JP2016216657A - Epoxy resin composition, and fiber-reinforced composite material precursor and fiber-reinforced composite material using the same - Google Patents

Epoxy resin composition, and fiber-reinforced composite material precursor and fiber-reinforced composite material using the same Download PDF

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智子 石本
Tomoko Ishimoto
智子 石本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fiber-reinforced composite material excellent in fatigue resistance characteristics under a condition high in repeated load stress.SOLUTION: There is provided an epoxy resin composition containing following component (A) and component (B), in which a cured article does not rupture when flexural strain of the cured article of the composition is 1.5 times or less of strain at a flexure maximum load. Component (A): an epoxy resin having an oxazolidone ring structure. Component (B): a curing agent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、荷重の繰り返し負荷(疲労)に対する耐性が求められる用途などに好適に使用される、エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料前駆体、及び繊維強化複合材料に関する。   The present invention relates to an epoxy resin composition, a fiber reinforced composite material precursor, and a fiber reinforced composite material that are suitably used for applications that require resistance to repeated loading (fatigue) of a load.

繊維強化複合材料は、軽量で、高強度かつ高剛性であることから、スポーツ・レジャー用途から、自動車や航空機等の産業用途まで、幅広く用いられている。なかでも、釣り竿、ゴルフクラブ用シャフト、自転車フレーム等のスポーツ・レジャー用途に多用されている。
繊維強化複合材料の代表的なものとしては、繊維強化プラスチックが知られている。この繊維強化プラスチックは、例えば、強化繊維などの長繊維(連続繊維)からなる補強材にマトリックス樹脂を含浸させた中間材料、すなわちプリプレグを使用し、これらを積層・加熱・成形することによって得ることができる。
Since fiber reinforced composite materials are lightweight, have high strength and high rigidity, they are widely used from sports / leisure applications to industrial applications such as automobiles and aircraft. In particular, it is widely used for sports and leisure applications such as fishing rods, golf club shafts, and bicycle frames.
As a representative fiber reinforced composite material, fiber reinforced plastic is known. This fiber reinforced plastic is obtained, for example, by using an intermediate material obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing material composed of long fibers (continuous fibers) such as reinforcing fibers, that is, a prepreg, and laminating, heating, and molding them. Can do.

上記のような繊維強化複合材料に対しては、特に自転車等の移動体用途への適用に際しては、静的強度もさることながら、部材の軽量化が図れることから、耐疲労特性や動的強度の向上が求められている。   For fiber reinforced composite materials such as those mentioned above, especially when applied to moving body applications such as bicycles, it is possible to reduce the weight of the member as well as static strength, so fatigue resistance characteristics and dynamic strength Improvement is demanded.

上述のスポーツ・レジャー用途への適用を目的として、特許文献1には、オキサゾリドン環を有するエポキシ樹脂を配合した熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂として利用した、繊維強化複合材料が提案されている。   For the purpose of application to the above-described sports and leisure uses, Patent Document 1 proposes a fiber-reinforced composite material using a thermosetting resin containing an epoxy resin having an oxazolidone ring as a matrix resin.

国際公開第98/44017号パンフレットInternational Publication No. 98/44017 Pamphlet

しかしながら、特許文献1に記載されたマトリックス樹脂を用いた繊維強化複合材料は、これを用いて得られる管状成形体における曲げ強度や直径方向のつぶし強度のような静的強度には優れたものであるが、耐疲労特性については必ずしも充分なものではなく、上記の移動体用途で求められているような高いレベルの要求には答えられていなかった。   However, the fiber-reinforced composite material using the matrix resin described in Patent Document 1 is excellent in static strength such as bending strength and crushing strength in the diameter direction in a tubular molded body obtained using the matrix resin. However, the anti-fatigue property is not always sufficient, and the high level requirements as required for the above-mentioned moving body applications have not been answered.

本発明者らは鋭意検討した結果、以下の構成を満たすエポキシ樹脂組成物や繊維強化複合材料前駆体から、繰り返し負荷応力が高い条件下における耐疲労特性にも優れた繊維強化複合材料が得られることを見出した。
すなわち本発明の要旨は、下記成分(A)及び成分(B)を含むエポキシ樹脂組成物であって、該組成物の硬化物の曲げ歪が、曲げ最大荷重における歪の1.5倍以下である場合に、該硬化物が破断しないエポキシ樹脂組成物であり、これと強化繊維からなる繊維強化複合材料前駆体であり、これを硬化してなる繊維強化複合材料である。
成分(A):オキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂
成分(B):硬化剤
As a result of intensive studies, the present inventors can obtain a fiber-reinforced composite material having excellent fatigue resistance under a high repeated load stress condition from an epoxy resin composition or a fiber-reinforced composite material precursor that satisfies the following configuration. I found out.
That is, the gist of the present invention is an epoxy resin composition containing the following component (A) and component (B), wherein the bending strain of the cured product of the composition is not more than 1.5 times the strain at the maximum bending load. In some cases, the cured product is an epoxy resin composition that does not break, is a fiber-reinforced composite material precursor composed of this and a reinforcing fiber, and is a fiber-reinforced composite material formed by curing this.
Component (A): Epoxy resin having an oxazolidone ring structure Component (B): Curing agent

また、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物の曲げ弾性率は、3GPa以上であるのが好ましい。
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記成分(A)の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の35〜60質量%の範囲であることが好ましい。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記成分(B)がジシアンジアミドであるのが好ましい。
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、成分(C)として熱可塑性樹脂を含むのが好ましい。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記成分(C)としてポリビニルホルマールを含むのが好ましい。
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記成分(C)の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂100質量部に対して0.5〜4質量部の範囲であるのが好ましい。
また、本発明の繊維強化複合材料前駆体は、前記強化繊維に前記エポキシ樹脂組成物が含浸したプリプレグであることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the bending elastic modulus of the hardened | cured material of the epoxy resin composition of this invention is 3 GPa or more.
Furthermore, in the epoxy resin composition of the present invention, the content of the component (A) is preferably in the range of 35 to 60% by mass of the total epoxy resin in the epoxy resin composition.
In the epoxy resin composition of the present invention, the component (B) is preferably dicyandiamide.
Furthermore, the epoxy resin composition of the present invention preferably contains a thermoplastic resin as the component (C).
Moreover, it is preferable that the epoxy resin composition of this invention contains polyvinyl formal as said component (C).
Furthermore, in the epoxy resin composition of the present invention, the content of the component (C) is in the range of 0.5 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin in the epoxy resin composition. preferable.
The fiber-reinforced composite material precursor of the present invention is preferably a prepreg in which the reinforcing fiber is impregnated with the epoxy resin composition.

本発明によれば、繰り返し負荷応力が高い条件下における耐疲労特性にも優れた繊維強化複合材料を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fiber reinforced composite material excellent also in the fatigue-proof characteristic on the conditions with a high repeated load stress can be provided.

