JP2001278949A - Epoxy resin composition, prepreg and fiber reinforced composite material - Google Patents

Epoxy resin composition, prepreg and fiber reinforced composite material

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JP2001278949A
JP2001278949A JP2001009943A JP2001009943A JP2001278949A JP 2001278949 A JP2001278949 A JP 2001278949A JP 2001009943 A JP2001009943 A JP 2001009943A JP 2001009943 A JP2001009943 A JP 2001009943A JP 2001278949 A JP2001278949 A JP 2001278949A
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epoxy resin
epoxy
resin composition
resin
prepreg
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JP2001009943A
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Japanese (ja)
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Norimitsu Natsume
憲光 夏目
Hideki Okita
英樹 沖田
Hiroki Ooseto
浩樹 大背戸
Shunsaku Noda
俊作 野田
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition that is excellent in tbe elastic modulus and a tensile elonganation of a resin hardening material and to provide a prepreg by applying this, further more, to provide a fiber reinforced composite material that is excellent in the compressive strength in 0 deg. and the tensile elonganation in 90 deg. that applies this epoxy resin composition and a reinforced fiber as a composition element. SOLUTION: The epoxy resin composition contains composition elements [A] and [B] and a hardening agent [A]: The epoxy resin has an oxazolidone ring in the molecule and an epoxy resin having two epoxy groups [B]: The epoxy resin is shown by the specific structural formula.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシ樹脂組成
物、プリプレグ、及び繊維強化複合材料に関する。
[0001] The present invention relates to an epoxy resin composition, a prepreg, and a fiber-reinforced composite material.

【0002】[0002]

【従来の技術】強化繊維とマトリックス樹脂とからなる
プリプレグを中間基材とする繊維強化複合材料は、軽量
であり、機械特性に優れることから、スポーツ用途をは
じめ、航空宇宙用途、一般産業用途に広く用いられてい
る。特にスポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、
テニスやバトミントン等のラケット、ホッケー等のステ
ィック等が重要な用途として挙げられる。
2. Description of the Related Art A fiber-reinforced composite material using a prepreg composed of a reinforcing fiber and a matrix resin as an intermediate base material is lightweight and has excellent mechanical properties, so that it is used in sports applications, aerospace applications, and general industrial applications. Widely used. Especially for sports applications, golf shafts, fishing rods,
Rackets such as tennis and badminton, and sticks such as hockey are mentioned as important applications.

【0003】スポーツ用途では、強化繊維として炭素繊
維、マトリックス樹脂としてはエポキシ樹脂が主として
用いられる。
In sports applications, carbon fibers are mainly used as reinforcing fibers, and epoxy resins are mainly used as matrix resins.

【0004】繊維強化複合材料は、各種方法によって製
造されるが、強化繊維にマトリックス樹脂が含浸された
シート状中間基材であるプリプレグを介在させることが
多い。本方法ではプリプレグを複数枚積層した後、加熱
することによって繊維強化複合材料が得られる。
[0004] The fiber-reinforced composite material is produced by various methods, and in many cases, a prepreg, which is a sheet-like intermediate substrate in which a matrix resin is impregnated in a reinforcing fiber, is interposed. In this method, a fiber-reinforced composite material is obtained by laminating a plurality of prepregs and then heating.

【0005】スポーツ用の繊維強化複合材料、即ち、ゴ
ルフシャフトや釣り竿等は、軽量化が特に要求される分
野であるが、軽量化と共に材料の強度を高めることが重
要となる。
A fiber-reinforced composite material for sports, that is, a golf shaft, a fishing rod, etc. is an area where weight reduction is particularly required. It is important to increase the strength of the material together with the weight reduction.

【0006】そのため、従来は、強化繊維、主として炭
素繊維の強度の向上に注力されてきたが、ゴルフシャフ
トや釣り竿の、特にそれらの内の軽量品種の破壊現象を
精密に解析すると、単に炭素繊維の強度を向上させるだ
けでは、材料の強度は期待した程は高められないことが
明らかになってきた。
[0006] For this reason, the prior art has focused on improving the strength of reinforcing fibers, mainly carbon fibers. However, if the fracture phenomena of golf shafts and fishing rods, especially lightweight varieties among them, are precisely analyzed, simply carbon fiber It has become clear that the strength of the material cannot be increased as much as expected simply by improving the strength of the material.

【0007】ゴルフシャフトや釣り竿は、通常、一方向
プリプレグを方向を変えて数層捲回し積層することによ
り作製される。
[0007] Golf shafts and fishing rods are usually manufactured by winding several layers of unidirectional prepregs in different directions and laminating them.

【0008】かかる円筒形状の複合材料は、材料の構成
や外力のかかり方(曲げ、捻り等)に依存して破壊のさ
れ方が異なり、いずれかの層の0度(強化繊維と平行な
方向)圧縮応力、又は90度(層内で強化繊維と直交す
る方向)引張応力のいずれかの応力が主要因となって破
壊が進行することが多い。
[0008] Such a cylindrical composite material is broken differently depending on the composition of the material and how the external force is applied (bending, twisting, etc.). Breakage often progresses due to either a compressive stress or a tensile stress of 90 degrees (a direction perpendicular to the reinforcing fibers in the layer) as a main factor.

【0009】0度方向の圧縮強度は、強化繊維の圧縮強
度に依存するのみならず、マトリックス樹脂の弾性率に
も依存する。よって、マトリックス樹脂の弾性率が高く
なると繊維強化複合材料の圧縮強度が高められ、0度方
向の圧縮が破壊の主要因となる場合では、その耐破壊性
が高められる。
The 0-degree compressive strength depends not only on the compressive strength of the reinforcing fibers but also on the elastic modulus of the matrix resin. Therefore, when the elastic modulus of the matrix resin is increased, the compressive strength of the fiber-reinforced composite material is increased, and when compression in the 0-degree direction is a main factor of destruction, its fracture resistance is increased.

【0010】一方、90度方向の引張が破壊の主要因と
なる場合では、繊維強化複合材料の90度方向の引張伸
度が大きい程、その耐破壊性は高められる。90度方向
の引張伸度は、マトリックス樹脂の引張伸度に依存す
る。
On the other hand, in the case where tensile in the 90-degree direction is the main cause of fracture, the greater the tensile elongation in the 90-degree direction of the fiber-reinforced composite material, the higher its fracture resistance. The tensile elongation in the 90-degree direction depends on the tensile elongation of the matrix resin.

【0011】したがって、材料構成や外力の掛かり方に
依存せず、高い強度を発現する繊維強化複合材料を得る
ためには、マトリックス樹脂の弾性率と引張伸度を共に
向上させる必要があるが、マトリックス樹脂の弾性率と
引張伸度はトレードオフの関係にるため、多様な方向か
らの破壊応力に優れた耐性を発現する、ゴルフシャフト
や釣り竿等のスポーツ用品に特に好適に用いられる繊維
強化複合材料は従来は得難いものであった。
Therefore, in order to obtain a fiber-reinforced composite material exhibiting high strength without depending on the material composition and how external force is applied, it is necessary to improve both the elastic modulus and the tensile elongation of the matrix resin. A fiber-reinforced composite that is particularly suitable for sports equipment such as golf shafts and fishing rods that exhibits excellent resistance to fracture stress from various directions because the modulus and tensile elongation of the matrix resin are in a trade-off relationship. Materials have heretofore been difficult to obtain.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の問題点に鑑み、樹脂硬化物の弾性率と引張
伸度に優れるエポキシ樹脂組成物、及びこれを用いたプ
リプレグ、さらにこれを用いて得られる、0度圧縮強度
と90度引張伸度に優れる繊維強化複合材料を提供せん
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition having excellent elastic modulus and tensile elongation of a cured resin, a prepreg using the same, and a prepreg using the same. It is intended to provide a fiber-reinforced composite material having excellent 0-degree compressive strength and 90-degree tensile elongation obtained by using the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明のエポキシ樹脂組成物は次の構成を有す
る。すなわち、次の構成要素[A]、[B]、及び硬化
剤を含んでなるエポキシ樹脂組成物である。 [A]:分子内にオキサゾリドン環、及び2個のエポキ
シ基を有するエポキシ樹脂 [B]:次の一般式(I)、(II)、又は(III)で表されるエ
ポキシ樹脂
In order to solve the above problems, the epoxy resin composition of the present invention has the following constitution. That is, the epoxy resin composition contains the following components [A] and [B] and a curing agent. [A]: an epoxy resin having an oxazolidone ring and two epoxy groups in the molecule [B]: an epoxy resin represented by the following general formula (I), (II) or (III)

