預浸料、碳纖維增強復合材料及機械手的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種飽和吸水率特別低，總質量損耗（Total Mass Loss: TML)、收集 的可凝揮發物（Collected Volatile Condensable Material: CVCM)和耐熱性優異，此外 彎曲剛性等耐變形性優異的碳纖維增強復合材料，機械手和用于它們的預浸料。
【背景技術】
[0002] 在工業界，要求更輕量、強韌且耐熱性、耐沖擊性和耐變形性高的纖維增強復合材 料。例如，需要可用于在各種工業的制造現場使用的機器人、制版或印刷所使用的高速旋轉 的滾筒（roller)和航天工業等的，能夠耐受在嚴酷的條件下長時間使用的纖維增強復合 材料。
[0003] 日本特開2011-183470號公報公開了一種涉及利用碳纖維增強塑料成型體的機 械手的發明，所述碳纖維增強塑料成型體由碳纖維增強塑料層與含有粘彈性樹脂和高剛性 樹脂的減振彈性層的層合體構成。
[0004] 日本特開2011-183471號公報公開了一種涉及利用碳纖維增強塑料成型體的發 明，所述碳纖維增強塑料成型體利用由碳纖維增強塑料層與含有粘彈性樹脂和剛性高的纖 維狀物質的減振彈性層的層合體構成。
[0005] 它們中記載的碳纖維增強塑料成型體雖然減振性優異且具有某種程度的彎曲剛 性，但未必能夠說該彎曲剛性等耐變形性令人滿意。另外，在飽和吸水率、TML、CVCM方面， 尚未得到令人滿意的纖維增強復合材料。
【發明內容】
[0006] 發明所要解決的課題 本發明的課題在于：提供飽和吸水率特別低且TML、CVCM和耐熱性優異的碳纖維增強 復合材料、機械手以及適合于它們的預浸料。
[0007] 本發明的另一個課題在于：提供飽和吸水率特別低，TML、CVCM和耐熱性優異，此 外彎曲剛性等耐變形性優異，即使在嚴酷的條件下也能夠耐受長時間使用的碳纖維增強復 合材料，機械手以及適合于它們的預浸料。
[0008] 解決課題的手段 根據本發明，提供一種預浸料，其含有由樹脂組合物（a)和碳纖維（b)構成的含有碳纖 維的樹脂片材（以下有時簡稱為CFRP片材）（cl)，所述樹脂組合物（a)含有100質量份 的分子中具有2個以上氰酸醋基（cyanate group)的氰酸醋樹脂（al)(以下有時簡稱為 (al)成分）、0. 01~0. 5質量份的金屬配位型催化劑（a2)(以下有時簡稱為（a2)成分）和 1~20質量份的熱塑性的韌性改善劑（a3)(以下有時簡稱為（a3)成分），所述碳纖維（b) 含有拉伸彈性模量為450GPa以上的碳纖維（bl)(以下有時簡稱為（bl)成分）。
[0009] 另外，根據本發明，提供將所述預浸料加熱固化得到的碳纖維增強復合材料（以 下有時簡稱為本發明的復合材料）。
[0010] 此外，根據本發明，提供一種機械手，其具備支撐輸送對象物的支撐部，其中，所述 支撐部含有本發明的復合材料。
[0011] 此外，根據本發明，提供含有100質量份的所述（al)成分、0.01~0. 5質量份的所 述（a2)成分和1~20質量份的所述（a3)成分的所述預浸料用樹脂組合物（a)。
[0012] 發明的效果 由于本發明的復合材料和機械手利用含有上述構成的CFRP片材（cl)的預浸料，所以 飽和吸水率特別低，TMUCVCM和耐熱性優異，此外彎曲剛性等耐變形性優異。因此，本發明 的復合材料和機械手在嚴酷的條件下能夠耐受長時間的使用，例如也可用于航天工業領域 等。
【附圖說明】
[0013] [圖1]為示出機械手的一個實例的示意性部分透視圖。
[0014] [圖2]為示出圖1的A-A截面的截面圖。
[0015] [圖3]為示出在實施例和比較例的彎曲剛性評價試驗中使用的機械手的截面開 口部的大小的圖。
[0016] [圖4]為用于說明實施例和比較例的機械手的彎曲剛性評價試驗的示意圖。
