JP2018150445A - シアネートエステル樹脂組成物およびプリプレグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)シアネートエステル樹脂、(B)硬化剤もしくは硬化促進剤、(C)シリカ微粒子、および(D)コアシェルゴム粒子を含有し、前記(A)シアネートエステル樹脂100質量部に対し、前記(C)シリカ微粒子を1〜5質量部および前記(D)コアシェルゴム粒子を2〜10質量部含み、前記(C)シリカ微粒子と前記(D)コアシェルゴム粒子の質量比が(C)/(D)として1/1〜1/5であるシアネートエステル樹脂組成物によって上記課題を解決した。
【選択図】なし
Description
しかし、シアネートエステル樹脂は、粘度調整のための熱可塑性樹脂が溶解しにくく、樹脂組成物の粘度調整が困難であり、室温では高い粘度を有するものの硬化加熱時に低粘度化してしまうという問題点がある。この問題点によって、プリプレグを加熱硬化する時に樹脂組成物が強化繊維から流れ出てしまい、得られた繊維強化複合材料に樹脂欠損が生じ、厚みが不均一となる。硬化時の樹脂流れを抑制するためには、樹脂組成物の粘度をより高くする必要があるが、この場合、室温時の樹脂組成物の粘度が高くなりすぎるため、プリプレグ成型時の作業性が悪化してしまう。
すなわち本発明は以下の通りである。
2.平行板にて温度70℃、周波数1Hzで粘弾性測定した際、歪1%のtanδが1未満であり、かつ歪み100%のtanδが1以上であることを特徴とする前記1に記載のシアネートエステル樹脂組成物。
3.前記1または2に記載のシアネートエステル樹脂組成物と強化繊維とからなるプリプレグ。
また、平行板にて温度70℃、周波数1Hzで粘弾性測定した際、歪1%のtanδが1未満であり、かつ歪み100%のtanδが1以上である本発明の前記シアネートエステル樹脂組成物は、加熱硬化時の樹脂フローの抑制性、樹脂欠損や厚みの不均一の解消、並びに作業性にとくに優れたものとなる。
また、前記シアネートエステル樹脂組成物と強化繊維とからなるプリプレグは、耐熱性に優れ、また、樹脂欠損や厚みの不均一も抑制されていることから、機械的強度にも優れる。
本発明で使用される(A)シアネートエステル樹脂はとくに制限されない。一般的にシアネートエステル樹脂は、下記式で示される。
R−(O−C≡N)n
(式中、Rは芳香環を有する2価以上の有機基を表し、nは2以上の整数を表す。)
このようなシアネートエステル樹脂としては、ノボラック型、ビスフェノールA型、ビスフェノールE型、ビスフェノールF型のシアネートエステル樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ノボラック型のシアネートエステル樹脂が好ましい。
ノボラック型シアネート樹脂としては、市販されているものを利用でき、例えばロンザジャパン株式会社製、プリマセットPT−30、プリマセットPT−60等が挙げられる。
本発明で使用される(B)硬化剤もしくは硬化促進剤としては、シアネートエステル樹脂の熱硬化を促進できるものであればとくに制限されないが、例えば、コバルト、銅等の金属錯体、アルコール類、酸、アミン、塩基等が挙げられる。
本発明で使用される(C)シリカ微粒子としては、親水性のシリカ微粒子が好ましく、沈殿法シリカ、ゲル法シリカ、熱分解法シリカ、溶融シリカのような非晶質合成シリカ;結晶合成シリカ;天然シリカ等が挙げられる。
(C)シリカ微粒子の平均一次粒子径は、5nm〜100nmが好ましい。
本発明で使用される(D)コアシェルゴム粒子は公知であり、例えば架橋されたゴム状ポリマーを主成分とする粒子状コア成分の表面に、コア成分とは異種のシェル成分ポリマーをグラフト重合した粒子であることができる。
コア成分としては、例えばブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、NBR、SBR、IR、EPR等が挙げられる。
シェル成分としては、例えばアクリル酸エステル系モノマー、メタクリル酸エステル系モノマー、芳香族系ビニルモノマー等から選択されたモノマーを重合させた重合体が挙げられる。
(D)コアシェルゴム粒子の平均粒子径は、例えば10nm〜10μmであり、100nm〜500nmが好ましい。