【0014】[0014]

【化6】 Embedded image

【0015】(式中、R1〜R4は、それぞれ水素、ハロゲ
ン、炭素数1〜8のアルキル基から選ばれる置換基であ
る。)
(Wherein, R 1 to R 4 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)

【0016】[0016]

【化7】 Embedded image

【0017】(式中、R5〜R8は、それぞれ水素、ハロゲ
ン、炭素数1〜8のアルキル基から選ばれる置換基であ
る。)
(Wherein, R 5 to R 8 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)

【0018】[0018]

【化8】 Embedded image

【0019】(式中、R9〜R13は、それぞれ水素、ハロ
ゲン、炭素数1〜8のアルキル基から選ばれる置換基で
ある。) また、本発明によるプリプレグは次の構成を有する。す
なわち、前記エポキシ樹脂組成物が、強化繊維に含浸さ
れてなるプリプレグである。
(In the formula, R 9 to R 13 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.) The prepreg according to the present invention has the following structure. That is, it is a prepreg obtained by impregnating reinforcing fibers with the epoxy resin composition.

【0020】さらに、本発明による繊維強化複合材料
は、次の構成を有する。すなわち、前記エポキシ樹脂組
成物の硬化物と、強化繊維を構成要素とする繊維強化複
合材料である。
Further, the fiber-reinforced composite material according to the present invention has the following constitution. That is, a cured product of the epoxy resin composition and a fiber-reinforced composite material containing reinforcing fibers as constituent elements.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明における構成要素[A]
は、分子内にオキサゾリドン環、及び2個のエポキシ基
を有するエポキシ樹脂であり、好ましくは次の一般式(I
V) で表されるエポキシ樹脂であるのが良い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Component [A] in the present invention
Is an epoxy resin having an oxazolidone ring and two epoxy groups in the molecule, and preferably has the following general formula (I
The epoxy resin represented by V) is preferred.

【0022】[0022]

【化9】 Embedded image

【0023】(式中、nは0以上の整数であり、Yは炭
素数6〜20の2価の有機基であり、Xは下式で表され
る置換基である。)
(Wherein, n is an integer of 0 or more, Y is a divalent organic group having 6 to 20 carbon atoms, and X is a substituent represented by the following formula.)

【0024】[0024]

【化10】 Embedded image

【0025】(式中、mは0以上の整数であり、Zは、
-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2-、-SO2-から選ばれる2価
の置換基である。) 一般式(IV)で表されるエポキシ樹脂は、例えば、次の一
般式(V)で表されるエポキシ樹脂と、次の一般式(VI)で
表されるジイソシアネートを三級アミン、四級アンモニ
ウム塩、四級ホスホニウム塩、シクロアミジンまたはそ
の塩、金属塩化物/ホスフィンオキシド、三フッ化ホウ
素アミン錯体、繊維金属キレート錯体等の触媒の存在下
に加熱して得られうるものである。
(Where m is an integer of 0 or more, and Z is
-CH 2 -, - CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 -, - it is a divalent substituent selected from - SO 2. The epoxy resin represented by the general formula (IV) may be, for example, an epoxy resin represented by the following general formula (V) and a diisocyanate represented by the following general formula (VI) as a tertiary amine or a quaternary amine. It can be obtained by heating in the presence of a catalyst such as an ammonium salt, a quaternary phosphonium salt, a cycloamidine or a salt thereof, a metal chloride / phosphine oxide, a boron trifluoride amine complex, and a fiber metal chelate complex.

【0026】[0026]

【化11】 Embedded image

【0027】(ここで、mは0以上の整数であり、Z
は、-CH2-、-CH(CH3)-、-C(CH3)2- 、-SO2-から選ばれ
る2価の置換基である。) OCN−Y−NCO (VI) (式中、Yは炭素数6〜20の2価の有機基である。) ここに一般式(V)で表されるエポキシ樹脂の具体例とし
ては、後述するビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビス
フェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポ
キシ樹脂等が挙げられ、一般式(VI)で表されるジイソシ
アネートとしては、トリレンジシソシアネート、4,4'-
ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチ
レンジイソシアネート等が挙げられる。
(Where m is an integer of 0 or more;
Is a divalent substituent selected from —CH 2 —, —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, and —SO 2 —. OCN-Y-NCO (VI) (wherein Y is a divalent organic group having 6 to 20 carbon atoms.) Here, specific examples of the epoxy resin represented by the general formula (V) will be described later. Bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and the like. Examples of the diisocyanate represented by the general formula (VI) include tolylene dicysocyanate, 4,4′-
Examples thereof include diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate.

【0028】一般式(V)で表されるエポキシ樹脂と一般
式(VI)で表されるジイソシアネートから、構成要素
[A]を得るには、例えば、特開昭48−103570
号公報、特開昭49−37999号公報、特開昭49−
94798号公報、特開昭49−93491号公報、特
開昭50−136398号公報、特開昭50−1177
71号公報、米国特許第3313747号、米国特許第3334110
号、米国特許第3702839号、米国特許第3721650号、米国
特許第3737406号等に開示された方法によるのが好まし
い。
In order to obtain the component [A] from the epoxy resin represented by the general formula (V) and the diisocyanate represented by the general formula (VI), for example, JP-A-48-103570
JP-A-49-37999, JP-A-49-37999
No. 94798, JP-A-49-93491, JP-A-50-136398, JP-A-50-1177
No. 71, U.S. Pat.No. 3,313,747, U.S. Pat.No. 3,334,110
, US Pat. No. 3,702,839, US Pat. No. 3,721,650, US Pat. No. 3,737,406, and the like.

【0029】一般式(VI)で表されるエポキシ樹脂の市販
品としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とトリレ
ンジイソシアネートの反応物である旭チバ社のXAC4151
(エポキシ当量412)、XAC4152(エポキシ当量33
8)、又は、エー・シー・アール社のACRエポキシR-
1206(エポキシ当量200)、エー・シー・アール社の
ACRエポキシR-1348(エポキシ当量350)等を使用
することができる。
As a commercial product of the epoxy resin represented by the general formula (VI), XAC4151 manufactured by Asahi Ciba, which is a reaction product of a bisphenol A type epoxy resin and tolylene diisocyanate is available.
(Epoxy equivalent 412), XAC4152 (epoxy equivalent 33
8) Or ACR epoxy R-C
1206 (epoxy equivalent: 200), ACR epoxy R-1348 (epoxy equivalent: 350) available from AC R, and the like can be used.

