JP2009143158A - Pultrusion molding method - Google Patents

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JP2009143158A JP2007324061A JP2007324061A JP2009143158A JP 2009143158 A JP2009143158 A JP 2009143158A JP 2007324061 A JP2007324061 A JP 2007324061A JP 2007324061 A JP2007324061 A JP 2007324061A JP 2009143158 A JP2009143158 A JP 2009143158A
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Koji Kiuchi
孝司 木内
Yoshio Natsuume
伊男 夏梅
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Zeon Corp
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Nippon Zeon Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pultrusion molding method for producing a molding which is excellent in properties to impregnate reinforcing fibers with a cycloolefin resin component, mechanical strength, and heat resistance. <P>SOLUTION: By the pultrusion molding method, after continuous carbon fibers produced from acrylic carbon fibers are impregnated with a curable composition containing a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst of a ruthenium compound having a heterocyclic structure-containing ligand, a crosslinking agent, a polymerization reaction retarding agent, and a crosslinking auxiliary, the composition is cured. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シクロオレフィン樹脂のプルトルージョン成形方法に関し、さらに詳しくは、樹脂成分の強化繊維への含浸性に優れ、しかも機械的強度と耐熱性に優れた成形品を与えるプルトルージョン成形方法に関する。   The present invention relates to a pultrusion molding method of cycloolefin resin, and more particularly to a pultrusion molding method that gives a molded product excellent in impregnation of resin components into reinforcing fibers and excellent in mechanical strength and heat resistance.

ポリプロピレン等のポリオレフィンの強度を向上させるための手段として、ガラス繊維等の強化繊維を配合することが知られており、一般には、ポリオレフィンとチョップドストランド等の短繊維を混合して押し出すことにより繊維強化されたポリオレフィン樹脂の製造が行なわれている。かかる方法によれば、高い機械的強度を有する繊維強化ポリオレフィン樹脂が極めて容易に得られるという利点を有する。しかしながら、近年、樹脂に対してさらに高度の機械的強度が求められる傾向にあり、従来の繊維強化ポリオレフィン樹脂では押出機での混練中に繊維の折損が避けられない問題があり対応できなかった。   As a means to improve the strength of polyolefins such as polypropylene, it is known to mix reinforcing fibers such as glass fibers, and generally fiber reinforcement by mixing and extruding short fibers such as chopped strands. Manufactured polyolefin resins are being manufactured. This method has an advantage that a fiber-reinforced polyolefin resin having high mechanical strength can be obtained very easily. However, in recent years, a higher degree of mechanical strength tends to be required for the resin, and the conventional fiber reinforced polyolefin resin cannot cope with the problem that the fiber breakage cannot be avoided during the kneading in the extruder.

これに対し、かかる問題点を改善し、繊維の折損を起こすことなく連続繊維で強化された樹脂組成物を製造する方法として、プルトルージョン成形法が注目されてきている。この方法は、基本的には連続した強化繊維を引きながら熱可塑性樹脂を含浸するもので、例えば、特許文献1には連続した繊維を引きながら熱可塑性樹脂のエマルジョンあるいは溶液の槽内を通した後、加熱することにより溶媒を除去すると共に樹脂を溶融して繊維に含浸させる方法、特許文献2には、連続した繊維をクロスヘッドダイを通して引きながら溶融樹脂で含浸する方法、特許文献3には分子量の小さいポリスチレンを用いて溶融物で含浸する方法、特許文献4には、連続した繊維を引きながら極めて低粘度の熱可塑性樹脂を含浸させる方法、特許文献5には、不飽和カルボン酸等で変性したポリオレフィンを用いて含浸する方法、特許文献6には、重金属不活性剤を含むポリオレフィン樹脂組成物を含浸する方法、特許文献7には、ポリエチレンナフタレート繊維を組み合わせるポリオレフィン樹脂組成物を含浸する方法、特許文献8には、全芳香族ポリエステルを組み合わせるポリオレフィン樹脂組成物を含浸する方法などが開示されている。しかしながら、これらの方法では、ポリオレフィン樹脂の連続繊維への均一分散が困難で、また、得られる成形品は機械的特性や耐熱性に劣る問題があった。   On the other hand, a pultrusion molding method has attracted attention as a method for improving such problems and producing a resin composition reinforced with continuous fibers without causing fiber breakage. This method basically involves impregnating a thermoplastic resin while drawing continuous reinforcing fibers. For example, in Patent Document 1, a continuous emulsion fiber or an emulsion or solution of a thermoplastic resin is passed through a tank. Thereafter, the solvent is removed by heating and the resin is melted and impregnated into the fiber. Patent Document 2 describes a method of impregnating a continuous fiber with a molten resin while pulling through a crosshead die. A method of impregnating with a melt using polystyrene having a small molecular weight, Patent Document 4 discloses a method of impregnating a thermoplastic resin having a very low viscosity while drawing continuous fibers, Patent Document 5 discloses an unsaturated carboxylic acid, etc. A method of impregnating with a modified polyolefin, Patent Document 6 includes a method of impregnating a polyolefin resin composition containing a heavy metal deactivator, Patent Document 7 The method of impregnating the polyolefin resin composition combining a polyethylene naphthalate fiber, Patent Document 8, a method of impregnating the polyolefin resin composition combining wholly aromatic polyester. However, in these methods, it is difficult to uniformly disperse the polyolefin resin into the continuous fibers, and the obtained molded product has problems of poor mechanical properties and heat resistance.

一方、連続した繊維に熱硬化樹脂を含浸させる方法が検討されている。例えば、プルトルージョン成形法でパイプをつくる方法して、特許文献9には、ガラス、カーボン、セラミック、ボロンなどの強化材にジシクロペンタジエンなどのシクロオレフィンモノマー、ベンジリデンビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロライドなどのメタセシス開環重合触媒、トリフェニルホスフィン、及び難燃剤を含んでなる反応性混合物を含浸させた後、加熱したダイに導入し、賦形と硬化とを同時に行なう方法、または強化材をダイに導入し、そこで反応性混合物を導入して硬化させる方法などが開示されている。しかしながら、これらの方法では、成形品の耐熱性がある程度改善できるものの、熱硬化性樹脂の連続繊維への含浸性が充分でなく、また、硬化して得られる成形品の機械的強度や耐熱性が充分でなかった。   On the other hand, a method of impregnating a continuous fiber with a thermosetting resin has been studied. For example, as a method of producing a pipe by a pultrusion molding method, Patent Document 9 discloses a reinforcing material such as glass, carbon, ceramic, boron, a cycloolefin monomer such as dicyclopentadiene, and benzylidenebis (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride. A method of impregnating a reactive mixture comprising a metathesis ring-opening polymerization catalyst such as triphenylphosphine and a flame retardant and then introducing the mixture into a heated die and simultaneously shaping and curing, or a reinforcing material And a method in which a reactive mixture is introduced and cured. However, although these methods can improve the heat resistance of the molded product to some extent, the impregnation property of the thermosetting resin into the continuous fiber is not sufficient, and the mechanical strength and heat resistance of the molded product obtained by curing are not sufficient. Was not enough.

