JP2019189750A - Epoxy resin composition, prepreg containing epoxy resin composition, and cured article thereof - Google Patents

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奈緒 出口
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Abstract

To provide an epoxy resin composition which completes curing in a short time even at a low temperature and can provide, by being used as a matrix resin of a prepreg, a fiber reinforced composite resin molded body having excellent mechanical physical property, especially excellent break strain and heat resistance.SOLUTION: There is provided an epoxy resin composition containing the following component (A), component (B), component (C) and component (D). Component (A): a reaction product of an epoxy resin and an amine compound having at least one sulfur atom in a molecule, and/or an epoxy resin having at least one sulfur atom in a molecule. Component (B): a novolac type epoxy resin. Component (C): an epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a linear hydrocarbon structure having 6 or more carbon atoms, and/or an epoxy resin having a bisphenol skeleton and a polypropylene glycol skeleton structure having 4 or more ether oxygen atom number. Component (D): a curing agent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、スポーツ・レジャー用途や産業用途などに使用される繊維強化複合樹脂成形体と、繊維強化複合樹脂成形体に好適に使用されるエポキシ樹脂組成物とこれを用いたプリプレグ、および、プリプレグの2枚以上が積層された積層体の硬化物に関する。   The present invention relates to a fiber reinforced composite resin molded article used for sports / leisure applications, industrial applications, and the like, an epoxy resin composition suitably used for a fiber reinforced composite resin molded article, a prepreg using the same, and a prepreg It is related with the hardened | cured material of the laminated body in which 2 or more of these were laminated | stacked.

繊維強化複合材料の1つである繊維強化複合樹脂成形体は、軽量で、高強度、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。繊維強化複合樹脂成形体のなかでも、繊維強化複合樹脂管状体は、例えば、釣り竿、ゴルフクラブ用シャフト、スキーポール、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。   Fiber reinforced composite resin moldings, which are one of fiber reinforced composite materials, are widely used for sports and leisure applications, and industrial applications such as automobiles and aircraft, because of their light weight, high strength, and high rigidity. . Among fiber reinforced composite resin moldings, fiber reinforced composite resin tubular bodies are frequently used for sports and leisure applications such as fishing rods, golf club shafts, ski poles, bicycle frames, and the like.

繊維強化複合樹脂成形体の製造方法としては、強化繊維などの長繊維からなる補強材にマトリ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する方法がある。この方法によれば、繊維強化複合樹脂成形体中の強化繊維の含有量を管理しやすいとともに、その含有量を高めに設計することが可能であるという利点がある。   As a method for producing a fiber-reinforced composite resin molded body, there is a method of using an intermediate material obtained by impregnating a matrix resin into a reinforcing material made of long fibers such as reinforcing fibers, that is, a prepreg. According to this method, there is an advantage that the content of the reinforcing fiber in the fiber-reinforced composite resin molded body can be easily managed and the content can be designed to be higher.

このプリプレグに用いられる樹脂組成物としては、機械的特性、耐熱性、取り扱い性に優れるエポキシ樹脂組成物が広く用いられる。スポーツ・レジャー用途や産業用途などに使用されるエポキシ樹脂組成物は、破断歪と耐熱性の両立が求められている。エポキシ樹脂組成物の破断歪を向上するにはエポキシ樹脂組成物の架橋密度を低くすることも有効である。しかし、架橋密度を低くすることで、硬化物の耐熱性を低下しやすい。そのため、複合材料の破断歪と耐熱性の両立は非常に難しい課題であった。   As a resin composition used for this prepreg, an epoxy resin composition excellent in mechanical properties, heat resistance and handleability is widely used. Epoxy resin compositions used for sports / leisure use, industrial use, and the like are required to satisfy both breaking strain and heat resistance. In order to improve the breaking strain of the epoxy resin composition, it is also effective to lower the crosslinking density of the epoxy resin composition. However, by reducing the crosslinking density, the heat resistance of the cured product tends to be lowered. For this reason, it has been a very difficult task to achieve both the fracture strain and the heat resistance of the composite material.

プリプレグから繊維強化プラスチックを得る具体的な方法としては、例えば、オートクレーブを用いた成形方法、プレス成形、内圧成形、オーブン成形などが挙げられる。これらのいずれの方法においても、プリプレグを積層し、目的の型状に賦型後、加熱硬化する際、硬化までに約160℃以上の条件で約2〜6時間程度の時間が必要であった。即ち高温および長時間の処理が必要とされた(特開平10−128778参照)。
一方、成形サイクルを向上する為には、100〜140℃程度の比較的低温で、数分から数十分程度の短時間で成形できることが求められている。そのため、繊維強化複合材料を金型から取り出す際の望ましくない変形を避けるため、硬化後の繊維強化複合材料のガラス転移温度、特に、貯蔵剛性率が低下し始める温度として決定されるG´−Tgが、成形時の金型の温度より高い事が望ましい。すなわち、エポキシ樹脂組成物の硬化物のG´−Tgが145℃以上であることが好ましい。
Specific methods for obtaining fiber reinforced plastic from prepreg include, for example, a molding method using an autoclave, press molding, internal pressure molding, oven molding, and the like. In any of these methods, when the prepreg is laminated, formed into the desired mold, and then heat-cured, it takes about 2 to 6 hours under the condition of about 160 ° C. or higher before curing. . That is, treatment at a high temperature and for a long time was required (see JP-A-10-128778).
On the other hand, in order to improve the molding cycle, it is required that molding can be performed in a short time of several minutes to several tens of minutes at a relatively low temperature of about 100 to 140 ° C. Therefore, in order to avoid undesired deformation when the fiber reinforced composite material is taken out from the mold, the glass transition temperature of the fiber reinforced composite material after curing, in particular, G′-Tg, which is determined as the temperature at which the storage rigidity starts to decrease. However, it is desirable that the temperature is higher than the mold temperature during molding. That is, it is preferable that G′-Tg of the cured product of the epoxy resin composition is 145 ° C. or higher.

このような事情を背景とし、低温でも短時間に硬化が完了し、かつ、プリプレグのマトリクス樹脂として使用した場合には、優れた機械物性、とりわけ優れた破断歪と耐熱性を備えた繊維強化複合樹脂成形体を製造できるエポキシ樹脂組成物が求められている。   Against this background, when it is cured in a short time even at low temperatures, and when used as a matrix resin for prepreg, it is a fiber reinforced composite with excellent mechanical properties, especially excellent fracture strain and heat resistance. There is a demand for an epoxy resin composition capable of producing a resin molded body.

エポキシ樹脂組成物の機械的物性、および、破断歪に優れるプリプレグとして、特許文献1には、破断歪に優れる潜在性硬化剤としてジシアンジアミドを用い、熱可塑性樹脂エラストマーとしてポリビニルホルマールを用いたエポキシ樹脂組成物をマトリクス樹脂とするプリプレグが示されている。   As a prepreg excellent in mechanical properties and breaking strain of an epoxy resin composition, Patent Document 1 discloses an epoxy resin composition using dicyandiamide as a latent curing agent excellent in breaking strain and polyvinyl formal as a thermoplastic resin elastomer. A prepreg having a matrix resin as a product is shown.