本発明は、下記成分(A)及び成分(B)を含むエポキシ樹脂組成物であって、該組成物の硬化物の曲げ歪が、曲げ最大荷重における歪の1.5倍以下である場合には、該硬化物が破断しないことを特徴とするものであり、さらにその用途に存するものである。
成分(A):オキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂
成分(B):硬化剤
The present invention is an epoxy resin composition containing the following component (A) and component (B), wherein the bending strain of a cured product of the composition is 1.5 times or less of the strain at the maximum bending load. Is characterized in that the cured product does not break, and further exists in its use.
Component (A): Epoxy resin having an oxazolidone ring structure Component (B): Curing agent

〔エポキシ樹脂組成物の硬化物の曲げ歪〕
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、その硬化物の曲げ歪が曲げ最大荷重における歪の1.5倍以下である場合には、これが破断しない点に特徴を有するものであり、得られる繊維強化複合材料に対して、優れた耐疲労特性を実現することが可能となる。これは、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は、繰り返し疲労時に荷重がかかってこれが変形しても、微小クラックの発生が抑えられるためである。硬化物破断時の歪みは、曲げ最大荷重における歪の1.7倍以上であることがより好ましい。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化樹脂の破断歪は10%以上であるのが好ましく、12%以上であるのがより好ましい。
[Bending strain of cured epoxy resin composition]
In the epoxy resin composition of the present invention, when the bending strain of the cured product is 1.5 times or less of the strain at the maximum bending load, this is characterized in that it does not break, and the fiber reinforcement obtained It is possible to achieve excellent fatigue resistance characteristics for the composite material. This is because the cured product of the epoxy resin composition of the present invention can suppress the occurrence of microcracks even when a load is applied during repeated fatigue and the deformed product is deformed. The strain at the time of rupture of the cured product is more preferably 1.7 times or more of the strain at the maximum bending load.
Further, the breaking strain of the cured resin of the epoxy resin composition of the present invention is preferably 10% or more, and more preferably 12% or more.

〔エポキシ樹脂組成物の硬化物の曲げ弾性率〕
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、その硬化物の曲げ弾性率が3GPa以上であることが好ましい。これは、その曲げ弾性率を3GPa以上とすることによって、繰り返し負荷(疲労)がかかる際における、この硬化物やこのエポキシ樹脂組成物を用いて得られる繊維強化複合材料の変形量が抑えられ、微小クラックの発生を抑えることができ、より優れた耐疲労特性を実現できる傾向にあるためである。より好ましくは、3.1GPa以上である。
[Bending elastic modulus of cured product of epoxy resin composition]
In the epoxy resin composition of this invention, it is preferable that the bending elastic modulus of the hardened | cured material is 3 GPa or more. This is because when the bending elastic modulus is 3 GPa or more, the amount of deformation of the fiber reinforced composite material obtained by using this cured product or this epoxy resin composition when repeated load (fatigue) is applied, This is because the occurrence of microcracks can be suppressed and more excellent fatigue resistance characteristics tend to be realized. More preferably, it is 3.1 GPa or more.

〔エポキシ樹脂組成物〕
「成分(A):オキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂」
本発明では、成分(A)としてオキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂を用いる。オキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂としては、AER4152、XAC4151(旭化成イーマテリアルズ株式会社製)やACR1348(株式会社ADEKA社製)、DER852、DER858(ダウケミカル社製)が工業的に入手できる。これらは2種以上併用してもよい。オキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂を用いることで、本発明のエポキシ樹脂組成物と強化繊維を併用して繊維強化複合材料を得た場合における、硬化樹脂(マトリックス樹脂)と強化繊維との密着性が向上する傾向にあり、さらに、繰り返し負荷(疲労)時における、マトリックス樹脂と強化繊維との界面の微小クラックの発生が抑制される傾向にある。
[Epoxy resin composition]
“Component (A): Epoxy resin having an oxazolidone ring structure”
In the present invention, an epoxy resin having an oxazolidone ring structure is used as the component (A). As an epoxy resin having an oxazolidone ring structure, AER4152, XAC4151 (manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.), ACR1348 (manufactured by ADEKA Co., Ltd.), DER852, DER858 (manufactured by Dow Chemical Company) are commercially available. Two or more of these may be used in combination. By using an epoxy resin having an oxazolidone ring structure, the adhesion between the cured resin (matrix resin) and the reinforcing fiber in the case where a fiber-reinforced composite material is obtained by using the epoxy resin composition of the present invention and the reinforcing fiber together is obtained. In addition, there is a tendency to improve, and furthermore, the occurrence of microcracks at the interface between the matrix resin and the reinforcing fibers during repeated loading (fatigue) tends to be suppressed.

成分(A)の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂の35〜60質量%の範囲とするのが好ましい。これは、成分(A)を35質量%以上とすることによって、上述の強化繊維との密着性が充分なレベルとなる傾向にあるためである。より好ましくは、40質量%以上である。また、成分(A)を60質量%以下とすることによって、本発明のエポキシ樹脂組成物に用いられる他の成分、特に熱可塑性樹脂との相溶性が良好となる傾向にあるためである。より好ましくは50質量%以下である。   The content of component (A) is preferably in the range of 35 to 60% by mass of the total epoxy resin contained in the epoxy resin composition of the present invention. This is because the adhesiveness with the above-mentioned reinforcing fiber tends to be at a sufficient level by setting the component (A) to 35% by mass or more. More preferably, it is 40 mass% or more. Moreover, it is because there exists a tendency for compatibility with the other component used for the epoxy resin composition of this invention, especially a thermoplastic resin to become favorable by making a component (A) into 60 mass% or less. More preferably, it is 50 mass% or less.

「成分(B):硬化剤」
エポキシ樹脂の硬化剤である成分(B)としては、アミン型、酸無水物型(カルボン酸無水物等)、フェノール型(フェノールノボラック樹脂等)、メルカプタン型、ルイス酸アミン錯体型、オニウム塩型、イミダゾール型等を挙げることができる。これらは、エポキシ樹脂を硬化させうるものであればどのような構造のものでもよいが、中でも、硬化前のエポキシ樹脂組成物の湿気による性能変化がなく、長期安定性をもちながら比較的低温で硬化を完了することができる傾向にある点でアミン型の硬化剤が好ましい。これら硬化剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
“Component (B): Curing Agent”
Component (B) that is a curing agent for epoxy resin includes amine type, acid anhydride type (carboxylic acid anhydride, etc.), phenol type (phenol novolac resin, etc.), mercaptan type, Lewis acid amine complex type, onium salt type. And imidazole type. These may have any structure as long as the epoxy resin can be cured. Above all, there is no performance change due to moisture in the epoxy resin composition before curing, and it has a long-term stability at a relatively low temperature. Amine type curing agents are preferred in that they tend to complete the curing. These curing agents may be used alone or in combination of two or more.

アミン型の硬化剤としては、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等の芳香族アミン、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、チオ尿素付加アミン、及びこれらの異性体、変成体などがある。これらの中でも、プリプレグの保存性に優れる点で、ジシアンジアミドが特に好ましい。   Examples of amine-type curing agents include aromatic amines such as diaminodiphenylmethane and diaminodiphenylsulfone, aliphatic amines, imidazole derivatives, dicyandiamide, tetramethylguanidine, thiourea-added amines, and isomers and modified forms thereof. . Among these, dicyandiamide is particularly preferable in terms of excellent prepreg storage.

