預(yù)浸料、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料及機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種飽和吸水率特別低，總質(zhì)量損耗（Total Mass Loss: TML)、收集 的可凝揮發(fā)物（Collected Volatile Condensable Material: CVCM)和耐熱性優(yōu)異，此外 彎曲剛性等耐變形性優(yōu)異的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，機(jī)械手和用于它們的預(yù)浸料。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工業(yè)界，要求更輕量、強(qiáng)韌且耐熱性、耐沖擊性和耐變形性高的纖維增強(qiáng)復(fù)合材 料。例如，需要可用于在各種工業(yè)的制造現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)器人、制版或印刷所使用的高速旋轉(zhuǎn) 的滾筒（roller)和航天工業(yè)等的，能夠耐受在嚴(yán)酷的條件下長(zhǎng)時(shí)間使用的纖維增強(qiáng)復(fù)合 材料。
[0003] 日本特開2011-183470號(hào)公報(bào)公開了一種涉及利用碳纖維增強(qiáng)塑料成型體的機(jī) 械手的發(fā)明，所述碳纖維增強(qiáng)塑料成型體由碳纖維增強(qiáng)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(gòu)成。
[0004] 日本特開2011-183471號(hào)公報(bào)公開了一種涉及利用碳纖維增強(qiáng)塑料成型體的發(fā) 明，所述碳纖維增強(qiáng)塑料成型體利用由碳纖維增強(qiáng)塑料層與含有粘彈性樹脂和剛性高的纖 維狀物質(zhì)的減振彈性層的層合體構(gòu)成。
[0005] 它們中記載的碳纖維增強(qiáng)塑料成型體雖然減振性優(yōu)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(qiáng)復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明所要解決的課題 本發(fā)明的課題在于：提供飽和吸水率特別低且TML、CVCM和耐熱性優(yōu)異的碳纖維增強(qiáng) 復(fù)合材料、機(jī)械手以及適合于它們的預(yù)浸料。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)課題在于：提供飽和吸水率特別低，TML、CVCM和耐熱性優(yōu)異，此 外彎曲剛性等耐變形性優(yōu)異，即使在嚴(yán)酷的條件下也能夠耐受長(zhǎng)時(shí)間使用的碳纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料，機(jī)械手以及適合于它們的預(yù)浸料。
[0008] 解決課題的手段 根據(jù)本發(fā)明，提供一種預(yù)浸料，其含有由樹脂組合物（a)和碳纖維（b)構(gòu)成的含有碳纖 維的樹脂片材（以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為CFRP片材）（cl)，所述樹脂組合物（a)含有100質(zhì)量份 的分子中具有2個(gè)以上氰酸醋基（cyanate group)的氰酸醋樹脂（al)(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為 (al)成分）、0. 01~0. 5質(zhì)量份的金屬配位型催化劑（a2)(以下有時(shí)簡(jiǎn)稱為（a2)成分）和 1~20質(zhì)量份的熱塑性的韌性改善劑（a3)(以下有時(shí)簡(jiǎn)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(shí)簡(jiǎn)稱為（bl)成分）。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明，提供將所述預(yù)浸料加熱固化得到的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（以 下有時(shí)簡(jiǎn)稱為本發(fā)明的復(fù)合材料）。
[0010] 此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種機(jī)械手，其具備支撐輸送對(duì)象物的支撐部，其中，所述 支撐部含有本發(fā)明的復(fù)合材料。
[0011] 此外，根據(jù)本發(fā)明，提供含有100質(zhì)量份的所述（al)成分、0.01~0. 5質(zhì)量份的所 述（a2)成分和1~20質(zhì)量份的所述（a3)成分的所述預(yù)浸料用樹脂組合物（a)。
[0012] 發(fā)明的效果 由于本發(fā)明的復(fù)合材料和機(jī)械手利用含有上述構(gòu)成的CFRP片材（cl)的預(yù)浸料，所以 飽和吸水率特別低，TMUCVCM和耐熱性優(yōu)異，此外彎曲剛性等耐變形性優(yōu)異。因此，本發(fā)明 的復(fù)合材料和機(jī)械手在嚴(yán)酷的條件下能夠耐受長(zhǎng)時(shí)間的使用，例如也可用于航天工業(yè)領(lǐng)域 等。
【附圖說明】
[0013] [圖1]為示出機(jī)械手的一個(gè)實(shí)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(shí)施例和比較例的彎曲剛性評(píng)價(jià)試驗(yàn)中使用的機(jī)械手的截面開 口部的大小的圖。
[0016] [圖4]為用于說明實(shí)施例和比較例的機(jī)械手的彎曲剛性評(píng)價(jià)試驗(yàn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0018] 本發(fā)明的預(yù)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(gè)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(shù)，A為η價(jià)的有機(jī)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(lián)苯（4, 4' -二氰氧基聯(lián)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(shù)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(shù)，i表示滿足i彡1的整數(shù)，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(shù)，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(shù)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(gè)以上氰酸酯基的氰酸酯的單體、低聚物、預(yù)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(jié)構(gòu)。
[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(yù)聚物混合物（氰酸酯樹脂與聚三嗪的混合物），可使用注冊(cè) 商標(biāo) 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(cè)商標(biāo)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(yù)聚物混合物，可使用注冊(cè)商標(biāo)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(huán)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(yù)聚物混合物，可使用注冊(cè)商標(biāo)Primaset "PT-15"、"PT-30"、"PT-60" (以上由Lonza公司制造）；作為二環(huán)戊二烯改性苯酚型氰酸酯或其預(yù)聚物混合物，可使用 注冊(cè)商標(biāo) Primaset "DT-4000"、"DT-7000"（以上由 Lonza 公司制造）。
[0027] 作為（al)成分，為了進(jìn)一步提高下述本發(fā)明的復(fù)合材料的耐熱性，優(yōu)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(yōu)選30質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％以下，更優(yōu)選50質(zhì)量％以上且80質(zhì)量％ 以下。若超過80質(zhì)量％，則雖然本發(fā)明的復(fù)合材料的耐熱性提高，但韌性降低，有長(zhǎng)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(jiǎn)稱為Co(acac)3)、辛酸鋅、辛酸錫、環(huán)烷酸鋅、環(huán) 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