【0030】一般式(VI)で表されるエポキシ樹脂は、1
種でも複数種用いても良い。一般式(VI)で表されるエポ
キシ樹脂の配合量(複数種用いる場合はその合計量)は
全エポキシ樹脂100重量%に対して、5〜80重量
%、好ましくは10〜60重量%とするのが良い。5重
量%未満であるとマトリックス樹脂、即ち、エポキシ樹
脂の硬化物(以下、樹脂硬化物と略記)の引張伸度が低
下することがあり、80重量%を超えると、樹脂硬化物
の弾性率が低下することがある。
The epoxy resin represented by the general formula (VI)
One or more species may be used. The amount of the epoxy resin represented by the general formula (VI) (the total amount when a plurality of types are used) is 5 to 80% by weight, preferably 10 to 60% by weight, based on 100% by weight of the total epoxy resin. Is good. If it is less than 5% by weight, the tensile elongation of the matrix resin, that is, the cured product of the epoxy resin (hereinafter abbreviated as “resin cured product”) may decrease. May decrease.

【0031】本発明における構成要素[B]は、次の一
般式(I)、(II)、又は(III)で表されるエポキシ樹脂であ
る。
The component [B] in the present invention is an epoxy resin represented by the following general formula (I), (II) or (III).

【0032】[0032]

【化12】 Embedded image

【0033】(式中、R1〜R4は、それぞれ水素、ハロゲ
ン、炭素数1〜8のアルキル基から選ばれる置換基であ
る。)
(Wherein, R 1 to R 4 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)

【0034】[0034]

【化13】 Embedded image

【0035】(式中、R5〜R8は、それぞれ水素、ハロゲ
ン、炭素数1〜8のアルキル基から選ばれる置換基であ
る。)
(Wherein, R 5 to R 8 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)

【0036】[0036]

【化14】 Embedded image

【0037】(式中、R9〜R13は、それぞれ水素、ハロ
ゲン、炭素数1〜8のアルキル基から選ばれる置換基で
ある。) 一般式(I)で表されるエポキシ樹脂は、例えば、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸又はそれらの置換基誘
導体とエピクロロヒドリンの反応により得られうるもの
であり、具体的には、フタル酸ジグリシジルエステル、
イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグ
リシジルエステル等が挙げられる。
(Wherein R 9 to R 13 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.) The epoxy resin represented by the general formula (I) is, for example, Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid or a derivative thereof can be obtained by reaction of epichlorohydrin, specifically, phthalic acid diglycidyl ester,
Examples include diglycidyl isophthalate and diglycidyl terephthalate.

【0038】一般式(II)で表されるエポキシ樹脂は、例
えば、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル
酸、ヘキサヒドロテレフタル酸又はそれらの置換基誘導
体とエピクロロヒドリンの反応により得られうるもので
あり、具体的には、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジル
エステル、ヘキサヒドロイソフタル酸ジグリシジルエス
テル、ヘキサヒドロテレフタル酸ジグリシジルエステル
等が挙げられる。
The epoxy resin represented by the general formula (II) can be obtained, for example, by the reaction of hexahydrophthalic acid, hexahydroisophthalic acid, hexahydroterephthalic acid or a derivative thereof with epichlorohydrin. Specific examples include diglycidyl hexahydrophthalate, diglycidyl hexahydroisophthalate, and diglycidyl hexahydroterephthalate.

【0039】一般式(III)で表されるエポキシ樹脂は、
例えば、アニリン又はその置換基誘導体とエピクロロヒ
ドリンの反応により得られうるものであり、具体的に
は、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシ
ジルo−トルイジン等が挙げられる。
The epoxy resin represented by the general formula (III)
For example, it can be obtained by reacting aniline or a substituent derivative thereof with epichlorohydrin, and specific examples include N, N-diglycidylaniline, N, N-diglycidyl o-toluidine and the like.

【0040】また、構成要素[B]の配合量(複数種用
いる場合はその合計量)は、全エポキシ樹脂100重量
%に対して、10〜60重量%、好ましくは20〜50
重量%とするのが良い。10重量%未満であると、樹脂
硬化物の弾性率が低下することがあり、60重量%を超
えると樹脂硬化物の引張伸度が低下することがある。
The compounding amount of the component [B] (the total amount when plural kinds are used) is 10 to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight based on 100% by weight of the total epoxy resin.
It is good to make it by weight%. If it is less than 10% by weight, the elastic modulus of the cured resin may decrease, and if it exceeds 60% by weight, the tensile elongation of the cured resin may decrease.

【0041】尚、構成要素[A]や構成要素[B]以外
の2官能エポキシ樹脂使用することができる。例えば、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ビスフェノールAと
エピクロロヒドリンの反応により得られるエポキシ樹
脂)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(ビスフェノー
ルFとエピクロロヒドリンの反応により得られるエポキ
シ樹脂)、ビスフェノールS型エポキシ樹脂(ビスフェ
ノールSとエピクロロヒドリンの反応により得られるエ
ポキシ樹脂)等の前記した構成要素[A]や[B]以外
の2官能エポキシ樹脂もそれぞれの目的に応じて使用で
きる(エポキシ基1個について1官能と称し、例えば、
分子内に2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を2官
能エポキシ樹脂と称する)以下、“ ”で囲って表記し
た製品名は、登録商標、又は未登録の商標を示すものと
する。
Incidentally, a bifunctional epoxy resin other than the component [A] or the component [B] can be used. For example,
Bisphenol A epoxy resin (epoxy resin obtained by reaction of bisphenol A and epichlorohydrin), bisphenol F epoxy resin (epoxy resin obtained by reaction of bisphenol F and epichlorohydrin), bisphenol S epoxy resin ( Bifunctional epoxy resins other than the above-mentioned constituent elements [A] and [B], such as an epoxy resin obtained by the reaction of bisphenol S and epichlorohydrin, can also be used for each purpose (1 epoxy group per epoxy group). Called sensuality, for example,
(Epoxy resins having two epoxy groups in the molecule are referred to as bifunctional epoxy resins.) Hereinafter, the product name enclosed in "" indicates a registered trademark or an unregistered trademark.

【0042】ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品
としては、“エピコート”825、(エポキシ当量17
2〜178)“エピコート”828(エポキシ当量18
4〜194)、“エピコート”834(エポキシ当量2
30〜270)、“エピコート”1001(エポキシ当
量450〜500)、“エピコート”1004(エポキ
シ当量875〜975)、“エピコート”1009(エ
ポキシ当量2400〜3300)(以上、油化シェルエ
ポキシ(株)製)、“エポトート”YD−128(エポ
キシ当量184〜194、東都化成(株)製)、“エピ
クロン”840(エポキシ当量180〜190)、“エ
ピクロン”850(エポキシ当量184〜194)、
“エピクロン”830(エポキシ当量165〜18
5)、“エピクロン”1050(エポキシ当量450〜
500)(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、
“スミエポキシ”ELA−128(エポキシ当量184
〜194、住友化学(株)製)、DER331(エポキ
シ当量182〜192、ダウケミカル社製)等を使用す
ることができる。
Commercially available bisphenol A type epoxy resins include "Epicoat" 825 (epoxy equivalent 17
2-178) "Epicoat" 828 (epoxy equivalent 18
4-194), "Epicoat" 834 (epoxy equivalent 2
30 to 270), "Epicoat" 1001 (epoxy equivalent 450 to 500), "Epicoat" 1004 (epoxy equivalent 875 to 975), "Epicoat" 1009 (epoxy equivalent 2400 to 3300) (the above are Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.) ), "Epototo" YD-128 (epoxy equivalents 184-194, manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.), "Epiclon" 840 (epoxy equivalents 180-190), "Epiclon" 850 (epoxy equivalents 184-194),
"Epiclon" 830 (epoxy equivalent 165-18
5), "Epiclon" 1050 (epoxy equivalent 450-
500) (above, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.)
"Sumi Epoxy" ELA-128 (Epoxy equivalent 184
To 194, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), DER331 (epoxy equivalent: 182 to 192, manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) and the like can be used.