また、本発明のエポキシ樹脂組成物の成分(B)として、硬化剤の硬化活性を高めるために、硬化助剤を併用するのが好ましい。例えばエポキシ樹脂の硬化剤がジシアンジアミドである場合の硬化助剤は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)トルエン等の尿素誘導体が好ましく、エポキシ樹脂の硬化剤がカルボン酸無水物やノボラック樹脂である場合の硬化助剤は三級アミンが好ましく、エポキシ樹脂の硬化剤がジアミノジフェニルスルホンである場合の硬化助剤はイミダゾール化合物、フェニルジメチルウレア(PDMU)等のウレア化合物、三フッ化ホウ素モノエチルアミン、三塩化ホウ素アミン錯体等のアミン錯体が好ましい。   Moreover, as a component (B) of the epoxy resin composition of this invention, in order to improve the hardening activity of a hardening | curing agent, it is preferable to use a hardening adjuvant together. For example, when the epoxy resin curing agent is dicyandiamide, the curing aid is 3-phenyl-1,1-dimethylurea, 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea (DCMU), 3- ( Urea derivatives such as 3-chloro-4-methylphenyl) -1,1-dimethylurea and 2,4-bis (3,3-dimethylureido) toluene are preferred, and the epoxy resin curing agent is carboxylic anhydride or novolak. When it is a resin, the curing aid is preferably a tertiary amine, and when the epoxy resin curing agent is diaminodiphenyl sulfone, the curing aid is an imidazole compound, a urea compound such as phenyldimethylurea (PDMU), or boron trifluoride. Amine complexes such as monoethylamine and boron trichloride amine complexes are preferred.

成分(B)としては、特にジシアンジアミドとDCMUの組み合わせが、エポキシ樹脂組成物の貯蔵安定性に優れるとともに、硬化した樹脂の靱性や曲げ歪(破断歪)が高くなる傾向にあり好ましい。   As the component (B), a combination of dicyandiamide and DCMU is particularly preferable because it has excellent storage stability of the epoxy resin composition and tends to increase the toughness and bending strain (breaking strain) of the cured resin.

成分(B)の好ましい配合量は、硬化剤がジシアンジアミドである場合には、エポキシ樹脂組成物に配合される全てのエポキシ樹脂に由来するエポキシ基のモル数に対し、ジシアンジアミドの活性水素のモル数が0.5〜1倍の範囲となる配合量とするのが、エポキシ樹脂組成物の硬化時間と貯蔵安定性とのバランスに優れる傾向にあるとともに、硬化物の機械物性にも優れる傾向にあるので好ましい。さらに、このモル数を0.6〜0.8倍の範囲とすることによって、硬化物の機械物性(樹脂曲げ強度、樹脂曲げ弾性率、樹脂破断歪等)がより向上する傾向にあり、さらに好ましい。
また、硬化助剤の配合量は、エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂の合計量100質量部に対し、0.5〜20質量部の範囲とするのが、エポキシ樹脂組成物の硬化時間と貯蔵安定性とのバランスに優れる傾向にあるとともに、硬化物の機械物性にも優れる傾向にあるので好ましい。より好ましくは1〜5質量部の範囲である。
When the curing agent is dicyandiamide, the preferred amount of component (B) is the number of moles of active hydrogen of dicyandiamide relative to the number of moles of epoxy groups derived from all epoxy resins blended in the epoxy resin composition. When the blending amount is in the range of 0.5 to 1 time, the balance between the curing time and the storage stability of the epoxy resin composition tends to be excellent, and the mechanical properties of the cured product tend to be excellent. Therefore, it is preferable. Furthermore, by setting the number of moles in the range of 0.6 to 0.8 times, the mechanical properties of the cured product (resin bending strength, resin bending elastic modulus, resin breaking strain, etc.) tend to be further improved. preferable.
Moreover, the compounding quantity of a hardening adjuvant is set as the range of 0.5-20 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of the epoxy resin contained in an epoxy resin composition, and the hardening time of an epoxy resin composition. This is preferable because it tends to be excellent in balance with storage stability and also has excellent mechanical properties of the cured product. More preferably, it is the range of 1-5 mass parts.

「その他のエポキシ樹脂」
本発明において成分(A)以外のエポキシ樹脂を適宜用いることができる。エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例としてグリシジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエステル型、および、脂環式エポキシ型のいずれかの型の、あるいはこれらの型から選ばれる2以上の型のエポキシ基が分子内に存在する化合物を挙げることができる。また、これらのハロゲン化物も挙げることができる。
"Other epoxy resins"
In the present invention, an epoxy resin other than the component (A) can be appropriately used. Although it does not specifically limit as an epoxy resin, For example, the glycidyl ether type, the glycidyl amine type, the glycidyl ester type, and the alicyclic epoxy type, or two or more types selected from these types Mention may be made of compounds in which an epoxy group is present in the molecule. Moreover, these halides can also be mentioned.

グリシジルエーテル型のエポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(例えば三菱化学株式会社製の“jER826”、“jER1001”、jER1002”、jER1004”、“EPON825”、“jER826”、“jER827”、“jER828”、“jER1001”、DIC株式会社製の“エピクロン850”、新日鐵化学株式会社製の“エポトートYD−128”、ダウケミカル社製の“DER−331”、“DER−332”などが挙げられる。)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(例えば三菱化学株式会社製の“jER806”、“jER807”、“jER1750”、DIC株式会社製の“エピクロン830”、新日鐵化学株式会社製の“エポトートYD−170”、“エポトートYD−175”などが挙げられる。)、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂(例えばナガセケムテックス株式会社製の“デナコールEX−201”などが挙げられる。)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(例えば三菱化学株式会社製の“jER152”、“jER154”、DIC株式会社製の“N775”、“エピクロン740”、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ株式会社製の“EPN179”、“EPN180”などが挙げられる。)、エチレングリコールまたはポリエチレングリコール型エポキシ樹脂(例えばナガセケムテックス株式会社製の“デナコールEX810”、“デナコールEX−861”、共栄社化学社製の“エポライト200E”などが挙げられる。)、プロピレングリコールまたはポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂(例えばナガセケムテックス株式会社製の“デナコールEX−911”,“デナコールEX−941”,“デナコールEX−920”,“デナコールEX−921”,“デナコールEX−931”、共栄社化学株式会社製の“エポライト70P”,“エポライト200P”,“エポライト400P”、株式会社ダイセル製の“エポリードNT228”等が挙げられる。)、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂(例えば新日鐵化学株式会社製の“エポトート ZX−1355”などが挙げられる。)、ジシクロペンタジエン骨格型エポキシ樹脂(例えばDIC株式会社製の“エピクロン HP−7200L”)、及びこれらの位置異性体、アルキル基、ハロゲン等の置換基を有する置換体、等がある。   Specific examples of the glycidyl ether type epoxy resins include bisphenol A type epoxy resins (for example, “jER826”, “jER1001”, jER1002 ”, jER1004”, “EPON825”, “jER826”, “jER826” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). , "JER828", "jER1001", "Epiclon 850" manufactured by DIC Corporation, "Epototo YD-128" manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., "DER-331", "DER-332" manufactured by Dow Chemical Bisphenol F type epoxy resin (for example, “jER806”, “jER807”, “jER1750” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “Epicron 830” manufactured by DIC Corporation, manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.) “Epototo YD-170”, “Epototo YD 175 "), bisphenol S type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, resorcinol type epoxy resin (for example," Denacol EX-201 "manufactured by Nagase ChemteX Corporation), phenol novolac type. Epoxy resins (for example, “jER152” and “jER154” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “N775” and “Epiclon 740” manufactured by DIC Corporation, “EPN179” and “EPN180” manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.) Ethylene glycol or polyethylene glycol type epoxy resins (for example, “Denacol EX810”, “Denacol EX-861” manufactured by Nagase ChemteX Corporation, “Epolite 200E” manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd., etc.) Propylene glycol or polypropylene glycol type epoxy resin (for example, “Denacol EX-911”, “Denacol EX-941”, “Denacol EX-920”, “Denacol EX-921”, “manufactured by Nagase ChemteX Corporation” Denacol EX-931 ”,“ Epolite 70P ”,“ Epolite 200P ”,“ Epolite 400P ”manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.,“ Epolide NT228 ”manufactured by Daicel Co., Ltd.), naphthalenediol type epoxy resin (eg, "Epototo ZX-1355" manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), dicyclopentadiene skeleton type epoxy resin (for example, "Epiclon HP-7200L" manufactured by DIC Corporation), and their positional isomers, Alkyl group, halogen And the like having a substituent such as

