JP2023005406A - Epoxy resin composition, resin cured product, fiber-reinforced composite material, and method for producing them - Google Patents

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江利子 佐藤
Eriko Sato
康平 大▲崎▼
Kohei Osaki
徹 金子
Toru Kaneko
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Abstract

To provide an epoxy resin composition, a resin cured product, a fiber-reinforced composite material, and a method for producing them.SOLUTION: A two-liquid type epoxy resin composition is composed of a main agent liquid and a curing agent liquid, wherein the main agent liquid contains an epoxy resin [A] composed of a monomer containing 4 or more glycidyl groups, and an aromatic epoxy resin [B] composed of a monomer containing two or three glycidyl groups, the curing agent liquid contains a curing agent [C], the curing agent [C] contains (C-A) liquid aromatic polyamine and (C-B) solid aromatic amine containing secondary amino groups, (C-B) contains or does not contain (C-B1) solid aromatic amine having the number of secondary amino groups larger than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups, in the case of not containing the solid aromatic amine, the curing agent [C] further contains (C-C) aliphatic cyclic polyamine, and at least one of the main agent liquid the curing agent liquid contains a resin particle component [D].SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物、繊維強化複合材料、及びこれらの製造方法に関する。更に詳述すれば、優れた耐熱性や圧縮特性、耐衝撃性を有する繊維強化複合材料を高い生産性で製造することができ、かつ低粘度で可使時間の長いエポキシ樹脂組成物、該エポキシ樹脂組成物を用いて作製する樹脂硬化物、該エポキシ樹脂組成物を用いて作製する繊維強化複合材料、及びそれらの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to epoxy resin compositions, cured resins, fiber-reinforced composite materials, and methods for producing these. More specifically, an epoxy resin composition that can produce a fiber-reinforced composite material having excellent heat resistance, compression properties, and impact resistance with high productivity and has a low viscosity and a long pot life, the epoxy The present invention relates to a resin cured product produced using a resin composition, a fiber-reinforced composite material produced using the epoxy resin composition, and a method for producing them.

繊維強化複合材料(以下、「FRP」ということもある。)は、軽量かつ高強度、高剛性であるため、釣り竿やゴルフシャフト等のスポーツ・レジャー用途、自動車や航空機等の産業用途等の幅広い分野で用いられている。熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とする複合材料の成形方法としては、型内に配置した繊維強化基材に液状の樹脂組成物を含浸、硬化して繊維強化複合材料を得るレジン・トランスファー・モールディング(RTM)法や、予め樹脂を繊維強化基材に含浸させてシート状に形成したプリプレグ(中間基材)を成形する方法、等が知られている。
近年では、その中でも特に、繊維強化複合材料を製造するための工程が少なく、オートクレーブのような高価な設備を必要としない、低コストで生産性の優れた製造方法であるRTM成形法が注目されている。RTM成形法に用いるマトリックス樹脂の組成としては、主としてエポキシ樹脂と硬化剤とを含み、場合により他の添加剤を含む。高い力学物性を有する硬化物や繊維強化複合材料を得るために、硬化剤に芳香族ポリアミンを利用することが一般的である。
RTM成形法に利用するエポキシ樹脂組成物においては、強化繊維基材へのエポキシ樹脂組成物含浸時に硬化剤が濾別されることを防ぐため、硬化剤や添加剤は主剤となるエポキシ樹脂へ溶解した状態で保管、使用することが多い。この様に、主剤のエポキシ樹脂へ硬化剤や添加剤を溶解混合したエポキシ樹脂組成物を、1液型のエポキシ樹脂組成物という。この時、エポキシ樹脂へ硬化剤が溶解した状態で存在するため、エポキシ樹脂と硬化剤の反応が比較的起こり易く、エポキシ樹脂組成物のシェルフライフが短くなるという問題点があった。そのため、1液型のエポキシ樹脂組成物は冷凍保管する必要があった。
この課題を解決するため、エポキシ樹脂と硬化剤を使用する直前に混合する、2液型エポキシ樹脂組成物が検討されている。2液型エポキシ樹脂組成物とは、エポキシ樹脂を主成分として含む主剤液と、硬化剤を主成分として含む硬化剤液(硬化剤組成物)とから構成され、使用直前にこれらの2液を混合するエポキシ樹脂組成物のことである。
Fiber reinforced composite materials (hereinafter also referred to as "FRP") are lightweight, high strength, and high rigidity, so they are widely used in sports and leisure applications such as fishing rods and golf shafts, and industrial applications such as automobiles and aircraft. used in the field. As a method of molding a composite material using a thermosetting resin as a matrix resin, resin transfer molding ( RTM) method, and a method of molding a prepreg (intermediate base material) formed into a sheet by impregnating a fiber-reinforced base material with a resin in advance, and the like are known.
In recent years, in particular, the RTM molding method, which is a low-cost and highly productive manufacturing method that has few processes for manufacturing fiber-reinforced composite materials and does not require expensive equipment such as an autoclave, has attracted attention. ing. The composition of the matrix resin used in the RTM molding method mainly contains an epoxy resin and a curing agent, and optionally other additives. Aromatic polyamines are generally used as curing agents in order to obtain cured products and fiber-reinforced composite materials with high mechanical properties.
In the epoxy resin composition used in the RTM molding method, the curing agent and additives are dissolved in the epoxy resin that is the main ingredient in order to prevent the curing agent from being filtered out when the epoxy resin composition is impregnated into the reinforcing fiber base material. It is often stored and used in a state where An epoxy resin composition obtained by dissolving and mixing a curing agent and an additive into a main epoxy resin is called a one-liquid type epoxy resin composition. At this time, since the curing agent exists in the state dissolved in the epoxy resin, the reaction between the epoxy resin and the curing agent is relatively likely to occur, resulting in a short shelf life of the epoxy resin composition. Therefore, the one-liquid type epoxy resin composition had to be stored frozen.
In order to solve this problem, a two-liquid type epoxy resin composition, in which an epoxy resin and a curing agent are mixed immediately before use, has been studied. A two-component epoxy resin composition is composed of a main liquid containing an epoxy resin as a main component and a curing agent liquid (curing agent composition) containing a curing agent as a main component. It is an epoxy resin composition to be mixed.

2液型エポキシ樹脂組成物においては、主剤液と硬化剤液を使用直前に混合するため、その混合の容易さが重要となる。1液型エポキシ樹脂組成物に使用される硬化剤を2液型エポキシ樹脂組成物の硬化剤とすることも可能ではあるが、特許文献1に記載されるように、1液型エポキシ樹脂組成物に使用される芳香族ポリアミン硬化剤は通常固体であり、主剤液との混合不良が起きやすい。そのため、硬化剤組成物は液状であることが望ましい。
液状の芳香族ポリアミンを硬化剤としたエポキシ樹脂組成物としては、特許文献2および3に記載のものが例示される。しかしながら、特許文献2や3に記載のエポキシ樹脂組成物から得られる樹脂硬化物は、自動車や航空機等の産業用途に求められる弾性率や破壊靭性などの力学特性は備えておらず、その向上が要求される。
また、RTM法において、繊維強化複合材料を高効率で生産するために、樹脂硬化時間の短縮を実現する、速硬化性が要求される。特許文献4には、フェノール性水酸基を有する芳香族環を2個以上有する化合物を用いた、速硬化性の2液型エポキシ樹脂組成物が提案されている。しかしながら、フェノール性水酸基を有する化合物をエポキシ樹脂組成物へ添加した場合、その反応性の高さにより樹脂組成物の粘度上昇が速く、RTM成形における可使時間が極端に短くなってしまい、強化繊維基材内部に、十分な量の樹脂を含浸させることが困難となる。そのため、この様なエポキシ樹脂組成物を用いて作製される繊維強化複合材料は、ボイド等の多くの欠陥を内在する。その結果、繊維強化複合材料構造体の圧縮性能及び損傷許容性などが低下するという問題があった。
このように、繊維強化複合材料の高い生産性を実現するための十分な速硬化性を有し、かつ自動車や航空機等の産業用途で要求される耐熱性や力学特性を高レベルで兼ね備えた樹脂硬化物を得ることのできる2液型エポキシ樹脂組成物はこれまで存在しなかった。
In a two-liquid type epoxy resin composition, since the base liquid and the curing agent liquid are mixed immediately before use, ease of mixing is important. The curing agent used for the one-component epoxy resin composition can be used as the curing agent for the two-component epoxy resin composition. Aromatic polyamine curing agents used in are usually solid and tend to be poorly mixed with the main liquid. Therefore, it is desirable that the curing agent composition is liquid.
As an epoxy resin composition using a liquid aromatic polyamine as a curing agent, those described in Patent Documents 2 and 3 are exemplified. However, the resin cured products obtained from the epoxy resin compositions described in Patent Documents 2 and 3 do not have mechanical properties such as elastic modulus and fracture toughness required for industrial applications such as automobiles and aircraft, and improvement thereof is desired. requested.
In addition, in the RTM method, rapid curability is required to shorten the resin curing time in order to produce fiber-reinforced composite materials with high efficiency. Patent Document 4 proposes a fast-curing two-component epoxy resin composition using a compound having two or more aromatic rings having phenolic hydroxyl groups. However, when a compound having a phenolic hydroxyl group is added to the epoxy resin composition, the viscosity of the resin composition increases rapidly due to its high reactivity, and the pot life in RTM molding is extremely shortened. It becomes difficult to impregnate the inside of the substrate with a sufficient amount of resin. Therefore, a fiber-reinforced composite material produced using such an epoxy resin composition contains many defects such as voids. As a result, there has been a problem that the compression performance and damage tolerance of the fiber-reinforced composite material structure are degraded.
In this way, a resin that has sufficient rapid curing properties to realize high productivity of fiber-reinforced composite materials and also has high levels of heat resistance and mechanical properties required for industrial applications such as automobiles and aircraft. A two-component epoxy resin composition capable of obtaining a cured product has not existed so far.

特開2014-148572号JP 2014-148572 特開2015-193713号JP 2015-193713 国際公開第2009/119467号WO2009/119467 特許第6617559号Patent No. 6617559

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、優れた特性の樹脂硬化物を製造することができ、且つ繊維強化基材への含浸性が高く、取扱性および繊維強化複合材料の生産性に優れるエポキシ樹脂組成物を提供することにある。また、本発明の更なる目的は、このエポキシ樹脂組成物を使用して作製する繊維強化複合材料(以下、「FRP」と略記する場合があり、特に繊維強化基材が炭素繊維である場合は「CFRP」と略記する場合がある)を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the problems of the above-described conventional technology, to produce a cured resin product with excellent properties, to have high impregnability into a fiber-reinforced base material, to handle easily and to produce a fiber-reinforced composite material. An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition having excellent productivity. A further object of the present invention is to provide a fiber-reinforced composite material (hereinafter sometimes abbreviated as "FRP") produced using this epoxy resin composition, especially when the fiber-reinforced base material is carbon fiber. (sometimes abbreviated as “CFRP”).

