JP2005048059A - 炭素繊維強化複合材用メタクリル系重合体組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体(A)に、水酸基含有(メタ)アクリレート(B)、多官能性不飽和単量体(C)、メタクリル酸エステル系重合体(D)および多層構造重合体粒子(E)を混合したシラップを使用することで、含浸性が良く揮発性の低い炭素繊維強化複合材用メタクリル系重合体組成物が得られる。
【選択図】 なし
Description
しかしながら、補強工法に使用する樹脂としてエポキシ樹脂を使用した場合、含浸性が悪く、硬化に長時間を要するという欠点を有し(特許文献1および2参照)、また、メタクリル酸メチル系単量体組成物を使用した場合、含浸性に優れるものの蒸発しやすく、作業性が悪いという問題を有していた。
メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体(A)10〜70質量%、
水酸基含有(メタ)アクリレート(B)5〜40質量%、
多官能性不飽和単量体(C)0.5〜20質量%、
メタクリル酸エステル系重合体(D)1〜20質量%、および
メタクリル酸メチル系重合体からなる最外層を有し、かつ内部に少なくとも1層のゴム質重合体層を有する平均粒子径0.05〜0.5μmの多層構造重合体粒子(E)1〜20質量%、
を含有するシラップからなる炭素繊維強化複合材用メタクリル系重合体組成物に関する。
(ア)懸濁重合法などにより別途メタクリル酸エステル系重合体(D)製造した後、メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体(A)に溶解する方法。
(イ)メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体(A)を低い重合率まで部分重合する方法。
(ウ)乳化重合法によりメタクリル酸エステル系重合体(D)の粒子を含むラテックスを得、このラテックスを、後述する多層構造重合体粒子(E)を含むラテックスと混合し、該混合ラテックスに含まれる重合体粒子を凝集させて、メタクリル酸エステル系重合体(D)と多層構造重合体粒子(E)との凝集粉末として取り出し、メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体(A)に溶解、分散する方法。
また、製造例、実施例および比較例における各種の測定または評価は以下のようにして行った。
1.多層構造重合体粒子(E)の平均粒子径:
光散乱光度計(大塚電子社製「DSL−600」)を用いて測定した。
2.粘度
シラップの粘度は、ブルックフィールド型粘度計を用い、25℃、ローター回転数12rpmで測定した値であり、揺変度はJIS−K6901の規定に準拠し、ブルックフィールド型粘度計で同一ローターを用い、25℃の温度にて6rpmで測定した粘度値を60rpmで測定した値で除した値で示されるものである。
3.揮発量
10×10cmで厚さ100μmのPETフィルムの上にシラップを塗り、その上に日石三菱社製炭素繊維CV1200からなるシート状織布を10×10cm角に切断したものを被せ、再びシラップを塗り、含浸させ、25℃で2時間後の蒸発量を質量変化(%)として求めた。
4.含浸性
上記3.の方法で炭素繊維にシラップを含浸させた状態で、炭素繊維織布を構成する単繊維表面への含浸の程度を目視で判定した。
○:良好、×;不良
窒素雰囲気下、攪拌翼、冷却管及び滴下ロートを装着した重合器に、蒸留水2800質量部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム8.4質量部、炭酸ナトリウム1.7質量部を加え、80℃に加熱して均一に溶解させた。次いで、同温度において、ペルオキソ二硫酸カリウム0.7質量部を加えた後、n−ブチルアクリレート420質量部、メチルメタクリレート198質量部、スチレン82質量部、アリルメタクリレート2.8質量部及びポリオキシエチレンアルキル燐酸ナトリウム3.5質量部からなる単量体混合物を滴下ロートより60分かけて滴下し、1層目を形成した。滴下終了後、80℃で、さらに1時間反応を続け、ガスクロマトグラフィーで各単量体が99%以上消費されたことを確認した。
次いで、得られた共重合体ラテックスにペルオキソ二硫酸カリウム0.35質量部を加えた後、n−ブチルアクリレート280質量部、メチルメタクリレート14質量部、スチレン56質量部、アリルメタクリレート1.4質量部及びポリオキシエチレンアルキル燐酸ナトリウム1.8質量部からなる単量体混合物を滴下ロートより30分かけて滴下し、2層目を形成した。滴下終了後、80℃で、さらに1時間反応を続け、単量体が99%以上消費されたことをガスクロマトグラフィーで確認した。