グリシジルアミン型のエポキシ樹脂の具体例は、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(例えば住友化学株式会社製の“スミエポキシELM434”、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ株式会社製の“アラルダイトMY720”、“アラルダイトMY721”、“アラルダイトMY9512”、“アラルダイトMY9612”、“アラルダイトMY9634”、“アラルダイトMY9663”、三菱化学株式会社製の“jER604”などが挙げられる。)、ジグリシジルアニリン(例えば日本化薬株式会社製の“GAN、GOT”などが挙げられる。)、テトラグリシジルキシレンジアミン(例えば三菱ガス化学株式会社製の“TETRAD−X”などが挙げられる)などがある。   Specific examples of the glycidylamine type epoxy resin include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane (for example, “Sumiepoxy ELM434” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., “Araldite MY720”, “Araldite MY721”, “Araldite” manufactured by Huntsman Advanced Materials, Inc. MY9512 ”,“ Araldite MY9612 ”,“ Araldite MY9634 ”,“ Araldite MY9663 ”,“ jER604 ”manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, etc.), diglycidylaniline (for example,“ GAN, GOT manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. ”) And tetraglycidylxylenediamine (for example, “TETRAD-X” manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.).

グリシジルエステル型エポキシ樹脂の具体例は、フタル酸ジグリシジルエステル(例えば三井化学株式会社製の“エポミックR508”、ナガセケムテックス株式会社製の“デナコールEX−721”などが挙げられる。)、(メチル)テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、(メチル)ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル(例えば三井化学株式会社製の“エポミックR540”、日本化薬株式会社製の“AK−601”、などが挙げられる。)、イソフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステル(例えば三菱化学株式会社製の“jER871”、新日鐵化学株式会社製の“エポトートYD−171”などが挙げられる。)や、それぞれの各種異性体などがある。   Specific examples of the glycidyl ester type epoxy resin include phthalic acid diglycidyl ester (for example, “Epomic R508” manufactured by Mitsui Chemicals, “Denacol EX-721” manufactured by Nagase ChemteX Corporation), and the like. ) Tetrahydrophthalic acid diglycidyl ester, (methyl) hexahydrophthalic acid diglycidyl ester (for example, “Epomic R540” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., “AK-601” manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., etc.) , Isophthalic acid diglycidyl ester, dimer acid diglycidyl ester (for example, “jER871” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “Epototo YD-171” manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd., etc.), and various isomers thereof. There is a body.

脂環式エポキシ型のエポキシ樹脂としては、シクロヘキセンオキシド基、トリシクロデセンオキシド基、シクロペンテンオキシド基等を有する化合物が代表的であり、具体的には、ビニルシクロヘキセンジエポキシド、ビニルシクロヘキセンモノエポキシド、(3’,4’−エポキシシクロヘキサン)メチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(例えば株式会社ダイセル製の“セロキサイド2021P”、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ株式会社製の“CY179”などが挙げられる。)、(3’,4’−エポキシシクロヘキサン)オクチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(例えば株式会社ダイセル製“セロキサイド2081”などが挙げられる。)、1−メチル−4−(2−メチルオキシラニル)−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン(例えば株式会社ダイセル製“セロキサイド3000”などが挙げられる。)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−m−ジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)アジペート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチレン)アジペート、ビス(2−メチル−4,5−エポキシシクロヘキシルメチレン)アシペート等がある。   Typical examples of the alicyclic epoxy type epoxy resins include compounds having a cyclohexene oxide group, a tricyclodecene oxide group, a cyclopentene oxide group, and the like. Specifically, a vinylcyclohexene diepoxide, a vinylcyclohexene monoepoxide, ( 3 ′, 4′-epoxycyclohexane) methyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate (for example, “Celoxide 2021P” manufactured by Daicel Corporation, “CY179” manufactured by Huntsman Advanced Materials Corporation), and the like. (3 ′, 4′-epoxycyclohexane) octyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate (for example, “Celoxide 2081” manufactured by Daicel Corporation), 1-methyl-4- (2-methyloxirani) ) -7-oxabicyclo [4.1.0] heptane (for example, “Celoxide 3000” manufactured by Daicel Corporation), 2- (3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4) -Epoxy) cyclohexane-m-dioxane, bis (3,4-epoxycyclohexylmethylene) adipate, bis (3,4-epoxycyclohexylmethylene) adipate, bis (2-methyl-4,5-epoxycyclohexylmethylene) acipate, etc. .

グリシジルエーテル型とグリシジルアミン型の両方の型のエポキシ基を持つエポキシ樹脂の具体例としては、トリグリシジルアミノフェノールやトリグリシジルアミノクレゾール(例えば住友化学株式会社製の“スミエポキシELM−100”、“スミエポキシELM−120”、三菱化学株式会社製の“jER630”、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ株式会社製の“アラルダイトMY0500”、“アラルダイトMY0510”、“アラルダイトMY0600”、“アラルダイトMY0610”、新日鐵化学株式会社製の“エポトートYDCN−701”などが挙げられる。)等がある。   Specific examples of epoxy resins having epoxy groups of both glycidyl ether type and glycidyl amine type include triglycidylaminophenol and triglycidylaminocresol (for example, “Sumiepoxy ELM-100” and “Sumiepoxy” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). "ELM-120", Mitsubishi Chemical Corporation "jER630", Huntsman Advanced Materials Corporation "Araldite MY0500", "Araldite MY0510", "Araldite MY0600", "Araldite MY0610", Nippon Steel Chemical Co., Ltd. "Epototo YDCN-701" manufactured by the company, etc.).