比較的低温かつ短時間で成形できるプリプレグとして、特許文献2、および、特許文献3には、分子内に硫黄原子を含むアミン化合物とエポキシ樹脂との反応生成物を含むエポキシ樹脂組成物を用いたプリプレグが示されている。   As prepregs that can be molded at a relatively low temperature and in a short time, Patent Document 2 and Patent Document 3 used an epoxy resin composition containing a reaction product of an amine compound containing a sulfur atom in the molecule and an epoxy resin. A prepreg is shown.

特許第6079943号Patent No. 6079943 国際公開2014/030636International Publication 2014/030636 特開平13−159696号公報Japanese Patent Laid-Open No. 13-159696

しかしながら、特許文献1の技術では、180℃において2時間の硬化時間を必要とし、上述の要求に合致するものではない。   However, the technique of Patent Document 1 requires a curing time of 2 hours at 180 ° C., and does not meet the above-described requirements.

また、特許文献2および3の技術では、十分な硬化性は有しているものの、破断歪および耐熱性は十分なものではない。   In addition, the techniques of Patent Documents 2 and 3 have sufficient curability, but the fracture strain and heat resistance are not sufficient.

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、低温でも短時間に硬化が完了し、かつ、プリプレグのマトリクス樹脂として使用することによって、優れた機械物性、とりわけ優れた破断歪と耐熱性をもった繊維強化複合樹脂成形体を得ることができるエポキシ樹脂組成物とこれを用いたプリプレグ、および、プリプレグの2枚以上が積層された積層体の硬化物を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above background, and can be cured in a short time even at a low temperature, and can be used as a matrix resin for a prepreg to provide excellent mechanical properties, particularly excellent break strain and heat resistance. It is an object of the present invention to provide an epoxy resin composition capable of obtaining a fiber-reinforced composite resin molding, a prepreg using the same, and a cured product of a laminate in which two or more prepregs are laminated.

上記の課題を解決するために、本発明者が鋭意検討した結果、以下の本発明に達した。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied, and as a result, have reached the following present invention.

下記成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)を含むポキシ樹脂組成物が強化繊維に含浸されている。
成分(A):エポキシ樹脂と分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物、および/または分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するエポキシ樹脂
成分(B):ノボラック型エポキシ樹脂
成分(C):ビスフェノール骨格構造を有し炭素原子数6以上の直鎖状炭化水素構造を有するエポキシ樹脂、および/またはビスフェノール骨格構造を有しエーテル酸素原子数4以上のポリプロピレングリコール骨格構造を有するエポキシ樹脂
成分(D):硬化剤
Reinforcing fibers are impregnated with a poxy resin composition containing the following component (A), component (B), component (C) and component (D).
Component (A): reaction product of epoxy resin and amine compound having at least one sulfur atom in the molecule, and / or epoxy resin having at least one sulfur atom in the molecule Component (B): novolac type epoxy resin Component (C): an epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a linear hydrocarbon structure having 6 or more carbon atoms, and / or a polypropylene glycol skeleton structure having a bisphenol skeleton structure and 4 or more ether oxygen atoms Epoxy resin Component (D): Curing agent

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、低温でも短時間に硬化が完了し、かつ、プリプレグのマトリクス樹脂として使用することによって、優れた機械物性、とりわけ優れた破断歪と耐熱性を備えた繊維強化複合樹脂成形体を得ることができるエポキシ樹脂組成物とこれを用いたプリプレグ、および、プリプレグの2枚以上が積層された積層体の硬化物を提供することができる。   The present invention has been made in view of the above background, and can be cured in a short time even at a low temperature, and can be used as a matrix resin for a prepreg to provide excellent mechanical properties, particularly excellent break strain and heat resistance. The epoxy resin composition which can obtain the provided fiber reinforced composite resin molding, the prepreg using the same, and the hardened | cured material of the laminated body on which 2 or more of prepregs were laminated | stacked can be provided.

以下、発明を実施するための最良の形態について述べる。   The best mode for carrying out the invention will be described below.

<成分(A)>
成分(A)は、エポキシ樹脂と分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物、および/または分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するエポキシ樹脂である。また、下記式(1)または式(2)を含むエポキシ樹脂を用いることも出来るし、エポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物を用いることも出来る。成分(A)を用いることで、低温かつ短時間での硬化が可能となる。本発明の1つの態様において、「低温」とは、100〜140℃の温度のことを意味する。また、「短時間」とは、10〜30分間のことを意味する。
<Component (A)>
Component (A) is a reaction product of an epoxy resin and an amine compound having at least one sulfur atom in the molecule, and / or an epoxy resin having at least one sulfur atom in the molecule. Moreover, the epoxy resin containing following formula (1) or formula (2) can also be used, and the reaction product of an epoxy resin and the amine compound which has at least 1 sulfur atom in a molecule | numerator can also be used. By using the component (A), curing at a low temperature and in a short time becomes possible. In one embodiment of the present invention, “low temperature” means a temperature of 100 to 140 ° C. Further, “short time” means 10 to 30 minutes.

式(1)
Formula (1)

式(2)
(式(2)中、Rは−SOである。)
Formula (2)
(In the formula (2), R is —SO 2. )

分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物としては特に限定しないが、例として、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォン,4,4’−ジアミノジフェニルスルファイド、ビス(4−(4アミノフェノキシ)フェニル)スルフォン、ビス(4−(3アミノフェノキシ)フェニル)スルフォン、4’4−ジアミノジフェニルスルファイド,o−トリアンスルフォン、および、これらの誘導体等が好ましく用いられる。   The amine compound having at least one sulfur atom in the molecule is not particularly limited, and examples thereof include 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 3,3′-diaminodiphenylsulfone, 4,4′-diaminodiphenylsulfide, Bis (4- (4aminophenoxy) phenyl) sulfone, bis (4- (3aminophenoxy) phenyl) sulfone, 4′4-diaminodiphenylsulfide, o-trianesulfone, and derivatives thereof are preferably used. .

本発明の成分(A)を含むエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物とを混合し、反応させることでも成分(A)を含む混合物が得られるが、この中から成分(A)を単離して用いる必要は特にない。前記成分(A)と分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物を用いた場合には、エポキシ樹脂組成物の粘度調整が容易になるため、より好ましい。   The epoxy resin composition containing the component (A) of the present invention can also be obtained by mixing an epoxy resin and an amine compound having at least one sulfur atom in the molecule and reacting them, thereby obtaining a mixture containing the component (A). It is not particularly necessary to isolate and use component (A) from the above. It is more preferable to use a reaction product of the component (A) and an amine compound having at least one sulfur atom in the molecule because the viscosity adjustment of the epoxy resin composition is facilitated.