【0043】ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品
としては、“エピコート”806、(エポキシ当量16
0〜170)、“エピコート”807(エポキシ当量1
60〜175)、“エピコート”4004P(エポキシ
当量880)、“エピコート”4007P(エポキシ当
量2270)、“エピコート”4010P(エポキシ当
量4400)(以上、油化シェルエポキシ(株)製)、
“エピクロン”830、(エポキシ当量165〜18
0、大日本インキ化学工業(株)製)等を使用すること
ができる。
Commercially available bisphenol F type epoxy resins include "Epicoat" 806, (epoxy equivalent 16
0 to 170), "Epicoat" 807 (epoxy equivalent 1
60-175), “Epicoat” 4004P (epoxy equivalent 880), “Epicoat” 4007P (epoxy equivalent 2270), “Epicoat” 4010P (epoxy equivalent 4400) (all manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.),
"Epiclon" 830, (epoxy equivalent 165-18
0, manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.).

【0044】ビスフェノールS型エポキシ樹脂の市販品
としては、“エピクロン”EXA−1514(エポキシ
当量305)、“エピクロン”EXA−4023(エポ
キシ当量250)、“エピクロン”EXA−4031
(エポキシ当量210)、(以上、大日本インキ化学工
業(株)製)等を使用することができる。
Commercially available bisphenol S type epoxy resins include "Epiclone" EXA-1514 (epoxy equivalent 305), "Epiclone" EXA-4023 (epoxy equivalent 250), and "Epiclone" EXA-4031.
(Epoxy equivalent 210), (all manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) and the like can be used.

【0045】上記したような2官能エポキシ樹脂の配合
量は、樹脂硬化物の引張伸度を向上させる観点から、全
エポキシ樹脂100重量%に対して、70〜100重量
%、好ましくは80〜100重量%とするのが良い。
From the viewpoint of improving the tensile elongation of the cured resin, the amount of the bifunctional epoxy resin is 70 to 100% by weight, preferably 80 to 100% by weight, based on 100% by weight of the total epoxy resin. It is good to make it by weight%.

【0046】本発明では、分子内における2個のエポキ
シ基の間隔が特に大きな2官能エポキシ樹脂、例えば、
エポキシ当量が350以上の2官能エポキシ樹脂を用い
るのが好ましい。かかる2官能エポキシ樹脂を用いるこ
とにより、樹脂硬化物の架橋点間距離がさらに高めら
れ、樹脂硬化物の引張伸度が大きく向上する。
In the present invention, a bifunctional epoxy resin in which the distance between two epoxy groups in a molecule is particularly large, for example,
It is preferable to use a bifunctional epoxy resin having an epoxy equivalent of 350 or more. By using such a bifunctional epoxy resin, the distance between crosslinking points of the cured resin is further increased, and the tensile elongation of the cured resin is greatly improved.

【0047】使用するエポキシ樹脂のエポキシ当量は4
00〜10000、好ましくは400〜6000の範囲
内であるのが良い。10000を越えると、得られる繊
維強化複合材料(以下、単に複合材料という)の耐熱性
が低下したり、樹脂組成物の粘度が上昇し、プリプレグ
の取り扱い性が悪化することがある。
The epoxy equivalent of the epoxy resin used is 4
It is good to be in the range of 00 to 10000, preferably 400 to 6000. If it exceeds 10,000, the heat resistance of the obtained fiber-reinforced composite material (hereinafter, simply referred to as composite material) may decrease, or the viscosity of the resin composition may increase, and the handleability of the prepreg may deteriorate.

【0048】また、樹脂硬化物の弾性率を高めるため、
分子内に3個以上のエポキシ基を含むエポキシ樹脂を配
合することもできる。
In order to increase the modulus of elasticity of the cured resin,
An epoxy resin containing three or more epoxy groups in the molecule can also be blended.

【0049】かかる3官能以上のエポキシ樹脂の配合量
は、架橋密度が高められる一方で樹脂硬化物の引張伸度
が損なわれる副作用を有効に抑止するため、全エポキシ
樹脂100重量%に対して、0〜30重量%、好ましく
は0〜10重量%とするのが良い。
The amount of the epoxy resin having three or more functional groups is set so that the cross-linking density is increased while the side effect of impairing the tensile elongation of the cured resin is effectively suppressed. The content is preferably 0 to 30% by weight, more preferably 0 to 10% by weight.

【0050】3官能以上のエポキシ樹脂の具体例として
は、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂(ノボラックと
エピクロロヒドリンの反応により得られるエポキシ樹
脂)やテトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン
やトリス(グリシジルオキシ)メタンのようなグリシジ
ルエーテル型エポキシ樹脂、及びテトラグリシジルジア
ミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノー
ル、トリグリシジルアミノクレゾール、テトラグリシジ
ルキシリレンジアミンのようなグリシジルアミン型エポ
キシ樹脂等が挙げられる。
Specific examples of epoxy resins having three or more functional groups include, for example, novolak type epoxy resins (epoxy resins obtained by reacting novolak and epichlorohydrin), tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane, and tris (glycidyloxy). Examples include glycidyl ether type epoxy resins such as methane, and glycidylamine type epoxy resins such as tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, triglycidylaminocresol, and tetraglycidylxylylenediamine.

【0051】ノボラック型エポキシ樹脂の市販品として
は、“エピコート”152(エポキシ当量172〜17
9)、“エピコート”154(エポキシ当量176〜1
81)(以上、油化シェルエポキシ(株)製)、DER
438(エポキシ当量176〜181、ダウケミカル社
製)、“アラルダイト”EPN1138(エポキシ当量
176〜181、チバ社製)、“アラルダイト”EPN
1139(エポキシ当量172〜179、チバ社製)等
を使用することができる。
Commercial products of the novolak type epoxy resin include “Epicoat” 152 (epoxy equivalent of 172 to 17).
9), “Epicoat” 154 (epoxy equivalent 176-1)
81) (both manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), DER
438 (epoxy equivalents 176-181, manufactured by Dow Chemical Co.), "Araldite" EPN1138 (epoxy equivalents 176-181, manufactured by Ciba), "Araldite" EPN
1139 (epoxy equivalents 172-179, manufactured by Ciba) or the like can be used.

【0052】テトラグリシジルジアミノジフェニルメタ
ンの市販品としては、“スミエポキシ”ELM434(住友化
学社製、エポキシ当量110〜130)等を使用するこ
とができる。
As a commercially available tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, “Sumiepoxy” ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., epoxy equivalent: 110 to 130) and the like can be used.

【0053】トリグリシジルアミノフェノールの市販品
としては、トリグリシジル-m- アミノフェノールである
“スミエポキシ”ELM120(エポキシ当量118、
住友化学社製)、及びトリグリシジル-p- アミノフェノ
ールである“アラルダイト”MY0510(チバ社製、
エポキシ当量94〜107)等を使用することができ
る。
Commercial products of triglycidylaminophenol include "Sumiepoxy" ELM120 (epoxy equivalent 118, triglycidyl-m-aminophenol).
Sumitomo Chemical Co., Ltd.) and “araldite” MY0510, a triglycidyl-p-aminophenol (manufactured by Ciba,
Epoxy equivalents 94 to 107) and the like can be used.