これらエポキシ樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらエポキシ樹脂の中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が、本発明のエポキシ樹脂組成物に用いられる他の成分、特に熱可塑性樹脂との相溶性が良好となる傾向にあるため好ましい。
また、これら成分(A)以外のエポキシ樹脂は、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂の40〜65質量%の範囲とするのが好ましい。これは、このエポキシ樹脂の含有量を40質量%以上とすることによって、本発明のエポキシ樹脂組成物に用いられる他の成分、特に熱可塑性樹脂との相溶性が良好となる傾向にあるためである。より好ましくは50質量%以上である。また、65質量%以下とすることによって、上述の強化繊維との密着性が充分なレベルとなる傾向にあるためである。より好ましくは、60質量%以下である。
These epoxy resins may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Among these epoxy resins, bisphenol type epoxy resins are preferred because they tend to have good compatibility with other components used in the epoxy resin composition of the present invention, particularly thermoplastic resins.
Moreover, it is preferable to make epoxy resins other than these components (A) into the range of 40-65 mass% of all the epoxy resins contained in the epoxy resin composition of this invention. This is because by setting the content of the epoxy resin to 40% by mass or more, the compatibility with other components used in the epoxy resin composition of the present invention, particularly the thermoplastic resin, tends to be good. is there. More preferably, it is 50 mass% or more. Moreover, it is because it exists in the tendency for adhesiveness with the above-mentioned reinforced fiber to become a sufficient level by setting it as 65 mass% or less. More preferably, it is 60 mass% or less.

さらに、上述のビスフェノール型エポキシ樹脂の中でも、分子量600以上のものが、上記の硬化樹脂の破断歪を向上させる傾向にあるため好ましい。但し、この含有量は、エポキシ樹脂組成物の硬化樹脂の曲げ弾性率を維持するため本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂の3〜20質量%の範囲とするのが好ましいより好ましくは、5〜10質量%の範囲である。   Furthermore, among the above-mentioned bisphenol type epoxy resins, those having a molecular weight of 600 or more are preferable because they tend to improve the breaking strain of the above-mentioned cured resin. However, this content is more preferably in the range of 3 to 20% by mass of the total epoxy resin contained in the epoxy resin composition of the present invention in order to maintain the flexural modulus of the cured resin of the epoxy resin composition. Is in the range of 5-10% by weight.

「成分(C):熱可塑性樹脂」
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、熱可塑性樹脂を含有させることができる。この熱可塑性樹脂は、エラストマーであってもよく、1種以上の熱可塑性樹脂を含有してもよい。これら熱可塑性樹脂を使用することによって、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物の靭性を向上させ、かつ、粘弾性を変化させて、粘度、貯蔵弾性率及びチキソトロピー性を適正化させることができる。成分(C)としては、炭素−炭素結合、アミド結合、イミド結合、エステル結合、エーテル結合、カーボネート結合、ウレタン結合、尿素結合、チオエーテル結合、スルホン結合、イミダゾール結合及びカルボニル結合からなる群より選ばれた結合を主鎖に有する熱可塑性樹脂が好ましい。このような熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルホルマール、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリアラミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン及びポリエーテルスルホン等を挙げることができる。
“Component (C): Thermoplastic resin”
The epoxy resin composition of the present invention can contain a thermoplastic resin as necessary. This thermoplastic resin may be an elastomer or may contain one or more thermoplastic resins. By using these thermoplastic resins, the toughness of the cured product of the epoxy resin composition of the present invention can be improved, and the viscoelasticity can be changed to optimize the viscosity, storage elastic modulus and thixotropy. . Component (C) is selected from the group consisting of carbon-carbon bond, amide bond, imide bond, ester bond, ether bond, carbonate bond, urethane bond, urea bond, thioether bond, sulfone bond, imidazole bond and carbonyl bond. A thermoplastic resin having a main bond in the main chain is preferred. Examples of such thermoplastic resins include phenoxy resin, polyvinyl formal, polyacrylate, polyamide, polyaramid, polyester, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, polyimide, polyetherimide, polysulfone, and polyethersulfone. Can do.

これら熱可塑性樹脂は、必要に応じて適宜選択して使用することができるが、中でもポリビニルホルマールが特に好ましい。これは、成分(C)としてポリビニルホルマールを使用することによって、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物の弾性率を向上させることができるとともに、ポリビニルホルマールを含む樹脂をプリプレグにした場合、プリプレグのタック性が向上し、プリプレグ同士の張り付き性及びはがし性が良好となる傾向にあるためである。   These thermoplastic resins can be appropriately selected and used as necessary, and among them, polyvinyl formal is particularly preferable. This can improve the elastic modulus of the cured product of the epoxy resin composition of the present invention by using polyvinyl formal as the component (C), and when the resin containing polyvinyl formal is used as a prepreg, This is because the tackiness is improved and the sticking property and peelability between prepregs tend to be good.

また、成分(C)の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂100質量部に対して0.5〜4質量部の範囲とするのが好ましい。これは、成分(C)の含有量を0.5質量部以上とすることで、プリプレグのタック性が向上し、かつ樹脂曲げ弾性率が向上する傾向にあるためである。より好ましくは1質量部以上であり、さらに好ましくは2質量部以上である。また、4質量部以下とすることによって、樹脂曲げ歪(破断歪)が高くなる傾向にあるためである。より好ましくは、3質量部以下である。   Moreover, it is preferable to make content of a component (C) into the range of 0.5-4 mass parts with respect to 100 mass parts of all the epoxy resins in the epoxy resin composition of this invention. This is because when the content of the component (C) is 0.5 parts by mass or more, the tackiness of the prepreg is improved and the resin flexural modulus tends to be improved. More preferably, it is 1 mass part or more, More preferably, it is 2 mass part or more. Moreover, it is because there exists a tendency for the resin bending distortion (breaking strain) to become high by setting it as 4 mass parts or less. More preferably, it is 3 parts by mass or less.

「その他の添加剤」
本発明のエポキシ樹脂組成物には、その他の成分として固体状の添加剤を含有してもよい。添加剤は、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、ジルコニア、粘土鉱物、タルク、雲母、フェライトなどの無機粒子や、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素質成分などが挙げられる。これらの添加剤には、未硬化の樹脂組成物にチキソトロピー性を付与する効果、樹脂組成物の硬化物の弾性率、耐熱性を向上させる効果、疲労強度、耐摩耗性を向上させる効果がある。また、金属、カーボンブラック、酸化銅、酸化スズなどの粒子を導電性向上のために含有させることもできる。
"Other additives"
The epoxy resin composition of the present invention may contain a solid additive as another component. Examples of the additive include inorganic particles such as silica, alumina, titanium oxide, zirconia, clay mineral, talc, mica, and ferrite, and carbonaceous components such as carbon nanotubes and fullerenes. These additives have an effect of imparting thixotropy to an uncured resin composition, an effect of improving the elastic modulus and heat resistance of a cured product of the resin composition, and an effect of improving fatigue strength and wear resistance. . In addition, particles of metal, carbon black, copper oxide, tin oxide, and the like can be included to improve conductivity.