米国特許2877501号U.S. Pat. No. 2,877,501 米国特許4439387号U.S. Pat. No. 4,439,387 米国特許3022210号公報US Patent No. 3022210 特開昭57−181852号公報Japanese Patent Laid-Open No. 57-181852 特開平3−121146号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-121146 特開2004−211051号公報JP 2004-211051 A 特開2006−8995号公報JP 2006-8995 A 特開2006−291171号公報JP 2006-291171 A 米国特許6410110号U.S. Patent No. 6410110

本発明の目的は、シクロオレフィン樹脂成分の強化繊維への含浸性に優れ、しかも機械的強度と耐熱性に優れる成形品を与えるプルトルージョン成形方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a pultrusion molding method that provides a molded article that is excellent in impregnation of a cycloolefin resin component into reinforcing fibers and that is excellent in mechanical strength and heat resistance.

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討の結果、シクロオレフィンモノマー、メタセシス活性を有するような重合触媒、ジクミルパーオキシドのような架橋剤及び2官能架橋助剤や3官能架橋助剤などの架橋助剤などを配合した硬化性組成物を連続炭素繊維に含浸させると、連続炭素繊維への含浸性に優れ、しかも連続的に硬化させて得られる成形品の機械的強度と耐熱性に優れていることを見出した。また、連続炭素繊維としてアクリル系の連続炭素繊維を用いることにより、シクロオレフィンモノマーを含む硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸性に極めて優れ、得られる成形品の機械的強度と耐熱性が高度にバランスされることを見出した。さらに、上記硬化性組成物に重合反応遅延剤を新たに加えることにより、また、重合触媒として特定構造の重合触媒を用いることにより、シクロオレフィンモノマーを含む硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸性及び成形品の機械的強度、耐熱性がより改善されることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst having metathesis activity, a crosslinking agent such as dicumyl peroxide, a bifunctional crosslinking aid, and a trifunctional crosslinking aid. When continuous carbon fiber is impregnated with a curable composition blended with a crosslinking aid of the above, it is excellent in impregnation into continuous carbon fiber, and further, the mechanical strength and heat resistance of a molded product obtained by continuous curing are improved. I found it excellent. Moreover, by using acrylic continuous carbon fiber as continuous carbon fiber, the impregnation property of the curable composition containing a cycloolefin monomer into continuous carbon fiber is extremely excellent, and the mechanical strength and heat resistance of the obtained molded product are excellent. I found that it was highly balanced. Further, by adding a polymerization reaction retarder to the curable composition, and by using a polymerization catalyst having a specific structure as a polymerization catalyst, impregnation of continuous carbon fiber with a curable composition containing a cycloolefin monomer. And the mechanical strength and heat resistance of the molded product were found to be further improved. Based on these findings, the present inventors have completed the present invention.

かくして本発明によれば、シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤及び架橋助剤を含んでなる硬化性組成物を連続炭素繊維に含浸させた後、硬化させるプルトルージョン成形方法が提供される。
前記連続炭素繊維は、アクリル系炭素繊維であることが好ましい。
前記硬化性組成物は、重合反応遅延剤を含むことが好ましい。
前期重合触媒は、ヘテロ環構造含有の配位子を有するルテニウム化合物であることが好ましい。
Thus, according to the present invention, there is provided a pultrusion molding method in which a continuous carbon fiber is impregnated with a curable composition comprising a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst, a crosslinking agent and a crosslinking aid and then cured.
The continuous carbon fiber is preferably an acrylic carbon fiber.
The curable composition preferably contains a polymerization reaction retarder.
The pre-polymerization catalyst is preferably a ruthenium compound having a heterocyclic structure-containing ligand.

本発明によれば、機械的強度と耐熱性に優れるプルトルージョン成形品が容易に製造することができる。また、本発明で製造されるシクロオレフィン樹脂が均一に分散されたプルトルージョン成形品は、特に、機械的強度と耐熱性に優れるため、自動車や航空機などの乗物用部材、スポーツ用途、及び土木、建築などの一般産業分野において好適に使用することができる。   According to the present invention, a pultrusion molded product having excellent mechanical strength and heat resistance can be easily produced. In addition, the pultrusion molded product in which the cycloolefin resin produced in the present invention is uniformly dispersed is particularly excellent in mechanical strength and heat resistance, so that it is a member for vehicles such as automobiles and airplanes, sports applications, and civil engineering. It can be suitably used in general industrial fields such as construction.

(シクロオレフィンモノマー)
本発明に使用されるシクロオレフィンモノマーは、炭素原子で形成される環構造を有し、該環中に炭素−炭素二重結合を有する化合物である。その例として、ノルボルネン系モノマーおよび単環シクロオレフィンなどが挙げられ、ノルボルネン系モノマーが好ましい。ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を含むモノマーである。ノルボルネン系モノマーとしては、格別な限定はないが、例えば、2−ノルボルネン、ノルボルナジエンなどの二環体、ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエンなどの三環体、テトラシクロドデセン、エチリデンテトラシクロドデセン、フニルテトラシクロドデセンなどの四環体、トリシクロペンタジエンなどの五環体、テトラシクロペンタジエンなどの七環体、及びこれらのアルキル置換体(メチル、エチル、プロピル、ブチル置換体など)、アルキリデン置換体(例えば、エチリデン置換体)、アリール置換体(例えば、フェニル、トリル置換体)、並びにエポキシ基、メタクリル基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、シアノ基、ハロゲン基、エーテル基、エステル結合含有基などの極性基を有する誘導体などが挙げられる。単環シクロオレフィンとしては、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロオクテン、シクロドデセン、1,5−シクロオクタジエンなどの単環シクロオレフィン及び置換基を有するそれらの誘導体が挙げられる。
(Cycloolefin monomer)
The cycloolefin monomer used in the present invention is a compound having a ring structure formed of carbon atoms and having a carbon-carbon double bond in the ring. Examples thereof include norbornene monomers and monocyclic cycloolefins, and norbornene monomers are preferred. The norbornene-based monomer is a monomer containing a norbornene ring. The norbornene-based monomer is not particularly limited, and examples thereof include bicyclic compounds such as 2-norbornene and norbornadiene, tricyclic compounds such as dicyclopentadiene and dihydrodicyclopentadiene, tetracyclododecene, and ethylidenetetracyclododecene. , Tetracycles such as funiltetracyclododecene, pentacycles such as tricyclopentadiene, heptacycles such as tetracyclopentadiene, and alkyl substitutions thereof (methyl, ethyl, propyl, butyl substitutions, etc.), Alkylidene substituted (eg ethylidene substituted), aryl substituted (eg phenyl, tolyl substituted), epoxy group, methacrylic group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, cyano group, halogen group, ether group, ester bond Derivatives with polar groups such as containing groups It is. Examples of the monocyclic cycloolefin include monocyclic cycloolefins such as cyclobutene, cyclopentene, cyclooctene, cyclododecene, and 1,5-cyclooctadiene, and derivatives having a substituent.

