[发明专利]预浸料坯及纤维增强复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及用于获得兼具优异的耐冲击性和厚度方向的导电性的纤维增强复合材料的预浸料坯以及使用该预浸料坯的纤维增强复合材料。

背景技术

由碳纤维、玻璃纤维等增强纤维和环氧树脂、酚醛树脂等基体树脂形成的纤维增强复合材料不仅轻质，而且强度、刚性等力学特性、耐热性及耐腐蚀性优异，因此逐渐被应用于航空·宇宙、汽车、铁路车辆、船舶、土木建筑及体育用品等众多领域。特别是在要求高性能的用途中，使用利用了连续增强纤维的纤维增强复合材料，作为增强纤维，多使用比强度、比弹性模量优异的碳纤维，而且，作为基体树脂，多使用热固性树脂，特别是与碳纤维的粘接性优异的环氧树脂。

然而，环氧树脂等热固性树脂的固化物与热塑性树脂相比，断裂韧性通常较低。由此产生纤维增强复合材料的耐冲击性下降的问题。特别是在航空器用结构构件的情况下，要求针对组装中的工具落下、应用中的冰雹的冲击等具有优异的耐冲击性，因此耐冲击性的提高是大课题。

纤维增强复合材料通常采用层结构，若向其施加冲击，则层间产生高应力，从而产生裂纹。为了抑制裂纹产生，提高环氧树脂的塑性变形能力是有效的，作为其手段为包含塑性变形能力优异的热塑性树脂。

但是，对于这样的技术而言，一方面赋予了纤维增强复合材料高度的耐冲击性，另一方面在层间产生成为绝缘层的树脂层。因此，在作为纤维增强复合材料的特征之一的导电性方面，存在厚度方向的导电性显著下降的缺点。

近年来，为了在纤维增强复合材料中同时实现优异的耐冲击性和厚度方向的导电性，正在进行深入研究。例如可举出如专利文献1或2公开的那样，在纤维增强复合材料的层间部分配置提高耐冲击性的增强材料和提高厚度方向的导电性的导电性粒子的方法等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-231395号公报

专利文献2：日本特表2010-508416号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，由专利文献1或2公开的方法带来的厚度方向的导电性的提高效果不能称之为充分，期待更进一步的提高。

另外，对于纤维增强复合材料而言，根据应用的用途或部位，需要对与目的对应的碳纤维的单位面积重量和纤维体积含有率等进行适当调整。在这样的情况下，存在下述可能：若不调整耐冲击性增强材料、导电性粒子的大小，则无法获得作为目标的厚度方向的导电性；不满足适用构件所需要的纤维体积含有率，物性下降；构件质量增加。

如上述，需要获得即使根据目的来改变碳纤维单位面积重量等，也能够同时实现优异的耐冲击性和厚度方向的导电性的纤维增强复合材料。

本发明的目的是提供一种能够获得兼具优异的耐冲击性和厚度方向的导电性的纤维增强复合材料的预浸料坯。

解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明采用了以下手段。即，一种预浸料坯，其特征在于，至少含有以下构成要素[A]～[F]，在构成要素[E]的粒子直径的外侧110％的范围内所存在的构成要素[F]的结构体个数Ne相对于在构成要素[D]的粒子直径的外侧110％的范围内所存在的构成要素[F]的结构体个数Nd的比Ne/Nd为0.25以上，

[A]：碳纤维

[B]：热固性树脂

[C]：固化剂

[D]：1次粒子的数均粒径为5～50μm的以热塑性树脂作为主成分的粒子

[E]：导电性粒子，其是不同于构成要素[D]的粒子，所述导电性粒子的1次粒子的数均粒径在下式(1)范围内

[(A×0.1)+4]≤P_size≤[(A×0.1)+14]..........式(1)

P_size：作为构成要素[E]的导电性粒子的1次粒子的数均粒径(μm)

A：预浸料坯中的构成要素[A]的单位面积重量(g/m²)

[F]：由碳材料形成的填料。

根据本发明的预浸料坯的优选方案，将构成要素[D]的Zeta电位作为ζd，将构成要素[F]的Zeta电位作为ζf时，满足下述式(2)～式(4)中的至少1个。

|ζd|＜10mV..........式(2)

|ζf|＜10mV..........式(3)

ζd×ζf＞0..........式(4)

发明的效果