本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法に特段の制限はなく、この組成物を構成する各成分をニーダー、プラネタリーミキサー等の一般的な撹拌加熱装置、攪拌加圧加熱装置にて充分に混合することによって製造することができる。   There is no particular limitation on the production method of the epoxy resin composition of the present invention, and each component constituting this composition is sufficiently mixed by a general stirring and heating device such as a kneader or a planetary mixer, or a stirring and pressure heating device. Can be manufactured.

〔強化繊維〕
本発明のエポキシ樹脂組成物と強化繊維とを併用することによって、繊維強化複合材料前駆体を得ることができる。この強化繊維としては、繊維強化複合材料の使用目的に応じた様々なものが使用でき、具体例としては、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、タングステンカーバイド繊維、ガラス繊維などが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。このなかでも、比強度、比弾性率に優れる点で、炭素繊維や黒鉛繊維が好適である。
[Reinforcing fiber]
By using the epoxy resin composition of the present invention and reinforcing fibers in combination, a fiber-reinforced composite material precursor can be obtained. Various fibers can be used as the reinforcing fibers depending on the purpose of use of the fiber reinforced composite material. Specific examples include carbon fibers, graphite fibers, aramid fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, boron fibers, tungsten carbide fibers. And glass fiber. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type. Among these, carbon fiber and graphite fiber are preferable because they are excellent in specific strength and specific elastic modulus.

本発明において用いることができる炭素繊維や黒鉛繊維としては、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維や黒鉛繊維を用いることが可能であるが、引張伸度1.5%以上の高強度炭素繊維が繊維強化複合材料の強度発現のため適している。   As the carbon fiber or graphite fiber that can be used in the present invention, any type of carbon fiber or graphite fiber can be used depending on the application, but a high strength carbon fiber having a tensile elongation of 1.5% or more is used. Suitable for strength development of fiber reinforced composite materials.

本発明に用いる強化繊維の形態は、連続繊維を一方向に引き揃えた形態、連続繊維を経緯にして織物とした形態、トウを一方向に引き揃え横糸補助糸で保持した形態、複数枚の一方向の強化繊維のシートを異なる方向に重ねて補助糸でステッチして留めマルチアキシャルワープニットとした形態、また、強化繊維を不織布とした形態などが挙げられるが、硬化物の強度発現の点で、連続繊維を一方向に引き揃えた形態が好ましい。強化繊維の目付けは、繊維強化複合材料の使用目的に応じて自由に設定できるが、50〜2000g/mが実用的に好ましい範囲である The form of the reinforcing fiber used in the present invention is a form in which the continuous fibers are aligned in one direction, a form in which the continuous fibers are used as a woven fabric, a form in which the tow is aligned in one direction and held by a weft auxiliary yarn, a plurality of sheets There are multi-axial warp knit forms that overlap unidirectional reinforcing fiber sheets in different directions and stitch together with auxiliary yarns, and non-woven forms of reinforcing fibers. And the form which arranged the continuous fiber in one direction is preferable. The basis weight of the reinforced fiber can be freely set according to the purpose of use of the fiber reinforced composite material, but 50 to 2000 g / m 2 is a practically preferable range.

本発明の繊維強化複合材料前駆体の製造方法および繊維強化複合材料の製造方法に特段の制限はない。例えば、ホットメルトプリプレグ法、ラッカープリプレグ法、フィラメントワインディング法、レジントランスファーモールディング(RTM)法、VaRTM法等の一般的な含浸方法、硬化方法が挙げられる。
これらの方法は、必要に応じて適宜選択することができるが、繊維強化複合材料の生産性に優れるとともに、炭素繊維の直進性に優れ、硬化物の強度発現性にも優れることから、本発明の繊維強化複合材料前駆体は、前記強化繊維に前記エポキシ樹脂組成物が含浸したプリプレグが好ましい。
There are no particular restrictions on the method for producing the fiber-reinforced composite material precursor and the method for producing the fiber-reinforced composite material of the present invention. For example, general impregnation methods such as a hot melt prepreg method, a lacquer prepreg method, a filament winding method, a resin transfer molding (RTM) method, and a VaRTM method, and a curing method can be used.
These methods can be appropriately selected according to need, but the productivity of the fiber reinforced composite material is excellent, the straightness of the carbon fiber is excellent, and the strength development of the cured product is excellent. The fiber-reinforced composite material precursor is preferably a prepreg in which the reinforcing fiber is impregnated with the epoxy resin composition.

本発明の繊維強化複合材料の製造方法は上記に加え、オートクレーブ成形法、真空バック成形法、オーブン成形法、プレス成形法、連続プレス成形法、引き抜き成形法、内圧成形法、シートラップ成形法等の一般的な成形方法が挙げられる。   In addition to the above, the method for producing the fiber-reinforced composite material of the present invention includes an autoclave molding method, a vacuum back molding method, an oven molding method, a press molding method, a continuous press molding method, a pultrusion molding method, an internal pressure molding method, a sheet wrap molding method, etc. The following general molding methods are mentioned.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

<原材料>
・成分(A):
AER4152:骨格中にオキサゾリドン環を持つ2官能エポキシ樹脂、旭化成イーマテリアルズ株式会社製
DER858:骨格中にオキサゾリドン環を持つ2官能エポキシ樹脂、DOW株式会社製
・成分(B):
DICY15:ジシアンジアミド、三菱化学株株式会社製
DCMU99:3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、PTIジャパン株式会社製
・成分(C):
ビニレックE:ポリビニルホルマール、JNC株式会社製
YP70:フェノキシ樹脂、新日鉄住金化学株式会社製
・その他のエポキシ樹脂:
jER1002:ビスフェノールA型2官能エポキシ樹脂、分子量1200、三菱化学株式会社製
jER828:ビスフェノールA型2官能エポキシ樹脂、分子量370、三菱化学株式会社製
jER807:ビスフェノールF型2官能エポキシ樹脂、分子量335、三菱化学株式会社製
jER1004:ビスフェノールA型2官能エポキシ樹脂、分子量1650、三菱化学株式会社製
N775:フェノールノボラック型エポキシ樹脂、DIC株式会社製
<Raw materials>
Ingredient (A):
AER4152: bifunctional epoxy resin having an oxazolidone ring in the skeleton, DER858 manufactured by Asahi Kasei E-materials Co., Ltd .: bifunctional epoxy resin having an oxazolidone ring in the skeleton, DOW Co., Ltd., component (B):
DICY15: Dicyandiamide, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation DCMU99: 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea, manufactured by PTI Japan Co., Ltd./Component (C):
Vinylec E: polyvinyl formal, manufactured by JNC Corporation YP70: phenoxy resin, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd., other epoxy resins:
jER1002: Bisphenol A type bifunctional epoxy resin, molecular weight 1200, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation jER828: Bisphenol A type bifunctional epoxy resin, molecular weight 370, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation jER807: Bisphenol F type bifunctional epoxy resin, molecular weight 335, Mitsubishi JER1004 manufactured by Chemical Co., Ltd .: Bisphenol A type bifunctional epoxy resin, molecular weight 1650, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation N775: phenol novolac type epoxy resin manufactured by DIC Corporation

強化繊維:
炭素繊維(三菱レイヨン株式会社製、TR50S)
Reinforcing fiber:
Carbon fiber (Mitsubishi Rayon Co., Ltd., TR50S)

<エポキシ樹脂組成物の調製>
表1に示す組成のうち、jER828の一部に、同表に示すDICY15とDCMU99を3本ロールミルで均一に分散させて触媒樹脂組成物を調製する。次いで、各組成物の残りの成分を加熱・混合した後、予め調製しておいた触媒樹脂組成物を添加し、更に加熱混合することにより、エポキシ樹脂組成物を調製した。
<Preparation of epoxy resin composition>
Among the compositions shown in Table 1, a catalyst resin composition is prepared by uniformly dispersing DICY15 and DCMU99 shown in the same table in a part of jER828 with a three roll mill. Next, after the remaining components of each composition were heated and mixed, a catalyst resin composition prepared in advance was added, and further heated and mixed to prepare an epoxy resin composition.