これらのシクロオレフィンモノマーは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。   These cycloolefin monomers can be used alone or in combination of two or more.

(重合触媒)
本発明に使用される重合触媒としては、シクロオレフィンモノマーを重合できるものであれば格別な限定はないが、通常はメタセシス重合触媒が用いられる。メタセシス重合触媒は、シクロオレフィンモノマーをメタセシス開環重合できるものであり、通常遷移金属原子を中心原子として、複数のイオン、原子、多原子イオン及び/又は化合物が結合してなる錯体が挙げられる。遷移金属原子としては、5族、6族及び8族(長周期型周期表、以下同じ)の原子が使用される。それぞれの族の原子は特に限定されないが、5族の原子としては例えばタンタルが挙げられ、6族の原子としては、例えばモリブデンやタングステンが挙げられ、8族の原子としては、例えばルテニウムやオスミウムが挙げられる。これらの中でも、8族のルテニウムやオスミウムの錯体をメタセシス重合触媒として用いることが好ましく、ルテニウムカルベン錯体が特に好ましい。ルテニウムカルベン錯体は、塊状重合時の触媒活性が優れるため、得られる成形品の未反応のモノマーに由来する臭気が少なく生産性に優れる。また、酸素や空気中の水分に対して比較的安定であって、失活しにくいので、大気下でも生産が可能である。
(Polymerization catalyst)
The polymerization catalyst used in the present invention is not particularly limited as long as it can polymerize a cycloolefin monomer, but a metathesis polymerization catalyst is usually used. The metathesis polymerization catalyst is capable of metathesis ring-opening polymerization of a cycloolefin monomer, and usually includes a complex formed by bonding a plurality of ions, atoms, polyatomic ions and / or compounds with a transition metal atom as a central atom. As transition metal atoms, atoms of Group 5, Group 6, and Group 8 (long period periodic table, the same applies hereinafter) are used. Although the atoms of each group are not particularly limited, examples of the Group 5 atom include tantalum, examples of the Group 6 atom include molybdenum and tungsten, and examples of the Group 8 atom include ruthenium and osmium. Can be mentioned. Among these, a group 8 ruthenium or osmium complex is preferably used as a metathesis polymerization catalyst, and a ruthenium carbene complex is particularly preferable. Since the ruthenium carbene complex has excellent catalytic activity at the time of bulk polymerization, the ruthenium carbene complex has little odor derived from unreacted monomers of the obtained molded article and is excellent in productivity. In addition, it is relatively stable against oxygen and moisture in the air and is not easily deactivated, so that it can be produced even in the atmosphere.

本発明においては、ヘテロ環構造含有の配位子を有するルテニウム触媒を用いるのが、得られる成形品の外観、強度、靭性等の特性が高度にバランスされ好適である。ヘテロ環構造を構成するヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子等が挙げられ、好ましくは窒素原子である。また、ヘテロ環構造としては、イミダゾリンやイミダゾリジン構造が好ましく、かかるヘテロ環構造を有する化合物の具体例としては、1,3−ジ(1−アダマンチル)イミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジメシチルオクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデンなどが挙げられる。   In the present invention, it is preferable to use a ruthenium catalyst having a heterocyclic structure-containing ligand because properties such as appearance, strength, and toughness of the obtained molded article are highly balanced. As a hetero atom which comprises a heterocyclic structure, an oxygen atom, a nitrogen atom, etc. are mentioned, for example, Preferably it is a nitrogen atom. The heterocyclic structure is preferably an imidazoline or imidazolidine structure. Specific examples of the compound having such a heterocyclic structure include 1,3-di (1-adamantyl) imidazolidin-2-ylidene, 1,3- Dimesityloctahydrobenzimidazol-2-ylidene, 1,3-di (1-phenylethyl) -4-imidazoline-2-ylidene, 1,3-dimesitylimidazolidin-2-ylidene, 1,3- Examples include dicyclohexylimidazolidine-2-ylidene, 1,3-diisopropyl-4-imidazoline-2-ylidene, 1,3-dimesityl-2,3-dihydrobenzimidazol-2-ylidene, and the like.

好ましいルテニウム触媒の例としては、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(3−メチル−2−ブテン−1−イリデン)(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−オクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン[1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン](トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(トリシクロヘキシルホスフィン)(1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジイソプロピルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン)(エトキシメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)ピリジンルテニウムジクロリドなどの、配位子としてヘテロ環構造を有する化合物と中性の電子供与性化合物が結合したルテニウム錯体化合物が挙げられる。   Examples of preferred ruthenium catalysts include benzylidene (1,3-dimesitylimidazolidine-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, (1,3-dimesitylimidazolidine-2-ylidene) (3- Methyl-2-butene-1-ylidene) (tricyclopentylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl-octahydrobenzimidazol-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene [1,3-di (1-Phenylethyl) -4-imidazoline-2-ylidene] (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesityl-2,3-dihydrobenzimidazol-2-ylidene) (tricyclohexyl) Phosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (tricyclohexylphosphine) (1,3,4-triphenyl-2,3,4,5-tetrahydro-1H-1,2,4-triazol-5-ylidene) ruthenium dichloride, (1 , 3-diisopropylhexahydropyrimidin-2-ylidene) (ethoxymethylene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride, benzylidene (1,3-dimesitylimidazolidine-2-ylidene) pyridine ruthenium dichloride Examples thereof include a ruthenium complex compound in which a compound having a heterocyclic structure and a neutral electron donating compound are bonded.

これらの重合触媒は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。重合触媒の使用量は、(触媒中の金属原子:シクロオレフィンモノマー)のモル比で、通常1:2,000〜1:2,000,000、好ましくは1:5,000〜1:1,000,000、より好ましくは1:10,000〜1:500,000の範囲である。   These polymerization catalysts are used alone or in combination of two or more. The polymerization catalyst is used in a molar ratio of (metal atom in catalyst: cycloolefin monomer), usually 1: 2,000 to 1: 2,000,000, preferably 1: 5,000 to 1: 1. The range is from 1,000,000, more preferably from 1: 10,000 to 1: 500,000.