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、所定のエポキシ樹脂を含む主剤液と、所定の硬化剤を含む硬化剤液と、樹脂粒子成分との組み合わせから成る2液型エポキシ樹脂組成物を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の態様を含み得るものである。
〔1〕
主剤液と硬化剤液とからなる2液型エポキシ樹脂組成物であって、
前記主剤液が、グリシジル基を4つ以上含むモノマーから構成されるエポキシ樹脂[A]と、グリシジル基を2つまたは3つ含むモノマーから構成される芳香族エポキシ樹脂[B]とを含み、
前記硬化剤液が、硬化剤[C]を含み、硬化剤[C]が、(C-A)液状芳香族ポリアミン及び(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを含み、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含むか又は含まず、含まない場合、硬化剤[C]が、(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含み、
前記主剤液と前記硬化剤液の少なくとも一方が、樹脂粒子成分[D]を含む
ことを特徴とする、2液型エポキシ樹脂組成物。
〔2〕
前記エポキシ樹脂[A]の構成モノマーが、下記化学式(1)

Figure 2023005406000001
(ただし、化学式(1)中、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及びハロゲン原子からなる群から選択される1つを表し、Xは-CH2-、-O-、-S-、-CO-、-C(=O)O-、-O-C(=O)-、-NHCO-、-CONH-、-SO2-から選択される1つを表す。)
で示される化合物を含んで成る、前記〔1〕に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。
〔3〕
前記エポキシ樹脂[A]の構成モノマーが、テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルもしくはテトラグリシジル-3,3’-ジアミノジフェニルメタンから選択される1種類または2種以上の組み合わせである、前記〔1〕または〔2〕に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。
〔4〕
前記主剤液が、前記エポキシ樹脂[A]を50~90質量%含んで成る、前記〔1〕~〔3〕のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。
〔5〕
前記エポキシ樹脂[B]の構成モノマーが、ジグリシジルアニリン、ジグリシジル-o-トルイジン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、トリグリシジル-m-アミノフェノール、ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンおよびトリグリシジルイソシアヌレートから選択される1種類または2種以上の組み合わせである、前記〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。
〔6〕前記樹脂粒子成分[D]の平均粒子径が1.0μm以下である、前記〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。
〔7〕
前記〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物の前記主剤液と前記硬化剤液とを配合して成る、1液型エポキシ樹脂組成物。
〔8〕
誘電硬化度測定によって評価される、180℃40分加熱後の硬化度が70%以上である、前記〔7〕に記載の1液型エポキシ樹脂組成物。
〔9〕
前記〔7〕又は〔8〕に記載の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化して成る樹脂硬化物。
〔10〕
変形モードI臨界応力拡大係数KIcが0.8以上である、前記〔9〕に記載の樹脂硬化物。
〔11〕
前記〔9〕又は〔10〕に記載の樹脂硬化物と、繊維強化基材と、を含んで構成される繊維強化複合材料。
〔12〕
前記繊維強化基材が炭素繊維強化基材である、前記〔11〕に記載の繊維強化複合材料。
〔13〕
繊維強化基材と、前記〔7〕又は〔8〕に記載の1液型エポキシ樹脂組成物と、を複合化して硬化させる、繊維強化複合材料の製造方法。
〔14〕
前記〔7〕又は〔8〕に記載の1液型エポキシ樹脂組成物を、型内に配置した繊維強化基材へ含浸させた後、加熱硬化する工程を含む、繊維強化複合材料の製造方法。 As a result of investigations aimed at solving the above problems, the inventors of the present invention have found that a two-component epoxy resin composed of a combination of a base liquid containing a predetermined epoxy resin, a curing agent liquid containing a predetermined curing agent, and a resin particle component. The inventors have found that the above problems can be solved by using the composition, and have completed the present invention.
That is, the present invention can include the following aspects.
[1]
A two-liquid type epoxy resin composition comprising a base liquid and a curing agent liquid,
The main component liquid contains an epoxy resin [A] composed of a monomer containing 4 or more glycidyl groups, and an aromatic epoxy resin [B] composed of a monomer containing 2 or 3 glycidyl groups,
The curing agent liquid contains a curing agent [C], the curing agent [C] contains (CA) a liquid aromatic polyamine and (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group, ( CB) a solid aromatic amine comprising secondary amino groups comprises (C-B1) a solid aromatic amine in which the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary and tertiary amino groups, or If not included, if not included, the curing agent [C] further includes (C-C) aliphatic cyclic polyamine,
A two-liquid type epoxy resin composition, wherein at least one of the main liquid and the curing agent liquid contains a resin particle component [D].
[2]
The constituent monomer of the epoxy resin [A] has the following chemical formula (1)
Figure 2023005406000001
(In chemical formula (1), R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and a halogen atom. , X is -CH 2 -, -O-, -S-, -CO-, -C(=O)O-, -O-C(=O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2 represents one selected from -.)
The two-component epoxy resin composition according to [1] above, comprising a compound represented by
[3]
The constituent monomer of the epoxy resin [A] is tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether or tetraglycidyl-3,3 The two-component epoxy resin composition according to [1] or [2] above, which is one or a combination of two or more selected from '-diaminodiphenylmethane.
[4]
The two-component epoxy resin composition according to any one of [1] to [3], wherein the main liquid contains 50 to 90% by mass of the epoxy resin [A].
[5]
The constituent monomer of the epoxy resin [B] is selected from diglycidylaniline, diglycidyl-o-toluidine, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-m-aminophenol, bis(glycidyloxy)naphthalene and triglycidyl isocyanurate. The two-component epoxy resin composition according to any one of [1] to [4] above, which is one or a combination of two or more.
[6] The two-component epoxy resin composition according to any one of [1] to [5] above, wherein the resin particle component [D] has an average particle size of 1.0 μm or less.
[7]
A one-component epoxy resin composition obtained by blending the main component liquid and the curing agent liquid of the two-component epoxy resin composition according to any one of [1] to [6].
[8]
The one-component epoxy resin composition according to [7] above, which has a degree of curing of 70% or more after heating at 180° C. for 40 minutes, as evaluated by dielectric curing degree measurement.
[9]
A cured resin obtained by curing the one-liquid type epoxy resin composition according to [7] or [8] above.
[10]
The cured resin product according to [9] above, which has a deformation mode I critical stress intensity factor KIc of 0.8 or more.
[11]
A fiber-reinforced composite material comprising the cured resin according to [9] or [10] and a fiber-reinforced base material.
[12]
The fiber-reinforced composite material according to [11] above, wherein the fiber-reinforced base material is a carbon fiber-reinforced base material.
[13]
A method for producing a fiber-reinforced composite material, comprising combining a fiber-reinforced base material and the one-component epoxy resin composition according to [7] or [8] above and curing the composition.
[14]
A method for producing a fiber-reinforced composite material, comprising a step of impregnating a fiber-reinforced base material placed in a mold with the one-component epoxy resin composition according to [7] or [8], followed by heat curing.

本発明の2液型エポキシ樹脂組成物は、優れた特性を有する樹脂硬化物を製造することができる。また、本発明の2液型エポキシ樹脂組成物の主剤液と硬化剤液とを混合して成る1液型エポキシ樹脂は低粘度であり、かつ可使時間が長く取扱性が高く、かつ硬化時間が短いため、優れた特性を有するFRPを高い生産性で作製することができる。 The two-liquid type epoxy resin composition of the present invention can produce a resin cured product having excellent properties. In addition, the one-component epoxy resin obtained by mixing the main component liquid and the curing agent liquid of the two-component epoxy resin composition of the present invention has a low viscosity, a long pot life, high handleability, and a curing time. is short, FRP with excellent properties can be produced with high productivity.

以下、本発明のエポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料、及びそれらの製造方法の詳細について説明する。本明細書において、特に断らないかぎり、「エポキシ樹脂組成物」は、1液型エポキシ樹脂組成物及び2液型エポキシ樹脂組成物の両方を含む。
1. エポキシ樹脂組成物
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物は、主剤液と硬化剤液とからなり、前記主剤液が、グリシジル基を4つ以上含むモノマーから構成されるエポキシ樹脂[A]と、グリシジル基を2つまたは3つ含むモノマーから構成される芳香族エポキシ樹脂[B]とを含み、前記硬化剤液が、硬化剤[C]を含み、硬化剤[C]が、(C-A)液状芳香族ポリアミン及び(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを含み、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含むか又は含まず、含まない場合、硬化剤[C]が、(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含み、前記主剤液と前記硬化剤液の少なくとも一方が、樹脂粒子成分[D]を含む。本発明の2液型エポキシ樹脂組成物において、これらの他に、主剤液がエポキシ樹脂[A]及び[B]以外のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を含んでもよく、硬化剤液が硬化剤[C]以外の硬化剤を含んでもよく、主剤液および硬化剤液が樹脂粒子成分[D]以外の熱可塑性樹脂、その他の添加剤を含んでいても良い。
Details of the epoxy resin composition, the fiber-reinforced composite material, and the method for producing them of the present invention are described below. In this specification, unless otherwise specified, the term "epoxy resin composition" includes both one-component epoxy resin compositions and two-component epoxy resin compositions.
1. Epoxy resin composition The two-component epoxy resin composition of the present invention comprises a main liquid and a curing agent liquid, wherein the main liquid is an epoxy resin [A] composed of a monomer containing 4 or more glycidyl groups, and an aromatic epoxy resin [B] composed of a monomer containing two or three glycidyl groups, the curing agent liquid containing a curing agent [C], and the curing agent [C] being (CA ) a liquid aromatic polyamine and (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group, wherein (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group comprises (C-B1) a secondary amino group contains or does not contain a solid aromatic amine whose number is greater than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups. At least one of the main liquid and the curing agent liquid contains the resin particle component [D]. In the two-liquid type epoxy resin composition of the present invention, in addition to these, the main liquid may contain an epoxy resin other than the epoxy resins [A] and [B], a thermosetting resin other than the epoxy resin, and a curing agent liquid. may contain a curing agent other than the curing agent [C], and the main component liquid and the curing agent liquid may contain thermoplastic resins other than the resin particle component [D] and other additives.

本発明の1液型エポキシ樹脂組成物は、本発明の2液型エポキシ樹脂組成物の主剤液と硬化剤液とを配合して成り、エポキシ樹脂[A]及び[B]、硬化剤[C]並びに樹脂粒子成分[D]を含む。
本発明の1液型エポキシ樹脂組成物は、100℃における初期粘度が、300mPa・s以下であることが好ましく、0.1~150mPa・sであることがより好ましく、0.5~70mPa・sであることが更に好ましく、1.0~50mPa・sであることが更により好ましい。100℃における初期粘度が、300mPa・s以下である場合、1液型エポキシ樹脂組成物の強化繊維基材への含浸が容易である。その結果、得られる繊維強化複合材料において物性の低下を引き起こすボイド等の形成を防ぐことができる。なお、粘度と含浸性の関係は強化繊維基材構成にも左右されるものであり、上記の粘度範囲外でも、強化繊維基材への含浸が良好になる場合もある。
また、1液型エポキシ樹脂組成物の可使時間は、複合材料の成形条件によって異なるが、例えば、大型の複合材料を、レジントランスファー成形法(RTM法)を用いて、比較的低い含侵圧力で繊維基材に含侵させる場合、可使時間として、100℃で保持した際の粘度が50mPa・sに到達するまでの時間が30分以上であることが好ましく、60分以上であることがより好ましく、90分以上であることが更に好ましい。
また、誘電硬化度測定によって評価される1液型エポキシ樹脂組成物の180℃40分加熱後の硬化度は、繊維強化複合材料の生産性の観点から70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが更に好ましい。
The one-liquid type epoxy resin composition of the present invention is formed by blending the main liquid of the two-liquid type epoxy resin composition of the present invention and the curing agent liquid, and comprises epoxy resins [A] and [B] and curing agent [C]. ] and the resin particle component [D].
The one-component epoxy resin composition of the present invention preferably has an initial viscosity at 100° C. of 300 mPa·s or less, more preferably 0.1 to 150 mPa·s, and more preferably 0.5 to 70 mPa·s. and more preferably 1.0 to 50 mPa·s. When the initial viscosity at 100° C. is 300 mPa·s or less, it is easy to impregnate the reinforcing fiber base material with the one-component epoxy resin composition. As a result, it is possible to prevent the formation of voids and the like that cause deterioration of physical properties in the resulting fiber-reinforced composite material. Note that the relationship between the viscosity and the impregnability depends on the structure of the reinforcing fiber base material, and even if the viscosity is outside the above range, the impregnation of the reinforcing fiber base material may be good in some cases.
In addition, the pot life of the one-liquid type epoxy resin composition varies depending on the molding conditions of the composite material. When the fiber base material is impregnated with, the pot life is preferably 30 minutes or more, and preferably 60 minutes or more, until the viscosity reaches 50 mPa s when held at 100 ° C. More preferably, it is 90 minutes or longer.
In addition, the degree of curing of the one-component epoxy resin composition after heating at 180° C. for 40 minutes, which is evaluated by dielectric curing measurement, is preferably 70% or more, preferably 80%, from the viewpoint of productivity of fiber-reinforced composite materials. It is more preferably 90% or more, and more preferably 90% or more.

