JP2010053278A - エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、および、繊維強化複合材料、ならびに、繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、優れた耐熱性、弾性率、伸度に優れた繊維強化複合材料を提供することができるエポキシ樹脂組成物、およびかかるエポキシ樹脂組成物を用いたプリプレグ、さらには該繊維強化複合材料の製造方法を提供せんとするものである。
【解決手段】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、下記[A]〜[F]を含み、かつ、150℃で1時間硬化させた時の反応率が90%以上であることを特徴とするものである。
[A]アミン型エポキシ樹脂 30〜55重量部
[B]ビスフェノール型エポキシ樹脂 45〜70重量部
[C]ジアミノジフェニルスルホン 2〜10重量部
[D]ジシアンジアミドまたはその誘導体
[E]ウレア化合物
[F]熱可塑性樹脂
また、本発明のプリプレグは、かかるエポキシ樹脂組成物を繊維基材に含浸させてなることを特徴とするものである。
また、本発明の繊維強化複合材料は、前記プリプレグを硬化させてなることを特徴とするものである。
また、本発明の繊維強化複合材料の製造方法は、前記プリプレグを150〜170℃で、1時間以内の硬化条件で硬化させることを特徴とするものである。
【選択図】なし
Description
[A]アミン型エポキシ樹脂 30〜55重量部
[B]ビスフェノール型エポキシ樹脂 45〜70重量部
[C]ジアミノジフェニルスルホン 2〜10重量部
[D]ジシアンジアミドまたはその誘導体
[E]ウレア化合物
[F]熱可塑性樹脂
かかるエポキシ樹脂組成物の好ましい態様は、
(1)前記[B]成分のビスフェノール型エポキシ樹脂の平均エポキシ当量が300〜2000であること、
(2)前記〔C〕成分および〔D〕成分の活性水素基の総量が、全エポキシ樹脂成分のエポキシ基1当量に対し、0.6〜1.0当量の範囲にあること、
(3)前記〔E〕成分を全エポキシ樹脂成分100重量部に対し、1〜3重量部含むこと、
(4)前記エポキシ樹脂組成物が、150℃で1時間硬化させた時の硬化物のガラス転移温度が140〜170℃であること、
(5)前記エポキシ樹脂組成物が、150℃で1時間硬化させた時の硬化物の3点曲げ弾性率が3.5GPa以上であること、
(6)前記エポキシ樹脂組成物が、150℃で1時間硬化させた時の硬化物の3点曲げ撓み量が5mm以上であること、
(7)繊維強化複合材料が自転車用部品である前記(5)に記載の繊維強化複合材料。
(1)前記繊維強化複合材料が、自転車用部品を構成するものであること、
(2)前記自転車用部品が、自転車用ホイールであること、
である。
[A]アミン型エポキシ樹脂 30〜55重量部
[B]ビスフェノール型エポキシ樹脂 45〜70重量部
[C]ジアミノジフェニルスルホン 2〜10重量部
[D]ジシアンジアミドまたはその誘導体
[E]ウレア化合物
[F]熱可塑性樹脂
本発明のエポキシ樹脂組成物において、[A]成分は、アミン型エポキシ樹脂を、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂(以下、全エポキシ樹脂成分という)100重量部のうち30〜55重量部含むことが必要であり、好ましくは40〜50重量部である。アミン型エポキシ樹脂とは、少なくとも2つのグリシジル基が結合したアミノ基を分子内に少なくとも1つ以上有するエポキシ樹脂をいい、かかる構造を有することにより硬化物とした場合に架橋密度の高い架橋構造となるので、高耐熱かつ高弾性率な特性が得られる。かかる[A]成分の配合量が、30重量部に満たない場合は、硬化物の架橋密度が低いため、耐熱性や弾性率が不足する。また、該配合量が55重量部を超える場合は、硬化物の架橋密度が高くなりすぎ、硬化物の耐熱性や弾性率は十分であるが、伸度が不足する。
かかるアミン型エポキシ樹脂としては、例えば、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や、これらのハロゲン、アルキル置換体、水添品などを使用することができる。
かかる[B]成分のビスフェノール型エポキシ樹脂の平均エポキシ当量が300〜2000であることが好ましく、より好ましくは500〜1000である。かかる[B]成分の平均エポキシ当量が300に満たない場合は、架橋密度が高くなりすぎるため、硬化物の耐熱性は十分であるが、伸度が低下する。また、逆にかかる平均エポキシ当量が2000を超える場合は、架橋密度が低くなりすぎるため、硬化物の伸度は十分であるが、耐熱性が不足する。かかる平均エポキシ当量は、例えば、JIS K7236(1995)にあるような公知の滴定試験により求めることができるが、エポキシ当量が既知である複数のエポキシ樹脂を併用する場合、以下とおり概算可能である。例えば、3種類のエポキシ樹脂を併用する場合を例に計算方法を説明する。エポキシ当量がEx(g/eq)のエポキシ樹脂XをWx重量部、エポキシ当量がEy(g/eq)のエポキシ樹脂YをWy重量部、エポキシ当量がEz(g/eq)のエポキシ樹脂ZをWz重量部配合する場合、その平均エポキシ当量は以下の計算式で求められる。
かかる[B]成分のビスフェノール型エポキシ樹脂の平均エポキシ当量が300〜2000の範囲にあるように制御することは、かかる範囲にあるエポキシ樹脂化合物を用いてもよいし、エポキシ当量の異なる複数のエポキシ樹脂化合物を適宜混合することによっても達成することができる。
かかるエポキシ樹脂硬化剤として、本発明の効果を失わない範囲であればジアミノジフェニルスルホンやジシアンジアミドまたはその誘導体と、これら以外のその他のエポキシ樹脂の硬化剤と組み合わせて用いても良い。その他のエポキシ樹脂硬化剤としては、芳香族アミンや、脂環式アミンなどのアミン類、酸無水物類、ポリアミノアミド類、有機酸ヒドラジド類、イソシアネート類などが挙げられる。