<エポキシ樹脂組成物の硬化樹脂板の作製>
得られたエポキシ樹脂組成物を厚さ2mmまたは3mmのポリテトラフルオロエチレン製のスペーサーと共にガラス板で挟んで、昇温速度2℃/minで昇温し、130℃で90分保持して硬化させることにより硬化樹脂板を得た。
<Preparation of cured resin plate of epoxy resin composition>
The obtained epoxy resin composition is sandwiched between glass plates with a spacer made of polytetrafluoroethylene having a thickness of 2 mm or 3 mm, heated at a heating rate of 2 ° C./min, and held at 130 ° C. for 90 minutes to be cured. Thus, a cured resin plate was obtained.

<プリプレグの作製>
2枚のフィルムを用いた場合のプリプレグの樹脂含有率が30質量%となるように樹脂フィルム目付けを設定し、エポキシ樹脂組成物をフィルムコーターにて離型紙に塗布し樹脂フィルムを得た。
繊維目付が125g/mの炭素繊維(三菱レイヨン株式会社製、TR50S)の両面に、上記樹脂フィルムを張り付けてニップし、繊維目付が125g/m、樹脂含有量が25質量%のプリプレグを得た。
<Preparation of prepreg>
The resin film basis weight was set so that the resin content of the prepreg when using two films was 30% by mass, and the epoxy resin composition was applied to release paper with a film coater to obtain a resin film.
The resin film is pasted on both sides of carbon fiber having a fiber basis weight of 125 g / m 2 (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., TR50S) and niped, and a prepreg having a fiber basis weight of 125 g / m 2 and a resin content of 25% by mass is obtained. Obtained.

<繊維強化複合材料パネルの作製>
得られたプレプレグを積層し、オートクレーブで圧力を0.04MPaに加圧し、真空化で2℃/minで80℃まで昇温し、1h保持した。保持後、圧力0.6MPaに加圧し、0.14mpaで大気開放(VENT)し、2℃/minで130℃まで昇温させる。130℃で90分間加熱硬化させ繊維強化複合材料パネルを得た。
<Production of fiber reinforced composite material panel>
The obtained prepreg was laminated, the pressure was increased to 0.04 MPa with an autoclave, the temperature was raised to 80 ° C. at 2 ° C./min by evacuation, and held for 1 h. After holding, the pressure is increased to 0.6 MPa, the atmosphere is opened to the atmosphere (VENT) at 0.14 mpa, and the temperature is raised to 130 ° C. at 2 ° C./min. A fiber reinforced composite material panel was obtained by heating and curing at 130 ° C. for 90 minutes.

<樹脂板曲げ試験の測定方法>
厚み2mmの硬化樹脂板または繊維強化複合材料パネルを試験片(長さ60mm×幅8mm)に加工し、500Nロードセルを備えたINSTRON 4465測定機を用い、温度23℃、湿度50%RHの環境下、圧子R=3.2mm、サポートR=1.6mm、サポート間距離と試験片の厚みの比L/D=16の条件で、曲げ強度、曲げ弾性率、および曲げ歪を測定した。尚、曲げ歪は12%以上になったときは破断せずとも測定を終了した。曲げ歪が12%未満で破断した時は破断歪として記録し、その測定値の平均値を曲げ破断歪とした。
<Measurement method of resin plate bending test>
A 2 mm thick cured resin plate or fiber reinforced composite material panel is processed into a test piece (length 60 mm x width 8 mm), using an INSTRON 4465 measuring machine equipped with a 500 N load cell, in an environment of temperature 23 ° C. and humidity 50% RH. The bending strength, the bending elastic modulus, and the bending strain were measured under the conditions of an indenter R = 3.2 mm, a support R = 1.6 mm, and a ratio L / D = 16 of the distance between the supports and the thickness of the test piece. When the bending strain was 12% or more, the measurement was completed without breaking. When the bending strain broke at less than 12%, it was recorded as the breaking strain, and the average value of the measured values was taken as the bending breaking strain.

<繊維強化複合材料の0°曲げ強度の測定>
繊維強化複合材料パネルから、試験片の長手方向に対して補強繊維が0゜に配向するように試験片(長さ130mm×幅12.7mm)を切り出し、該試験片について、3点曲げ治具(圧子5mmR、サポート3.2mmR、サポート間距離:試験片厚さの40倍)を設置したインストロン社製の万能試験機を用い、クロスヘッドスピードをサポート間距離の2乗×0.01/6×試験片の厚み/分として、曲げ強度を測定した。
<Measurement of 0 ° bending strength of fiber reinforced composite material>
A test piece (length 130 mm × width 12.7 mm) was cut out from the fiber reinforced composite material panel so that the reinforcing fibers were oriented at 0 ° with respect to the longitudinal direction of the test piece. (Indenter 5 mmR, support 3.2 mmR, distance between supports: 40 times the thickness of the test piece) Instron's universal testing machine was used, and the crosshead speed was squared the distance between the supports × 0.01 / The bending strength was measured as 6 × thickness / min of the test piece.

<繊維強化複合材料の90°曲げ強度の測定>
繊維強化複合材料パネルから、試験片の長手方向に対して補強繊維が90゜に配向するように試験片(長さ60mm×幅12.7mm)を切り出し、該試験片について、3点曲げ治具(圧子5mmR、サポート3.2mmR、サポート間距離:試験片厚さの16倍)を設置したインストロン社製の万能試験機を用い、クロスヘッドスピードをサポート間距離の2乗×0.01/6×試験片の厚み/分として、曲げ強度を測定した。
<Measurement of 90 ° bending strength of fiber reinforced composite material>
A test piece (length 60 mm × width 12.7 mm) was cut out from the fiber reinforced composite material panel so that the reinforcing fibers were oriented at 90 ° with respect to the longitudinal direction of the test piece. (Indenter 5 mmR, support 3.2 mmR, distance between supports: 16 times the thickness of the test piece) A universal testing machine manufactured by Instron Corp. was used, and the crosshead speed was squared the distance between supports × 0.01 / The bending strength was measured as 6 × thickness / min of the test piece.