【0054】硬化剤としては、例えば、ジアミノジフェ
ニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンのような芳香
族アミン、トリエチレンテトラミン、イソホロンジアミ
ン等の脂肪族アミン、イミダゾール誘導体、ジシアンジ
アミド、テトラメチルグアニジン、メチルヘキサヒドロ
フタル酸無水物のようなカルボン酸無水物、アジピン酸
ヒドラジド等のカルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミ
ド、ポリフェノール化合物、ポリメルカプタン、三フッ
化ホウ素エチルアミン錯体のようなルイス酸錯体等を使
用することができる。
Examples of the curing agent include aromatic amines such as diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone, aliphatic amines such as triethylenetetramine and isophoronediamine, imidazole derivatives, dicyandiamide, tetramethylguanidine and methylhexahydrophthalic anhydride. Anhydrides, carboxylic acid hydrazides such as adipic hydrazide, carboxylic acid amides, polyphenol compounds, polymercaptans, Lewis acid complexes such as boron trifluoride ethylamine complex and the like can be used.

【0055】本発明では、これら硬化剤とエポキシ樹脂
とを反応させて得られる、硬化活性の高い付加化合物
(アダクト化合物)を用いることもできる。また、これ
ら硬化剤をマイクロカプセル化したものは、プリプレグ
の保存安定性を高める観点から、好適である。
In the present invention, an addition compound (adduct compound) having a high curing activity and obtained by reacting these curing agents with an epoxy resin can also be used. Further, those in which these curing agents are microencapsulated are preferable from the viewpoint of improving the storage stability of the prepreg.

【0056】これら硬化剤には、樹脂の硬化活性を高め
るため、硬化促進剤を組み合わせて用いることができ
る。例えば、ジシアンジアミドに、硬化促進剤として尿
素誘導体又はイミダゾール誘導体を組み合わせる例、カ
ルボン酸無水物やポリフェノール化合物に、硬化促進剤
として第三アミンやイミダゾール誘導体を組み合わせる
例等が挙げられる。
These curing agents may be used in combination with a curing accelerator in order to increase the curing activity of the resin. For example, examples include combining dicyandiamide with a urea derivative or an imidazole derivative as a curing accelerator, and combining carboxylic anhydride or a polyphenol compound with a tertiary amine or imidazole derivative as a curing accelerator.

【0057】尿素誘導体としては、第二アミンとイソシ
アネートの反応により得られる化合物、例えば、3- フ
ェニル- 1, 1- ジメチル尿素、3- (3, 4- ジクロ
ロフェニル)- 1, 1- ジメチル尿素(DCMU)、3
- (3−クロロ−4- メチルフェニル)- 1, 1- ジメ
チル尿素、2,4−ビス(3,3−ジメチルウレイド)
トルエン等が好ましく用いられる。
As the urea derivative, a compound obtained by reacting a secondary amine with an isocyanate, for example, 3-phenyl-1,1-dimethylurea, 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea ( DCMU), 3
-(3-chloro-4-methylphenyl)-1,1-dimethylurea, 2,4-bis (3,3-dimethylureido)
Toluene and the like are preferably used.

【0058】本発明では、エポキシ樹脂組成物に、高分
子化合物、有機粒子、無機粒子等の任意の成分をそれぞ
れの目的に応じて配合することができる。
In the present invention, optional components such as a polymer compound, organic particles, and inorganic particles can be mixed with the epoxy resin composition according to the respective purposes.

【0059】高分子化合物としては、エポキシ樹脂に可
溶な熱可塑性樹脂が好適に用いられる。かかる熱可塑性
樹脂の配合により、樹脂の粘度の制御性、プリプレグの
取り扱い性、又はマトリックス樹脂と強化繊維との接着
性が改善される。
As the polymer compound, a thermoplastic resin soluble in an epoxy resin is preferably used. By the addition of such a thermoplastic resin, controllability of the viscosity of the resin, handleability of the prepreg, or adhesion between the matrix resin and the reinforcing fibers are improved.

【0060】エポキシ樹脂に可溶な熱可塑性樹脂として
は、エポキシ樹脂との相溶性及び強化繊維との接着性の
観点から、水素結合性の官能基を有する熱可塑性樹脂が
好ましい。
The thermoplastic resin soluble in the epoxy resin is preferably a thermoplastic resin having a hydrogen-bonding functional group from the viewpoint of compatibility with the epoxy resin and adhesion to the reinforcing fiber.

【0061】水素結合性の官能基としては、アルコール
性水酸基、アミド基、イミド基、スルホニル基等が挙げ
られる。また、アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹
脂としては、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラ
ール等のポリビニルアセタール樹脂、フェノキシ樹脂
等、アミド基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリアミ
ド等、イミド基を有する熱可塑性樹脂としてはポリイミ
ド等、スルホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポ
リスルホン等がそれぞれ挙げられる。
Examples of the hydrogen-bonding functional group include an alcoholic hydroxyl group, an amide group, an imide group and a sulfonyl group. Further, as the thermoplastic resin having an alcoholic hydroxyl group, polyvinyl acetal resin such as polyvinyl formal or polyvinyl butyral, phenoxy resin, etc., as the thermoplastic resin having an amide group, polyamide, etc., as the thermoplastic resin having an imide group, Examples of the thermoplastic resin having a sulfonyl group such as polyimide include polysulfone.

【0062】かかるポリアミド、ポリイミド及びポリス
ルホンは、主鎖にエーテル結合、カルボニル基等の官能
基を有するものでも良く、また、ポリアミドは、アミド
基の窒素原子に置換基を有するものでも良い。
The polyamide, polyimide and polysulfone may have a functional group such as an ether bond and a carbonyl group in the main chain, and the polyamide may have a substituent at the nitrogen atom of the amide group.

【0063】水素結合性の官能基を有する熱可塑性樹脂
の市販品としては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂
として、“デンカブチラール”及び“デンカホルマー
ル”(電気化学工業(株)製)、“ビニレック”(チッ
ソ(株)製)、フェノキシ樹脂として、“UCAR”P
KHP(ユニオンカーバイド社製)、ポリアミド樹脂と
して“マクロメルト”(ヘンケル白水(株)製)、“ア
ミラン”CM4000(東レ(株)製)、ポリイミドと
して“ウルテム”(ジェネラル・エレクトリック社
製)、“Matrimid”5218(チバ社製)、ポリスルホ
ンとして“Victrex”(三井東圧化学(株)製)、“U
DEL”(ユニオン・カーバイド社製)等を使用するこ
とができる。
Commercially available thermoplastic resins having a hydrogen-bonding functional group include, for example, polyvinyl acetal resins such as "Denka Butyral" and "Denka Formal" (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) and "Vinilec" ( Chisso Corporation), “UCAR” P as phenoxy resin
KHP (manufactured by Union Carbide), polyamide resin "Macromelt" (manufactured by Henkel Hakusui Co., Ltd.), "Amilan" CM4000 (manufactured by Toray Industries, Inc.), polyimide "Ultem" (manufactured by General Electric), " Matrimid 5218 (manufactured by Ciba), polysulfone "Victrex" (manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.), "U
DEL "(manufactured by Union Carbide) or the like can be used.

【0064】本発明では、エポキシ樹脂に可溶な熱可塑
性樹脂は、エポキシ樹脂組成物に適度な粘弾性を与え、
良質な複合材料が得られるため、全エポキシ樹脂100
重量部に対して、1〜20重量部、好ましくは1〜10
重量部配合するのが好ましい。
In the present invention, the thermoplastic resin soluble in the epoxy resin gives the epoxy resin composition an appropriate viscoelasticity,
Since a high quality composite material can be obtained, all epoxy resin 100
1 to 20 parts by weight, preferably 1 to 10 parts by weight,
It is preferable to mix by weight.

