[发明专利]复合材料、预浸料坯、碳纤维增强成型体以及复合材料的制造方法

说明书

本发明提供一种能够充分发挥碳纳米管效果的复合材料、使用该复合材料的预浸料坯、具有更大的层间剥离龟裂扩展阻力的碳纤维增强成型体、以及复合材料的制造方法。其中，包括：由多根连续的碳纤维(12a)排列而成的碳纤维束；附着在所述碳纤维(12a)的各自的表面上的碳纳米管(14a)；以及将所述碳纳米管(14a)部分地固定在所述碳纤维(12a)表面上的多个固定树脂部(16a)，所述多个固定树脂部(16a)覆盖附着有所述碳纳米管(14a)的所述碳纤维(12a)的表面的7％以上且30％以下。

技术领域

本发明涉及一种复合材料、预浸料坯、碳纤维增强成型体以及复合材料的制造方法。

背景技术

由连续的碳纤维以数千～数万为单位集束而成的碳纤维束具有低密度、高比强度、高比模量等优异的特性。将树脂含浸于这样的碳纤维束而得到的预浸料坯可期待应用于对性能要求较严格的用途(航空和航天的相关用途等)。

作为增强纤维，提出了一种碳纳米管/碳纤维复合材料，其具有在碳纤维的表面缠绕多根碳纳米管(以下，也称为CNT)而形成CNT网络薄膜的结构(例如，专利文献1)。这样的复合材料作为例如碳纤维增强塑料(以下也称为CFRP)等碳纤维增强成型体的基材是有用的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-76198号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，通过在含有CNT的分散液中浸渍碳纤维并赋予振动、光照、热等能量，在碳纤维表面形成CNT网络。如果能够充分发挥CNT的效果，则能够得到具有更优异特性的复合材料。使用CFRP的结构部件的破坏模式的大部分是层间剥离。因此，要求CFRP的层间剥离龟裂的扩展阻力较大。

因此，本发明的目的在于提供一种能够充分发挥碳纳米管效果的复合材料、使用该复合材料的预浸料坯、具有更大的层间剥离龟裂扩展阻力的碳纤维增强成型体、以及复合材料的制造方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括：碳纤维束，所述碳纤维束由多根连续的碳纤维排列而成；碳纳米管，所述碳纳米管附着在所述碳纤维的各自的表面上；和多个固定树脂部，所述固定树脂部将所述碳纳米管部分地固定在所述碳纤维的表面上，其中，所述多个固定树脂部覆盖所述碳纳米管所附着的所述碳纤维的表面的7％以上且30％以下。

根据本发明的预浸料坯，其特征在于包括上述的复合材料和含浸于所述复合材料中的基体树脂。

根据本发明的碳纤维增强成型体，其特征在于，由上述的预浸料坯的固化物构成。

根据本发明的复合材料的制造方法，其特征在于，所述复合材料的制造方法包括：使碳纳米管附着于由多根连续的碳纤维排列而成的碳纤维束中的所述碳纤维的各自的表面上的工序；和用乳液型的上胶剂对附着有所述碳纳米管的所述碳纤维实施上胶处理，将所述碳纳米管部分地固定在所述碳纤维的表面上，形成固定树脂部的工序，其中，所述固定树脂部覆盖附着有所述碳纳米管的所述碳纤维的表面的7％以上且30％以下。

发明效果

本发明的复合材料包含表面附着有CNT的碳纤维束。由于CNT在碳纤维的表面的固定是局部的，因此在未固定的部位，CNT能够从碳纤维的表面离开而浮起。由于存在从碳纤维的表面浮起而成自由状态的CNT，因而能够充分发挥CNT的效果。

在本发明的复合材料中含浸有基体树脂的预浸料坯中，从碳纤维浮起的CNT与基体树脂直接接触。在使这样的预浸料坯固化而得到的碳纤维增强成型体中，形成CNT和基体树脂复合化的CNT复合树脂层。通过具有CNT复合树脂层，本发明的碳纤维增强成型体可以提高层间剥离龟裂的扩展阻力。

附图说明