次いで、得られた共重合体ラテックスにペルオキソ二硫酸カリウム0.35質量部を加えた後、メチルメタクリレート334質量部、メチルアクリレート18質量部、n−オクチルメルカプタン3.5質量部及びポリエチレンアルキル燐酸ナトリウム1.8質量部を滴下ロートにより30分かけて滴下し、3層目を形成した。滴下終了後、80℃で、さらに1時間反応を続け、単量体が99.9%以上消費されたことをガスクロマトグラフィーで確認して重合を終了した。得られたラテックスにおける粒子の平均粒子径は100nmであった。
このラッテクスを−30℃に24時間冷却して凍結凝集させた後、凝集物を融解させて取り出した。50℃で2日間減圧乾燥して、凝集粉末状の3層型の多層構造重合体粒子(E−1)を得た。
メタクリル酸メチル60質量部、メタクリル酸エステル系重合体(クラレ社製;パラビーズGC1000P)10質量部、2−エチルヘキシルアクリレート10質量部、製造例1で得られた多層構造重合体粒子(E−1)を10質量部、ポリエチレングリコール600ジメタクリレート(新中村化学工業社製;NKエステル14G)10質量部、パラフィン0.05質量部、グリコールジメルカプトアセテート0.1質量部、ハイドロキノン0.001質量部、ベンゾイルパーオキサイド(50%フタル酸ジシクロヘキシル希釈品)0.8質量部、N、N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)−パラトルイジン0.3質量部を容器に入れ、攪拌溶解してシラップとした。このシラップの粘度は4.8Pa・s、揺変度は4.8であった。このシラップを硬化させた際の揮発量は25℃で22%であり、また、含浸性の判定は「○」であった。結果は表1に示した。
メタクリル酸メチル50質量部、成分(B)としてさらに2−エチルヘキシルメタクリレート10質量部を加える以外は実施例1同様に実施した。結果は表1に示した。
メタクリル酸メチル47.5質量部、メタクリル酸エステル系重合体(クラレ社製;パラビーズGC1000P)15質量部、製造例1で得られた多層構造重合体粒子(E−1)を7.5質量部、パラフィンを添加しない以外は実施例1と同様に実施した。結果は表1に示した。
製造例1で得られた凝集粉末状の多層構造重合体粒子(Eー1)をTダイ押出機を通して溶融押出し、厚さ0.2mmのフィルムとしたものを、実施例2のシラップの表面に被覆して揮発量を測定した。結果は表1に示す。
メタクリル酸メチル70質量部、メタクリル酸エステル系重合体(クラレ社製;パラビーズGC1000P)10質量部、ポリエチレングリコール600ジメタクリレート(新中村化学工業社製;NKエステル14G)10質量部、グリコールジメルカプトアセテート0.1質量部、ハイドロキノン0.001質量部、ベンゾイルパーオキサイド(50%フタル酸ジシクロヘキシル希釈品)0.8質量部、N、N−ビス(2−ヒドロキシプロピル)−パラトルイジン0.3質量部を容器に入れ、攪拌溶解した。このシラップの粘度は0.01Pa・s、揺変度は1であった。このシラップを硬化させた際の揮発量は25℃で40%であり、また、含浸性の判定は「○」であった。結果は表1に示した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェルエポキシ社製;エピコート828;)60質量部にジシアンジアミド4質量部及び3−(3、4−ジクロロフェニル)−1,1ジメチルウレア6質量部を容器に入れ、攪拌溶解した。この原料を用いて揮発量を求めた結果、1%以下であった。また、含浸性は「×」であった。
MMA : メタクリル酸メチル
2HEA : 2−エチルヘキシルアクリレート
2−HEMA: 2−エチルヘキシルメタクリレート
14G : ポリエチレングリコール600ジメタクリレート
(新中村化学工業社製;NKエステル14G)
重合体 : メタクリル酸エステル系重合体
(クラレ社製;ポリメタクリル酸メチル;パラビーズGC1000P)
エポキシ樹脂: ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ社製;エピコート828)
Claims (3)
- メタクリル酸メチルを主体とする不飽和単量体(A)10〜70質量%、
水酸基含有(メタ)アクリレート(B)5〜40質量%、
多官能性不飽和単量体(C)0.5〜20質量%、
メタクリル酸エステル系重合体(D)1〜20質量%、および
メタクリル酸メチル系重合体からなる最外層を有し、かつ内部に少なくとも1層のゴム質重合体層を有する平均粒子径0.05〜0.5μmの多層構造重合体粒子(E)1〜20質量%、
を含有するシラップからなる炭素繊維強化複合材用メタクリル系重合体組成物。 - 水酸基含有(メタ)アクリレート(B)が、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートである請求項1に記載の炭素繊維強化複合材用メタクリル系重合体組成物。
- 塗工したシラップの表面を、多層構造重合体粒子(E)を製膜してなるフィルムで被覆することを伴なう、請求項1または2に記載の炭素繊維強化複合材用メタクリル系重合体組成物の硬化方法。
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