重合触媒は必要に応じて、少量の不活性溶剤に溶解又は懸濁して使用することができる。かかる溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、流動パラフィン、ミネラルスピリットなどの鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ジシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデン、シクロオクタンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;インデン、テトラヒドロナフタレンなどの脂環と芳香環とを有する炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリルなどの含窒素炭化水素;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどの含酸素炭化水素;などが挙げられる。これらの中では芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、および脂環と芳香環とを有する炭化水素の使用が好ましい。   If necessary, the polymerization catalyst can be used by dissolving or suspending in a small amount of an inert solvent. Such solvents include chain aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, liquid paraffin, mineral spirits; cyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, trimethylcyclohexane, ethylcyclohexane, diethylcyclohexane. , Decahydronaphthalene, dicycloheptane, tricyclodecane, hexahydroindene, cyclooctane and other alicyclic hydrocarbons; benzene, toluene, xylene and other aromatic hydrocarbons; indene, tetrahydronaphthalene and other alicyclic and aromatic rings A nitrogen-containing hydrocarbon such as nitromethane, nitrobenzene, and acetonitrile; an oxygen-containing hydrocarbon such as diethyl ether and tetrahydrofuran; and the like. Among these, it is preferable to use aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and hydrocarbons having an alicyclic ring and an aromatic ring.

(架橋剤)
本発明で使用される架橋剤としては、シクロオレフィンポリマーを架橋できるものであれば格別な制限はないが、通常、ラジカル発生剤が用いられる。ラジカル発生剤としては、有機過酸化物、ジアゾ化合物および非極性ラジカル発生剤などが挙げられ、好ましくは有機過酸化物や非極性ラジカル発生剤である。
(Crosslinking agent)
The crosslinking agent used in the present invention is not particularly limited as long as it can crosslink a cycloolefin polymer, but a radical generator is usually used. Examples of the radical generator include organic peroxides, diazo compounds, and nonpolar radical generators, with organic peroxides and nonpolar radical generators being preferred.

有機過酸化物としては、例えば、t−ブチルヒドロペルオキシド、p−メンタンヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド類;ジクミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルペルオキシ)ヘキサンなどのジアルキルペルオキシド類;ジプロピオニルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシドなどのジアシルペルオキシド類;2,2−ジ(t−ブチルペルオキシ)ブタン、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサンなどのペルオキシケタール類;t−ブチルペルオキシアセテート、t−ブチルペルオキシベンゾエートなどのペルオキシエステル類;t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボナート、ジ(イソプロピルペルオキシ)ジカルボナートなどのペルオキシカルボナート類;t−ブチルトリメチルシリルペルオキシドなどのアルキルシリルペルオキシド類;などが挙げられる。中でも、重合反応に対する障害が少ない点で、ジアルキルペルオキシドおよびペルオキシケタール類が好ましい。   Examples of the organic peroxide include hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, cumene hydroperoxide; dicumyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, α, α′-bis (t- Butylperoxy-m-isopropyl) benzene, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) -3-hexyne, 2,5-dimethyl-2,5-di ( dialkyl peroxides such as t-butylperoxy) hexane; diacyl peroxides such as dipropionyl peroxide and benzoyl peroxide; 2,2-di (t-butylperoxy) butane, 1,1-di (t-hexylperoxy) cyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) -2-methyl Peroxyketals such as chlorocyclohexane and 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane; peroxyesters such as t-butylperoxyacetate and t-butylperoxybenzoate; t-butylperoxyisopropylcarbonate, di (isopropylperoxy) ) Peroxycarbonates such as dicarbonate; alkylsilyl peroxides such as t-butyltrimethylsilyl peroxide; and the like. Of these, dialkyl peroxides and peroxyketals are preferred in that they have little obstacle to the polymerization reaction.

ジアゾ化合物としては、例えば、4,4’−ビスアジドベンザル(4−メチル)シクロヘキサノン、2,6−ビス(4’−アジドベンザル)シクロヘキサノンなどが挙げられる。   Examples of the diazo compound include 4,4'-bisazidobenzal (4-methyl) cyclohexanone and 2,6-bis (4'-azidobenzal) cyclohexanone.

非極性ラジカル発生剤としては、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、1,1,2−トリフェニルエタン、1,1,1−トリフェニル−2−フェニルエタンなどが挙げられる。   Nonpolar radical generators include 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane, 3,4-dimethyl-3,4-diphenylhexane, 1,1,2-triphenylethane, 1,1,1- And triphenyl-2-phenylethane.

架橋剤がラジカル発生剤の場合の1分半減期温度は、硬化の条件により適宜選択されるが、通常100〜300℃、好ましくは150〜250℃、より好ましくは160〜230℃の範囲である。ここで1分間半減期温度は、ラジカル発生剤の半量が1分間で分解する温度である。例えば、ジ−t−ブチルペルオキシドでは186℃、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3−ヘキシンでは194℃である。   When the crosslinking agent is a radical generator, the one-minute half-life temperature is appropriately selected depending on the curing conditions, but is usually 100 to 300 ° C, preferably 150 to 250 ° C, more preferably 160 to 230 ° C. . Here, the half-life temperature for 1 minute is a temperature at which half of the radical generator decomposes in 1 minute. For example, it is 186 ° C. for di-t-butyl peroxide and 194 ° C. for 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) -3-hexyne.

これらの架橋剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。架橋剤の使用量は、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.5〜5重量部の範囲である。   These crosslinking agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the crosslinking agent used is usually in the range of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cycloolefin monomer. .

(架橋助剤)
本発明に用いられる硬化性組成物は、架橋助剤を必須成分として含む。硬化性組成物に架橋助剤を配合することで、硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸性、及び硬化して得られる成形品の機械的強度と耐熱性の特性を高度に向上させることができ好適である。
(Crosslinking aid)
The curable composition used in the present invention contains a crosslinking aid as an essential component. By adding a crosslinking aid to the curable composition, the impregnation of the curable composition into continuous carbon fibers and the mechanical strength and heat resistance characteristics of the molded product obtained by curing are highly improved. This is preferable.

本発明で使用される架橋助剤としては、一般的に用いられるものを格別な限定なく使用でき、例えば、炭素−炭素不飽和結合を2つ有する2官能性架橋助剤、炭素−炭素不飽和結合を3つ以上有する多官能架橋助剤などを挙げることができる。   As the crosslinking aid used in the present invention, those generally used can be used without any particular limitation, for example, a bifunctional crosslinking aid having two carbon-carbon unsaturated bonds, carbon-carbon unsaturated. A polyfunctional crosslinking aid having three or more bonds may be mentioned.

本発明に使用される架橋助剤の構造は、格別な限定はないが、対称性の高い構造を有する化合物であるときにシクロオレフィンモノマーを含む硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸性を高度に改善でき好適である。特に、架橋助剤が、炭化水素で、対称性の高い構造を有するものであるときに硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸性、及び硬化して得られる成形品の機械的強度、強靭性及び耐熱性を高度に改善させ好適である。   The structure of the crosslinking aid used in the present invention is not particularly limited. However, when the compound has a highly symmetric structure, the curable composition containing a cycloolefin monomer can be impregnated into continuous carbon fibers. Highly improved and suitable. In particular, when the crosslinking aid is a hydrocarbon and has a highly symmetrical structure, the impregnation property of the curable composition into continuous carbon fibers, and the mechanical strength and toughness of the molded product obtained by curing. It is suitable for improving the properties and heat resistance.