本発明の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物は、SACMA 18R-94法で測定する試験片が乾燥状態のガラス転移温度(dry-Tg)が140℃以上であることが好ましく、170℃以上であることがより好ましく、180℃以上であることが更に好ましい。また、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物は、SACMA 18R-94法で測定する試験片が飽和吸水時におけるガラス転移温度(wet-Tg)が120℃以上であることが好ましく、130~200℃であることがより好ましく、150~180℃であることがより好ましい。
また、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物は、JIS K7171法で測定する室温乾燥曲げ弾性率が2.8GPa以上であることが好ましく、3.0~15.0GPaであることがより好ましく、3.2~10.0GPaであることが更に好ましく、3.5~7.5GPaであることが更に好ましい。2.8GPa以上である場合、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物を使用して得られる繊維強化複合材料は優れた特性を有する。また、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物は、JIS K7171法で測定する82℃吸水後曲げ弾性率(HTW-FM)が2.0GPa以上であることが好ましく、2.1~9.0GPaであることがより好ましく、2.2~8.0GPaであることが更に好ましい。
また、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる樹脂硬化物は、ASTM D5045で測定する変形モードI臨界応力拡大係数KIcが0.8MPa・m^1/2以上であることが好ましく、0.81~5.0MPa・m^1/2であることがより好ましい。
The resin cured product obtained by curing the one-liquid epoxy resin composition of the present invention has a glass transition temperature (dry-Tg) of 140° C. or more in a dry state of the test piece measured by the SACMA 18R-94 method. is preferred, 170° C. or higher is more preferred, and 180° C. or higher is even more preferred. In addition, the resin cured product obtained by curing the one-liquid epoxy resin composition of the present invention has a glass transition temperature (wet-Tg) of 120° C. or higher when the test piece has saturated water absorption measured by the SACMA 18R-94 method. , more preferably 130 to 200°C, even more preferably 150 to 180°C.
In addition, the resin cured product obtained by curing the one-liquid type epoxy resin composition of the present invention preferably has a room-temperature dry flexural modulus of 2.8 GPa or more as measured by the JIS K7171 method, preferably 3.0 to 15. 0 GPa, more preferably 3.2 to 10.0 GPa, even more preferably 3.5 to 7.5 GPa. When it is 2.8 GPa or more, the fiber-reinforced composite material obtained using the one-liquid type epoxy resin composition of the present invention has excellent properties. The resin cured product obtained by curing the one-liquid type epoxy resin composition of the present invention has a flexural modulus after water absorption at 82°C (HTW-FM) measured by the JIS K7171 method of 2.0 GPa or more. It is preferably 2.1 to 9.0 GPa, more preferably 2.2 to 8.0 GPa.
In addition, the resin cured product obtained by curing the one-liquid type epoxy resin composition of the present invention should have a deformation mode I critical stress intensity factor KIc measured by ASTM D5045 of 0.8 MPa·m^1/2 or more. is preferred, and 0.81 to 5.0 MPa·m^1/2 is more preferred.

本発明の1液型エポキシ樹脂組成物と炭素繊維を組み合わせて得られる炭素繊維強化複合材料は、ASTM D7136で測定する衝撃後圧縮強度CAI(衝撃エネルギー30.5J)が250MPa以上であることが好ましく、260~400MPaであることがより好ましく、280~380MPaであることが更に好ましい。
本発明の1液型エポキシ樹脂組成物と炭素繊維を組み合わせて得られる炭素繊維強化複合材料は、SACMA SRM3で測定する室温乾燥有孔圧縮強度(RTD-OHC)が260MPa以上であることが好ましく、280~450MPaであることがより好ましく、300~400MPaであることが更に好ましい。また、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物と炭素繊維を組み合わせて得られる炭素繊維強化複合材料は、SACMA SRM3で測定する82℃吸水後有孔圧縮強度(HTW-OHC)が200MPa以上であることが好ましく、220~400MPaであることがより好ましく、240~350MPaであることが更に好ましい。
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤[C]の総量は、エポキシ樹脂組成物中に配合されている全てのエポキシ樹脂を硬化させるのに適した量であり、用いるエポキシ樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜調節される。具体的にはエポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数と、アミン硬化剤に含まれる活性水素の数の比率を、0.7~1.3、より好ましくは0.8~1.2、更に好ましくは0.9~1.1となるように混合する。エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数と、アミン硬化剤に含まれる活性水素の数の比率が0.7~1.3であれば、適切なエポキシ基と活性水素のモルバランスを有するため、得られる樹脂硬化物は十分な架橋密度を有し、所望の耐熱性や、弾性率や破壊靭性などの力学特性が得られる。
The carbon fiber reinforced composite material obtained by combining the one-component epoxy resin composition of the present invention with carbon fibers preferably has a post-impact compressive strength CAI (impact energy 30.5 J) measured by ASTM D7136 of 250 MPa or more. , 260 to 400 MPa, more preferably 280 to 380 MPa.
The carbon fiber reinforced composite material obtained by combining the one-component epoxy resin composition of the present invention and carbon fiber preferably has a room temperature dry open-hole compressive strength (RTD-OHC) of 260 MPa or more as measured by SACMA SRM3. It is more preferably 280 to 450 MPa, even more preferably 300 to 400 MPa. In addition, the carbon fiber reinforced composite material obtained by combining the one-liquid epoxy resin composition of the present invention with carbon fiber has an open hole compressive strength (HTW-OHC) after water absorption at 82°C measured by SACMA SRM3 of 200 MPa or more. is preferably 220 to 400 MPa, and even more preferably 240 to 350 MPa.
The total amount of the curing agent [C] contained in the epoxy resin composition is an amount suitable for curing all the epoxy resins blended in the epoxy resin composition, and varies depending on the type of epoxy resin and curing agent used. adjusted accordingly. Specifically, the ratio of the number of epoxy groups contained in the epoxy resin in the epoxy resin composition to the number of active hydrogens contained in the amine curing agent is 0.7 to 1.3, more preferably 0.8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1. If the ratio of the number of epoxy groups contained in the epoxy resin in the epoxy resin composition to the number of active hydrogens contained in the amine curing agent is 0.7 to 1.3, the moles of appropriate epoxy groups and active hydrogens Due to the balance, the cured resin obtained has a sufficient crosslink density, and desired heat resistance, and mechanical properties such as elastic modulus and fracture toughness can be obtained.

1-1.エポキシ樹脂[A]
本発明のエポキシ樹脂組成物は、グリシジル基を4つ以上含むモノマーから構成されるエポキシ樹脂[A]を含む。エポキシ樹脂[A]は、1種類のモノマーから構成されるホモポリマーであってもよく、2種類以上のモノマーから構成されるコポリマーであってもよく、ホモポリマー及び/又はコポリマーの混合物であってもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は、構成モノマーが下記化学式(1)で示されるエポキシ樹脂[A]を含むことが好ましい。

Figure 2023005406000002
(ただし、化(1)中、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれる1つを表し、Xは-CH2-、-O-、-S-、-CO-、-C(=O)O-、-O-C(=O)-、-NHCO-、-CONH-、-SO2-から選ばれる1つを表す。)
1~R4が、脂肪族炭化水素基又は脂環式炭化水素基である場合、その炭素数は1~4であることが好ましい。 1-1. epoxy resin [A]
The epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin [A] composed of a monomer containing 4 or more glycidyl groups. The epoxy resin [A] may be a homopolymer composed of one type of monomer, may be a copolymer composed of two or more types of monomers, or may be a mixture of homopolymers and/or copolymers. good too. The epoxy resin composition of the present invention preferably contains an epoxy resin [A] whose constituent monomer is represented by the following chemical formula (1).
Figure 2023005406000002
(In formula (1), R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and a halogen atom, and X is -CH 2 -, -O-, -S-, -CO-, -C(=O)O-, -O-C(=O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2 - represents the chosen one.)
When R 1 to R 4 are aliphatic hydrocarbon groups or alicyclic hydrocarbon groups, they preferably have 1 to 4 carbon atoms.

エポキシ樹脂[A]の構成モノマーとしては、テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルもしくはテトラグリシジル-3,3’-ジアミノジフェニルメタンから選択される1種類または2種以上の組み合わせであることが特に好ましい。すなわち、エポキシ樹脂[A]は、これらのモノマーから構成されるホモポリマー、コポリマー、又はそれらの混合物であることが好ましい。R1~R4が水素原子である場合、樹脂硬化物の特殊な立体構造形成が阻害され難いため好ましい。また、当該化合物の合成が容易になるため、Xが-O-であることが好ましい。
エポキシ樹脂[A]の構成モノマーは、どのような方法で合成しても良いが、例えば、原料である芳香族ジアミンとエピクロロヒドリンなどのエピハロヒドリンとを、好ましくは酸触媒の存在下、反応させてテトラハロヒドリン体を得た後、次いでアルカリ性化合物を用いて環化反応することにより得られる。より具体的には、後述の実施例の方法で合成することができる。
芳香族ジアミンとしては、例えば4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。これらの中でも、耐熱性の観点からアミノ基を有する2つの芳香環がエーテル結合により連結している芳香族ジアミンが好ましく、エーテル結合に対して一方のアミノ基がパラ位、もう一方のアミノ基がオルト位に位置している芳香族ジアミンであることがより好ましい。このような芳香族ジアミンとしては、例えば、3,4’-ジアミノジフェニルエーテルなどが挙げられる。
エピハロヒドリンとしては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、エピフルオロヒドリンなどが挙げられる。これらの中でも、反応性や取扱性の観点から、エピクロロヒドリンおよびエピブロモヒドリンが特に好ましい。
原料である芳香族ジアミンとエピハロヒドリンとの質量比は1:1~1:20が好ましく、1:3~1:10がより好ましい。反応時に用いる溶媒としては、エタノールやn-ブタノールなどのアルコール系溶媒、メチルイソブチルケトンやメチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、アセトニトリルやN,N-ジメチルホルムアミドなどの非プロトン性極性溶媒、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒が例示される。特に、エタノールやn-ブタノールなどのアルコール系溶媒、トルエンやキシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒が好ましい。溶媒の使用量は芳香族ジアミンに対して1~10質量倍であることが好ましい。酸触媒としてはブレンステッド酸とルイス酸のいずれも好適に用いることができる。ブレンステッド酸としてはエタノールや水、酢酸が好ましく、ルイス酸としては四塩化チタンや硝酸ランタン六水和物、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体が好ましい。
Constituent monomers of the epoxy resin [A] include tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether and tetraglycidyl-3,3. One or a combination of two or more selected from '-diaminodiphenylmethane is particularly preferred. That is, the epoxy resin [A] is preferably a homopolymer, copolymer, or mixture thereof composed of these monomers. When R 1 to R 4 are hydrogen atoms, it is preferable because formation of a special steric structure of the cured resin is less likely to be inhibited. In addition, it is preferable that X is -O- because the synthesis of the compound is facilitated.
The constituent monomers of the epoxy resin [A] may be synthesized by any method. to obtain a tetrahalohydrin compound, followed by a cyclization reaction using an alkaline compound. More specifically, it can be synthesized by the method described in Examples below.
Examples of aromatic diamines include 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 3 , 4′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4′-diaminodiphenyl methane, and the like. Among these, from the viewpoint of heat resistance, aromatic diamines in which two aromatic rings having amino groups are linked by an ether bond are preferable, one amino group is para-positioned with respect to the ether bond, and the other amino group is More preferably, it is an ortho-located aromatic diamine. Examples of such aromatic diamines include 3,4'-diaminodiphenyl ether.
Epihalohydrin includes, for example, epichlorohydrin, epibromohydrin, epifluorohydrin, and the like. Among these, epichlorohydrin and epibromohydrin are particularly preferred from the viewpoint of reactivity and handleability.
The mass ratio of the raw materials, aromatic diamine and epihalohydrin, is preferably 1:1 to 1:20, more preferably 1:3 to 1:10. Solvents used for the reaction include alcohol solvents such as ethanol and n-butanol, ketone solvents such as methyl isobutyl ketone and methyl ethyl ketone, aprotic polar solvents such as acetonitrile and N,N-dimethylformamide, and toluene and xylene. Aromatic hydrocarbon solvents are exemplified. Alcohol solvents such as ethanol and n-butanol, and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene are particularly preferred. The amount of solvent to be used is preferably 1 to 10 times the weight of the aromatic diamine. Both Bronsted acids and Lewis acids can be suitably used as acid catalysts. Preferred Bronsted acids are ethanol, water and acetic acid, and preferred Lewis acids are titanium tetrachloride, lanthanum nitrate hexahydrate and boron trifluoride diethyl ether complex.