【0065】本発明では、樹脂の靭性や、得られる複合
材料の耐衝撃性を高めるため、エポキシ樹脂組成物にゴ
ム粒子及び熱可塑性樹脂粒子等の有機粒子を配合するこ
とができる。
In the present invention, organic particles such as rubber particles and thermoplastic resin particles can be blended with the epoxy resin composition in order to increase the toughness of the resin and the impact resistance of the obtained composite material.

【0066】ゴム粒子としては、架橋ゴム粒子、及び架
橋ゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラフト重合したコ
アシェルゴム粒子が、取り扱い性等の観点から好ましく
用いられる。
As the rubber particles, crosslinked rubber particles and core-shell rubber particles obtained by graft-polymerizing a different polymer on the surface of the crosslinked rubber particles are preferably used from the viewpoint of handleability and the like.

【0067】架橋ゴム粒子の市販品としては、カルボキ
シル変性のブタジエン−アクリロニトリル共重合体の架
橋物からなるXER−91(日本合成ゴム工業社製)、
アクリルゴム微粒子からなるCX−MNシリーズ(日本
触媒(株)製)、YR−500シリーズ(東都化成
(株)製)等を使用することができる。
Commercially available crosslinked rubber particles include XER-91 (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Industry Co., Ltd.) comprising a crosslinked product of a carboxyl-modified butadiene-acrylonitrile copolymer.
CX-MN series (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) and YR-500 series (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) composed of acrylic rubber fine particles can be used.

【0068】コアシェルゴム粒子の市販品としては、例
えば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共
重合物からなる“パラロイド”EXL−2655(呉羽
化学工業(株)製)、アクリル酸エステル・メタクリル
酸エステル共重合体からなる“スタフィロイド”AC−
3355、TR−2122(武田薬品工業(株)製)、
アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル共重合物からな
る“PARALOID”EXL-2611、EXL-3387(Rohm&Haas社製)
等を使用することができる。
Commercially available core-shell rubber particles include, for example, “Paraloid” EXL-2655 (made by Kureha Chemical Industry Co., Ltd.) composed of butadiene / alkyl methacrylate / styrene copolymer, and acrylic acid ester / methacrylic acid ester. "Staphyloid" AC- consisting of a polymer
3355, TR-2122 (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.),
"PARALOID" made of butyl acrylate / methyl methacrylate copolymer EXL-2611, EXL-3387 (Rohm & Haas)
Etc. can be used.

【0069】熱可塑性樹脂粒子としては、ポリアミド粒
子やポリイミド粒子が好ましく用いられ、ポリアミド粒
子の市販品として、東レ(株)製、SP−500、ATOC
HEM社製“オルガソール”等を使用することができる。
As the thermoplastic resin particles, polyamide particles and polyimide particles are preferably used, and commercially available polyamide particles include SP-500, ATOC, manufactured by Toray Industries, Inc.
"Orgasol" manufactured by HEM can be used.

【0070】本発明では、樹脂組成物の増粘等のレオロ
ジー制御、揺変性付与のため、エポキシ樹脂組成物にシ
リカ、アルミナ、スメクタイト、合成マイカ等の無機粒
子を配合することができる。
In the present invention, inorganic particles such as silica, alumina, smectite, and synthetic mica can be added to the epoxy resin composition for controlling rheology such as thickening of the resin composition and imparting thixotropic properties.

【0071】本発明によるエポキシ樹脂組成物は、それ
によるマトリックス樹脂、即ち、樹脂硬化物が弾性率と
引張伸度を高レベルで両立するものであり、具体的に
は、130℃、2時間で硬化して得られる樹脂硬化物の
引張伸度が、3〜10%、好ましくは5〜10%であ
り、また、同条件で硬化して得られる樹脂硬化物の曲げ
弾性率は、3.7〜5GPa、好ましくは3.9〜5G
Paといった特性を有するものである。
The epoxy resin composition according to the present invention is one in which the matrix resin, that is, the cured resin material, has both a high elastic modulus and a high tensile elongation at a high level. The cured resin obtained by curing has a tensile elongation of 3 to 10%, preferably 5 to 10%, and the cured resin obtained by curing under the same conditions has a flexural modulus of 3.7. ~ 5GPa, preferably 3.9 ~ 5G
It has characteristics such as Pa.

【0072】本発明において用いる強化繊維としては、
ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロ
ン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維等が好ましい。
これらの繊維を2種以上混合して用いても構わないが、
より軽量で、より耐久性の高い成形品を得るために、炭
素繊維や黒鉛繊維を用いるのが良い。
The reinforcing fibers used in the present invention include:
Glass fiber, carbon fiber, graphite fiber, aramid fiber, boron fiber, alumina fiber, silicon carbide fiber and the like are preferable.
These fibers may be used in combination of two or more,
In order to obtain a lighter and more durable molded product, it is preferable to use carbon fiber or graphite fiber.

【0073】軽量で高強度なゴルフシャフトや釣り竿等
のスポーツ用品を製造するためには、少量の材料で十分
な製品の剛性を発現させ得るように、炭素繊維の中で
も、より弾性率の高いもの、具体的には、引張弾性率が
200〜800GPa、好ましくは220〜800GP
aのものを用いるのが良い。
In order to produce a lightweight and high-strength sporting goods such as golf shafts and fishing rods, carbon fibers having a higher elastic modulus among carbon fibers are used so that a small amount of material can exhibit sufficient product rigidity. Specifically, the tensile modulus is 200 to 800 GPa, preferably 220 to 800 GPa.
It is good to use the thing of a.

【0074】本発明による複合材料は、ゴルフシャフ
ト、釣り竿、ラケット等のスポーツ用品の製造にあたっ
ては、例えば、強化繊維にエポキシ樹脂組成物を含浸さ
せたプリプレグを作製し、これを積層して加熱硬化して
作製する方法が適用できる。
In the production of sports goods such as golf shafts, fishing rods, rackets and the like, the composite material according to the present invention is prepared, for example, by preparing a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber with an epoxy resin composition, laminating the prepreg, and heat curing. And a method of fabricating it.

【0075】ここに強化繊維の形態や配列は特に限定さ
れず、例えば、一方向に引き揃えた長繊維、単一のト
ウ、織物、マット、ニット、組み紐等が採用できる。
The form and arrangement of the reinforcing fibers are not particularly limited. For example, long fibers aligned in one direction, a single tow, a woven fabric, a mat, a knit, a braid, and the like can be used.

【0076】本発明によるプリプレグは、マトリックス
樹脂をメチルエチルケトン、メタノール等の溶媒に溶解
して低粘度化し、含浸させるウエット法と、加熱により
低粘度化し、含浸させるホットメルト法(ドライ法)等
により作製することができる。
The prepreg according to the present invention is prepared by a wet method in which the matrix resin is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol to reduce the viscosity and is impregnated, or a hot melt method in which the viscosity is reduced by heating and impregnated (dry method). can do.

【0077】ウェット法は、強化繊維をエポキシ樹脂組
成物の溶液に浸漬した後引き上げ、オーブン等を用いて
溶媒を蒸発させる方法であり、ホットメルト法は、加熱
により低粘度化したエポキシ樹脂組成物を直接強化繊維
に含浸させる方法、又は一旦エポキシ樹脂組成物を離型
紙等の上にコーティングしたフィルムを作成しておき、
次いで強化繊維の両側又は片側から前記フィルムを重
ね、加熱加圧することにより強化繊維に樹脂を含浸させ
る方法である。ホットメルト法によれば、プリプレグ中
に残留する溶媒が実質上皆無となるため好ましい。
The wet method is a method in which a reinforcing fiber is immersed in a solution of an epoxy resin composition, then pulled up, and the solvent is evaporated using an oven or the like. The hot melt method is a method in which the viscosity of the epoxy resin composition is reduced by heating. A method of impregnating directly into the reinforcing fibers, or once a film coated with an epoxy resin composition on release paper, etc.
Then, the film is stacked on both sides or one side of the reinforcing fiber and heated and pressed to impregnate the reinforcing fiber with a resin. The hot melt method is preferable because there is substantially no solvent remaining in the prepreg.