かかる架橋助剤の具体例としては、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、o−ジイソプロペニルベンゼンなどの2官能架橋助剤、トリイソプロペニルベンゼン、トリメタアリルイソシアネートなどの3官能架橋助剤等が挙げられる。中でも、トリイソプロペニルベンゼン、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、o−ジイソプロペニルベンゼンが好ましく、m−ジイソプロペニルベンゼンがより好ましい。   Specific examples of such a crosslinking aid include bifunctional crosslinking aids such as p-diisopropenylbenzene, m-diisopropenylbenzene and o-diisopropenylbenzene, 3 such as triisopropenylbenzene and trimethallyl isocyanate. Examples include functional crosslinking aids. Among these, triisopropenylbenzene, p-diisopropenylbenzene, m-diisopropenylbenzene, and o-diisopropenylbenzene are preferable, and m-diisopropenylbenzene is more preferable.

これらの架橋助剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。架橋助剤の使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロオレフィンモノマー100重量部に対し、通常0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部、最も好ましくは5〜15重量部である。架橋助剤が過度に少ない場合は、硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸性に劣り、逆に、過度に多い場合は、成形品の機械的強度、強靭性及び耐熱性等の特性が低下する場合がある。   These crosslinking aids can be used alone or in combination of two or more. The amount of the crosslinking aid is appropriately selected depending on the purpose of use, but is usually 0.1 to 50 parts by weight, preferably 0.5 to 30 parts by weight, more preferably 100 parts by weight of the cycloolefin monomer. 1 to 20 parts by weight, most preferably 5 to 15 parts by weight. When the crosslinking aid is excessively small, the impregnation property of the curable composition into the continuous carbon fiber is inferior, and conversely, when it is excessively large, the properties such as mechanical strength, toughness and heat resistance of the molded product are present. May decrease.

(硬化性組成物)
本発明に使用される硬化性組成物は、上記シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤及び架橋助剤を必須成分として、必要に応じて、重合反応遅延剤、連鎖移動剤、老化防止剤、エラストマー材料、充填剤及びその他の添加剤を添加することができる。
(Curable composition)
The curable composition used in the present invention contains the above-mentioned cycloolefin monomer, polymerization catalyst, crosslinking agent and crosslinking aid as essential components, and a polymerization reaction retarder, chain transfer agent, anti-aging agent, elastomer as necessary. Materials, fillers and other additives can be added.

本発明に用いる硬化性組成物は、重合反応遅延剤を含有していると、連続炭素繊維への含浸がより容易にできるので好ましい。重合反応遅延剤としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ビニルジフェニルホスフィン、アリルジフェニルホスフィン、トリアリルホスフィン、スチリルジフェニルホスフィンなどのホスフィン化合物;アニリン、ピリジンなどのルイス塩基;等を用いることができる。これら重合反応遅延剤の中でも、室温以下での重合反応の進行を抑制する効果が大きいので、ホスフィン化合物が好ましく、トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィンおよびビニルジフェニルホスフィンがより好ましい。   When the curable composition used in the present invention contains a polymerization reaction retarder, it is preferable because the continuous carbon fiber can be more easily impregnated. Examples of the polymerization reaction retarder include phosphine compounds such as triphenylphosphine, tributylphosphine, trimethylphosphine, triethylphosphine, dicyclohexylphosphine, vinyldiphenylphosphine, allyldiphenylphosphine, triallylphosphine, styryldiphenylphosphine; aniline, pyridine, etc. Lewis base; etc. can be used. Among these polymerization reaction retarders, a phosphine compound is preferable because of its great effect of suppressing the progress of the polymerization reaction at room temperature or lower, and triphenylphosphine, triethylphosphine, dicyclohexylphosphine, and vinyldiphenylphosphine are more preferable.

これらの重合反応遅延剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。重合反応遅延剤の使用量は、[重合触媒の金属原子(例えばルテニウム金属):重合反応遅延剤]のモル比で、通常1:0.01〜1:100、好ましくは1:0.1〜1:10、より好ましくは1:0.1〜1:5の範囲である。   These polymerization reaction retarders can be used alone or in combination of two or more. The amount of the polymerization reaction retarder used is a molar ratio of [metal atom of polymerization catalyst (for example, ruthenium metal): polymerization reaction retarder], usually 1: 0.01 to 1: 100, preferably 1: 0.1 to 0.1. The range is 1:10, more preferably 1: 0.1 to 1: 5.

連鎖移動剤としては、例えば、置換基を有していてもよい鎖状のオレフィン類を用いることができる。その具体例としては、例えば、1−ヘキセン、ジビニルベンゼン、エチルビニルエーテル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸3−ブテン−2−イル、メタクリル酸スチリル、アクリル酸アリル、アクリル酸3−ブテン−1−イル、アクリル酸3−ブテン−2−イル、アクリル酸スチリル、エチレングリコールジアクリレート、アリルジメチルビニルシラン、アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、2−(ジエチルアミノ)エチルアクリレートなどが挙げられる。   As a chain transfer agent, the chain | strand-shaped olefins which may have a substituent can be used, for example. Specific examples thereof include, for example, 1-hexene, divinylbenzene, ethyl vinyl ether, allyl methacrylate, 3-buten-2-yl methacrylate, styryl methacrylate, allyl acrylate, 3-buten-1-yl acrylate, Examples include 3-buten-2-yl acrylate, styryl acrylate, ethylene glycol diacrylate, allyl dimethyl vinyl silane, glycidyl acrylate, allyl glycidyl ether, and 2- (diethylamino) ethyl acrylate.

これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができ、その配合量は、シクロオレフィンモノマー全体に対して、通常0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%である。連鎖移動剤の配合量がこの範囲であるときに、得られる成形品の機械的強度と強靭性との特性を高度にバランスさせることができ好適である。   These chain transfer agents can be used alone or in combination of two or more, and the blending amount thereof is usually 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 10% by weight based on the whole cycloolefin monomer. 5% by weight. When the blending amount of the chain transfer agent is within this range, it is preferable because the properties of the mechanical strength and toughness of the obtained molded product can be highly balanced.

本発明に使用される硬化性組成物は、エラストマー材料を加えることにより格段と強靭性を向上させることができ好適である。エラストマー材料としては、例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びこれらの水素添加物が挙げられる。これらのエラストマー材料は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。その使用量は、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常0.1〜100重量部、好ましくは1〜50重量部、より好ましくは3〜30重量部の範囲である。   The curable composition used in the present invention can be remarkably improved in toughness by adding an elastomer material. Examples of the elastomer material include natural rubber, polyisoprene, polybutadiene, styrene-butadiene copolymer, chloroprene, acrylonitrile-butadiene copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer, and styrene-butadiene-styrene block copolymer. , Ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, and hydrogenated products thereof. These elastomer materials can be used alone or in combination of two or more. The amount used is usually in the range of 0.1 to 100 parts by weight, preferably 1 to 50 parts by weight, and more preferably 3 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cycloolefin monomer.

