平織炭素繊維強化熱可塑性ポリイミド複合材の高温圧縮挙動

摘要

In this study, we study the compressive strength and the compressive properties, fracture patterns at elevated temperature for a carbon fiber reinforced thermoplastic polyimide composite (CF/PI) using NAL-2 method. To compare of the compressive strength and the compressive properties, fracture patterns at elevated temperature CF/PI, these of a carbon fiber reinforced epoxy composite (CF/PE) are also investigated. By doing this, improvement of the thermal resistance of CF/PI is investigated. At the actual experiment, we found that the compressive strength of CF/PI is decreased as the temperature rises though the temperature is under the glass transition of CF/PI. Also, the failure pattern of CF/PI was different according to temperature by observing the specimens. That is because it is considered that the matrix resin become softer and the compressive strength of the matrix resin is decreased. As for NAL-M method, this method is good for comparing with other compressive tests.%炭素繊維強化プラスチック（CFRP)は，マトリックス樹脂の特性によって，炭素繊強化熱細硬化性プラスチック（CFRTS）と炭素繊維強化熱可塑性プラスチック（CFRTP）に大別される.CFRTPはCFRTSに比べて，部材形状への成形が容易であり，オートクレーブ装置を使用する必要がない等の理由で，成形コストを抑えることができるという利点を持つ.しかし，CFRTPのマトリックス樹脂は，CFRTSと比較して，ガラス転移温度が低く，耐熱性が要求される構造部材にCFRTPを使用するには，信頼性に欠ける.CFRPの耐熱性は，使用するマトリックス樹脂に依存するため，CFRTPのマトリックス樹脂に，ガラス転移温度が高いスーパーェンジニアリングプラスチックを用いれば，耐熱性を向上させることができる.スーパーエンジニアリングプラスチックの中でも，ガラス転移温度が最も高い，熱可塑性ポリイミド（ガラス転移温度：250℃)をマトリックス樹脂に用いた炭素繊維強化熱可塑性ポリイミド複合材は，耐熱性が要求される航空機のファンブレ一ド等の構造部材として，使用できることが期待されている.先行研究において，熱可塑性ポリイミド複合材の曲げ強度が，温度の上昇と共に減少レ，25℃以上の環境下において，圧縮破壊が支配的なモードであるという報告があるが，250℃以下での圧縮挙動にっいては調査されていない.CFRPの圧縮強度は引張り強度よりも小さいという報告もあるため，圧縮強度は構造部材の設計をする際の重要な指標となることは示唆される.また，一方向強化材のCFRTPの圧縮强度の温度依存性は報告されているが，平織材を強化繊維としたCFRTPの圧縮挙動の温度依存性にっいての研究は報告されていない.