预浸体、预制件和纤维强化树脂成形品的制作方法

本发明涉及一种预浸体、预制件和纤维强化树脂成形品。

背景技术：

1、近年来，轻量性或强度优异的纤维强化树脂被用于各种产业用途。另外，由于复杂形状的赋形性或生产性良好，因此作为使用不连续的强化纤维的材料，片状模造料(sheetmolding compound，smc)等压制材料或颗粒等射出材料的开发也活跃。

2、另外，作为不连续纤维强化树脂的其他形态，有分散成单纤维状的强化纤维彼此在多个接点由树脂接着而成的纤维强化树脂、以及所述强化纤维成为支撑体而形成有空隙的多孔质的纤维强化树脂(专利文献1、专利文献2)。这些根据强化纤维的分散状态或多孔质结构，具有优异的成形性或力学特性。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本专利特开2014-4775号公报

6、专利文献2：国际公开第2017/110528号

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、但是，如专利文献1、专利文献2那样的纤维强化树脂虽然具有优异的力学特性，但存在冲击时纤维断裂，冲击强度不充分的课题。

3、本发明是鉴于所述课题而成，其目的在于提供一种具有优异的成形性、力学特性、冲击强度的纤维强化树脂。

4、解决问题的技术手段

5、用于解决所述课题的本发明具有以下结构。

6、[1]一种预浸体，是相对于均匀地分散有超过50重量％且为99重量％以下的不连续的碳纤维(a)与1重量％以上且小于50重量％的不连续的有机纤维(b)而成的5重量份～65重量份的片状纤维基材，含浸有35重量份～95重量份的树脂而成的预浸体，满足以下的条件1～条件3中的任一者。

7、条件1：所述树脂为热塑性树脂(c)，所述有机纤维(b)的熔点tmb(℃)与所述热塑性树脂(c)的熔点tmc(℃)的差(tmb-tmc)为20℃～200℃

8、条件2：所述树脂为热硬化性树脂(d)，所述有机纤维(b)的熔点tmb(℃)与所述热硬化性树脂(d)的硬化温度tmd(℃)的差(tmb-tmd)为20℃～400℃

9、条件3：所述有机纤维(b)不具有熔点。

10、[2]根据[1]所述的预浸体，其中，在所述树脂的软化时，以面外方向的平均膨胀率250％～800％膨胀。

11、[3]根据[1]或[2]所述的预浸体，其中，所述片状纤维基材的单位面积重量为10g/m2～200g/m2。

12、[4]根据[1]至[3]中任一项所述的预浸体，其中，所述单位面积重量的变异系数(coefficient of variation，cv)为0.1％～10％。

13、[5]根据[1]至[4]中任一项所述的预浸体，其中，所述片状纤维基材还包含0.1重量％～10重量％的粘合剂树脂(e)。

14、[6]根据[1]至[5]中任一项所述的预浸体，其中，所述片状纤维基材为抄纸基材。

15、[7]根据[1]至[6]中任一项所述的预浸体，其中，在所述片状纤维基材中，不连续的碳纤维(a)的含有率为60重量％～80重量％，不连续的有机纤维(b)的含有率为20重量％～40重量％。

16、[8]根据[1]至[7]中任一项所述的预浸体，其中，所述碳纤维(a)的平均纤维长度为1mm～15mm。

17、[9]根据[1]至[8]中任一项所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的平均纤维长度为4mm～20mm。

18、[10]根据[1]至[9]中任一项所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)是由选自聚酯系树脂、聚芳基醚酮系树脂、芳香族聚酰胺系树脂及聚亚芳基硫醚系树脂中的树脂形成的纤维。

19、[11]根据[1]至[10]中任一项所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的直径为15μm～50μm。

20、[12]根据[1]至[11]中任一项所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的拉伸强度为1gpa～6gpa。

21、[13]根据[1]至[12]中任一项所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的拉伸断裂伸长率为2.5％～100％。

22、[14]根据[1]至[13]中任一项所述的预浸体，其中，在所述条件1下，所述有机纤维(b)的熔点tmb(℃)与所述热塑性树脂(c)的熔点tmc(℃)的差(tmb-tmc)为50℃～160℃。