<繊維強化複合材料の層間せん断強度の測定>
繊維強化複合材料パネルから、試験片の長手方向に対して補強繊維の経糸方向が0°に配向するように試験片(長さ25mm×幅6.3mm)を切り出し、該試験片について、3点曲げ治具(圧子:3.2mmR、サポート:1.6mmR、サポート間距離:試験片厚さの4倍)を設置したインストロン社製の万能試験機を用い、クロスヘッドスピードをサポート間距離の2乗×0.01/6×試験片の厚み/分として層間せん断強度を測定した。
<Measurement of interlaminar shear strength of fiber reinforced composite material>
A test piece (length 25 mm × width 6.3 mm) was cut out from the fiber reinforced composite material panel so that the warp direction of the reinforcing fiber was oriented at 0 ° with respect to the longitudinal direction of the test piece. Using a universal testing machine manufactured by Instron with a bending jig (indenter: 3.2 mmR, support: 1.6 mmR, distance between supports: 4 times the thickness of the test piece), the crosshead speed is adjusted to the distance between the supports. Interlaminar shear strength was measured as squared × 0.01 / 6 × thickness / minute of test piece.

<繊維強化複合材料の曲げ疲労強度の測定>
繊維強化複合材料パネルから、試験片の長手方向に対して補強繊維が0゜に配向するように試験片(長さ130mm×幅12.7mm)に加工した。該試験片について、疲労試験機(島津製作所社製、製品名:LD−05D)を用い、温度23℃、湿度50%RHの環境下、3点曲げ治具(圧子R=5mm、サポートR=3.2mm)を用い、サポート間距離(L)と試験片の厚み(d)の比L/d=40に設定した。該試験片に1Hzの周期で荷重をかけ破断した回数を記録する。荷重は設定値の10%から100%の間で周期させた。荷重を変更し、同様の試験を実施した。荷重は4点以上、各荷重ごとに3回測定した。尚、得られた数値を破断回数に対し負荷応力を図にプロットし、これを対数近似して近似線を得た。さらに、この近似線に1800MPaの応力数値を入力し、対応する破断回数を得た。
<Measurement of bending fatigue strength of fiber reinforced composite material>
The fiber reinforced composite panel was processed into a test piece (length 130 mm × width 12.7 mm) so that the reinforcing fibers were oriented at 0 ° with respect to the longitudinal direction of the test piece. About this test piece, using a fatigue tester (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: LD-05D), a three-point bending jig (indenter R = 5 mm, support R =) in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH. 3.2 mm), and the ratio L / d = 40 between the distance between the supports (L) and the thickness (d) of the test piece was set. Record the number of times the test piece was broken by applying a load at a period of 1 Hz. The load was cycled between 10% and 100% of the set value. The load was changed and the same test was conducted. The load was measured 3 times for each load at 4 points or more. The obtained numerical values were plotted with the load stress against the number of ruptures, and approximated logarithmically to obtain an approximate line. Furthermore, a stress value of 1800 MPa was input to this approximate line, and the corresponding number of breaks was obtained.

<実施例1及び比較例1>
上記の調製手順、作製手順及び測定方法により、表1に示す組成のエポキシ樹脂組成物、硬化樹脂板および繊維強化複合材料を作製し、各種測定を行った。
<Example 1 and Comparative Example 1>
An epoxy resin composition, a cured resin plate, and a fiber reinforced composite material having the composition shown in Table 1 were produced by the above preparation procedure, production procedure, and measurement method, and various measurements were performed.

表1に示すように、実施例1、比較例1ともに繊維強化材料は静的強度において十分な強度を示している。しかしながら、本発明の実施例1は繰り返し疲労特性においては、比較例1に対し格段に優れていた。   As shown in Table 1, in both Example 1 and Comparative Example 1, the fiber reinforced material shows sufficient strength in static strength. However, Example 1 of the present invention was remarkably superior to Comparative Example 1 in repeated fatigue characteristics.

<実施例2〜12、比較例2〜3>
上記の調製手順、作製手順及び測定方法により、表2、3に示す組成のエポキシ樹脂組成物、硬化樹脂板を作製し、各種測定を行った。
<Examples 2 to 12, Comparative Examples 2 to 3>
An epoxy resin composition and a cured resin plate having the compositions shown in Tables 2 and 3 were prepared by the above preparation procedure, preparation procedure, and measurement method, and various measurements were performed.

表2、3に示すように、実施例2〜12は、高い樹脂硬化物の曲げ歪および弾性率を示した。
一方、表3に示すように、比較例2〜3は、樹脂硬化物の曲げ歪が十分でなかった。
As shown in Tables 2 and 3, Examples 2 to 12 showed high bending strain and elastic modulus of the cured resin.
On the other hand, as shown in Table 3, in Comparative Examples 2-3, the bending strain of the cured resin was not sufficient.

本発明によれば、繰り返し負荷応力が高い条件下における耐疲労特性にも優れた繊維強化複合材料を提供することができ、工業的に有用である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fiber reinforced composite material excellent also in the fatigue-proof characteristic in the conditions with high repeated load stress can be provided, and it is industrially useful.

Claims (10)

下記成分(A)及び成分(B)を含むエポキシ樹脂組成物であって、該組成物の硬化物の曲げ歪が、曲げ最大荷重における歪の1.5倍以下である場合には、該硬化物が破断しない、エポキシ樹脂組成物。
成分(A):オキサゾリドン環構造を持つエポキシ樹脂
成分(B):硬化剤
An epoxy resin composition comprising the following component (A) and component (B), wherein the cured product is cured when the bending strain of the composition is 1.5 times or less of the strain at the maximum bending load. An epoxy resin composition that does not break.
Component (A): Epoxy resin having an oxazolidone ring structure Component (B): Curing agent
前記硬化物の曲げ弾性率が3GPa以上である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物   The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the cured product has a flexural modulus of 3 GPa or more. 前記成分(A)の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂の35〜60質量%の範囲である、請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。   The epoxy resin composition of Claim 1 or 2 whose content of the said component (A) is the range of 35-60 mass% of all the epoxy resins in the said epoxy resin composition. 前記成分(B)がジシアンジアミドである請求項1〜3のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物   The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the component (B) is dicyandiamide. 成分(C)として熱可塑性樹脂を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物   The epoxy resin composition as described in any one of Claims 1-4 containing a thermoplastic resin as a component (C). 前記成分(C)がポリビニルホルマールである請求項5に記載のエポキシ樹脂組成物   The epoxy resin composition according to claim 5, wherein the component (C) is polyvinyl formal. 前記成分(C)の含有量が、前記エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂100質量部に対して0.5〜4質量部の範囲である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物   The content of the component (C) is in the range of 0.5 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin in the epoxy resin composition. Epoxy resin composition 請求項1〜7に記載のエポキシ樹脂組成物と、強化繊維からなる繊維強化複合材料前駆体。   A fiber-reinforced composite material precursor comprising the epoxy resin composition according to claim 1 and reinforcing fibers. 前記強化繊維に前記エポキシ樹脂組成物が含浸したプリプレグである、請求項8に記載の繊維強化複合材料前駆体。   The fiber-reinforced composite material precursor according to claim 8, which is a prepreg in which the epoxy fiber composition is impregnated in the reinforcing fiber. 請求項8又は9に記載の繊維強化複合材料前駆体を硬化してなる繊維強化複合材料。   A fiber reinforced composite material obtained by curing the fiber reinforced composite material precursor according to claim 8.
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