反応時間は、0.1~180時間であることが好ましく、0.5~24時間がより好ましい。反応温度は、20~100℃であることが好ましく、40~80℃がより好ましい。
環化反応時に用いるアルカリ性化合物としては水酸化ナトリウムや水酸化カリウムが例示される。アルカリ性化合物は固体として添加しても水溶液として添加してもよい。
環化反応時には相間移動触媒を用いてもよい。相間移動触媒としては塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化ベンジルトリエチルアンモニウム、硫酸水素テトラブチルアンモニウムなどの第四級アンモニウム塩、臭化トリブチルヘキサデシルホスホニウム、臭化トリブチルドデシルホスホニウムなどのホスホニウム化合物、18-クラウン-6-エーテルなどのクラウンエーテル類が例示される。
本発明において用いるエポキシ樹脂[A]は、50℃における粘度が50Pa・s未満であることが好ましく、30Pa・s未満であることがより好ましく、20Pa・s未満であることが更に好ましく、10Pa・s未満であることが特に好ましい。
エポキシ樹脂[A]の分子量は、300g/mol以上600g/mol未満であることが好ましい。分子量が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることができ、RTM成形に有利である。
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物の主剤液における、エポキシ樹脂[A]が占める割合は、主剤液中のエポキシ樹脂の総質量に対して、10質量%以上100質量%未満であることが好ましく、50~90質量%であることがより好ましく、60~80質量%であることが更に好ましい。エポキシ樹脂[A]の割合が10質量%以上であれば、得られる樹脂硬化物の耐熱性及び弾性率をより向上させることができる。その結果、得られる繊維強化複合材料の各種物性も向上する。
The reaction time is preferably 0.1 to 180 hours, more preferably 0.5 to 24 hours. The reaction temperature is preferably 20-100°C, more preferably 40-80°C.
Examples of alkaline compounds used in the cyclization reaction include sodium hydroxide and potassium hydroxide. The alkaline compound may be added as a solid or as an aqueous solution.
A phase transfer catalyst may be used during the cyclization reaction. Phase transfer catalysts include quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, benzyltriethylammonium chloride, and tetrabutylammonium hydrogen sulfate; phosphonium compounds such as tributylhexadecylphosphonium bromide and tributyldodecylphosphonium bromide; Examples include crown ethers such as 18-crown-6-ether.
The epoxy resin [A] used in the present invention preferably has a viscosity at 50° C. of less than 50 Pa·s, more preferably less than 30 Pa·s, still more preferably less than 20 Pa·s, and 10 Pa·s. It is particularly preferred that it is less than s.
The molecular weight of epoxy resin [A] is preferably 300 g/mol or more and less than 600 g/mol. If the molecular weight is within the above range, the viscosity of the epoxy resin composition can be lowered, which is advantageous for RTM molding.
The proportion of the epoxy resin [A] in the main liquid of the two-component epoxy resin composition of the present invention is 10% by mass or more and less than 100% by mass with respect to the total mass of the epoxy resin in the main liquid. It is preferably from 50 to 90% by mass, and even more preferably from 60 to 80% by mass. If the proportion of the epoxy resin [A] is 10% by mass or more, the heat resistance and elastic modulus of the obtained cured resin can be further improved. As a result, various physical properties of the resulting fiber-reinforced composite material are also improved.

1-2. エポキシ樹脂[B]
本発明のエポキシ樹脂組成物は、グリシジル基を2つまたは3つ含むモノマーから構成される芳香族エポキシ樹脂[B]を含む。エポキシ樹脂[B]は、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度を低下させて、強化繊維基材への樹脂含浸性を向上させる。
エポキシ樹脂[B]の構成モノマーとしては、グリシジル基を2つまたは3つ有する芳香族化合物であれば特に限定されないが、グリシジル基を2つ有する芳香族化合物としては、ジグリシジルアニリンやその誘導体であるジグリシジル-o-トルイジン、ジグリシジル-m-トルイジン、ジグリシジル-p-トルイジン、ジグリシジル-キシリジン、ジグリシジル-メシジン、ジグリシジル-アニシジン、ジグリシジル-フェノキシアニリン、あるいはジグリシジル-ナフチルアミンおよびその誘導体を用いることが好ましい。
特にジグリシジル-アニリン、ジグリシジル-o-トルイジン、ジグリシジル-m-トルイジン、ジグリシジル-p-トルイジン、ジグリシジル-フェノキシアニリンを用いることがより好ましく、ジグリシジル-アニリンまたはジグリシジル-o-トルイジンを用いることが更に好ましい。これらの化合物を構成モノマーとするエポキシ樹脂をエポキシ樹脂[B]として用いると1液型エポキシ樹脂組成物の可使時間を長くすることができ、RTM成形法に使用する金型の設計自由度を高めることができる。
また、エポキシ樹脂[B]の構成モノマーとしては、グリシジル基を2つまたは3つ有する芳香族エポキシ樹脂として、多環芳香族炭化水素骨格を有する化合物を含んでいることも好ましい。多環芳香族環化水素骨格としては、例えば、ナフタレン骨格やアントラセン骨格が挙げられ、樹脂硬化物の物性の観点から、ナフタレン骨格であることがより好ましい。多環芳香族炭化水素基は、グリシジル基の他に置換基を有していてもよい。ナフタレン骨格を有する化合物としては、1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、1,5-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、2,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、2,7-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンなどのビス(グリシジルオキシ)ナフタレンや、2,2′-ビス(グリシジルオキシ)-1,1′-ビナフタレン、2,7-ビス(グリシジルオキシ)-1-[2-(グリシジルオキシ)-1-ナフチルメチル]ナフタレンなどのビナフタレン構造を有するエポキシ樹脂などが挙げられる、流動性の観点からビス(グリシジルオキシ)ナフタレンが特に好ましい。これらの化合物を構成モノマーとするエポキシ樹脂[B]は、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度を低下させ、かつ樹脂硬化物の耐熱性を向上させることができる。
1-2. epoxy resin [B]
The epoxy resin composition of the present invention contains an aromatic epoxy resin [B] composed of a monomer containing two or three glycidyl groups. The epoxy resin [B] lowers the viscosity of the one-liquid epoxy resin composition and improves the impregnation of the reinforcing fiber substrate with the resin.
The constituent monomer of the epoxy resin [B] is not particularly limited as long as it is an aromatic compound having two or three glycidyl groups. Examples of aromatic compounds having two glycidyl groups include diglycidylaniline and derivatives thereof. Certain diglycidyl-o-toluidine, diglycidyl-m-toluidine, diglycidyl-p-toluidine, diglycidyl-xylidine, diglycidyl-mesidine, diglycidyl-anisidine, diglycidyl-phenoxyaniline or diglycidyl-naphthylamine and derivatives thereof are preferably used.
In particular, diglycidyl-aniline, diglycidyl-o-toluidine, diglycidyl-m-toluidine, diglycidyl-p-toluidine and diglycidyl-phenoxyaniline are more preferably used, and diglycidyl-aniline or diglycidyl-o-toluidine is more preferably used. When an epoxy resin having these compounds as constituent monomers is used as the epoxy resin [B], the pot life of the one-liquid epoxy resin composition can be extended, and the degree of freedom in designing the mold used in the RTM molding method can be increased. can be enhanced.
Moreover, it is also preferable that the constituent monomers of the epoxy resin [B] contain a compound having a polycyclic aromatic hydrocarbon skeleton as an aromatic epoxy resin having two or three glycidyl groups. Examples of the polycyclic aromatic hydrogen cyclic skeleton include a naphthalene skeleton and an anthracene skeleton, and a naphthalene skeleton is more preferable from the viewpoint of the physical properties of the cured resin. The polycyclic aromatic hydrocarbon group may have a substituent other than the glycidyl group. Compounds having a naphthalene skeleton include 1,6-bis(glycidyloxy)naphthalene, 1,5-bis(glycidyloxy)naphthalene, 2,6-bis(glycidyloxy)naphthalene, and 2,7-bis(glycidyloxy) Bis(glycidyloxy)naphthalene such as naphthalene, 2,2'-bis(glycidyloxy)-1,1'-binaphthalene, 2,7-bis(glycidyloxy)-1-[2-(glycidyloxy)-1 Epoxy resins having a binaphthalene structure such as -naphthylmethyl]naphthalene are included, and bis(glycidyloxy)naphthalene is particularly preferred from the viewpoint of fluidity. The epoxy resin [B] containing these compounds as constituent monomers can reduce the viscosity of the one-liquid type epoxy resin composition and improve the heat resistance of the cured resin.

エポキシ樹脂[B]は、通常、硬化物の耐熱性向上に使用される4官能エポキシ樹脂と異なり、硬化物の架橋密度が過剰に上昇することがない。そのため、樹脂硬化物の靭性低下を防ぐことができる。
また、エポキシ樹脂[B]の構成モノマーとしては、グリシジル基を3つ有する芳香族化合物として、トリグリシジルアミノフェノール誘導体を含んでいることも好ましい。トリグリシジルアミノフェノール誘導体としては、トリグリシジル-m-アミノフェノール、トリグリシジル-p-アミノフェノールが挙げられる。これらは1液型エポキシ樹脂組成物の粘度を低下させ、また樹脂硬化物の耐熱性を向上させる。そのため、エポキシ樹脂[A]と組み合わせて用いることにより、1液型エポキシ樹脂組成物の強化繊維基材への樹脂含浸性を向上させるとともに、耐熱性及び高弾性率を維持した樹脂硬化物および繊維強化複合材料を与える。
また、エポキシ樹脂[B]の構成モノマーとしては、グリシジル基を3つ有するヘテロ芳香族化合物エポキシ樹脂として、トリグリシジルイソシアヌレート誘導体エポキシ樹脂を含んでいることも好ましい。トリグリシジルイソシアヌレート誘導体エポキシ樹脂としては、1,3,5-トリグリシジルイソシアヌレート、1,3,5-トリ(エチルグリシジル)イソシアヌレート、1,3,5-トリ(ペンチルグリシジル)イソシアヌレートが挙げられる。これらはエポキシ樹脂硬化物の耐熱性と弾性率を向上させる。そのため、エポキシ樹脂[A]と組み合わせて用いることにより、耐熱性及び高弾性率を維持した樹脂硬化物および繊維強化複合材料を与える。
本発明においてはエポキシ樹脂[B]の構成モノマーとして、ジグリシジルアニリン、ジグリシジル-o-トルイジン、ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、トリグリシジル-m-アミノフェノールまたはトリグリシジルイソシアヌレートから選択される1種類または2種以上の組み合わせを含んでいることが特に好ましい。すなわち、エポキシ樹脂[B]は、これらのモノマーから構成されるホモポリマー、コポリマー、又はそれらの混合物であることが特に好ましい。
エポキシ樹脂[B]のその他の例としては、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂[B]のB型粘度計において測定される120℃における粘度は、100mPa・s未満であることが好ましく、50mPa・s未満であることが特に好ましく、20mPa・s未満であることが更に好ましい。粘度が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂組成物の粘度を低くすることができ、RTM成形に有利である。
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物の主剤液における、エポキシ樹脂[B]の含有率は、主剤液中のエポキシ樹脂の総質量に対して、3~50質量%であることが好ましく、3~40質量%であることがより好ましく、5~40質量%であることが特に好ましい。主剤液中のエポキシ樹脂[B]の含有率をこの範囲とすることにより、RTM成形法に適した粘度や可使時間を有し、かつ耐熱性の高い樹脂硬化物や繊維強化複合材料をもたらす1液型エポキシ樹脂組成物を作製できる。
Epoxy resin [B] does not excessively increase the crosslink density of the cured product, unlike tetrafunctional epoxy resins that are usually used to improve the heat resistance of the cured product. Therefore, it is possible to prevent a decrease in toughness of the cured resin.
Moreover, it is also preferable that the constituent monomer of the epoxy resin [B] contains a triglycidylaminophenol derivative as an aromatic compound having three glycidyl groups. Triglycidylaminophenol derivatives include triglycidyl-m-aminophenol and triglycidyl-p-aminophenol. These reduce the viscosity of the one-component epoxy resin composition and improve the heat resistance of the cured resin. Therefore, by using it in combination with the epoxy resin [A], the resin-impregnated property of the one-liquid epoxy resin composition into the reinforcing fiber base material is improved, and the cured resin and fiber that maintain heat resistance and high elastic modulus Provides reinforced composites.
Moreover, it is also preferable that the constituent monomers of the epoxy resin [B] include a triglycidyl isocyanurate derivative epoxy resin as a heteroaromatic compound epoxy resin having three glycidyl groups. Triglycidyl isocyanurate derivative epoxy resins include 1,3,5-triglycidyl isocyanurate, 1,3,5-tri(ethylglycidyl) isocyanurate, and 1,3,5-tri(pentylglycidyl) isocyanurate. be done. These improve the heat resistance and elastic modulus of the cured epoxy resin. Therefore, by using it in combination with the epoxy resin [A], a cured resin and a fiber-reinforced composite material maintaining heat resistance and high elastic modulus can be obtained.
In the present invention, the constituent monomers of the epoxy resin [B] include diglycidylaniline, diglycidyl-o-toluidine, bis(glycidyloxy)naphthalene, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-m-aminophenol and triglycidylisocyanate. It is particularly preferred to contain one or a combination of two or more selected from nurates. That is, it is particularly preferred that the epoxy resin [B] is a homopolymer, copolymer, or mixture thereof composed of these monomers.
Other examples of the epoxy resin [B] include bisphenol A-type epoxy resin, bisphenol F-type epoxy resin, bisphenol S-type epoxy resin, phenol novolac-type epoxy resin, cresol novolak-type epoxy resin, and the like.
The viscosity of the epoxy resin [B] at 120° C. measured with a Brookfield viscometer is preferably less than 100 mPa s, particularly preferably less than 50 mPa s, and further preferably less than 20 mPa s. preferable. If the viscosity is within the above range, the viscosity of the epoxy resin composition can be lowered, which is advantageous for RTM molding.
The content of the epoxy resin [B] in the main liquid of the two-component epoxy resin composition of the present invention is preferably 3 to 50% by mass with respect to the total mass of the epoxy resin in the main liquid. It is more preferably from 5 to 40% by mass, and particularly preferably from 5 to 40% by mass. By setting the content of the epoxy resin [B] in the main liquid to this range, it is possible to obtain cured resins and fiber-reinforced composite materials that have a viscosity and pot life suitable for the RTM molding method and have high heat resistance. A one-component epoxy resin composition can be prepared.