本発明に使用される硬化性組成物は、老化防止剤として、フェノール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、リン系老化防止剤及びイオウ系老化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の老化防止剤を添加することにより、重合反応を阻害しないで、得られる成形品の機械的強度と耐熱性を高度に向上させることができ好適である。これらの中でも、フェノール系老化防止剤とアミン系老化防止剤が好ましく、フェノール系老化防止剤が特に好ましい。これらの老化防止剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。老化防止剤の使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して大して、通常0.0001〜10重量部、好ましくは0.001〜5重量部、より好ましくは0.01〜3重量部の範囲である。   The curable composition used in the present invention is at least one selected from the group consisting of a phenol-based anti-aging agent, an amine-based anti-aging agent, a phosphorus-based anti-aging agent and a sulfur-based anti-aging agent as an anti-aging agent. By adding an anti-aging agent, the mechanical strength and heat resistance of the resulting molded product can be improved to a high degree without inhibiting the polymerization reaction, which is preferable. Among these, a phenolic antiaging agent and an amine antiaging agent are preferable, and a phenolic antiaging agent is particularly preferable. These anti-aging agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of the anti-aging agent is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 0.0001 to 10 parts by weight, preferably 0.001 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the cycloolefin monomer. Preferably it is the range of 0.01-3 weight part.

本発明においては、硬化性組成物に充填剤を加えることにより、耐熱性を格段に向上させることができ好適である。充填剤としては、工業的に一般に使用されるものであれば格別な限定はなく、無機系充填剤や有機系充填剤のいずれも用いることができが、好適には無機系充填剤である。これらの充填剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常1〜1,000重量部、好ましくは10〜500重量部、より好ましくは50〜350重量部の範囲である。   In the present invention, it is preferable to add a filler to the curable composition because the heat resistance can be remarkably improved. The filler is not particularly limited as long as it is generally used industrially, and either an inorganic filler or an organic filler can be used, but an inorganic filler is preferred. These fillers can be used alone or in combination of two or more, and the amount used is usually 1 to 1,000 parts by weight, preferably 10 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cycloolefin monomer. The amount is in the range of 500 parts by weight, more preferably 50 to 350 parts by weight.

その他の添加剤としては、例えば、難燃剤、着色剤、光安定剤、顔料、発泡剤、高分子改質剤などが挙げられる。難燃剤としては、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、三酸化アンチモンなどのアンチモン化合物などが挙げられる。着色剤としては、染料、顔料などが用いられる。染料の種類は多様であり、公知のものを適宜選択して使用すればよい。これらのその他の添加剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、本発明の効果を損ねない範囲で適宜選択される。   Examples of other additives include flame retardants, colorants, light stabilizers, pigments, foaming agents, and polymer modifiers. Examples of the flame retardant include phosphorus flame retardants, nitrogen flame retardants, halogen flame retardants, metal hydroxides such as aluminum hydroxide, and antimony compounds such as antimony trioxide. As the colorant, dyes, pigments and the like are used. There are various kinds of dyes, and known ones may be appropriately selected and used. These other additives can be used alone or in combination of two or more, and the amount used is appropriately selected within a range not impairing the effects of the present invention.

本発明に使用される硬化性組成物は、上記成分を混合して得ることができる。混合方法としては、常法に従えばよく、例えば、重合触媒を適当な溶媒に溶解若しくは分散させた液(触媒液)をシクロオレフィンモノマーに必要に応じてその他の添加剤を配合した液(モノマー液)に添加し、攪拌することによって調製することができる。   The curable composition used for this invention can be obtained by mixing the said component. As a mixing method, a conventional method may be used. For example, a liquid (monomer) in which a polymerization catalyst is dissolved or dispersed in an appropriate solvent (catalyst liquid) and other additives are added to a cycloolefin monomer as necessary. It can be prepared by adding to the liquid and stirring.

(連続炭素繊維)
本発明に使用される連続炭素繊維の種類としては、格別な限定はなく、例えば、アクリル系、ピッチ系、レーヨン系等の各種の従来公知の方法で製造される炭素繊維が使用でき、中でも、アクリル系炭素繊維(PAN系炭素繊維)が、シクロオレフィンモノマーを含む硬化性組成物の含浸性に優れ、重合阻害を起こさず、しかも得られる成形品の機械的強度と耐熱性を高度に高められ好適である。ここで、アクリル系炭素繊維は、アクリル繊維(ポリアクリロニトリル繊維)を原料として製造される炭素繊維である。
(Continuous carbon fiber)
The type of continuous carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, and for example, carbon fibers produced by various conventionally known methods such as acrylic, pitch-based, rayon-based, etc. can be used. Acrylic carbon fiber (PAN-based carbon fiber) is excellent in impregnation of curable composition containing cycloolefin monomer, does not cause polymerization inhibition, and the mechanical strength and heat resistance of the resulting molded product are highly enhanced. Is preferred. Here, the acrylic carbon fiber is a carbon fiber manufactured using acrylic fiber (polyacrylonitrile fiber) as a raw material.

本発明に使用される連続炭素繊維の強度特性は、格別な限定はなく使用目的に応じて適宜選択される。引張強度としては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張強度で、通常0.5〜、50GPa、好ましくは1〜10GPa、より好ましくは2〜8GPaの範囲である。引張弾性率としては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張弾性率で、通常100〜1,000GPa、好ましくは200〜800GPa、より好ましくは300〜700GPaの範囲である。伸びとしては、JIS R7601に従って測定されるストランド引張伸びで、通常0.1〜10%、好ましくは0.5〜5%、より好ましくは1〜3%の範囲である。連続炭素繊維の強度特性がこれらの範囲にあるときに、機械強度と強靭性が高度にバランスされ好適である。   The strength characteristics of the continuous carbon fiber used in the present invention are not particularly limited and are appropriately selected according to the purpose of use. The tensile strength is a strand tensile strength measured according to JIS R7601, and is usually in the range of 0.5 to 50 GPa, preferably 1 to 10 GPa, more preferably 2 to 8 GPa. The tensile modulus is a strand tensile modulus measured according to JIS R7601, and is usually in the range of 100 to 1,000 GPa, preferably 200 to 800 GPa, more preferably 300 to 700 GPa. The elongation is a strand tensile elongation measured according to JIS R7601, and is usually 0.1 to 10%, preferably 0.5 to 5%, more preferably 1 to 3%. When the strength characteristics of the continuous carbon fiber are within these ranges, the mechanical strength and the toughness are highly balanced and suitable.

これらの連続炭素繊維は、それぞれ単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、得られる成形品中の炭素繊維含有量が、通常10〜90重量%、好ましくは20〜80重量%、より好ましくは30〜70重量%の範囲になるように選択される。連続炭素繊維含有量がこの範囲にあるときに機械強度、靭性の特性が高度にバランスされ好適である。   These continuous carbon fibers can be used alone or in combination of two or more, and the amount used is appropriately selected according to the purpose of use, but the carbon fiber content in the obtained molded product is Usually, it is selected to be in the range of 10 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight, more preferably 30 to 70% by weight. When the continuous carbon fiber content is in this range, the mechanical strength and toughness characteristics are highly balanced, which is preferable.