分子内に硫黄原子を有するエポキシ樹脂として、ビスフェノールS型エポキシ樹脂や、チオ骨格を有するエポキシ樹脂があり、これらを本発明において用いることもできる。ただし、本発明において、効果的にこれらを用いるためには、エポキシ樹脂組成物中の硫黄原子の含有率を定量する必要がある。エポキシ樹脂組成物内の硫黄原子の含有率をあらかじめ定量する方法には、原子吸光法などを用いれば良い。   Examples of the epoxy resin having a sulfur atom in the molecule include a bisphenol S-type epoxy resin and an epoxy resin having a thio skeleton, and these can also be used in the present invention. However, in order to use these effectively in this invention, it is necessary to quantify the content rate of the sulfur atom in an epoxy resin composition. An atomic absorption method or the like may be used as a method for previously quantifying the sulfur atom content in the epoxy resin composition.

分子内に少なくとも一つの硫黄原子を有するアミン化合物の市販品としては、“YSLV−120TE”および“YSLV−50TE”(新日鐵化学株式会社製)、“エピクロンEXA−1514”および“エピクロンEXA−1517”(DIC株式会社製)等が挙げられる。   Commercial products of amine compounds having at least one sulfur atom in the molecule include “YSLV-120TE” and “YSLV-50TE” (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), “Epicron EXA-1514” and “Epicron EXA- 1517 "(manufactured by DIC Corporation).

本発明におけるエポキシ樹脂組成物に含まれる成分(A)は、低温かつ短時間での硬化を可能とし、物性を維持する点から、全エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、3〜50質量部であることが好ましい。   The component (A) contained in the epoxy resin composition in the present invention can be cured at a low temperature and in a short time, and 3 to 50 masses with respect to 100 mass parts of the total epoxy resin composition from the viewpoint of maintaining physical properties. Part.

<成分(B)>
成分(B)は、ノボラック型エポキシ樹脂である。成分(B)を用いることで、エポキシ樹脂組成物の耐熱性を維持することが可能となる。
<Component (B)>
Component (B) is a novolac type epoxy resin. By using the component (B), the heat resistance of the epoxy resin composition can be maintained.

成分(B)の市販品としては、例えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂は“jER152”および“jER154”(三菱ケミカル株式会社製)、“エピクロン740”および“エピクロン775”(DIC株式会社製)等が挙げられ、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂は、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン”(登録商標)N−660、N−665(以上、DIC株式会社製)、EOCN−1020、EOCN−102S(以上、日本化薬株式会社製)、YDCN−700、YDCN−701(以上、新日鐵化学株式会社製)などが挙げられる。また、これらエポキシ樹脂を2種類以上組み合わせて使用しても構わない。   Examples of commercially available components (B) include phenol novolac type epoxy resins such as “jER152” and “jER154” (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epicron 740” and “Epicron 775” (manufactured by DIC Corporation). The cresol novolak type epoxy resin is a commercially available product of cresol novolak type epoxy resin, such as “Epiclon” (registered trademark) N-660, N-665 (manufactured by DIC Corporation), EOCN-1020, EOCN-102S. (Nippon Kayaku Co., Ltd.), YDCN-700, YDCN-701 (Nippon Steel Chemical Co., Ltd.), etc. are mentioned. Two or more of these epoxy resins may be used in combination.

<成分(C)>
成分(C)は、ビスフェノール骨格構造を有し炭素原子数6以上の直鎖状炭化水素構造を有するエポキシ樹脂、および/またはビスフェノール骨格構造を有しエーテル酸素原子数4以上のポリプロピレングリコール骨格構造を有するエポキシ樹脂である。成分(C)を用いることで、高いガラス転移温度を維持しつつ、エポキシ樹脂の硬化物中に破断歪を発現させることができる。
<Ingredient (C)>
Component (C) comprises an epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a linear hydrocarbon structure having 6 or more carbon atoms, and / or a polypropylene glycol skeleton structure having a bisphenol skeleton structure and having 4 or more ether oxygen atoms. It is an epoxy resin. By using the component (C), fracture strain can be expressed in the cured epoxy resin while maintaining a high glass transition temperature.

成分(C)の市販品としては、“エピクロンEXA−4816”、および、“エピクロンEXA−4850”(DIC株式会社製)等が挙げられる。   As a commercial item of a component (C), "Epiclon EXA-4816", "Epiclon EXA-4850" (made by DIC Corporation), etc. are mentioned.

発明におけるエポキシ樹脂組成物に含まれる成分(C)は、耐熱性を維持しつつ、破断歪が向上する点から、全エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、5〜20質量部であることが好ましい。   The component (C) contained in the epoxy resin composition in the invention is 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin composition from the viewpoint of improving fracture strain while maintaining heat resistance. Is preferred.

<成分(D)>
成分(D)は、硬化剤である。硬化剤は、例えばアミン、酸無水物(カルボン酸無水物等)、フェノール(ノボラック樹脂等)、メルカプタン、ルイス酸アミン錯体、オニウム塩、イミダゾールなどが挙げられるが、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。これらの中でも、アミン型の硬化剤が好ましい。これら硬化剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。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、およびこれらの異性体、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。
<Component (D)>
Component (D) is a curing agent. Examples of the curing agent include amines, acid anhydrides (such as carboxylic acid anhydrides), phenols (such as novolak resins), mercaptans, Lewis acid amine complexes, onium salts, imidazoles, and the like, which can cure epoxy resins. Any structure can be used. Among these, amine type curing agents are preferable. These curing agents may be used alone or in combination of two or more. 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.

成分(D)の市販品としては、例えば“DICYANEX1400F(以上、エボニック・ジャパン株式会社製)“jERキュア(登録商標)”DICY7およびjERキュアDICY15(以上、三菱ケミカル株式会社製)等が挙げられる。   As a commercial item of a component (D), "DICYANEX1400F (above, Evonik Japan make)" jER cure (trademark) "DICY7 and jER cure DICY15 (above, Mitsubishi Chemical Corporation make) etc. are mentioned, for example.

本発明におけるエポキシ樹脂組成物に含まれる成分(D)は、全エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、2〜15質量部であることが好ましい。成分(D)の含有量が、2質量部あれば、十分に硬化反応が進行し、15部以下であれば、十分な保存安定性が得られ、硬化後の樹脂の物性も良好となる。   It is preferable that the component (D) contained in the epoxy resin composition in the present invention is 2 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin composition. If the content of the component (D) is 2 parts by mass, the curing reaction proceeds sufficiently, and if it is 15 parts or less, sufficient storage stability is obtained, and the physical properties of the cured resin are also good.