かかるエポキシ樹脂可溶で、水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂として、アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂、アミド結合を有する熱可塑性樹脂やスルホニル基を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。
かかる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などのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂を挙げることができ、また、アミド結合を有する熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルピロリドンを挙げることができ、さらに、スルホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホンを挙げることができる。ポリアミド、ポリイミドおよびポリスルホンは主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能基を有してもよい。ポリアミドは、アミド基の窒素原子に置換基を有してもよい。
かかる反応率が90%以上とするためには、〔C〕成分および〔D〕成分の総量を、全エポキシ樹脂成分のエポキシ基1当量に対し、活性水素基が0.6当量となる量以上とし、かつ、〔E〕成分が全エポキシ樹脂成分100重量部に対して1重量部以上とすることが必要である。
さらに、かかる硬化物の3点曲げ弾性率は、3.5GPa以上であることが好ましく、より好ましくは3.7GPa以上である。硬化物の3点曲げ弾性率が3.5GPa未満の場合、得られる繊維強化複合材料の圧縮強度が低くなるため、好ましくない。
また、さらにかかる硬化物の3点曲げ撓み量は、5mm以上であることが好ましく、より好ましくは、7mm以上である。硬化物の3点曲げ撓み量が5mm未満の場合、得られる繊維強化複合材料の耐衝撃性が低くなるため、好ましくない。
本発明のプリプレグおよび繊維強化複合材料は、強化繊維を用いて構成されるが、かかる強化繊維は、特に限定されるものではなく、ガラス繊維、炭素繊維、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用いられる。これらの繊維を2種以上混合して用いても構わない。この中で、軽量かつ高剛性な繊維強化複合材料が得られる炭素繊維を用いることが好ましい。
ニーダー中に、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミドおよびその誘導体とウレア化合物以外の成分を所定量加え、混練しつつ、160℃まで昇温し、160℃、1時間混練することで、透明な粘調液を得た。80℃まで混練しつつ降温させ、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミドおよびその誘導体とウレア化合物を所定量添加え、混練しエポキシ樹脂組成物を得た。各実施例、比較例の成分配合比は、表1に示す通りである。なお、ここで用いた原料の分子量等は以下に示す通りである。
<アミン型エポキシ樹脂>
・トリグリシジル‐p‐アミノ‐o‐メチルフェノール(“スミエポキシ(登録商標)”ELM100、エポキシ当量:106、住友化学工業(株)製)
・テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(“スミエポキシ(登録商標)”ELM434、住友化学工業(株)製、エポキシ当量:125)
<ビスフェノール型エポキシ樹脂>
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(“jER(登録商標)”828、エポキシ当量:189、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(“jER(登録商標)”1001、エポキシ当量:475、ジャパンエポキシレジン(株)製)
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂(“jER(登録商標)”1009、エポキシ当量:3300、ジャパンエポキシレジン(株)製)
<ジアミノジフェニルスルホン>
・4,4’‐ジアミノジフェニルスルホン( “セイカキュカ”‐S、和歌山精化工業(株)製)
<ジシアンジアミドまたはその誘導体>
・ジシアンジアミド(DICY7、ジャパンエポキシレジン(株)製)
<ウレア化合物>
・DCMU99(3‐(3,4‐ジクロロフェニル)1,1‐ジメチルウレア、保土ヶ谷化学工業(株)製)
<熱可塑性樹脂>
・“ビニレック(登録商標)”E(ポリビニルホルマール、チッソ(株)製)
(2)樹脂硬化物の曲げ弾性率、曲げ撓み量測定
未硬化の樹脂組成物を真空中で脱泡した後、2mm厚のテフロン(登録商標)製スペーサーにより厚み2mmになるように設定したモールド中で、各実施例、比較例に記載の温度で1時間硬化させ、厚さ2mmの樹脂硬化物を得た。この樹脂硬化物から、幅10mm、長さ60mmの試験片を切り出し、インストロン万能試験機(インストロン社製)を用い、スパン間長さを32mm、クロスヘッドスピードを2.5mm/分とし、JIS K7171(1994)に従って3点曲げを実施し、曲げ弾性率および曲げ撓み量を得た。サンプル数はn=5とし、その平均値で比較した。
(3)樹脂硬化物の反応率測定