1-3. 硬化剤[C]
本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤[C]を含み、硬化剤[C]が、(C-A)液状芳香族ポリアミン及び(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを含み、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含むか又は含まず、含まない場合、硬化剤[C]が、(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含む。
1-3. Curing agent [C]
The epoxy resin composition of the present invention contains a curing agent [C], and the curing agent [C] comprises (C-A) a liquid aromatic polyamine and (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group. (C-B) a solid aromatic amine containing secondary amino groups is (C-B1) a solid aromatic amine in which the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary and tertiary amino groups It may or may not be included, and if not included, the curing agent [C] further includes (CC) aliphatic cyclic polyamine.

(C-A)液状芳香族ポリアミン
本発明における「液状」芳香族ポリアミンとは、融点が室温(25℃)よりも低い、すなわち、室温(25℃)において液体状態である芳香族ポリアミンをいう。
(CA) Liquid Aromatic Polyamine The “liquid” aromatic polyamine in the present invention refers to an aromatic polyamine that has a melting point lower than room temperature (25° C.), ie, is in a liquid state at room temperature (25° C.).

液状芳香族ポリアミンは、2つ以上のアミノ基を有する、芳香族化合物である。本明細書において、特に断らない限り、「アミノ基」は、「一級アミノ基」、「二級アミノ基」及び「三級アミノ基」を含む。三級アミノ基はエポキシ樹脂の自己重合を促進し、得られる硬化物の耐熱性を低くする傾向があるため、高耐熱性の硬化物を得る観点から、液状芳香族ポリアミンは、2つ以上の一級アミノ基を含むか、2つ以上の二級アミノ基を含むか、あるいは、1つ以上の一級アミノ基と1つ以上の二級アミノ基とを含むことが好ましい。 A liquid aromatic polyamine is an aromatic compound having two or more amino groups. In the present specification, unless otherwise specified, "amino group" includes "primary amino group", "secondary amino group" and "tertiary amino group". Since the tertiary amino group promotes the self-polymerization of the epoxy resin and tends to lower the heat resistance of the resulting cured product, from the viewpoint of obtaining a highly heat-resistant cured product, the liquid aromatic polyamine is It preferably contains a primary amino group, two or more secondary amino groups, or one or more primary amino groups and one or more secondary amino groups.

液状芳香族ポリアミンは、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度を低くする観点から、粘度が80℃以上の加熱条件下で100cP以下であることが好ましく、より好ましくは0.001~60cP、更に好ましくは0.01~20cPの粘度を有する。液状芳香族ポリアミンの粘度は、市販の粘度測定装置、例えば、HAAKE社製RheoStress6000を用いて測定することができる。 The liquid aromatic polyamine preferably has a viscosity of 100 cP or less, more preferably 0.001 to 60 cP, and still more preferably 0.001 to 60 cP under heating conditions of 80° C. or higher, from the viewpoint of lowering the viscosity of the one-component epoxy resin composition. has a viscosity of 0.01-20 cP. The viscosity of the liquid aromatic polyamine can be measured using a commercially available viscosity measuring device such as RheoStress 6000 manufactured by HAAKE.

液状芳香族ポリアミンは、沸点が140℃以上であることが好ましく、より好ましくは150℃~500℃、更に好ましくは160℃~400℃、更により好ましくは180~350℃の沸点を有する。沸点が140℃以上であれば、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の製造過程において、1液型エポキシ樹脂組成物を強化繊維に含浸させる際の温度よりも十分に高いため、液状芳香族ポリアミン成分の揮発を抑制することができ、その結果、繊維強化複合材料の構造欠陥及び強度低下を抑制することができる。 The liquid aromatic polyamine preferably has a boiling point of 140.degree. C. or higher, more preferably 150.degree. If the boiling point is 140° C. or higher, it is sufficiently higher than the temperature at which the reinforcing fibers are impregnated with the one-component epoxy resin composition in the manufacturing process of the fiber-reinforced composite material using the epoxy resin as the matrix resin. volatilization of the group polyamine component can be suppressed, and as a result, structural defects and reduction in strength of the fiber-reinforced composite material can be suppressed.

好ましい液状芳香族ポリアミンとしては、例えば、ジメチルチオトルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’-メチレンビス[N-(1-メチルプロピル)アニリン]等が挙げられる。 Preferred liquid aromatic polyamines include, for example, dimethylthiotoluenediamine, diethyltoluenediamine, 4,4'-methylenebis[N-(1-methylpropyl)aniline] and the like.

液状芳香族ポリアミンの市販品の例としては、ジメチルチオトルエンジアミン(アルベマール社製「エタキュア300」、クミアイ化学工業社製「ハートキュア30」)、ジエチルトルエンジアミン(アルベマール社製「エタキュア100プラス」、クミアイ化学工業社製「ハートキュア10」)等が挙げられる。 Examples of commercially available liquid aromatic polyamines include dimethylthiotoluenediamine (“Etacure 300” manufactured by Albemarle, “Heartcure 30” manufactured by Kumiai Chemical Industry Co., Ltd.), diethyltoluene diamine (“Etacure 100 Plus” manufactured by Albemarle), "Heart Cure 10" manufactured by Kumiai Chemical Industry Co., Ltd.) and the like.

液状芳香族ポリアミンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。二種以上の液状芳香族ポリアミンを組み合わせて用いる場合には、硬化物の強度及び耐熱性を高める観点から、液状芳香族アミンの総質量に対して、2つ以上の一級アミノ基を含む液状芳香族ポリアミンが50~90質量%の割合で含まれることが好ましく、60~80質量%の割合で含まれることがより好ましい。 The liquid aromatic polyamines may be used singly or in combination of two or more. When two or more types of liquid aromatic polyamines are used in combination, from the viewpoint of enhancing the strength and heat resistance of the cured product, liquid aromatic polyamines containing two or more primary amino groups are added to the total mass of the liquid aromatic amines. The group polyamine is preferably contained in a proportion of 50 to 90% by mass, more preferably in a proportion of 60 to 80% by mass.

硬化剤[C]を100質量%とした場合、液状芳香族ポリアミンは、低粘度の1液型エポキシ樹脂組成物を得る観点から、好ましくは40~97質量%、より好ましくは50~95質量%、更に好ましくは55~93質量%の量で、硬化剤[C]に含まれる。 When the curing agent [C] is 100% by mass, the liquid aromatic polyamine is preferably 40 to 97% by mass, more preferably 50 to 95% by mass, from the viewpoint of obtaining a low-viscosity one-component epoxy resin composition. , more preferably in an amount of 55 to 93% by mass in the curing agent [C].

(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミン
本発明における「固形」芳香族アミンとは、融点が室温(25℃)よりも高い、すなわち、室温(25℃)において固体状態である芳香族アミンをいう。
(C-B) Solid Aromatic Amines Containing Secondary Amino Groups A “solid” aromatic amine in the present invention has a melting point higher than room temperature (25° C.), i.e., is in a solid state at room temperature (25° C.) Aromatic amines.

本発明の固形芳香族アミンは、二級アミノ基を含む。固形芳香族アミンが二級アミノ基を含むことにより、硬化物の衝撃強度を高くすることができる。 The solid aromatic amines of the present invention contain secondary amino groups. By including a secondary amino group in the solid aromatic amine, the impact strength of the cured product can be increased.

二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、融点が160℃以下であることが好ましく、例えば、155℃以下、又は150℃以下であることが好ましい。また、二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、融点が、例えば、30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上、又は70℃以上であることが好ましい。融点が160℃以下であれば、液状芳香族ポリアミンに短時間で容易に溶解させることができる。 The solid aromatic amine containing a secondary amino group preferably has a melting point of 160°C or less, for example 155°C or less, or preferably 150°C or less. Moreover, the solid aromatic amine containing a secondary amino group preferably has a melting point of, for example, 30° C. or higher, 40° C. or higher, 50° C. or higher, 60° C. or higher, or 70° C. or higher. If the melting point is 160° C. or less, it can be easily dissolved in a liquid aromatic polyamine in a short time.

融点が160℃以下の二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとしては、例えば、N-フェニル-1-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、N-(p-トリル)-1-ナフチルアミン、N-フェニル-3-ビフェニルアミン、ビス(3-ビフェニリル)アミン、2-(3-ビフェニリル)アミノ-9,9-ジメチルフルオレン、ビス(4-tert-ブチルフェニル)アミン、4-tert-ブチルフェニルフェニルアミン、ビス-α-メチルベンジルフェノチアジン、ジフェニルアミンと2,4,4-トリメチルペンテンとの反応物、ジフェニルアミン、N-フェニルベンジルアミン、3-メチルジフェニルアミン、3,4-ジメチルジフェニルアミン、4,4’-ジメチルジフェニルアミン、3-メトキシジフェニルアミン、10-メトキシ-2,2’-イミノスチルベン、N-ベンジル-2-ナフチルアミン、1,2’-ジナフチルアミン、1,1’-ジナフチルアミン、4-イソプロピルアミノジフェニルアミン、2,6-ビス[(2-ヒドロキシエチル)アミノ]トルエン、4-(2-オクチルアミノ)ジフェニルアミン、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-1,4-フェニレンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、1,3-ジフェニルグアニジン、p-(p-トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミン、ビス(2-ベンズアミドフェニル)ジスルフィド、N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニルエチレンジアミン、5-(アセトアセトアミド)-2-ベンゾイミダゾリノン、1-(o-トリル)ビグアニド、フェニルビグアニド、末端アミノ基を含む高分子ビグアニド化合物、4-フェニルセミカルバジド、4-フェニル-3-チオセミカルバジド、1,2,3-トリフェニルグアニジン等が挙げられる。 Examples of the solid aromatic amine containing a secondary amino group having a melting point of 160° C. or lower include N-phenyl-1-naphthylamine, octylated diphenylamine, 4,4′-bis(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamine, N -(p-tolyl)-1-naphthylamine, N-phenyl-3-biphenylamine, bis(3-biphenylyl)amine, 2-(3-biphenylyl)amino-9,9-dimethylfluorene, bis(4-tert- butylphenyl)amine, 4-tert-butylphenylphenylamine, bis-α-methylbenzylphenothiazine, reaction products of diphenylamine and 2,4,4-trimethylpentene, diphenylamine, N-phenylbenzylamine, 3-methyldiphenylamine, 3,4-dimethyldiphenylamine, 4,4'-dimethyldiphenylamine, 3-methoxydiphenylamine, 10-methoxy-2,2'-iminostilbene, N-benzyl-2-naphthylamine, 1,2'-dinaphthylamine, 1, 1'-dinaphthylamine, 4-isopropylaminodiphenylamine, 2,6-bis[(2-hydroxyethyl)amino]toluene, 4-(2-octylamino)diphenylamine, N-(1,3-dimethylbutyl)-N '-Phenyl-1,4-phenylenediamine, 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer, 1,3-diphenylguanidine, p-(p-toluenesulfonylamido)diphenylamine, N-phenyl- N'-(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl)-p-phenylenediamine, bis(2-benzamidophenyl)disulfide, N,N'-diphenyl-1,4-phenylenediamine, N,N'-diphenylethylenediamine , 5-(acetoacetamido)-2-benzimidazolinone, 1-(o-tolyl)biguanide, phenylbiguanide, polymeric biguanide compounds containing terminal amino groups, 4-phenylsemicarbazide, 4-phenyl-3-thiosemicarbazide, 1,2,3-triphenylguanidine and the like.