<成分(E)>
成分(E)は、尿素系化合物である。成分(E)は、硬化活性を高めるために用いてもよい。例えば硬化剤がジシアンジアミドである場合、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、フェニルジメチルウレア(PDMU)等の尿素誘導体が好ましい。これらの中でも低温で短時間硬化の点で、ジシアンジアミドとPDMUの組み合わせが特に好ましい。
<Ingredient (E)>
Component (E) is a urea compound. Component (E) may be used to increase the curing activity. For example, when the curing agent is dicyandiamide, the curing aid is 3-phenyl-1,1-dimethylurea, 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea (DCMU), 3- (3-chloro Urea derivatives such as -4-methylphenyl) -1,1-dimethylurea, 2,4-bis (3,3-dimethylureido) toluene, phenyldimethylurea (PDMU) are preferred. Among these, a combination of dicyandiamide and PDMU is particularly preferable in terms of curing at a low temperature for a short time.

成分(E)としては、市販品を用いることができる。例えば2,4−ビス(3,3−ジメチルウレイド)トルエン(TBDMU)は、“オミキュア(登録商標)”24(ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製)等が挙げられ、フェニルジメチルウレア(PDMU)は、オミキュア94(ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製)等が挙げられ、4,4’−メチレンビス(フェニルジメチルウレア)(MDMU)は、オミキュア52およびオミキュア54(以上、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製)等が挙げられ、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素は、DCMU99(保土ヶ谷化学株式会社製)等が挙げられる。   A commercial item can be used as a component (E). For example, 2,4-bis (3,3-dimethylureido) toluene (TBDMU) includes “Omicure (registered trademark)” 24 (manufactured by PTI Japan) and phenyldimethylurea (PDMU). ) Includes Omicure 94 (manufactured by PTI Japan Co., Ltd.) and the like, and 4,4′-methylenebis (phenyldimethylurea) (MDMU) is Omicure 52 and Omicure 54 (above, PTI Corporation). I Japan Co., Ltd.) and the like, and 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea includes DCMU99 (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) and the like.

発明におけるエポキシ樹脂組成物に含まれる成分(E)は、全エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、1〜10質量部であることが好ましい。成分(E)の含有量が、1質量部あれば、硬化促進機能が得られ、10質量部以下であれば、20℃での貯蔵安定性が得られる。   It is preferable that the component (E) contained in the epoxy resin composition in the invention is 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin composition. If the content of the component (E) is 1 part by mass, a curing promoting function is obtained, and if it is 10 parts by mass or less, storage stability at 20 ° C. is obtained.

<その他のエポキシ樹脂>
本発明のエポキシ樹脂組成物に使用できるその他のエポキシ樹脂の例としては、2官能性エポキシ樹脂ではビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、さらにはこれらを変性したエポキシ樹脂等が挙げられる。また、これらエポキシ樹脂を2種類以上組み合わせて使用しても構わない。3官能以上の多官能性エポキシ樹脂としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、さらにはこれらのエポキシ樹脂を変性したエポキシ樹脂、などが挙げられるが、これらに限定はされない。また、これらエポキシ樹脂を2種類以上組み合わせて使用しても構わない。
<Other epoxy resins>
Examples of other epoxy resins that can be used in the epoxy resin composition of the present invention include bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, and epoxy resins obtained by modifying these as bifunctional epoxy resins. Two or more of these epoxy resins may be used in combination. Examples of the trifunctional or higher polyfunctional epoxy resins include novolak type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, glycidylamine type epoxy resins, and epoxy resins obtained by modifying these epoxy resins. There is no limitation. Two or more of these epoxy resins may be used in combination.

二官能エポキシ樹脂の市販品としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば“jER(登録商標)”825、jER826、jER827、jER828、jER834およびjER1001(以上、三菱ケミカル株式会社製)、“エピクロン(登録商標)”850(DIC株式会社製)、“エポトート(登録商標)”YD−128(新日鐵住金化学株式会社製)、“DER(登録商標)”−331およびDER−332(以上、ダウ・ケミカル日本株式会社製)、並びに、“Bakelite(登録商標)”EPR154、Bakelite EPR162、Bakelite EPR172、Bakelite EPR173、および、Bakelite EPR174(以上、Bakelite AG社製)等が挙げられ、ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、例えばjER806、jER807およびjER1750(以上、三菱ケミカル株式会社製)、エピクロン830(DIC株式会社製)、エポトートYD−170およびエポトートYD−175(以上、新日鐵住金化学株式会社製)、Bakelite EPR169(Bakelite AG社製)、並びに、GY281、GY282およびGY285(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)等が挙げられる。   As a commercial product of a bifunctional epoxy resin, as a commercial product of a bisphenol A type epoxy resin, for example, “jER (registered trademark)” 825, jER826, jER827, jER828, jER834 and jER1001 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Epicron (registered trademark)” 850 (manufactured by DIC Corporation), “Epototo (registered trademark)” YD-128 (manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.), “DER (registered trademark)”-331 and DER-332 ( As described above, Dow Chemical Japan Co., Ltd.), “Bakelite (registered trademark)” EPR154, Bakelite EPR162, Bakelite EPR172, Bakelite EPR173, and Bakelite EPR174 (above, made by Bakelite AG) are listed. Examples of commercially available products of bisphenol F type epoxy resin include jER806, jER807 and jER1750 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Epicron 830 (manufactured by DIC Corporation), Epototo YD-170 and Epototo YD-175 (and above). , Manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.), Bakelite EPR169 (manufactured by Bakelite AG), GY281, GY282 and GY285 (manufactured by Huntsman Advanced Material).

多官能エポキシ樹脂の市販品としては、ノボラック型エポキシ樹脂は、N695(DIC株式会社製)等が挙げられ、ナフタレン型エポキシ樹脂は、HP−4032およびHP−4700(DIC株式会社製)、NC−7300(日本化薬株式会社製)等が挙げられ、jER630(三菱化学株式会社製)、アラルダイトMY0500、アラルダイトMY0510およびアラルダイトMY0600(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製)、等が挙げられる。   Examples of commercially available polyfunctional epoxy resins include novolak type epoxy resins such as N695 (manufactured by DIC Corporation), and naphthalene type epoxy resins such as HP-4032 and HP-4700 (manufactured by DIC Corporation), NC- 7300 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and the like, and jER630 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Araldite MY0500, Araldite MY0510, Araldite MY0600 (above, manufactured by Huntsman Advanced Materials), and the like.

本発明のエポキシ樹脂組成物を繊維補強材に含浸させることでプリプレグを得ることができる。本発明のプリプレグに用いることができる繊維補強材には制限が無く、炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、有機繊維、ボロン繊維、スチール繊維などを、トウ、クロス、チョップドファイバー、マットなどの形態で使用することができる。なかでも、炭素繊維や黒鉛繊維は比弾性率が良好で軽量化に大きな効果が認められるので本発明のプリプレグに好適に用いることができる。また、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維または黒鉛繊維を用いることができる。   A prepreg can be obtained by impregnating the fiber reinforcing material with the epoxy resin composition of the present invention. The fiber reinforcing material that can be used in the prepreg of the present invention is not limited, and carbon fiber, graphite fiber, glass fiber, organic fiber, boron fiber, steel fiber, etc., in the form of tow, cloth, chopped fiber, mat, etc. Can be used. Among these, carbon fiber and graphite fiber can be suitably used for the prepreg of the present invention because they have good specific elastic modulus and a large effect on weight reduction. Also, any type of carbon fiber or graphite fiber can be used depending on the application.