【0078】得られたプリプレグを積層後、積層物に圧
力を付与しながら樹脂を加熱硬化させる方法等により、
本発明による複合材料が作製される。
After laminating the obtained prepregs, a method of heating and curing the resin while applying pressure to the laminate, for example, is used.
A composite according to the invention is made.

【0079】ここで熱及び圧力を付与する方法には、プ
レス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形
法、ラッピングテープ法、内圧成形法等が採用され、特
にスポーツ用品に関しては、ラッピングテープ法、内圧
成形法が好ましく採用できる。
The method for applying heat and pressure includes press molding, autoclave molding, bagging, wrapping tape, internal pressure molding, and the like. A molding method can be preferably employed.

【0080】ラッピングテープ法は、マンドレル等の芯
金にプリプレグを巻いて、円筒状の成形体を得る方法で
あり、ゴルフシャフトや釣り竿等の棒状体を作製する際
に好適である。具体的には、マンドレルにプリプレグを
巻き付け、プリプレグの固定及び圧力付与のために、プ
リプレグの外側に熱可塑性樹脂フィルムからなるラッピ
ングテープを巻き付け、オーブン中で樹脂を加熱硬化さ
せた後、芯金を抜き去って円筒状の成形体を得る。
The wrapping tape method is a method in which a prepreg is wound on a core metal such as a mandrel to obtain a cylindrical molded body, and is suitable for producing a rod-shaped body such as a golf shaft or a fishing rod. Specifically, a prepreg is wound around a mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic resin film is wound around the outside of the prepreg for fixing the prepreg and applying pressure, and after heating and curing the resin in an oven, the core metal is removed. Pull out to obtain a cylindrical molded body.

【0081】内圧成形法は、熱可塑性樹脂のチューブ等
の内圧付与体にプリプレグを巻きつけたプリフォームを
金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体を導
入して圧力をかけると同時に金型を加熱し成形する方法
である。ゴルフシャフト、バット、テニスやバトミント
ンのラケットのような複雑な形状物を成形する際に好適
に用いられる。
In the internal pressure forming method, a preform in which a prepreg is wound around an internal pressure applying body such as a thermoplastic resin tube is set in a mold, and then a high pressure gas is introduced into the internal pressure applying body to apply pressure. At the same time, the mold is heated and molded. It is suitably used when molding a complicated shape such as a golf shaft, a bat, tennis or a badminton racket.

【0082】尚、本発明による複合材料は、プリプレグ
を介さず、エポキシ樹脂組成物を直接強化繊維に含浸さ
せた後、加熱硬化せしめる方法、例えばハンド・レイア
ップ法、フィラメント・ワインディング法、プルトルー
ジョン法、レジン・インジェクション・モールディング
法、レジン・トランスファー・モールディング法等の成
形法によっても作製できる。これら方法では、エポキシ
樹脂からなる主剤と硬化剤との2液を使用直前に混合し
て樹脂組成物を調製するのが好ましい。
The composite material according to the present invention can be obtained by directly impregnating a reinforcing fiber with an epoxy resin composition without using a prepreg, followed by heating and curing, for example, a hand lay-up method, a filament winding method, a pultrusion method. It can also be produced by a molding method such as a resin injection molding method and a resin transfer molding method. In these methods, it is preferable to prepare a resin composition by mixing two liquids of a main agent composed of an epoxy resin and a curing agent immediately before use.

【0083】[0083]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。なお、樹脂硬化物の引張伸度、曲げ弾性率の測
定、プリプレグの作製、複合材料の作製、0度圧縮強
度、90度引張伸度の測定は次のような条件で行った。 A.樹脂硬化物の引張伸度 樹脂組成物を80℃に加熱して、モールドに注入し、1
30℃のオーブンで2時間硬化して、厚さ2mmの樹脂
硬化物の板を作成した。次に、樹脂硬化物の板よりJI
S K7113に従い、小型1(1/2)号形試験片を
切り出し、引張伸度を求めた。 B.樹脂硬化物の曲げ弾性率 樹脂組成物を80℃に加熱して、モールドに注入し、1
30℃のオーブンで2時間硬化して、厚さ2mmの樹脂
硬化物の板を作成した。次に、樹脂硬化物の板より、幅
10mm、長さ60mmの試験片を切り出し、スパン間
32mmの3点曲げを測定し、JIS K7203に従
い曲げ弾性率を求めた。 C.プリプレグの作製 エポキシ樹脂組成物をリバースロールコーターを用いて
離型紙上に塗布して樹脂フィルムを作製した。次にシー
ト状に一方向に配列させた引張弾性率294GPaの炭
素繊維“トレカ”M30GC(東レ(株)製)に樹脂フ
ィルム2枚を炭素繊維の両面から重ね、加熱加圧により
樹脂を含浸させ、炭素繊維の目付が125g/m2、マトリ
ックス樹脂の重量分率が24%の一方向プリプレグを作
製した。 D.複合材料の作製 一方向プリプレグを強化繊維の方向が同一になるよう所
定枚数積層後、オートクレーブを用いて135℃で2時
間、0.29MPaで成形し複合材料の板状体を得た。 E.複合材料の0度圧縮強度 一方向プリプレグを11枚積層して得た複合材料の板状
体から、ASTM D695に従い、幅12.7mm、
長さ79.4mmの試験片を作成し、圧縮強度を測定し
た。 F.複合材料の90度引張伸度 一方向プリプレグを21枚積層して得た複合材料の板状
体から、ASTM D3039に従い、幅25.4m
m、長さ38.1mmの試験片を作成し、引張試験を行
い、伸度を求めた。 (実施例1〜7)表1に示す、一般式(I)、(II)、又は
(III)で表されるエポキシ樹脂と一般式(IV)で表され
るエポキシ樹脂とを混合し、ニーダーで混練して樹脂組
成物を調製した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The measurement of the tensile elongation and the flexural modulus of the cured resin, the preparation of the prepreg, the preparation of the composite material, and the measurement of the 0 ° compression strength and the 90 ° tensile elongation were performed under the following conditions. A. Tensile elongation of the cured resin The resin composition is heated to 80 ° C and injected into a mold.
The resin was cured in an oven at 30 ° C. for 2 hours to prepare a resin cured product plate having a thickness of 2 mm. Next, JI from the cured resin plate
According to SK7113, a small 1 (1/2) type test piece was cut out and the tensile elongation was determined. B. Flexural Modulus of Cured Resin The resin composition is heated to 80 ° C. and injected into a mold.
The resin was cured in an oven at 30 ° C. for 2 hours to prepare a resin cured product plate having a thickness of 2 mm. Next, a test piece having a width of 10 mm and a length of 60 mm was cut out from the cured resin sheet, and three-point bending with a span of 32 mm was measured. The flexural modulus was determined according to JIS K7203. C. Preparation of Prepreg An epoxy resin composition was applied on release paper using a reverse roll coater to prepare a resin film. Next, two resin films are stacked on both sides of carbon fiber “Treca” M30GC (manufactured by Toray Industries, Inc.) having a tensile modulus of 294 GPa arranged in one direction in a sheet shape, and the resin is impregnated with heat and pressure. A unidirectional prepreg having a carbon fiber weight of 125 g / m 2 and a matrix resin weight fraction of 24% was prepared. D. Preparation of Composite Material A predetermined number of unidirectional prepregs were laminated so that the direction of the reinforcing fiber was the same, and then molded at 0.29 MPa at 135 ° C. for 2 hours using an autoclave to obtain a plate-shaped composite material. E. FIG. 0 degree compressive strength of composite material From a plate-shaped composite material obtained by laminating 11 unidirectional prepregs, according to ASTM D695, a width of 12.7 mm,
A test piece having a length of 79.4 mm was prepared, and the compressive strength was measured. F. 90 degree tensile elongation of the composite material From a plate-shaped body of the composite material obtained by laminating 21 unidirectional prepregs, a width of 25.4 m according to ASTM D3039.
A test piece having a length of m and a length of 38.1 mm was prepared and subjected to a tensile test to determine the elongation. (Examples 1 to 7) As shown in Table 1, general formulas (I), (II), or
The epoxy resin represented by (III) and the epoxy resin represented by the general formula (IV) were mixed and kneaded with a kneader to prepare a resin composition.