二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、沸点が140℃以上であることが好ましく、より好ましくは145℃~550℃、更に好ましくは150℃~500℃、更により好ましくは160℃~450℃、特に好ましくは170~400℃の沸点を有する。沸点が140℃以上であれば、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の製造過程において、1液型エポキシ樹脂組成物を強化繊維に含浸させる際の温度よりも十分に高いため、二級アミノ基を含む固形芳香族アミン成分の揮発を抑制することができ、その結果、繊維強化複合材料の構造欠陥及び強度低下を抑制することができる。 The solid aromatic amine containing a secondary amino group preferably has a boiling point of 140°C or higher, more preferably 145°C to 550°C, still more preferably 150°C to 500°C, still more preferably 160°C to 450°C. , particularly preferably having a boiling point of from 170 to 400°C. If the boiling point is 140° C. or higher, it is sufficiently higher than the temperature at which the reinforcing fibers are impregnated with the one-component epoxy resin composition in the manufacturing process of the fiber-reinforced composite material using the epoxy resin as the matrix resin. Volatilization of the solid aromatic amine component containing amino groups can be suppressed, and as a result, structural defects and reduction in strength of the fiber-reinforced composite material can be suppressed.

沸点が140℃以上の二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとしては、例えば、N-フェニル-1-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、N-(p-トリル)-1-ナフチルアミン、N-フェニル-3-ビフェニルアミン、ビス(3-ビフェニリル)アミン、2-(3-ビフェニリル)アミノ-9,9-ジメチルフルオレン、ビス(4-tert-ブチルフェニル)アミン、4-tert-ブチルフェニルフェニルアミン、ビス-α-メチルベンジルフェノチアジン、ジフェニルアミンと2,4,4-トリメチルペンテンとの反応物、ジフェニルアミン、N-フェニルベンジルアミン、3-メチルジフェニルアミン、3,4-ジメチルジフェニルアミン、4,4’-ジメチルジフェニルアミン、3-メトキシジフェニルアミン、10-メトキシ-2,2’-イミノスチルベン、N-ベンジル-2-ナフチルアミン、1,2’-ジナフチルアミン、1,1’-ジナフチルアミン、4-イソプロピルアミノジフェニルアミン、2,6-ビス[(2-ヒドロキシエチル)アミノ]トルエン、4-(2-オクチルアミノ)ジフェニルアミン、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-1,4-フェニレンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、1,3-ジフェニルグアニジン、p-(p-トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミン、ビス(2-ベンズアミドフェニル)ジスルフィド、N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1,5-ジフェニルカルボノヒドラジド、N,N’-ジフェニルエチレンジアミン、5-(アセトアセトアミド)-2-ベンゾイミダゾリノン、1-(o-トリル)ビグアニド、1-フェニルグアニジン、フェニルビグアニド、末端アミノ基を含む高分子ビグアニド化合物、4-フェニルセミカルバジド、4-フェニル-3-チオセミカルバジド、1,2,3-トリフェニルグアニジン等が挙げられる。 Examples of the solid aromatic amine containing a secondary amino group having a boiling point of 140° C. or higher include N-phenyl-1-naphthylamine, octylated diphenylamine, 4,4′-bis(α,α-dimethylbenzyl)diphenylamine, N -(p-tolyl)-1-naphthylamine, N-phenyl-3-biphenylamine, bis(3-biphenylyl)amine, 2-(3-biphenylyl)amino-9,9-dimethylfluorene, bis(4-tert- butylphenyl)amine, 4-tert-butylphenylphenylamine, bis-α-methylbenzylphenothiazine, reaction products of diphenylamine and 2,4,4-trimethylpentene, diphenylamine, N-phenylbenzylamine, 3-methyldiphenylamine, 3,4-dimethyldiphenylamine, 4,4'-dimethyldiphenylamine, 3-methoxydiphenylamine, 10-methoxy-2,2'-iminostilbene, N-benzyl-2-naphthylamine, 1,2'-dinaphthylamine, 1, 1'-dinaphthylamine, 4-isopropylaminodiphenylamine, 2,6-bis[(2-hydroxyethyl)amino]toluene, 4-(2-octylamino)diphenylamine, N-(1,3-dimethylbutyl)-N '-Phenyl-1,4-phenylenediamine, 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer, 1,3-diphenylguanidine, p-(p-toluenesulfonylamido)diphenylamine, N-phenyl- N'-(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl)-p-phenylenediamine, bis(2-benzamidophenyl)disulfide, N,N'-diphenyl-1,4-phenylenediamine, 1,3-di-o -tolylguanidine, 1,5-diphenylcarbonohydrazide, N,N'-diphenylethylenediamine, 5-(acetoacetamido)-2-benzimidazolinone, 1-(o-tolyl)biguanide, 1-phenylguanidine, phenylbiguanide , polymeric biguanide compounds containing terminal amino groups, 4-phenylsemicarbazide, 4-phenyl-3-thiosemicarbazide, 1,2,3-triphenylguanidine and the like.

二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとしては、1つの二級アミノ基を有するモノアミンを含んでもよく、2つ以上のアミノ基を有し、そのうちの少なくとも1つが二級アミノ基であるポリアミンを含んでもよい。1液型エポキシ樹脂組成物の硬化速度や硬化物の機械的性質を向上させる観点から、二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含むことが好ましい。(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンとしては、(C-B1’)アミノ基として二級アミノ基のみを含む固形芳香族アミン(二級アミノ基の数が1つ、2つ又は3つ以上、一級アミノ基と三級アミノ基との合計数が0)を含むことが好ましい。 Solid aromatic amines containing secondary amino groups may include monoamines having one secondary amino group, and polyamines having two or more amino groups, at least one of which is a secondary amino group. may contain. From the viewpoint of improving the curing speed of the one-liquid epoxy resin composition and the mechanical properties of the cured product, the solid aromatic amine containing secondary amino groups (C-B1) has a number of primary amino groups. and tertiary amino groups in excess of the total number of solid aromatic amines. (C-B1) The solid aromatic amine having more secondary amino groups than the total number of primary and tertiary amino groups includes (C-B1′) a solid aromatic amine containing only secondary amino groups as amino groups. It preferably contains an aromatic amine (the number of secondary amino groups is 1, 2, or 3 or more, and the total number of primary and tertiary amino groups is 0).

(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンとしては、例えば、アミノ基として1つの二級アミノ基のみを有する固形芳香族モノアミン(C-B1’に相当)、アミノ基として2つ以上の二級アミノ基のみを有する固形芳香族ポリアミン(C-B1’に相当)、1つの一級アミノ基と2つの二級アミノ基を有する固形芳香族ポリアミン、2つの二級アミノ基と1つの三級アミノ基を有する固形芳香族ポリアミン、1つの一級アミノ基と3つ以上の二級アミノ基を有する固形芳香族ポリアミン、3つ以上の二級アミノ基と1つの三級アミノ基を有する固形芳香族ポリアミン等が挙げられる。 (C-B1) The solid aromatic amine having more secondary amino groups than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups is, for example, a solid aromatic amine having only one secondary amino group as an amino group. monoamine (equivalent to C-B1′), solid aromatic polyamine having only two or more secondary amino groups as amino groups (equivalent to C-B1′), one primary amino group and two secondary amino groups a solid aromatic polyamine having two secondary amino groups and one tertiary amino group; a solid aromatic polyamine having one primary amino group and three or more secondary amino groups; three or more and solid aromatic polyamines having one secondary amino group and one tertiary amino group.

アミノ基として1つの二級アミノ基のみを有する固形芳香族モノアミン(C-B1’に相当)の好ましい例としては、N-フェニル-1-ナフチルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、N-(p-トリル)-1-ナフチルアミン、N-フェニル-3-ビフェニルアミン、ビス(3-ビフェニリル)アミン、2-(3-ビフェニリル)アミノ-9,9-ジメチルフルオレン、ビス(4-tert-ブチルフェニル)アミン、4-tert-ブチルフェニルフェニルアミン、ビス-α-メチルベンジルフェノチアジン、ジフェニルアミンと2,4,4-トリメチルペンテンとの反応物、ジフェニルアミン、N-フェニルベンジルアミン、3-メチルジフェニルアミン、3,4-ジメチルジフェニルアミン、4,4’-ジメチルジフェニルアミン、3-メトキシジフェニルアミン、10-メトキシ-2,2’-イミノスチルベン、N-ベンジル-2-ナフチルアミン、1,2’-ジナフチルアミン、1,1’-ジナフチルアミン等が挙げられる。 Preferred examples of solid aromatic monoamines (corresponding to C-B1′) having only one secondary amino group as an amino group include N-phenyl-1-naphthylamine, octylated diphenylamine, 4,4′-bis(α ,α-dimethylbenzyl)diphenylamine, N-(p-tolyl)-1-naphthylamine, N-phenyl-3-biphenylamine, bis(3-biphenylyl)amine, 2-(3-biphenylyl)amino-9,9- Dimethylfluorene, bis(4-tert-butylphenyl)amine, 4-tert-butylphenylphenylamine, bis-α-methylbenzylphenothiazine, reaction product of diphenylamine and 2,4,4-trimethylpentene, diphenylamine, N- phenylbenzylamine, 3-methyldiphenylamine, 3,4-dimethyldiphenylamine, 4,4'-dimethyldiphenylamine, 3-methoxydiphenylamine, 10-methoxy-2,2'-iminostilbene, N-benzyl-2-naphthylamine, 1 , 2′-dinaphthylamine, 1,1′-dinaphthylamine and the like.

アミノ基として2つ以上の二級アミノ基のみを有する固形芳香族ポリアミン(C-B1’に相当)の好ましい例としては、4-イソプロピルアミノジフェニルアミン、2,6-ビス[(2-ヒドロキシエチル)アミノ]トルエン、4-(2-オクチルアミノ)ジフェニルアミン、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-1,4-フェニレンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、1,3-ジフェニルグアニジン、p-(p-トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン、N-フェニル-N’-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミン、ビス(2-ベンズアミドフェニル)ジスルフィド、N,N’-ジフェニル-1,4-フェニレンジアミン、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1,5-ジフェニルカルボノヒドラジド、N,N’-ジフェニルエチレンジアミン、5-(アセトアセトアミド)-2-ベンゾイミダゾリノン等が挙げられる。 Preferred examples of solid aromatic polyamines (corresponding to C-B1′) having only two or more secondary amino groups as amino groups include 4-isopropylaminodiphenylamine, 2,6-bis[(2-hydroxyethyl) amino]toluene, 4-(2-octylamino)diphenylamine, N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-1,4-phenylenediamine, 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydro Quinoline polymer, 1,3-diphenylguanidine, p-(p-toluenesulfonylamido)diphenylamine, N-phenyl-N'-(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl)-p-phenylenediamine, bis(2- benzamidophenyl)disulfide, N,N'-diphenyl-1,4-phenylenediamine, 1,3-di-o-tolylguanidine, 1,5-diphenylcarbonohydrazide, N,N'-diphenylethylenediamine, 5-( acetoacetamido)-2-benzimidazolinone and the like.

(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンのその他の例としては、1-(o-トリル)ビグアニド、1-フェニルグアニジン、フェニルビグアニド、末端アミノ基を含む高分子ビグアニド化合物、4-フェニルセミカルバジド、4-フェニル-3-チオセミカルバジド、1,2,3-トリフェニルグアニジン等が挙げられる。 (C-B1) Other examples of solid aromatic amines having more secondary amino groups than the total number of primary and tertiary amino groups include 1-(o-tolyl)biguanide and 1-phenylguanidine. , phenylbiguanide, polymeric biguanide compounds containing terminal amino groups, 4-phenylsemicarbazide, 4-phenyl-3-thiosemicarbazide, 1,2,3-triphenylguanidine and the like.