<エポキシ樹脂組成物の製造方法>
本発明のエポキシ樹脂組成物は、これに限定されないが、例えば、上述した各成分を混合することにより得られる。 各成分の混合方法としては、三本ロールミル、プラネタリミキサー、ニーダー、ホモジナイザー、ホモディスパー等の混合機を用いる方法が挙げられる。
本エポキシ樹脂組成物は、例えば、後述するように、強化繊維集合体に含浸させてプリプレグの製造に用いることができる。他にも、本エポキシ樹脂組成物を離型紙等に塗布して硬化することで、本エポキシ樹脂組成物のフィルムを得ることができる。
<Method for producing epoxy resin composition>
Although the epoxy resin composition of this invention is not limited to this, For example, it is obtained by mixing each component mentioned above. Examples of the method for mixing each component include a method using a mixer such as a three-roll mill, a planetary mixer, a kneader, a homogenizer, and a homodisper.
The epoxy resin composition can be used, for example, in the production of a prepreg by impregnating a reinforcing fiber assembly as described later. In addition, a film of the present epoxy resin composition can be obtained by applying the epoxy resin composition to a release paper or the like and curing it.

<エポキシ樹脂組成物からなるフィルム>
本発明の成形品の実施形態の一つに、フィルムとしての使用がある。このフィルムはプリプレグを製造するための中間材料として、また、基材に貼り付けた後、硬化させることによって、表面保護フィルム又は、接着フィルムとしても有用である。
また、その使用方法は、これに限定されないが、本発明のエポキシ樹脂組成物を離型紙等の基材の表面に塗布することが好ましい。得られた塗布層は、未硬化のまま別の基材に張り付けて硬化させることで、フィルムとして使用してもよく、前記塗布層自体を硬化させることで、フィルムとして使用してもよい。
<Film made of epoxy resin composition>
One embodiment of the molded article of the present invention is the use as a film. This film is useful as an intermediate material for producing a prepreg, and also as a surface protective film or an adhesive film by being cured after being attached to a substrate.
Moreover, although the usage method is not limited to this, it is preferable to apply | coat the epoxy resin composition of this invention to the surface of base materials, such as a release paper. The obtained coating layer may be used as a film by being stuck to another substrate while being uncured and cured, or may be used as a film by curing the coating layer itself.

<プリプレグ>
本発明のプリプレグは、上述した本発明のエポキシ樹脂組成物が強化繊維集合体に含浸したものである。本エポキシ樹脂組成物を強化繊維集合体に含浸させる方法としては、公知の方法でよく、例えば、本エポキシ樹脂組成物をメチルエチルケトン、メタノール等の溶媒に溶解して、低粘度化してから含浸させるウェット法と、加熱により低粘度化してから含浸させる、ホットメルト法(ドライ法)等を挙げることができるが、これらに限定されない。
<Prepreg>
The prepreg of the present invention is obtained by impregnating a reinforcing fiber assembly with the above-described epoxy resin composition of the present invention. As a method for impregnating the reinforcing fiber assembly with the epoxy resin composition, a known method may be used, for example, a wet method in which the epoxy resin composition is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol to lower the viscosity and then impregnated. Examples thereof include a hot melt method (dry method) and the like, which are impregnated after the viscosity is lowered by heating, but is not limited thereto.

ウェット法は、強化繊維をエポキシ樹脂組成物の溶液に浸漬した後、引き上げ、オーブン等を用いて溶媒を蒸発させる方法である。一方でホットメルト法には、加熱により低粘度化したエポキシ樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させる方法と、一旦エポキシ樹脂組成物を離型紙等の上にコーティングしたフィルムを作製しておき、次いで強化繊維の両側または片側から前記フィルムを重ね、加熱加圧することにより強化繊維に樹脂を含浸させる方法がある。ホットメルト法によれば、プリプレグ中に残留する溶媒が実質上存在しないため好ましい。   The wet method is a method in which a reinforcing fiber is immersed in a solution of an epoxy resin composition, then pulled up, and the solvent is evaporated using an oven or the like. On the other hand, in the hot melt method, a method of directly impregnating reinforcing fibers with an epoxy resin composition whose viscosity has been reduced by heating, and a film in which the epoxy resin composition is once coated on release paper or the like are prepared, There is a method in which the reinforcing fiber is impregnated with resin by overlapping the film from both sides or one side of the reinforcing fiber and heating and pressing. The hot melt method is preferable because there is substantially no solvent remaining in the prepreg.

<強化繊維>
本発明の強化繊維は、強化繊維基材であり、シート状であることが好ましい。強化繊維は、強化繊維が単一方向に配列したものであってもよく、ランダム方向に配列したものであってもよい。強化繊維の形態としては強化繊維の織物、および不織布、並びに強化繊維の長繊維が一方向に引き揃えられたシート等が挙げられる。強化繊維は、比強度や比弾性率が高い繊維強化複合材料を成形することができるという観点からは、長繊維が単一方向に引き揃えられた強化繊維の束からなるシートであることが好ましく、取り扱いが容易であるという観点からは、強化繊維の織物であることが好ましい。
<Reinforcing fiber>
The reinforcing fiber of the present invention is a reinforcing fiber substrate and is preferably in the form of a sheet. The reinforcing fiber may be one in which reinforcing fibers are arranged in a single direction, or may be arranged in a random direction. Examples of the form of the reinforcing fiber include a woven fabric and a non-woven fabric of reinforcing fiber, and a sheet in which long fibers of the reinforcing fiber are aligned in one direction. The reinforcing fiber is preferably a sheet composed of a bundle of reinforcing fibers in which long fibers are aligned in a single direction from the viewpoint that a fiber-reinforced composite material having a high specific strength and high specific modulus can be formed. From the viewpoint of easy handling, a woven fabric of reinforcing fibers is preferable.

強化繊維の材質としては、ガラス繊維、炭素繊維(黒鉛繊維を包含する。)、アラミド繊維、およびボロン繊維等が挙げられる。強化繊維基材は、繊維強化複合材料の機械的物性および軽量化の観点から、炭素繊維基材が好ましい。   Examples of the material of the reinforcing fiber include glass fiber, carbon fiber (including graphite fiber), aramid fiber, and boron fiber. The reinforced fiber base material is preferably a carbon fiber base material from the viewpoint of mechanical properties and weight reduction of the fiber reinforced composite material.

