補強材
プリプレグに使用される強化材の主な要件は次のとおりです。
樹脂との濡れ性が良好。
優れた適合性 (ドレープ性) により、複雑な形状の製品の成形要件を満たすことができます。
最終製品の主要な性能要件を満たす能力。
強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などが挙げられる。強化構造の一般的な形式には、一方向繊維、平織り生地、綾織り生地、および多軸生地が含まれます。
マトリックス材料
マトリックス樹脂の主な機能は次のとおりです。
繊維を方向付け、配置し、結合して凝集単位を形成する。
機械的負荷を受けたときに製品全体に応力を伝達します。
一般に、単一の樹脂ですべてのプロセス関連の性能要件を満たすことは困難です。{0}したがって、通常、処理操作を容易にするために複数の樹脂を組み合わせて使用します-。たとえば、異なるタイプのエポキシ樹脂を組み合わせて、周囲温度または低温での樹脂系の粘度を調整します。フェノール-タイプのエポキシ樹脂は樹脂系の反応性と熱安定性を高めることができ、ビスフェノールA-タイプのエポキシ樹脂は粘度を調整するために使用できます。研究によると、プリプレグ用途に最適な樹脂系には、液体ビスフェノール A- タイプ エポキシ樹脂、固体ビスフェノール A- タイプ エポキシ樹脂、およびフェノール エポキシ樹脂の相乗ブレンドが含まれます。
マトリックス材料の選択では、複合材料自体の性能要件と製造プロセスの要求の間のバランスを取る必要があります。たとえば、中温ホットメルト-エポキシ プリプレグの基本要件は、夏の間は触ってもベタつかず、冬の間は脆くならないことです。-そのため、エポキシ樹脂の硬化温度を制御しながら、軟化点が夏場は36〜37度、冬場は30〜32度の範囲内に収まるように樹脂系内のさまざまな成分の割合を調整する必要があります。最適な硬化温度は通常 120 度から 130 度の範囲で、硬化時間は 90 分を超えません。
硬化システム
硬化システムは、他の成分の中でも特に、硬化剤、促進剤、触媒、および希釈剤を含む。プリプレグの用途要件として、-特に室温で一定の保存期間を持つ必要がある-を考慮すると、硬化システムでは通常、潜在性硬化剤が使用されます。これらの薬剤は、標準の温度および圧力条件下では樹脂と反応しません。ただし、特定の高温と圧力にさらされると、樹脂の架橋と硬化を触媒します。-このメカニズムにより、プリプレグを周囲温度で安定して保管することが容易になります。このような硬化剤は典型的には分散型である。つまり、それらは室温では固体として存在し、エポキシ樹脂マトリックス内では不溶性のままです。しかし、融点に近い温度まで加熱するとエポキシ樹脂と混和し、急速な硬化反応が始まります。
促進剤の主な機能は、樹脂マトリックス内での硬化剤の溶解を促進し、硬化反応の速度を高めることです。強化剤は、熱硬化性樹脂マトリックスの固有の脆性を緩和し、耐衝撃性を高めるために組み込まれています。希釈剤は主に樹脂の粘度を下げる働きをし、それによって樹脂の加工性を改善します。触媒は主に、硬化および成形段階で樹脂の反応を促進するために利用されます。ただし、標準の温度と圧力の条件下では、プリプレグも「潜在的な」状態に留まります。-この特性は、プリプレグを含む実際の製造作業にとって非常に有利であることが証明されています。