本発明のシアネートエステル樹脂組成物は、(A)シアネートエステル樹脂100質量部に対し、(C)シリカ微粒子を1〜5質量部および(D)コアシェルゴム粒子を2〜10質量部含み、(C)シリカ微粒子と(D)コアシェルゴム粒子の質量比が(C)/(D)として1/1〜1/5であることが必要である。
(C)シリカ微粒子の前記配合割合が1質量部未満または(D)コアシェルゴム粒子の前記配合割合が2質量部未満では、樹脂フローの抑制が不十分であり、本発明の効果を奏することができない。
(C)シリカ微粒子の前記配合割合が5質量部を超える、または(D)コアシェルゴム粒子の前記配合割合が10質量部を超えると、樹脂組成物の粘度が上昇し、作業性が悪化し、また、硬化物の機械的特性(主に弾性率)が低下する。
(C)シリカ微粒子と(D)コアシェルゴム粒子の質量比が(C)/(D)として1/1を超える場合、すなわち(C)成分に対して(D)成分の配合量が少ない場合、樹脂フローの抑制が不十分であり、本発明の効果を奏することができない。
(C)シリカ微粒子と(D)コアシェルゴム粒子の質量比が(C)/(D)として1/5未満の場合、すなわち(C)成分に対して(D)成分の配合量が多すぎる場合、樹脂フロー抑制効果が高くなりすぎるため、プリプレグ成型時の作業性が悪化する。
具体的には、本発明のプリプレグは、本発明のシアネートエステル樹脂組成物を強化繊維に含浸させることにより得られるものである。
本発明のプリプレグに使用される強化繊維は、特に制限されず、例えば、従来公知のものが挙げられる。なかでも、強度の観点から、炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
繊維は、その形態について特に制限されず、ロービング、ロービングを一方向に引きそろえたもの、織物、不織布、編物、チュールなどが挙げられる。
(A)シアネートエステル樹脂:ロンザジャパン株式会社製、プリマセットPT−30、プリマセットPT−60(ノボラック型のシアネートエステル樹脂)
(B)硬化剤または硬化促進剤:三菱化学株式会社製DICY−15(ジシアンジアミド)
(C)シリカ微粒子:キャボット社製CAB-O-SIL M5(親水性ヒュームドシリカ)
(D)コアシェルゴム粒子:株式会社カネカ製MX−154(エポキシ樹脂/コアシェルゴム粒子マスターバッチ;ブタジエン系コアシェルゴム粒子を40質量%含む)
得られた各種シアネートエステル樹脂組成物に対し、次の測定を行った。
シアネートエステル樹脂組成物フィルム(樹脂重量104g/m2)をガラス繊維織物(繊維目付量156g/m2)に含浸させてプリプレグを成型した。成型したプリプレグ中のシアネートエステル樹脂組成物は、40質量%である。
樹脂フロー(%) = (はみ出した樹脂硬化物重量)/ (プレス前の積層物重量)×100
○:フィルム作製が良好かつガラス繊維織物への含浸性良好
×:フィルム作製が困難のため、プリプレグの成型ができない
結果を表1に示す。
これに対し、比較例1は、(D)コアシェルゴム粒子を添加していないので、樹脂フローおよび寸法安定性の結果が悪化した。
比較例2は、(C)シリカ微粒子を添加していないので、樹脂フローおよび寸法安定性の結果が悪化した。
比較例3は、(D)コアシェルゴム粒子の配合量が本発明で規定する下限未満であるので、樹脂フローおよび寸法安定性の結果が悪化した。
比較例4は、(C)シリカ微粒子の配合量および(D)コアシェルゴム粒子の配合量ともに本発明で規定する上限を超えているので、作業性が悪化した。
Claims (3)
- (A)シアネートエステル樹脂、
(B)硬化剤もしくは硬化促進剤、
(C)シリカ微粒子、および
(D)コアシェルゴム粒子を含有し、
前記(A)シアネートエステル樹脂100質量部に対し、前記(C)シリカ微粒子を1〜5質量部および前記(D)コアシェルゴム粒子を2〜10質量部含み、
前記(C)シリカ微粒子と前記(D)コアシェルゴム粒子の質量比が(C)/(D)として1/1〜1/5である、
ことを特徴とするシアネートエステル樹脂組成物。 - 平行板にて温度70℃、周波数1Hzで粘弾性測定した際、歪1%のtanδが1未満であり、かつ歪100%のtanδが1以上であることを特徴とする請求項1に記載のシアネートエステル樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載のシアネートエステル樹脂組成物と強化繊維とからなるプリプレグ。
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