(プルトルージョン成形)
プルトルージョン成形法は、基本的には連続した炭素繊維を引きながら硬化性組成物を含浸し、次いで必要に応じて賦形し、硬化させて連続的に成形を行なうものである。
(Protrusion molding)
In the pultrusion molding method, the curable composition is basically impregnated while drawing continuous carbon fibers, and then shaped as necessary, cured, and continuously molded.

硬化性組成物の連続炭素繊維への含浸方法としては、常法に従えばよく、例えば、硬化性組成物を入れた含浸浴の中を連続炭素繊維を通し含浸する方法、硬化性組成物を連続的に炭素繊維に吹きかける方法、クロスヘッドダイの中を炭素繊維を通しながらクロスヘッドダイに硬化性組成物を流入させ含浸させる方法などを行なうことができる。本発明に使用される硬化性組成物は、従来のマトリックス樹脂として使用されるエポキシ樹脂やポリオレフィン樹脂等と比較して、低粘度であり、また、特に炭素繊維等の強化繊維との相溶性に優れることから強化繊維(束)に均一に含浸させることができる。   As a method for impregnating the continuous carbon fiber with the curable composition, a conventional method may be used. For example, a method of impregnating a continuous carbon fiber through an impregnation bath containing the curable composition, a curable composition A method of continuously spraying the carbon fiber, a method of allowing the curable composition to flow into the crosshead die while impregnating the carbon fiber through the crosshead die, and the like can be performed. The curable composition used in the present invention has a lower viscosity than epoxy resins and polyolefin resins used as conventional matrix resins, and is particularly compatible with reinforcing fibers such as carbon fibers. Since it is excellent, the reinforcing fiber (bundle) can be uniformly impregnated.

硬化性組成物の含浸後の硬化反応は、重合反応と架橋反応の二つの反応から成り立ち、重合反応と架橋反応を同時に行なってもよいし、あるいは、重合反応、架橋反応の順で行なってもよい。重合反応と架橋反応を同時に行なう場合には、硬化温度は、通常50〜300℃、好ましくは100〜250℃、より好ましくは120〜250℃の範囲であり、硬化時間は、0.1〜180分、好ましくは1〜120分、より好ましくは2〜20分の範囲である。   The curing reaction after impregnation with the curable composition comprises two reactions, a polymerization reaction and a crosslinking reaction, and the polymerization reaction and the crosslinking reaction may be performed simultaneously, or the polymerization reaction and the crosslinking reaction may be performed in this order. Good. When the polymerization reaction and the crosslinking reaction are performed simultaneously, the curing temperature is usually 50 to 300 ° C, preferably 100 to 250 ° C, more preferably 120 to 250 ° C, and the curing time is 0.1 to 180. Minutes, preferably 1 to 120 minutes, more preferably 2 to 20 minutes.

重合反応と架橋反応を別々に行なう場合には別々に条件設定をおこなう。重合温度としては、通常50〜250℃、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜170℃の範囲であり、また、前記架橋剤がラジカル発生剤を用いる場合は、通常ラジカル発生剤の1分半減期温度以下、好ましくは10℃以下、より好ましくは20℃以下である。ここで1分間半減期温度は、ラジカル発生剤の半量が1分間で分解する温度である。重合時間は適宜選択すればよいが、通常、10秒間から20分間、好ましくは5分間以内である。   When the polymerization reaction and the crosslinking reaction are performed separately, the conditions are set separately. The polymerization temperature is usually in the range of 50 to 250 ° C., preferably 100 to 200 ° C., more preferably 120 to 170 ° C. When the crosslinking agent uses a radical generator, it is usually 1 of the radical generator. The fractional half-life temperature or lower, preferably 10 ° C or lower, more preferably 20 ° C or lower. Here, the half-life temperature for 1 minute is a temperature at which half of the radical generator decomposes in 1 minute. The polymerization time may be appropriately selected, but is usually 10 seconds to 20 minutes, preferably within 5 minutes.

架橋温度は、前記架橋剤の架橋の起こる温度であり、ラジカル発生剤を用いた場合は、1分半減期温度以上、好ましくは1分半減期温度より5℃以上高い温度、より好ましくは1分半減期温度より10℃以上高い温度であり、通常100〜300℃、好ましくは150〜250℃の範囲である。また、架橋時間は、0.1〜180分、好ましくは1〜120分、より好ましくは2〜20分の範囲である。   The crosslinking temperature is a temperature at which crosslinking of the crosslinking agent occurs. When a radical generator is used, it is at least 1 minute half-life temperature, preferably at least 5 ° C. higher than 1-minute half-life temperature, more preferably 1 minute. The temperature is at least 10 ° C. higher than the half-life temperature, and is usually in the range of 100 to 300 ° C., preferably 150 to 250 ° C. The crosslinking time is in the range of 0.1 to 180 minutes, preferably 1 to 120 minutes, more preferably 2 to 20 minutes.

本発明のプルトルージョン成形方法によって得られる成形品は、特に、機械的強度と耐熱性に優れるので、例えば、パイプ、チューブ、タンク、ロータ、フライホールローターなどの管状体、車軸などの複合管状体、圧力容器、OAやAV機器、自動車や鉄道などの車両用構造体材、航空機内装部品などをはじめとして、ゴルフシャフトや釣竿等のスポーツ用途、その他一般産業用途に好適に用いられる。   Since the molded product obtained by the pultrusion molding method of the present invention is particularly excellent in mechanical strength and heat resistance, for example, tubular bodies such as pipes, tubes, tanks, rotors, fly-hole rotors, and composite tubular bodies such as axles. It is suitably used for sports vessels such as golf shafts and fishing rods, and other general industrial applications, including pressure vessels, OA and AV equipment, vehicle structural materials such as automobiles and railways, and aircraft interior parts.

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における部および%は、特に断りのない限り重量基準である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further more concretely, this invention is not limited to these Examples. In the examples and comparative examples, “part” and “%” are based on weight unless otherwise specified.