23、[15]根据[1]至[14]中任一项所述的预浸体，其中，在所述条件1下，所述热塑性树脂(c)选自聚烯烃树脂、聚酰胺树脂及聚亚芳基硫醚树脂中。

24、[16]根据[1]至[15]中任一项所述的预浸体，其中，所述预浸体的树脂含浸率为80％～100％。

25、[17]根据[1]至[16]中任一项所述的预浸体，其中，所述预浸体的拉伸强度的最大值σmax与最小值σmin的比(σmax/σmin)为1～2。

26、[18]一种预制件，层叠有至少一张根据[1]至[17]中任一项所述的预浸体而成。

27、[19]一种纤维强化树脂成形品，是将根据[18]所述的预制件成形而成。

28、发明的效果

29、通过本发明，可获得具有优异的成形性、力学特性、冲击强度的预浸体、预制件和纤维强化树脂成形品。

技术特征：

1.一种预浸体，是相对于均匀地分散有超过50重量％且为99重量％以下的不连续的碳纤维(a)与1重量％以上且小于50重量％的不连续的有机纤维(b)而成的5重量份～65重量份的片状纤维基材，含浸有35重量份～95重量份的树脂而成的预浸体，满足以下的条件1～条件3中的任一者；

2.根据权利要求1所述的预浸体，其中，在所述树脂的软化时，以面外方向的平均膨胀率250％～800％膨胀。

3.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述片状纤维基材的单位面积重量为10g/m2～200g/m2。

4.根据权利要求3所述的预浸体，其中，所述单位面积重量的变异系数(cv)为0.1％～10％。

5.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述片状纤维基材还包含0.1重量％～10重量％的粘合剂树脂(e)。

6.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述片状纤维基材为抄纸基材。

7.根据权利要求1所述的预浸体，其中，在所述片状纤维基材中，不连续的碳纤维(a)的含有率为60重量％～80重量％，不连续的有机纤维(b)的含有率为20重量％～40重量％。

8.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述碳纤维(a)的平均纤维长度为1mm～15mm。

9.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的平均纤维长度为4mm～20mm。

10.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)是由选自聚酯系树脂、聚芳基醚酮系树脂、芳香族聚酰胺系树脂及聚亚芳基硫醚系树脂中的树脂形成的纤维。

11.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的直径为15μm～50μm。

12.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的拉伸强度为1gpa～6gpa。

13.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述有机纤维(b)的拉伸断裂伸长率为2.5％～100％。

14.根据权利要求1所述的预浸体，其中，在所述条件1下，所述有机纤维(b)的熔点tmb(℃)与所述热塑性树脂(c)的熔点tmc(℃)的差(tmb-tmc)为50℃～160℃。

15.根据权利要求1所述的预浸体，其中，在所述条件1下，所述热塑性树脂(c)选自聚烯烃树脂、聚酰胺树脂及聚亚芳基硫醚树脂中。

16.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述预浸体的树脂含浸率为80％～100％。

17.根据权利要求1所述的预浸体，其中，所述预浸体的拉伸强度的最大值σmax与最小值σmin的比(σmax/σmin)为1～2。

18.一种预制件，层叠有至少一张如权利要求1所述的预浸体而成。

19.一种纤维强化树脂成形品，是将如权利要求18所述的预制件成形而成。

技术总结
一种预浸体，是相对于均匀地分散有超过50重量％且为99重量％以下的不连续的碳纤维(A)与1重量％以上且小于50重量％的不连续的有机纤维(B)而成的5重量份～65重量份的片状纤维基材，含浸有35重量份～95重量份的树脂而成的预浸体，满足以下的条件1～条件3中的任一者。条件1：所述树脂为热塑性树脂(C)，所述有机纤维(B)的熔点Tmb(℃)与所述热塑性树脂(C)的熔点Tmc(℃)的差(Tmb‑Tmc)为20℃～200℃条件2：所述树脂为热硬化性树脂(D)，所述有机纤维(B)的熔点Tmb(℃)与所述热硬化性树脂(D)的硬化温度Tmd(℃)的差(Tmb‑Tmd)为20℃～400℃条件3：所述有机纤维(B)不具有熔点。本发明提供一种具有优异的成形性、力学特性、冲击强度的预浸体、预制件和纤维强化树脂成形品。

技术研发人员：河原康太,松谷浩明,本间雅登
受保护的技术使用者：东丽株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16