炭素繊維の繊維径は、3μm以上であることが好ましく、12μm以下であることが好ましい。炭素繊維の繊維径が3μm以上であれば、炭素繊維を加工するための、例えば、コーム、ロール等のプロセスにおいて、炭素繊維が横移動して炭素繊維同士が擦れたり、炭素繊維とロール表面等とが擦れたりするときに、炭素繊維が切断したり、毛羽だまりが生じたりしにくい。このため、安定した強度の繊維強化複合材料を好適に製造することができる。また、炭素繊維の繊維径が12μm以下であれば、通常の方法で炭素繊維を製造
することができる。炭素繊維束における炭素繊維の本数は、1,000〜70,000本が好ましい。
The fiber diameter of the carbon fiber is preferably 3 μm or more, and preferably 12 μm or less. If the fiber diameter of the carbon fiber is 3 μm or more, for example, in a process such as comb or roll for processing the carbon fiber, the carbon fiber moves laterally and the carbon fibers rub against each other, the carbon fiber and the roll surface, etc. When carbon fiber rubs, the carbon fibers are less likely to break or fluff. For this reason, the fiber reinforced composite material of the stable intensity | strength can be manufactured suitably. Moreover, if the fiber diameter of a carbon fiber is 12 micrometers or less, carbon fiber can be manufactured by a normal method. The number of carbon fibers in the carbon fiber bundle is preferably 1,000 to 70,000.

繊維強化複合材料の剛性の観点から、炭素繊維のストランド引張強度は、1〜9GPaが好ましく、1.5〜9GPaがより好ましく、炭素繊維のストランド引張弾性率は150〜1,000GPaが好ましく、200〜1,000GPaがより好ましい。炭素繊維のストランド引張強度及びストランド引張弾性率は、JIS R 7601:1986に準拠して測定される値である。   From the viewpoint of the rigidity of the fiber-reinforced composite material, the strand tensile strength of the carbon fiber is preferably 1 to 9 GPa, more preferably 1.5 to 9 GPa, and the strand tensile elastic modulus of the carbon fiber is preferably 150 to 1,000 GPa, 200 -1,000 GPa is more preferred. The strand tensile strength and strand tensile elastic modulus of the carbon fiber are values measured in accordance with JIS R 7601: 1986.

<繊維強化プラスチック>
本発明の繊維強化プラスチックは、上述した本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物と強化繊維とからなる。本発明の繊維強化プラスチックは、これに限定されないが、例えば、上述した本発明のプリプレグを積層した後、積層体に圧力を付与しながら、硬化性樹脂を加熱硬化させる方法等により成形して得られる。
<Fiber reinforced plastic>
The fiber reinforced plastic of the present invention is composed of a cured product of the above-described epoxy resin composition of the present invention and a reinforced fiber. The fiber reinforced plastic of the present invention is not limited to this, but for example, it is obtained by laminating the above-described prepreg of the present invention and then molding it by a method of heat curing a curable resin while applying pressure to the laminate. It is done.

<成形方法>
本発明の繊維強化プラスチックの成形方法としては、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法、内圧成形法、シートラップ成形法や、強化繊維のフィラメントやプリフォームにエポキシ樹脂組成物を含浸させて硬化し成形品を得るRTM(Resin Transfer Molding)、VaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding:真空樹脂含浸製造法)、フィラメントワインディング、RFI(Resin Film Infusion)等が挙げられるが、これらの成形方法に限られるものではない。
<Molding method>
The fiber reinforced plastic molding method of the present invention includes a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, an internal pressure molding method, a sheet wrap molding method, and an epoxy resin composition for reinforcing fiber filaments and preforms. Examples include RTM (Resin Transfer Molding), VaRTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding), filament winding, RFI (Resin Film Infusion), etc. It is not limited to the method.

ラッピングテープ法は、マンドレル等の芯金にプリプレグを捲回して、繊維強化プラスチック製の管状体を成形する方法であり、ゴルフシャフト、釣り竿等の棒状体を作製する際に好ましく用いられる。より具体的には、マンドレルにプリプレグを捲回し、プリプレグの固定及び圧力付与のため、プリプレグの外側に熱可塑性フィルムからなるラッピングテープを捲回し、オーブン中で樹脂を加熱硬化させた後、芯金を抜き取って繊維強化プラスチック製管状体を得る方法である。
また、内圧成形法は、熱可塑性樹脂製のチューブ等の内圧付与体にプリプレグを捲回したプリフォームを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体を導入して圧力を付与すると同時に金型を加熱せしめ、成形する方法である。加熱する温度にも特に制限はないが、高い温度であるほど成形時間を短くすることができるので好ましい。具体的には1 2 0 ℃ 以上が好ましく、1 4 0 ℃ 以上は更に好ましい。しかしながら温度が高すぎると成形型の温度を下げるのに非常に時間がかかる、又は、温度を下げずにプリプレグをセットする場合は硬化が始まって最終成形物の隅々にまで樹脂が行き渡らないこともある。本方法は、ゴルフシャフト、バット、テニスやバドミントン等のラケットの如き複雑な形状物を成形する際に好ましく用いられる。
The wrapping tape method is a method in which a prepreg is wound around a mandrel or the like and a tubular body made of fiber reinforced plastic is formed, and is preferably used when producing a rod-like body such as a golf shaft or a fishing rod. More specifically, a prepreg is wound around a mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic film is wound around the outside of the prepreg for fixing and applying pressure, and the resin is heated and cured in an oven, and then a cored bar. This is a method for extracting a fiber and obtaining a fiber-reinforced plastic tubular body.
Also, the internal pressure molding method is to set a preform in which a prepreg is wound on an internal pressure applying body such as a tube made of a thermoplastic resin in a mold, and then introduce a high pressure gas into the internal pressure applying body to apply pressure. At the same time, the mold is heated and molded. The heating temperature is not particularly limited, but a higher temperature is preferable because the molding time can be shortened. Specifically, it is preferably 1 20 ° C. or higher, and more preferably 1 40 ° C. or higher. However, if the temperature is too high, it will take a very long time to lower the temperature of the mold, or if the prepreg is set without lowering the temperature, the curing will start and the resin will not spread to every corner of the final molded product. There is also. This method is preferably used when molding a complicated shape such as a golf shaft, a bat, a racket such as tennis or badminton.

本発明のエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂として用いた繊維強化プラスチックは、スポーツ用途、一般産業用途、及び航空宇宙用途に好適に用いられる。より具体的には、スポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、テニスやバドミントンのラケット用途、ホッケー等のスティック用途、及びスキーポール用途に好適に用いられる。更に一般産業用途では、自動車、船舶、及び鉄道車両等の移動体の構造材、ドライブシャフト、板バネ、風車ブレード、圧力容器、フライホイール、製紙用ローラ、屋根材、ケーブル、及び補修補強材料等に好適に用いられる。   The fiber reinforced plastic using the epoxy resin composition of the present invention as a matrix resin is suitably used for sports applications, general industrial applications, and aerospace applications. More specifically, in sports applications, it is suitably used for golf shafts, fishing rods, tennis and badminton racket applications, hockey stick applications, and ski pole applications. Furthermore, in general industrial applications, structural materials for moving bodies such as automobiles, ships, and railway vehicles, drive shafts, leaf springs, windmill blades, pressure vessels, flywheels, paper rollers, roofing materials, cables, and repair reinforcement materials, etc. Is preferably used.