実施例および比較例における各特性は、下記の方法に従い測定、評価した。
(1) 硬化性組成物の含浸性:硬化性組成物の含浸性を含浸後の性状を観察し、下記基準で判断した。
◎:均一に含浸され、気泡の発生がない
○:均一に含浸されているが、僅かに気泡の発生が見られる
×:均一に含浸されていない
Each characteristic in an Example and a comparative example was measured and evaluated according to the following method.
(1) Impregnation of the curable composition: The impregnation property of the curable composition was observed on the properties after the impregnation and judged according to the following criteria.
A: Uniformly impregnated and no generation of bubbles B: Uniform impregnation but slight generation of bubbles X: Not impregnated uniformly

(2)機械的強度:JIS K−7073に規定する試験方法に従い、標点間距離を150mmとし、クロスヘッド速度2.0mm/分で成形品の引張強度を測定し、比較例1で作製した成形品の引張強度を100として、下記基準で判断した。
◎:150以上
○:110以上、150未満
△:90以上、110未満
×:90未満
(2) Mechanical strength: according to the test method specified in JIS K-7073, the distance between the gauge points was 150 mm, the tensile strength of the molded product was measured at a crosshead speed of 2.0 mm / min, and the comparative example 1 was used. The tensile strength of the molded product was set to 100 and judged according to the following criteria.
◎: 150 or more ○: 110 or more, less than 150 Δ: 90 or more, less than 110 ×: less than 90

(3)耐熱性:成形品を220℃のオーブンに静置し、50時間後に取り出して外観を観察し、下記基準で判断した。
◎:形状の変化、変色いずれも認められない
△:形状の変化は認められないが、変色している
×:形状が変化している
(3) Heat resistance: The molded product was left still in an oven at 220 ° C., taken out after 50 hours, the appearance was observed, and judged according to the following criteria.
◎: No change in shape or discoloration Δ: No change in shape is observed, but discoloration ×: Change in shape

実施例1
ベンジリデン(1,3−ジメシチル−4−イミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド51部と、トリフェニルホスフィン79部とを、トルエン952部に溶解させて触媒液を調製した。これとは別に、ポリエチレン製の瓶にシクロオレフィンモノマーとして、ジシクロペンタジエン(DCP)を100部入れ、ここに架橋助剤としてm−ジイソプロペニルベンゼン20部、フェノール系老化防止剤として3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール1.0部、連鎖移動剤としてアリルメタクリレート0.74部、架橋剤としてジ−t−ブチルペルオキシド(1分間半減期温度186℃)1.2部を加えた後、上記触媒液をシクロオレフィンモノマー100gあたり0.12mlの割合で加えて撹拌し、硬化性組成物(マトリックス樹脂)を調製し樹脂浴に移した。
Example 1
A catalyst solution was prepared by dissolving 51 parts of benzylidene (1,3-dimesityl-4-imidazolidin-2-ylidene) (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride and 79 parts of triphenylphosphine in 952 parts of toluene. Separately, 100 parts of dicyclopentadiene (DCP) is added as a cycloolefin monomer to a polyethylene bottle, 20 parts of m-diisopropenylbenzene as a crosslinking aid, and 3,5 as a phenolic antioxidant. -1.0 part of di-t-butyl-4-hydroxyanisole, 0.74 part of allyl methacrylate as a chain transfer agent, 1.2 part of di-t-butyl peroxide (186 min at 1 minute half-life temperature) as a crosslinking agent After the addition, the catalyst solution was added at a rate of 0.12 ml per 100 g of cycloolefin monomer and stirred to prepare a curable composition (matrix resin) and transferred to a resin bath.

次いで、ピッチ系の炭素繊維束をクリールから400g/stの張力で引き出した後、前記樹脂浴で10秒間硬化性組成物を含浸させ、150℃の温度に温度管理された金型の中に炭素繊維束を70秒間滞留するように通過させ、FRPを成形した。その後、200℃の温度で300秒間硬化しワインダーで巻き取ることにより、幅50mm、成形厚さ1.5mmのFRP(連続繊維強化複合材料)成形品を加工した。得られた成形品の各特性を評価し、表1に示した。   Next, after pulling a pitch-based carbon fiber bundle from the creel with a tension of 400 g / st, the resin bath was impregnated with the curable composition for 10 seconds, and the carbon was put in a mold whose temperature was controlled at 150 ° C. The fiber bundle was allowed to stay for 70 seconds to form FRP. Then, the FRP (continuous fiber reinforced composite material) molded product having a width of 50 mm and a molding thickness of 1.5 mm was processed by curing at a temperature of 200 ° C. for 300 seconds and winding with a winder. Each characteristic of the obtained molded product was evaluated and shown in Table 1.

実施例2
炭素繊維としてアクリル系の炭素連続繊維を用いる以外は実施例1と同様に行い成形品を得(炭素繊維含有量50%)、各特性を評価して、その結果を表1に示した。
Example 2
A molded product was obtained in the same manner as in Example 1 except that acrylic carbon continuous fiber was used as the carbon fiber (carbon fiber content 50%). Each characteristic was evaluated, and the results are shown in Table 1.

比較例1
ジシクロペンタジエン100部、ベンジリデンビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロライド0.083部、トリフェニスホスフィン0.0938部からなる硬化性組成物を用いる以外は実施例1と同様に行い成形品(炭素繊維含有量52%)を得、各特性を評価して、その結果を表1に示した。
Comparative Example 1
Except using a curable composition comprising 100 parts of dicyclopentadiene, 0.083 parts of benzylidenebis (tricyclohexylphosphine) ruthenium dichloride and 0.0938 parts of triphenisphosphine, a molded product (containing carbon fiber) was used. The amount was 52%), and each characteristic was evaluated. The results are shown in Table 1.

Figure 2009143158
Figure 2009143158

表1の結果から、本発明の成形方法は、樹脂成分が連続炭素繊維に均一に含浸され、しかも得られる成形品の機械的強度と耐熱性の特性に優れることがわかる(実施例1,2)。また、連続炭素繊維として、アクリル系の連続炭素繊維を用いると、シクロオレフィンモノマーを含む硬化性組成物の含浸性に極めて優れ、しかも得られる成形品の機械的強度と耐熱性が高度にバランスされていることがわかる(実施例2)。   From the results of Table 1, it can be seen that the molding method of the present invention is such that the resin component is uniformly impregnated into the continuous carbon fiber, and the obtained molded product is excellent in mechanical strength and heat resistance (Examples 1 and 2). ). In addition, when an acrylic continuous carbon fiber is used as the continuous carbon fiber, the impregnation property of the curable composition containing the cycloolefin monomer is extremely excellent, and the mechanical strength and heat resistance of the resulting molded product are highly balanced. (Example 2).

Claims (4)

シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤及び架橋助剤を含んでなる硬化性組成物を連続炭素繊維に含浸させた後、硬化させるプルトルージョン成形方法。 A pultrusion molding method in which a continuous carbon fiber is impregnated with a curable composition comprising a cycloolefin monomer, a polymerization catalyst, a crosslinking agent and a crosslinking aid, and then cured. 連続炭素繊維が、アクリル系炭素繊維である請求項1記載の成形方法。 The molding method according to claim 1, wherein the continuous carbon fiber is an acrylic carbon fiber. 硬化性組成物が、重合反応遅延剤を含む請求項1または2記載の成形方法。 The molding method according to claim 1 or 2, wherein the curable composition contains a polymerization reaction retarder. 重合触媒が、ヘテロ環構造含有の配位子を有するルテニウム化合物である請求項1乃至3のいずれかに記載の成形方法。 The molding method according to claim 1, wherein the polymerization catalyst is a ruthenium compound having a heterocyclic structure-containing ligand.
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