フーリエ変換赤外分光光度計(IR Prestige‐21:株式会社島津製作所製)を用い、エポキシ樹脂組成物と樹脂硬化物のベンゼン環ピーク(1510cm−1)とオキシラン環ピーク(910cm−1)の吸光度の面積を測定し、ベンゼン環に対するオキシラン環の面積比を得た。ベンゼン環に対するオキシラン環の面積比は、(オキシラン環ピークの面積)/(ベンゼン環のピークの面積)から求めた。樹脂硬化物の反応率は、(1−(樹脂硬化物の面積比)/(エポキシ樹脂組成物の面積比))×100から算出した。
(4)樹脂硬化物のガラス転移温度の測定
上記(2)に従い作製した板状の樹脂硬化物からダイヤモンドカッターを用い幅13mm、長さ50mmのサンプルを切り出した。このサンプルを、動的粘弾性測定装置(レオメーターRDA2:レオメトリックス社製)を用い、昇温速度5℃/minで昇温し、周波数1.0Hzのねじりモードで貯蔵弾性率の測定を行った。このときの貯蔵弾性率のオンセット温度をガラス転移温度とした。また、測定数はn=3とし、その平均値で比較した。
(5)プリプレグの作製
上記(1)に従い調製した樹脂組成物を、リバースロールコーターを使用し離型紙状に塗布し、樹脂フィルムを作製した。次に、シート状に一方向に整列させた炭素繊維“トレカ(登録商標)”T700S(東レ(株)製、引張弾性率:230GPa、引張強度:4900MPa)に樹脂フィルム2枚を炭素繊維の両面から重ね、加熱加圧して樹脂組成物を含浸させ、単位面積辺りの炭素繊維重量125g/m2、繊維重量含有率68%の、T700S使い一方向プリプレグを作製した。
(6)繊維強化複合材料のガラス転移温度の測定
上記(5)に従い作製したT700S使い一方向プリプレグを、20層構成になるよう一方向に積層した後、オートクレーブ内で、各実施例、比較例に記載の温度、0.3MPaで1時間加熱加圧して硬化し、繊維強化複合材料を作製した。得られた繊維強化複合材料からダイヤモンドカッターを用い幅13mm、長さ50mmのサンプルを切り出した。このサンプルを、動的粘弾性測定装置(レオメーターRDA2:レオメトリックス社製)を用い、昇温速度5℃/minで昇温し、周波数1.0Hzのねじりモードで貯蔵弾性率の測定を行った。このときの貯蔵弾性率のオンセット温度をガラス転移温度とした。また、測定数はn=3とし、その平均値で比較した。
(7)繊維強化複合材料の圧縮強度の測定
上記(6)と同様にして、繊維強化複合材料を作製した。得られた繊維強化複合材料からJIS K7076のA法試験片の形状および寸法で試験片を切り出し、0°圧縮強度を測定した。測定数はn=5とし、その平均値を求めた。
(8)繊維強化複合材料のシャルピー衝撃値の測定
上記(5)に従い作製したT700S使い一方向プリプレグを、30層構成になるよう一方向に積層した後、オートクレーブ内で、各実施例、比較例に記載の温度、0.3MPaで1時間加熱加圧して硬化し、厚さ32mmの繊維強化複合材料を作製した。得られた繊維強化複合材料からダイヤモンドカッターを用い、幅10mm、長さ80mmのサンプルを切り出した。このサンプルをJIS K7077に従ってシャルピー衝撃試験を実施し、シャルピー衝撃値を得た。サンプル数はn=5とし、その平均値で比較した。
表1に示す通り、アミン型エポキシ樹脂としてELM100を35部、ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を40部とjER1001を25部、ジアミノジフェニルスルホンとしてセイカキュア‐Sを3部、ジシアンジアミドまたはその誘導体としてDICY7を5部、ウレア化合物としてDCMU99を3部、さらに熱可塑性樹脂としてビニレックEを4部用いて、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、300であり、全エポキシ樹脂成分のエポキシ基1当量に対する〔C〕および〔D〕の活性水素基数の総量(以下、活性水素基数と略す。)は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、100%であった。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおり良好であった。
アミン型エポキシ樹脂としてELM434を35部とした以外は、実施例1と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、300であり、活性水素基数は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、100%であった。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおり良好であった。
アミン型エポキシ樹脂としてELM434を50部、ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を25部とjER1001を25部、とした以外は、実施例2と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。一方、この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、332であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、98%であり、活性水素基数は、0.8当量であった。この樹脂硬化物の曲げ弾性率とガラス転移温度は、実施例2に比べて向上した。また、このエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおりである。得られた繊維強化複合材料のシャルピー衝撃値は、実施例2に比べて若干低下したが、良好なものであり、ガラス転移温度と0°圧縮強度が、実施例2に比べて向上した。
ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を30部とjER1009を20部した以外は、実施例3と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、1433であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、98%であり、活性水素基数は、0.8当量であった。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおりである。この樹脂硬化物のガラス転移温度は、実施例3に比較し低下したが実用上問題ないレベルであり、曲げ弾性率と曲げ撓み量は、実施例3に比べて向上した。また、この繊維強化複合材料の0°圧縮強度とシャルピー衝撃値は、実施例3に比べて共に向上した。
ジアミノジフェニルスルホンとしてセイカキュア‐Sを5部とした以外は、実施例3と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、332であり、活性水素基数は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、95%であった。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおりである。実施例3に比べて、樹脂硬化物の曲げ弾性率が向上した結果、繊維強化複合材料の0°圧縮強度も向上した。
ジアミノジフェニルスルホンとしてセイカキュア‐Sを9部とした以外は、実施例3と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、332であり、活性水素基数は、0.9当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、92%であった。また、このエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおりである。実施例3に比べて、この樹脂硬化物のガラス転移温度は低下したが、曲げ弾性率が大きく向上し、繊維強化複合材料のガラス転移温度の低下と0°圧縮強度も大きな向上がみられた。
ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を25部、jER1001を15部、jER1009を10部とした以外は、実施例5と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、897であり、活性水素基数は、0.9当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。この時の反応率は、96%であった。また、このエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表1に示すとおりである。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物の曲げ弾性率と曲げ撓み量は、実施例3に比べて共に大きく向上し、繊維強化複合材料の0°圧縮強度とシャルピー衝撃値も、実施例3に比べて大きく向上した。
アミン型エポキシ樹脂として、ELM434を25部、ビスフェノール型エポキシ樹脂として、jER828を25部とjER1001を50部とした以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、380であり、活性水素基数は、1.0当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、100%であったが、この樹脂硬化物は、ガラス転移温度が低い上に、弾性率も不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度、0°圧縮強度が不十分であった。
アミン型エポキシ樹脂としてELM434を60部、ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を20部とjER1001を20部とした以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、332であり、活性水素基数は、0.7当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物は、反応率が88%と低い上に、曲げ撓み量も不十分であった。また、繊維強化複合材料は、シャルピー衝撃値が不十分であった。
ジアミノジフェニルスルホンを配合しなかった以外は、実施例1と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、387であり、活性水素基数は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、97%であったが、ガラス転移温度が低い上に、曲げ弾性率も不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度と0°圧縮強度が不十分であった。
ジアミノジフェニルスルホンとしてセイカキュア‐Sを11部、ジシアンジアミドまたはその誘導体としてDICY7を4部用いた以外は、実施例4と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、1433であり、活性水素基数は、0.9当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、90%であった。また、ガラス転移温度が低い上に、曲げ撓み量も不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度とシャルピー衝撃値が不十分であった。