【具體實施方式】
[0017] 以下對本發明進行詳細敘述。
[0018] 本發明的預浸料所使用的樹脂組合物（a)以特定比例含有上述（al)~(a3)成分。 (al)成分為分子中具有2個以上氰酸酯基的氰酸酯樹脂，例如可以式⑴表示。
[0019] 在式（I)中，η為2以上的整數，A為η價的有機基。
[0020] 作為以上述式（I)表示的氰酸酯樹脂，可示例出1，3-二氰酸酯苯或1，4-二氰酸 酯苯（1，3-或1，4-二氰氧基苯）、4, 4' -二氰酸酯聯苯（4, 4' -二氰氧基聯苯）、以式（II) 表示的鄰位取代二氰酸酯、以式（III)表示的聚苯醚氰酸酯、以式（IV)表示的三氰酸酯或 以式（V)表示的聚氰酸酯。
[0021] 在式（II)中，1^~1?4表不氫原子或甲基，相互可相同或不同，X表不碳原子數為]~4 的亞烷基、亞苯基、具有芳族基的亞烷基、_〇_、_S_、-SO 2-或-CO-。
[0022] 在式（III)中，h表示滿足h彡0的整數，i表示滿足i彡1的整數，R5~R 12表示氫 原子或甲基，相互可相同或不同，X與所述式（II)中的X相同。
[0023] 在式（IV)中，R13~R17表示氫原子或甲基，相互可相同或不同。
[0024] 在式（V)中，k表示1以上的整數，R18~R2(I表示氫原子或甲基，相互可相同或不同， Y表示碳原子數為1~6的亞烷基。
[0025] (al)成分只要為能夠生成樹脂組合物（a)的所希望的固化物的主要前體即可，例 如可為分子中具有2個以上氰酸酯基的氰酸酯的單體、低聚物、預聚物或它們的混合物，通 過氰酸酯樹脂的三聚體化而形成的聚三嗪也同樣可以使用。例如以式（I)表示的氰酸酯樹 脂的三聚體聚三嗪具有以式（VI)表示的結構。
[0026] 作為（al)成分，也可使用市售品。例如，作為雙酚A的二氰酸酯（2, 2'-雙（4-氰 酸酯苯基）異亞丙基）或其預聚物混合物（氰酸酯樹脂與聚三嗪的混合物），可使用注冊 商標 Primaset "BADCy"、"BA200"、"BA3000"（以上由 Lonza 公司制造），或商品名"B-10"、 "B-30"（以上由Huntsman公司制造）；作為雙酚AD的二氰酸酯（1，Γ-雙（4-氰酸酯苯基） 乙燒），可使用注冊商標Primaset "LECy"（Lonza公司制造），或商品名"L-10" (Huntsman 公司制造）；作為取代雙酚F的二氰酸酯或其預聚物混合物，可使用注冊商標Primaset "METHYLCy"(Lonza公司制造），或商品名"M-10"（Huntsman公司制造）或"M-30";作為苯酚 二環戊二烯加成物的氰酸酯，可使用商品名"XU-71787-02"（Huntsman公司制造）；作為線 型酚醛型氰酸酯或其預聚物混合物，可使用注冊商標Primaset "PT-15"、"PT-30"、"PT-60" (以上由Lonza公司制造）；作為二環戊二烯改性苯酚型氰酸酯或其預聚物混合物，可使用 注冊商標 Primaset "DT-4000"、"DT-7000"（以上由 Lonza 公司制造）。
[0027] 作為（al)成分，為了進一步提高下述本發明的復合材料的耐熱性，優選含有線型 酷醛型氰酸醋樹脂（phenol novolac cyanate resin)。（al)成分中的該線型酷醛型氰酸 酯樹脂的含有比例優選30質量％以上且80質量％以下，更優選50質量％以上且80質量％ 以下。若超過80質量％，則雖然本發明的復合材料的耐熱性提高，但韌性降低，有長期耐久 性惡化之虞。
[0028] 在樹脂組合物（a)中（a2)成分為金屬配位型催化劑。作為該（a2)成分，可示例 出乙酰丙酮銅、乙酰丙酮鈷（III)(以下簡稱為Co(acac)3)、辛酸鋅、辛酸錫、環烷酸鋅、環 烷酸鈷、硬脂酸錫、硬脂酸鋅，或鐵、鈷、鋅、銅、錳或鈦與鄰苯二酚等雙齒配體的螯合物。從 樹脂組