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)>
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、製品名:jER828)
4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(和歌山精化株式会社製、製品名:セイカキュアーS)
<Raw materials>
<Component (A)>
Bisphenol A epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, product name: jER828)
4,4′-Diaminodiphenylsulfone (manufactured by Wakayama Seika Co., Ltd., product name: Seika Cure S)

以下の手順で合成した、エポキシ当量266g/eqであるエポキシ樹脂、数平均分子量370のビスフェノールA型エポキシ樹脂100質量部と、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン9質量部とを混合し、170℃に加熱し、1時間反応(予備反応)させて、成分(A)を得た(エポキシ当量266g/eq、粘度(90℃)1.3Pa・s)。   An epoxy resin having an epoxy equivalent of 266 g / eq, 100 parts by mass of a bisphenol A type epoxy resin having a number average molecular weight of 370, and 9 parts by mass of 4,4′-diaminodiphenylsulfone synthesized by the following procedure were mixed at 170 ° C. And reacted for 1 hour (preliminary reaction) to obtain component (A) (epoxy equivalent 266 g / eq, viscosity (90 ° C.) 1.3 Pa · s).

<成分(B)>
ノボラック型多官能エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名:N775)
<Component (B)>
Novolac type polyfunctional epoxy resin (manufactured by DIC Corporation, trade name: N775)

<成分(C)>
ビスフェノール骨格構造を有し炭素原子数6以上の直鎖状炭化水素構造を有するエポキシ樹脂、および/またはビスフェノール骨格構造を有しエーテル酸素原子数4以上のポリプロピレングリコール骨格構造を有するエポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名:エピクロンEXA−4816およびエピクロンEXA−4850)
<Ingredient (C)>
Epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a linear hydrocarbon structure having 6 or more carbon atoms, and / or an epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a polypropylene glycol skeleton structure having 4 or more ether oxygen atoms (DIC stock) (Product name: Epicron EXA-4816 and Epicron EXA-4850)

<成分(D)>
ジシアンジアミド(エボニック・ジャパン株式会社製、商品名:DICYANEX1400F)
<Component (D)>
Dicyandiamide (Evonik Japan Co., Ltd., trade name: DICYANEX1400F)

<成分(E)>
3−フェニル−1,1−ジメチルウレア(保土ヶ谷化学工業株式会社製、商品名:オミキュア94)
<Ingredient (E)>
3-Phenyl-1,1-dimethylurea (Hodogaya Chemical Co., Ltd., trade name: Omicure 94)

<その他の成分>
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、商品名:jER1002)
<Other ingredients>
Bisphenol A type epoxy resin (Mitsubishi Chemical Corporation, trade name: jER1002)

<エポキシ樹脂組成物>
(実施例1〜3、比較例1〜4)
表1に示した原料から、硬化剤以外の成分をガラスフラスコに計量し、100℃にて加
熱混合することで均一なエポキシ樹脂主剤を得た。次に、得られたエポキシ樹脂主剤を6
0℃以下に冷却した後に硬化剤と硬化助剤を計量して添加し、60℃で加熱混合すること
によって均一に分散させ、エポキシ樹脂組成物を得た。ついで、このエポキシ樹脂組成物
を厚さ2mmテフロン(登録商標)スペーサーと共にガラス板で挟んでキャストし、140℃で30分加熱硬化させることにより硬化樹脂板を得た。
<Epoxy resin composition>
(Examples 1-3, Comparative Examples 1-4)
From the raw materials shown in Table 1, components other than the curing agent were weighed into a glass flask and heated and mixed at 100 ° C. to obtain a uniform epoxy resin main agent. Next, the obtained epoxy resin main ingredient is 6
After cooling to 0 ° C. or lower, a curing agent and a curing aid were weighed and added, and uniformly dispersed by heating and mixing at 60 ° C. to obtain an epoxy resin composition. Next, this epoxy resin composition was cast with a 2 mm thick Teflon (registered trademark) spacer sandwiched between glass plates and cured by heating at 140 ° C. for 30 minutes to obtain a cured resin plate.

<硬化樹脂板の曲げ特性の測定方法>
前記エポキシ樹脂組成物の硬化樹脂板の作製手順で得られた厚み2mmの硬化樹脂板を、試験片(長さ60mm×幅8mm)に加工し、500Nロードセルを備えた万能試験機(INSTRON社製、製品名:INSTRON 5565)を用いて樹脂板の曲げ特性を測定した。温度23℃、湿度50%RHの環境下、3点曲げ治具(圧子R=3.2mm、サポートR=1.6mm)を用い、サポート間距離(L)と試験片の厚み(d)の比L/d=16の条件で、試験片の曲げ強度、曲げ弾性率、および曲げ伸度を測定した。
<Method for measuring bending characteristics of cured resin plate>
A universal testing machine (manufactured by INSTRON Co., Ltd.) equipped with a 500 N load cell by processing a cured resin plate having a thickness of 2 mm obtained by the procedure for producing a cured resin plate of the epoxy resin composition into a test piece (length 60 mm × width 8 mm). , Product name: INSTRON 5565), and the bending characteristics of the resin plate were measured. In an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH, using a three-point bending jig (indenter R = 3.2 mm, support R = 1.6 mm), the distance between the supports (L) and the thickness of the test piece (d) Under the condition of the ratio L / d = 16, the bending strength, bending elastic modulus, and bending elongation of the test piece were measured.

<耐熱性の測定>
厚み2mmの樹脂板を試験片(長さ55mm×幅12.5mm)に加工し、レオメータ
ー(製品名:ARES−RDA TA、インストルメンツ社製)を用いて、測定周波数1
Hz、昇温速度5℃/分で、logG’を温度に対してプロットし、logG’の平坦領
域の近似直線と、G’が転移する領域の近似直線との交点の温度をガラス転移温度(G’
−Tg)として記録した。
<Measurement of heat resistance>
A resin plate having a thickness of 2 mm is processed into a test piece (length 55 mm × width 12.5 mm), and a rheometer (product name: ARES-RDATA, manufactured by Instruments) is used to measure frequency 1
The log G ′ is plotted against the temperature at a heating rate of 5 ° C./min, and the temperature at the intersection of the approximate straight line of the flat region of log G ′ and the approximate straight line of the region where G ′ transitions is the glass transition temperature ( G '
-Tg).

<実施例1〜3の考察>
表1に示す組成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および硬化樹
脂板を得て、同様の測定を行った。いずれもエポキシ樹脂組成物の硬化物である樹脂板の伸度、および、G’−Tgが高い。
<Consideration of Examples 1-3>
Except having set it as the composition shown in Table 1, it carried out similarly to Example 1, and obtained the epoxy resin composition and the cured resin board, and performed the same measurement. In either case, the elongation of the resin plate, which is a cured product of the epoxy resin composition, and G′-Tg are high.