【0084】さらに、この樹脂組成物から上述の方法に
より樹脂硬化物の板状体を作製し、その引張伸度、曲げ
弾性率を測定した。
Further, a plate of a cured resin was prepared from the resin composition by the method described above, and its tensile elongation and flexural modulus were measured.

【0085】表1に示すとおり、いずれも弾性率と引張
伸度が高い値を示した。次いで、これらの樹脂組成物を
用いて上述した方法により一方向プリプレグを作製し、
これらを積層、硬化せしめて複合材料を作製し、0度圧
縮強度、90度引張伸度を測定した。
As shown in Table 1, all of them exhibited high values of elastic modulus and tensile elongation. Next, a unidirectional prepreg was prepared using the resin composition by the method described above,
These were laminated and cured to produce a composite material, and the 0 ° compression strength and 90 ° tensile elongation were measured.

【0086】表1に示すとおり、いずれの例も0度圧縮
強度と90度引張伸度が高い値を示した。 (比較例1)表1に示す樹脂を混合し、ニーダーで混練
して樹脂組成物を調製した。
As shown in Table 1, each of the examples showed high values of 0 ° compression strength and 90 ° tensile elongation. Comparative Example 1 The resins shown in Table 1 were mixed and kneaded with a kneader to prepare a resin composition.

【0087】表1に示すとおり、弾性率と引張伸度が低
めの値を示した。次いで、これらの樹脂組成物を用いて
上述した方法により一方向プリプレグを作製し、これら
を積層、硬化せしめて複合材料を作製し、0度圧縮強
度、90度引張伸度を測定した。
As shown in Table 1, the elastic modulus and tensile elongation exhibited lower values. Next, a unidirectional prepreg was prepared using the resin composition by the above-described method, laminated and cured to prepare a composite material, and the 0 ° compression strength and the 90 ° tensile elongation were measured.

【0088】表1に示すとおり、本例では、0度圧縮強
度と90度引張伸度が低めの値を示した。
As shown in Table 1, in this example, the 0 ° compressive strength and the 90 ° tensile elongation exhibited lower values.

【0089】[0089]

【表1】 [Table 1]

【0090】[0090]

【発明の効果】本発明によれば、樹脂硬化物の弾性率と
引張伸度に優れるエポキシ樹脂組成物、及びこれを用い
てなるプリプレグ、さらにこのエポキシ樹脂組成物と強
化繊維を構成要素とする、0度圧縮強度と90度引張伸
度に優れる複合材料を提供することができ、かかる複合
材料は、スポーツ用途、航空宇宙用途、一般産業用途
等、極めて広範囲な用途に好ましく適用できる。
According to the present invention, an epoxy resin composition having excellent elastic modulus and tensile elongation of a cured resin, a prepreg using the same, and further comprising the epoxy resin composition and a reinforcing fiber. , A composite material having excellent 0-degree compression strength and 90-degree tensile elongation can be provided, and such a composite material can be preferably applied to an extremely wide range of uses such as sports use, aerospace use, and general industrial use.

フロントページの続き (72)発明者 野田 俊作 愛媛県伊予郡松前町大字筒井1515番地 東 レ株式会社愛媛工場内 Fターム(参考) 4F072 AA04 AA07 AB06 AB08 AB09 AB10 AB22 AB29 AB30 AD23 AD27 AD28 AD30 AD34 AG03 AL04 AL05 4J036 AD01 AD08 AG01 AG07 AH01 CB20 DB06 DB15 DC06 DC10 DC30 DC31 DC35 FA14 FB07 FB15 JA11 JA15 Continued on the front page (72) Inventor Shunsaku Noda 1515 Tsutsui, Matsumaemachi, Matsue-machi, Iyo-gun, Ehime F-term in the Ehime Plant of Toray Industries, Inc. AL05 4J036 AD01 AD08 AG01 AG07 AH01 CB20 DB06 DB15 DC06 DC10 DC30 DC31 DC35 FA14 FB07 FB15 JA11 JA15

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】次の構成要素[A]、[B]、及び硬化剤
を含んでなるエポキシ樹脂組成物。 [A]:分子内にオキサゾリドン環、及び2個のエポキ
シ基を有するエポキシ樹脂 [B]:次の一般式(I)、(II)、又は(III)で表されるエ
ポキシ樹脂 【化1】 (式中、R1〜R4は、それぞれ水素、ハロゲン、炭素数1
〜8のアルキル基から選ばれる置換基である。) 【化2】 (式中、R5〜R8は、それぞれ水素、ハロゲン、炭素数1
〜8のアルキル基から選ばれる置換基である。) 【化3】 (式中、R9〜R13は、それぞれ水素、ハロゲン、炭素数
1〜8のアルキル基から選ばれる置換基である。)
An epoxy resin composition comprising the following components [A] and [B] and a curing agent. [A]: an epoxy resin having an oxazolidone ring and two epoxy groups in the molecule [B]: an epoxy resin represented by the following general formula (I), (II) or (III) (Wherein, R 1 to R 4 each represent hydrogen, halogen,
A substituent selected from the group consisting of 8 to 8 alkyl groups. ) (Wherein, R 5 to R 8 are each hydrogen, halogen,
A substituent selected from the group consisting of 8 to 8 alkyl groups. ) (In the formula, R 9 to R 13 are each a substituent selected from hydrogen, halogen, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)
【請求項2】前記構成要素[A]が次の一般式(IV)で表
される請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。 【化4】 (式中、nは0以上の整数であり、Yは炭素数6〜20
の2価の有機基であり、Xは下式で表される置換基であ
る。) 【化5】 (式中、mは0以上の整数であり、Zは、-CH2-、-CH(C
H3)-、-C(CH3)2-、-SO2-から選ばれる2価の置換基であ
る。)
2. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein said component [A] is represented by the following general formula (IV). Embedded image (In the formula, n is an integer of 0 or more, and Y has 6 to 20 carbon atoms.
Wherein X is a substituent represented by the following formula. ) (Wherein, m is an integer of 0 or more, and Z is -CH 2- , -CH (C
H 3 )-, a divalent substituent selected from -C (CH 3 ) 2 -and -SO 2- . )
【請求項3】分子内に2個のエポキシ基を有する2官能
エポキシ樹脂の配合量が、全エポキシ樹脂100重量%
に対して、70〜100重量%である請求項1又は2記
載のエポキシ樹脂組成物。
3. The amount of the bifunctional epoxy resin having two epoxy groups in the molecule is 100% by weight of the total epoxy resin.
The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the content is 70 to 100% by weight based on the weight of the epoxy resin composition.
【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載のエポキシ
樹脂組成物が、強化繊維に含浸されてなるプリプレグ。
4. A prepreg obtained by impregnating reinforcing fibers with the epoxy resin composition according to claim 1.
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