二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンを含んでもよい。例えば、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含まず、(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンを含んでもよい。この場合、硬化剤[C]は、後述する(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含む。あるいは、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとして、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンと、(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンとを併用してもよい。この場合、硬化剤[C]は、後述する(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含んでもよく、含まなくてもよい。 Solid aromatic amines containing secondary amino groups may include (C-B2) solid aromatic polyamines in which the number of secondary amino groups is less than or equal to the total number of primary and tertiary amino groups. For example, (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group is (C-B1) a solid aromatic amine in which the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary and tertiary amino groups. and (C-B2) a solid aromatic polyamine in which the number of secondary amino groups is equal to or less than the total number of primary and tertiary amino groups. In this case, the curing agent [C] further contains a (CC) aliphatic cyclic polyamine described later. Alternatively, (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group, (C-B1) a solid aromatic amine having more secondary amino groups than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups , and (C-B2) a solid aromatic polyamine in which the number of secondary amino groups is equal to or less than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups. In this case, the curing agent [C] may or may not further contain a (CC) aliphatic cyclic polyamine described later.

(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンとしては、一級アミノ基と二級アミノ基とを含む固形芳香族ポリアミン(例えば、1つの一級アミノ基と1つの二級アミノ基とを有する固形芳香族ポリアミン、2つの一級アミノ基と1つの二級アミノ基とを有する固形芳香族ポリアミン等)、二級アミノ基と三級アミノ基とを含む固形芳香族ポリアミン(例えば、1つの二級アミノ基と1つの三級アミノ基とを含む固形芳香族ポリアミン等)、一級アミノ基と二級アミノ基と三級アミノ基とを含む固形芳香族ポリアミンが挙げられる。 (C-B2) The solid aromatic polyamine in which the number of secondary amino groups is equal to or less than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups includes solid aromatic polyamines containing primary and secondary amino groups ( For example, solid aromatic polyamines having one primary amino group and one secondary amino group, solid aromatic polyamines having two primary amino groups and one secondary amino group, etc.), secondary amino groups and three solid aromatic polyamines containing primary amino groups (e.g., solid aromatic polyamines containing one secondary amino group and one tertiary amino group), primary amino groups, secondary amino groups, and tertiary amino groups; and solid aromatic polyamines comprising:

(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンの好ましい例としては、4-アミノジフェニルアミン、2,4-ジアミノジフェニルアミン、2-アミノジフェニルアミン、4-アミノ-4’-メトキシジフェニルアミン、1-フェニルビグアニド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、2,6-ナフトエ酸ジヒドラジド、4,4’-ビスベンゼンジヒドラジド、1,4-ナフトエ酸ジヒドラジド、ナフタレン-2,6-ジカルボヒドラジド、3-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸ヒドラジド等が挙げられる。 (C-B2) Preferable examples of solid aromatic polyamines having the number of secondary amino groups equal to or less than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups include 4-aminodiphenylamine, 2,4-diaminodiphenylamine, 2 -aminodiphenylamine, 4-amino-4'-methoxydiphenylamine, 1-phenylbiguanide, isophthalic acid dihydrazide, terephthalic acid dihydrazide, 2,6-naphthoic acid dihydrazide, 4,4'-bisbenzenedihydrazide, 1,4-naphthoic acid dihydrazide, naphthalene-2,6-dicarbohydrazide, 3-hydroxy-2-naphthoic acid hydrazide and the like.

(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。例えば、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンと、(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンとを併用してもよい。あるいは、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとして、2種以上の(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを組み合わせて使用してもよく、2種以上の(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンを組み合わせて使用してもよい。 (CB) Solid aromatic amines containing secondary amino groups may be used singly or in combination of two or more. For example, (C-B1) a solid aromatic amine in which the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary and tertiary amino groups, and (C-B2) a primary amino group in which the number of secondary amino groups is A solid aromatic polyamine whose number is equal to or less than the total number of tertiary amino groups may be used in combination. Alternatively, as the (C-B) solid aromatic amine containing a secondary amino group, two or more (C-B1) solid aromatic amines in which the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups Aromatic amines may be used in combination, and solid aromatic polyamines in which the number of two or more (C-B2) secondary amino groups is equal to or less than the total number of primary and tertiary amino groups. may be used.

(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンは、芳香環にハロゲン等の置換基を有していてもよい。芳香環にハロゲン置換基を有する(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを使用することにより、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度安定性を改善することが可能である。 (CB) The solid aromatic amine containing a secondary amino group may have a substituent such as halogen on the aromatic ring. By using a solid aromatic amine containing a (C—B) secondary amino group having a halogen substituent on the aromatic ring, it is possible to improve the viscosity stability of the one-component epoxy resin composition.

二級アミノ基を含む固形芳香族ポリアミンの市販品の例としては、1-(o-トリル)ビグアニド(大内新興化学工業社製「ノクセラーBG」、HUNTSMAN社製「Aradur2844」、Thomas Swan社製「Casamine OTB」)、4-イソプロピルアミノジフェニルアミン(大内新興化学工業社製「ノクラック810-NA」、川口化学工業社製「アンテージ3C」)、4-アミノジフェニルアミン(精工化学社製「4-アミノジフェニルアミン」、LANXESS社製「4-ADPA」)、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(大内新興化学工業社製「ノクラック224(224-S)」、精工化学社製「ノンフレックスRD」、「ノンフレックスQS」)、N-フェニル-1-ナフチルアミン(大内新興化学工業社製「ノクラックPA」)、1,3-ジフェニルグアニジン(大内新興化学工業社製「ノクセラーD」、三新化学工業社制「サンセラーD,D-G」)、4,4’-ビス(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン(大内新興化学工業社製「ノクラックCD」、精工化学社製「ノンフレックスDCD」)等が挙げられる。 Commercially available examples of solid aromatic polyamines containing secondary amino groups include 1-(o-tolyl)biguanide (“Noxcellar BG” manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd., “Aradur 2844” manufactured by HUNTSMAN, manufactured by Thomas Swan). "Casamine OTB"), 4-isopropylaminodiphenylamine ("Noclac 810-NA" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd., "Antage 3C" manufactured by Kawaguchi Chemical Industry Co., Ltd.), 4-aminodiphenylamine (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd. "4-amino Diphenylamine”, LANXESS “4-ADPA”), 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer (Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd. “Nocrac 224 (224-S)”, Seiko Kagaku Co., Ltd. "Nonflex RD" and "Nonflex QS" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.), N-phenyl-1-naphthylamine ("Nocrac PA" manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.), 1,3-diphenylguanidine (manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd. " Noccellar D", Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. "Sancellar D, DG"), 4,4'-bis (α, α-dimethylbenzyl) diphenylamine (manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd. "Nocrac CD", Seiko Kagaku "Nonflex DCD" manufactured by the company).

硬化剤[C]を100質量%とした場合、二級アミノ基を含む固形芳香族ポリアミンは、硬化物の衝撃強度を高める観点から、好ましくは1~45質量%、より好ましくは2~40質量%、更に好ましくは3~35質量%の量で、硬化剤[C]に含まれる。 When the curing agent [C] is 100% by mass, the solid aromatic polyamine containing a secondary amino group is preferably 1 to 45% by mass, more preferably 2 to 40% by mass, from the viewpoint of increasing the impact strength of the cured product. %, more preferably 3 to 35 mass %, in the curing agent [C].

硬化剤[C]は、硬化物の伸びや曲げ強度等の機械的性質を向上させる観点から、任意に、融点160℃以下の、二級アミノ基を含まないが一級アミノ基を含む固形芳香族アミンを含んでもよい。融点160℃以下の二級アミノ基を含まないが一級アミノ基を含む固形芳香族アミンの好ましい例としては、4,4’-メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)、2,2’-ジイソプロピルー6,6’-ジメチルー4,4’-メチレンジアニリン、2,2’,6,6’-テトライソプロピルー4,4’-メチレンジアニリン、4,4’-メチレンビス(2,6-ジエチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(3-クロロ-2,6-ジエチルアニリン)、1,3-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、2,6-ジアミノトルエン、2,4,6-トリメチル-1,3-フェニレンジアミン、3-アミノビフェニル、3-アミノ-4-メトキシビフェニル、2-アミノフルオレン、2-アミノ-9-フルオレノン、2,7-ジアミノフルオレン、3-アミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン等が挙げられる。 From the viewpoint of improving mechanical properties such as elongation and bending strength of the cured product, the curing agent [C] is optionally a solid aromatic solid containing a primary amino group but not containing a secondary amino group and having a melting point of 160° C. or less. May contain amines. Preferred examples of solid aromatic amines containing primary amino groups but not secondary amino groups having a melting point of 160° C. or less include 4,4′-methylenebis(2-ethyl-6-methylaniline), 2,2′- Diisopropyl-6,6'-dimethyl-4,4'-methylenedianiline, 2,2',6,6'-tetraisopropyl-4,4'-methylenedianiline, 4,4'-methylenebis(2,6- diethylaniline), 4,4′-methylenebis(3-chloro-2,6-diethylaniline), 1,3-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene, 2,4,6- trimethyl-1,3-phenylenediamine, 3-aminobiphenyl, 3-amino-4-methoxybiphenyl, 2-aminofluorene, 2-amino-9-fluorenone, 2,7-diaminofluorene, 3-aminobenzophenone, 3, 4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 3,4-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone and the like.

(C-C)脂肪族環状ポリアミン
硬化剤[C]は、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含まない場合(すなわち、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとして、(C-B2)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数以下である固形芳香族ポリアミンのみを含む場合)、(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含む。また、硬化剤[C]は、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとして(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含む場合に、(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含んでもよく、含まなくてもよい。
(C-C) Aliphatic cyclic polyamine curing agent [C] contains (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group, (C-B1) the number of secondary amino groups is three When the number of solid aromatic amines larger than the total number of secondary amino groups is not included (that is, (C-B) as a solid aromatic amine containing secondary amino groups, the number of (C-B2) secondary amino groups is primary If it contains only solid aromatic polyamines with the total number of amino groups and tertiary amino groups or less), it further contains (CC) aliphatic cyclic polyamines. In addition, the curing agent [C] is (C-B) a solid aromatic amine containing secondary amino groups, and (C-B1) the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary amino groups and tertiary amino groups. When it contains a large amount of solid aromatic amine, it may or may not further contain a (C—C) aliphatic cyclic polyamine.

硬化剤[C]における(C-C)脂肪族環状ポリアミンは、(C-A)液状芳香族ポリアミンと(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンによるエポキシ樹脂の硬化を促進する作用を有する。すなわち、硬化剤[C]は、脂肪族環状ポリアミンを含むことにより、1液型エポキシ樹脂組成物の硬化を促進し、硬化速度を速めることができる。脂肪族環状ポリアミンは、環構造上に(すなわち、環に結合している)置換基として2つ以上のアミノ基を有する脂肪族炭化水素であってもよく、環構造中に(すなわち、環を構成している)2つ以上のアミノ基を有する複素環式アミンであってもよい。また環構造上に置換基として1つ以上のアミノ基を有し、かつ環構造中に1つ以上のアミノ基を有する複素環式アミンであってもよい。環構造上の置換基としてのアミノ基としては、一級アミノ基又は二級アミノ基が挙げられ、一級アミノ基が好ましい。複素環式アミンの環構造中のアミノ基としては、二級アミノ基が好ましい。 The (C-C) aliphatic cyclic polyamine in the curing agent [C] accelerates the curing of the epoxy resin by the (C-A) liquid aromatic polyamine and (C-B) the solid aromatic amine containing a secondary amino group. have an effect. That is, the curing agent [C] can accelerate the curing of the one-liquid type epoxy resin composition and increase the curing speed by containing the aliphatic cyclic polyamine. Aliphatic cyclic polyamines may be aliphatic hydrocarbons having two or more amino groups as substituents on the ring structure (i.e., attached to the ring) and in the ring structure (i.e., It may also be a heterocyclic amine having two or more amino groups. It may also be a heterocyclic amine having one or more amino groups as substituents on the ring structure and one or more amino groups in the ring structure. Amino groups as substituents on the ring structure include primary amino groups and secondary amino groups, with primary amino groups being preferred. A secondary amino group is preferred as the amino group in the ring structure of the heterocyclic amine.

本発明における脂肪族環状ポリアミンにおいては、好ましくは、窒素原子やアミノ基が錯体又は塩構造を形成していないものが選択される。錯体又は塩構造を形成していないフリーのアミノ基を有する脂肪族環状ポリアミンの場合、窒素原子やアミノ基が錯体又は塩構造を形成して安定化されている脂肪族環状ポリアミンに比べ、1液型エポキシ樹脂組成物の硬化速度をより速めることができる。 In the aliphatic cyclic polyamine used in the present invention, those in which nitrogen atoms and amino groups do not form complexes or salt structures are preferably selected. In the case of aliphatic cyclic polyamines having free amino groups that do not form complexes or salt structures, compared to aliphatic cyclic polyamines in which nitrogen atoms and amino groups form complexes or salt structures and are stabilized, one liquid The curing speed of the type epoxy resin composition can be increased.