<比較例1・2の考察>
表1に示す組成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および硬化樹
脂板を得て、同様の測定を行った。表1に示すように、比較例1・2のエポキシ樹脂組成物の硬化物である樹脂板は成分(A)を含んでいないために、伸度、および、G’−Tgは低い。
<Consideration of Comparative Examples 1 and 2>
Except having set it as the composition shown in Table 1, it carried out similarly to Example 1, and obtained the epoxy resin composition and the cured resin board, and performed the same measurement. As shown in Table 1, since the resin plate that is a cured product of the epoxy resin composition of Comparative Examples 1 and 2 does not contain the component (A), the elongation and G′-Tg are low.

<比較例3の考察>
表1に示す組成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および硬化樹
脂板を得て、同様の測定を行った。表1に示すように、比較例3のエポキシ樹脂組成物の硬化物である樹脂板は成分(B)を含んでいないために、伸度は高いものの、G’−Tgは低い。
<Consideration of Comparative Example 3>
Except having set it as the composition shown in Table 1, it carried out similarly to Example 1, and obtained the epoxy resin composition and the cured resin board, and performed the same measurement. As shown in Table 1, since the resin plate that is a cured product of the epoxy resin composition of Comparative Example 3 does not contain the component (B), the elongation is high, but G′-Tg is low.

<比較例4の考察>
表1に示す組成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および硬化樹
脂板を得て、同様の測定を行った。表1に示すように、比較例4のエポキシ樹脂組成物の硬化物である樹脂板は成分(C)を含んでいないために、G’−Tgは高いものの、伸度は低い。
<Consideration of Comparative Example 4>
Except having set it as the composition shown in Table 1, it carried out similarly to Example 1, and obtained the epoxy resin composition and the cured resin board, and performed the same measurement. As shown in Table 1, since the resin plate that is a cured product of the epoxy resin composition of Comparative Example 4 does not contain the component (C), G′-Tg is high, but the elongation is low.

分子内に硫黄原子を有するエポキシ樹脂として、ビスフェノールS 型エポキシ樹脂や、チオ骨格を有するエポキシ樹脂があり、これらを本発明において用いることもでき、成分(A)と同様な効果があると考えられる。   Examples of the epoxy resin having a sulfur atom in the molecule include a bisphenol S type epoxy resin and an epoxy resin having a thio skeleton, which can be used in the present invention and are considered to have the same effect as the component (A). .

本発明のエポキシ樹脂組成物によれば、低温でも短時間に硬化が完了し、かつ、プリプレグのマトリクス樹脂として使用することによって、優れた機械物性、とりわけ優れた破断歪をもった繊維強化複合樹脂成形体を得ることができる。よって、本発明によれば、高生産性、高効率で、機械物性に優れた成形体、例えばゴルフクラブ用シャフトなどのスポーツ・レジャー用途成形体から航空機等の産業用途の成形体まで、幅広く提供することができる。   According to the epoxy resin composition of the present invention, a fiber reinforced composite resin having excellent mechanical properties, particularly excellent fracture strain, can be cured in a short time even at a low temperature and used as a matrix resin for a prepreg. A molded body can be obtained. Therefore, according to the present invention, a wide range of molded products having high productivity, high efficiency, and excellent mechanical properties, for example, molded products for sports / leisure such as shafts for golf clubs, and molded products for industrial use such as aircraft, etc. can do.

Claims (8)

下記成分(A)、成分(B)、成分(C)および成分(D)を含むエポキシ樹脂組成物。
成分(A):エポキシ樹脂と分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物、および/または分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するエポキシ樹脂
成分(B):ノボラック型エポキシ樹脂
成分(C):ビスフェノール骨格構造を有し炭素原子数6以上の直鎖状炭化水素構造を有するエポキシ樹脂、および/またはビスフェノール骨格構造を有しエーテル酸素原子数4以上のポリプロピレングリコール骨格構造を有するエポキシ樹脂
成分(D):硬化剤
An epoxy resin composition comprising the following component (A), component (B), component (C) and component (D).
Component (A): reaction product of epoxy resin and amine compound having at least one sulfur atom in the molecule, and / or epoxy resin having at least one sulfur atom in the molecule Component (B): novolac type epoxy resin Component (C): an epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a linear hydrocarbon structure having 6 or more carbon atoms, and / or a polypropylene glycol skeleton structure having a bisphenol skeleton structure and 4 or more ether oxygen atoms Epoxy resin Component (D): Curing agent
エポキシ樹脂組成物中の前記成分(A)の含有率が、前記エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、3〜50質量部である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。   The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the content of the component (A) in the epoxy resin composition is 3 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin composition. 前記エポキシ樹脂組成物中の前記成分(C)の含有率が、前記エポキシ樹脂組成物100質量部に対して、5〜20質量部である請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。   The epoxy resin composition according to claim 1 or 2, wherein a content of the component (C) in the epoxy resin composition is 5 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin composition. 前記成分(D)がアミン系硬化剤である、請求項1〜3のいずれか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 (D) is an amine curing agent. さらに下記成分(E)を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
成分(E):尿素系化合物
Furthermore, the epoxy resin composition in any one of Claims 1-4 containing the following component (E).
Component (E): Urea compound
強化繊維と、マトリクス樹脂として下記成分(A)、成分(B)、成分(C)、および成分(D)を含むエポキシ樹脂組成物を含むプリプレグ。
成分(A):エポキシ樹脂と分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するアミン化合物との反応生成物、および/または分子内に少なくとも1つの硫黄原子を有するエポキシ樹脂
成分(B):ノボラック型エポキシ樹脂
成分(C):ビスフェノール骨格構造を有し炭素原子数6以上の直鎖状炭化水素構造を有するエポキシ樹脂、および/またはビスフェノール骨格構造を有しエーテル酸素原子数4以上のポリプロピレングリコール骨格構造を有するエポキシ樹脂
成分(D):硬化剤
A prepreg comprising a reinforcing fiber and an epoxy resin composition containing the following component (A), component (B), component (C), and component (D) as a matrix resin.
Component (A): reaction product of epoxy resin and amine compound having at least one sulfur atom in the molecule, and / or epoxy resin having at least one sulfur atom in the molecule Component (B): novolac type epoxy resin Component (C): an epoxy resin having a bisphenol skeleton structure and a linear hydrocarbon structure having 6 or more carbon atoms, and / or a polypropylene glycol skeleton structure having a bisphenol skeleton structure and 4 or more ether oxygen atoms Epoxy resin Component (D): Curing agent
前記強化繊維が炭素繊維である請求項6に記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 6, wherein the reinforcing fibers are carbon fibers. 請求項6〜7のいずれかに記載のプリプレグの2枚以上が積層された積層体の硬化物。   A cured product of a laminate in which two or more of the prepregs according to any one of claims 6 to 7 are laminated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023053834A1 (en) * 2021-09-29 2023-04-06 東レ株式会社 Epoxy resin composition, prepreg, fiber-reinforced composite material, composite structure, impact-resistant member, and damping member

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