ジアミノジフェニルスルホンとしてセイカキュア‐Sを28部用い、ジシアンジアミドまたはその誘導体を用いなかった以外は、実施例3と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、332であり、活性水素基数は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、70%であり、不十分であった。また、ガラス転移温度が低い上に、曲げ撓み量も不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度とシャルピー衝撃値が不十分であった。
ウレア化合物を用いなかった以外は、実施例4と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、1433であり、活性水素基数は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、86%と、不十分であり、ガラス転移温度、曲げ弾性率、曲げ撓み量の何れも不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度、0°圧縮強度、シャルピー衝撃値の何れも不十分であった。
ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を75部、熱可塑性樹脂としてビニレックEを6部用いた以外は、比較例1と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、189であり、活性水素基数は、0.8当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、100%であったが、ガラス転移温度、曲げ弾性率、曲げ撓み量の何れも不十分であった。また、繊維強化複合材料は、0°圧縮強度、シャルピー衝撃値の何れも不十分であった。
ビスフェノール型エポキシ樹脂としてjER828を15部とjER1009を60部、ジシアンジアミドまたはその誘導体としてDICY7を4部用い、熱可塑性樹脂を用いなかった以外は、比較例1と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、2678であり、活性水素基数は、1.0当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、100%であったが、ガラス転移温度と曲げ弾性率が不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度と0°圧縮強度が不十分であった。
ジシアンジアミドまたはその誘導体としてDICY7を1部用い、ウレア化合物としてDCMU99を1部用いた以外は、実施例7と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調整した。この時のビスフェノール型エポキシ樹脂成分の平均エポキシ当量は、332であり、活性水素基数は、0.4当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を150℃で硬化させ、樹脂硬化物を得た。また、かかるエポキシ樹脂組成物を用いて150℃で繊維強化複合材料を作製した。このエポキシ樹脂組成物から得られた樹脂硬化物、繊維強化複合材料の特性は、表2に示すとおりである。樹脂硬化物の反応率は、85%と、不十分であり、ガラス転移温度と曲げ撓み量も不十分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度とシャルピー衝撃値が不十分であった。
Claims (12)
- 下記[A〕〜[F]を含み、かつ、150℃で1時間硬化させた時の反応率が90%以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
[A]アミン型エポキシ樹脂 30〜55重量部
[B]ビスフェノール型エポキシ樹脂 45〜70重量部
[C]ジアミノジフェニルスルホン 2〜10重量部
[D]ジシアンジアミドまたはその誘導体
[E]ウレア化合物
[F]熱可塑性樹脂 - 前記[B]成分のビスフェノール型エポキシ樹脂の平均エポキシ当量が300〜2000である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記〔C〕成分および〔D〕成分の活性水素基の総量が、全エポキシ樹脂成分のエポキシ基1当量に対し、0.6〜1.0当量の範囲にある請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記〔E〕を全エポキシ樹脂成分100重量部に対し、1〜3重量部含む請求項1〜3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物が、150℃で1時間硬化させた時の硬化物のガラス転移温度が140〜170℃である請求項1〜4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物が、150℃で1時間硬化させた時の硬化物の3点曲げ弾性率が3.5GPa以上である請求項1〜5のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂組成物が、150℃で1時間硬化させた時の硬化物の3点曲げ撓み量が5mm以上である請求項1〜6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を繊維基材に含浸させてなるプリプレグ。
- 請求項8に記載のプリプレグを硬化させてなる繊維強化複合材料。
- 請求項8に記載のプリプレグを、150〜170℃で、1時間以内の硬化条件で硬化させる繊維強化複合材料の製造方法。
- 前記繊維強化複合材料が、自転車用部品を構成するものである請求項9に記載の繊維強化複合材料。
- 前記自転車用部品が、自転車用ホイールである請求項10に記載の繊維強化複合材料。
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