)脂A完全溶解而制備環(huán)氧樹(shù)脂組合物。
使用膜涂布機(jī)將制備的環(huán)氧樹(shù)脂組合物涂布在脫模膜上,得到表層用樹(shù)脂膜(樹(shù)脂單位面積重量:10g/m2)。將一次預(yù)浸料以與環(huán)氧樹(shù)脂組合物相接的方式貼合于得到的表層用樹(shù)脂膜的表面,制作二次預(yù)浸料。
使用制作的預(yù)浸料通過(guò)上述方法將體積電阻率測(cè)定試樣成型,對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
得到的纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的電阻為3300Ω·cm。
(比較例3)
使用比較例1中得到的預(yù)浸料通過(guò)上述方法對(duì)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的層間韌性(GIc)進(jìn)行評(píng)價(jià)。使用比較例1中得到的預(yù)浸料而得到的復(fù)合材料的GIc為507.5J/m2。
(比較例4)
使用比較例2中得到的預(yù)浸料對(duì)GIc進(jìn)行評(píng)價(jià)。確認(rèn)了使用比較例2中得到的預(yù)浸料而得到的復(fù)合材料的GIc為420J/m2,比使用比較例1中得到的預(yù)浸料而得到的復(fù)合材料的GIc低,由于導(dǎo)電材料存在而復(fù)合材料的物性降低。
(實(shí)施例31)
使用實(shí)施例3中得到的預(yù)浸料對(duì)評(píng)價(jià)GIc進(jìn)行評(píng)價(jià)。使用實(shí)施例3中得到的預(yù)浸料而得到的復(fù)合材料的GIc為525J/m2。確認(rèn)了使用實(shí)施例3中得到的預(yù)浸料而得到的復(fù)合材料的GIc與使用比較例1中得到的預(yù)浸料而得到的復(fù)合材料的GIc同等或更好,利用本發(fā)明的預(yù)浸料,能夠得到兼具高的導(dǎo)電性和復(fù)合材料的物性的復(fù)合材料。