本発明における脂肪族環状ポリアミンの環構造において、好ましくは、環構造中のアミノ基(好ましくは二級アミノ基)に隣接する元素(炭素原子等)及び/又は環構造上のアミノ基が結合している元素(炭素原子等)に隣接する元素(炭素原子等)の置換基が全て水素原子であるものが選択される。上記置換基が全て水素原子である場合、水素原子以外の置換基(例えば、アルキル基等)が結合している場合に比べ、アミノ基がエポキシ樹脂と反応するうえでの立体障害がないため、1液型エポキシ樹脂組成物の硬化速度をより速めることができる。環構造中にアミノ基が2つ以上ある場合には、少なくとも、環構造中の1つのアミノ基に隣接する2つの元素の置換基が全て水素原子であればよいが、環構造中の全てのアミノ基に隣接する元素の置換基が全て水素原子であることが好ましい。環構造上に置換基としてのアミノ基が2つ以上結合している場合には、少なくとも、アミノ基が結合している1つの元素に隣接する2つの元素の置換基が全て水素原子であればよいが、アミノ基が結合している全ての元素に隣接する元素の置換基が全て水素原子であることが好ましい。より好ましくは、環構造中のアミノ基(好ましくは二級アミノ基)以外の元素(炭素原子等)及び/又は環構造上のアミノ基が結合している元素(炭素原子等)以外の元素(炭素原子等)の置換基が全て水素原子であるものが選択される。 In the ring structure of the aliphatic cyclic polyamine in the present invention, preferably, an element (such as a carbon atom) adjacent to an amino group (preferably a secondary amino group) in the ring structure and/or an amino group on the ring structure is bonded. All the substituents of the elements (such as carbon atoms) adjacent to the element (such as carbon atoms) are hydrogen atoms. When all of the above substituents are hydrogen atoms, there is no steric hindrance in reacting the amino group with the epoxy resin compared to the case where a substituent other than a hydrogen atom (for example, an alkyl group) is attached. The curing speed of the one-liquid type epoxy resin composition can be increased. When there are two or more amino groups in the ring structure, at least the substituents of the two elements adjacent to one amino group in the ring structure are all hydrogen atoms. It is preferred that all the substituents of the elements adjacent to the amino group are hydrogen atoms. When two or more amino groups are bonded to the ring structure as substituents, at least the substituents of two elements adjacent to one element to which the amino group is bonded are all hydrogen atoms. Although good, it is preferred that all the substituents of the elements adjacent to all the elements to which the amino group is attached are hydrogen atoms. More preferably, an element (such as a carbon atom) other than an amino group (preferably a secondary amino group) in the ring structure and/or an element (such as a carbon atom) to which the amino group on the ring structure is bonded ( carbon atoms, etc.) are all hydrogen atoms.

脂肪族環状ポリアミンは、沸点が140℃以上であることが好ましく、145℃~250℃であることがより好ましい。沸点が140℃以上であれば、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の製造過程において、強化繊維を1液型エポキシ樹脂組成物に含浸させる際の温度よりも十分に高いため、脂肪族環状ポリアミン成分の揮発を抑制することができ、その結果、繊維強化複合材料の構造欠陥及び強度低下を抑制することができる。 The aliphatic cyclic polyamine preferably has a boiling point of 140°C or higher, more preferably 145°C to 250°C. If the boiling point is 140° C. or higher, it is sufficiently higher than the temperature at which the reinforcing fiber is impregnated into the one-component epoxy resin composition in the manufacturing process of the fiber-reinforced composite material using the epoxy resin as the matrix resin. Volatilization of the cyclic polyamine component can be suppressed, and as a result, structural defects and reduction in strength of the fiber-reinforced composite material can be suppressed.

脂肪族環状ポリアミンは、融点が160℃以下であることが好ましく、例えば、150℃以下、140℃以下、130℃以下、又は120℃以下であることが好ましい。融点が160℃以下であれば、液状芳香族ポリアミンに短時間で容易に溶解させることができる。 The aliphatic cyclic polyamine preferably has a melting point of 160° C. or lower, for example, 150° C. or lower, 140° C. or lower, 130° C. or lower, or 120° C. or lower. If the melting point is 160° C. or less, it can be easily dissolved in a liquid aromatic polyamine in a short time.

脂肪族環状ポリアミンは、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度を低くする観点から、1個、2個又は3個の環構造を持つ化合物であることが好ましい。 The aliphatic cyclic polyamine is preferably a compound having one, two or three ring structures from the viewpoint of reducing the viscosity of the one-liquid type epoxy resin composition.

脂肪族環状ポリアミンは、硬化物の耐熱性を高める観点から、一級アミノ基又は二級アミノ基を含むことが好ましい。反応性の観点から、環構造中のアミノ基としては二級アミノ基を含むことがより好ましく、二級アミノ基のみを含むことが更により好ましく、置換基としてのアミノ基としては一級アミノ基を含むことがより好ましい。一級アミノ基又は二級アミノ基が含まれていれば、硬化物の耐熱性等の物性に悪影響を与えない範囲で三級アミノ基が含まれていてもよい。 The aliphatic cyclic polyamine preferably contains a primary amino group or a secondary amino group from the viewpoint of enhancing the heat resistance of the cured product. From the viewpoint of reactivity, the amino group in the ring structure preferably contains a secondary amino group, more preferably contains only a secondary amino group, and the amino group as a substituent includes a primary amino group. It is more preferable to include If a primary amino group or secondary amino group is contained, a tertiary amino group may be contained within a range that does not adversely affect physical properties such as heat resistance of the cured product.

二級アミノ基を含む脂肪族環状ポリアミンとしては、ピペラジン骨格を有するものが好ましく、例えば、ピペラジン、2-メチルピペラジン、ホモピペラジン、trans-2,5-ジメチルピペラジン、cis-2,6-ジメチルピペラジン、(S)-(+)-2-メチルピペラジン、N-(2-アミノエチル)ピペラジン、1-ブチルピペラジン、1-メチルピペラジン、2-ピペラジノン等が挙げられる。なかでも、反応性が高く、硬化時間を短縮できることから、脂肪族環状ポリアミンはピペラジンであることがより好ましい。 Aliphatic cyclic polyamines containing a secondary amino group preferably have a piperazine skeleton, such as piperazine, 2-methylpiperazine, homopiperazine, trans-2,5-dimethylpiperazine, cis-2,6-dimethylpiperazine. , (S)-(+)-2-methylpiperazine, N-(2-aminoethyl)piperazine, 1-butylpiperazine, 1-methylpiperazine, 2-piperazinone and the like. Among them, piperazine is more preferable as the aliphatic cyclic polyamine because it has high reactivity and can shorten the curing time.

二級アミノ基を含む脂肪族環状ポリアミンの別の好ましい例としては、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、デキスラゾキサン、3-アミノピロリジン、3-(メチルアミノ)ピロリジン、3-(エチルアミノ)ピロリジン、(1S,6S)-2,8-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナン、3-アセトアミドピロリジン、4-アミノピペリジン、3-アミノ-2-ピペリドン、3-(アミノメチル)ピペリジン、2-ピペリジンカルボキサミド、3-アセトアミドピペリジン、4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4,4’-ビピペリジン、DL-α-アミノ-ε-カプロラクタム、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸ジイミド、trans-N,N’-ジメチルシクロヘキサン-1,2-ジアミン、(1S,2S)-(+)-N,N’-ジメチルシクロヘキサン-1,2-ジアミン、(1R,2R)-(-)-N,N’-ジメチルシクロヘキサン-1,2-ジアミン、N-(3-アミノプロピル)シクロヘキシルアミン、N-(1-アダマンチル)エチレンジアミン、trans-N,N’-ジアセチルシクロヘキサン-1,2-ジアミン、1-アダマンチルチオ尿素、(1S,2R)-N1-(tert-ブトキシカルボニル)-1,2-シクロヘキサンジアミン、(1R,2S)-N1-(tert-ブトキシカルボニル)-1,2-シクロヘキサンジアミン、(1S,2S)-N1-(tert-ブトキシカルボニル)-1,2-シクロヘキサンジアミン、(1R,2R)-N1-(tert-ブトキシカルボニル)-1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-ジシクロヘキシル尿素、1,3-ジシクロヘキシルチオ尿素、1-シクロヘキシルグアニジン、1-シクロヘキシルビグアニド等が挙げられる。 Other preferred examples of aliphatic cyclic polyamines containing secondary amino groups include 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, dexrazoxane, 3-aminopyrrolidine, 3-(methylamino)pyrrolidine, 3-(ethylamino) pyrrolidine, (1S,6S)-2,8-diazabicyclo[4.3.0]nonane, 3-acetamidopyrrolidine, 4-aminopiperidine, 3-amino-2-piperidone, 3-(aminomethyl)piperidine, 2- Piperidinecarboxamide, 3-acetamidopiperidine, 4-amino-2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4,4'-bipiperidine, DL-α-amino-ε-caprolactam, 1,2,3,4-cyclobutane Tetracarboxylic acid diimide, trans-N,N'-dimethylcyclohexane-1,2-diamine, (1S,2S)-(+)-N,N'-dimethylcyclohexane-1,2-diamine, (1R,2R) -(-)-N,N'-dimethylcyclohexane-1,2-diamine, N-(3-aminopropyl)cyclohexylamine, N-(1-adamantyl)ethylenediamine, trans-N,N'-diacetylcyclohexane-1 ,2-diamine, 1-adamantylthiourea, (1S,2R)-N1-(tert-butoxycarbonyl)-1,2-cyclohexanediamine, (1R,2S)-N1-(tert-butoxycarbonyl)-1, 2-cyclohexanediamine, (1S,2S)-N1-(tert-butoxycarbonyl)-1,2-cyclohexanediamine, (1R,2R)-N1-(tert-butoxycarbonyl)-1,2-cyclohexanediamine, 1 ,3-dicyclohexylurea, 1,3-dicyclohexylthiourea, 1-cyclohexylguanidine, 1-cyclohexylbiguanide and the like.

硬化剤[C]を100質量%とした場合、脂肪族環状ポリアミンは、存在する場合には、好ましくは0.5~15質量%、より好ましくは0.8~12質量%、更に好ましくは1~10質量%の量で、硬化剤[C]に含まれる。脂肪族環状ポリアミンが1質量%以上であれば、1液型エポキシ樹脂組成物の硬化速度を速めることができ、15質量%以下であれば、硬化物の耐熱性を損なうことがない。 When the curing agent [C] is 100% by mass, the aliphatic cyclic polyamine, if present, is preferably 0.5 to 15% by mass, more preferably 0.8 to 12% by mass, still more preferably 1 It is contained in the curing agent [C] in an amount of ∼10% by weight. When the aliphatic cyclic polyamine is 1% by mass or more, the curing speed of the one-component epoxy resin composition can be increased, and when it is 15% by mass or less, the heat resistance of the cured product is not impaired.

硬化剤[C]は、本発明の効果を損なわない範囲内で、ボレート化合物、チタネート化合物、ジルコネート化合物、シラン化合物、カルボン酸化合物、フェノール化合物、ハロゲン化合物等の追加成分を任意に含んでもよい。これらの追加成分は、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンとの塩形態で含まれていてもよい。 The curing agent [C] may optionally contain additional components such as borate compounds, titanate compounds, zirconate compounds, silane compounds, carboxylic acid compounds, phenol compounds, and halogen compounds within the range that does not impair the effects of the present invention. These additional components may be included in salt form with solid aromatic amines containing (CB) secondary amino groups.

硬化剤[C]は、液状芳香族ポリアミンに、二級アミノ基を含む固形芳香族アミンと、存在する場合には脂肪族環状ポリアミンとを溶解させてなる液状の形態であってもよく、液状芳香族ポリアミン中に、二級アミノ基を含む固形芳香族アミンと、存在する場合には脂肪族環状ポリアミンとが、固体として存在している懸濁物の形態であってもよい。硬化剤[C]は、好ましくは液状の形態である。液状芳香族ポリアミンに他の成分を溶解させて硬化剤[C]を液体状態にすることにより、エポキシ樹脂をマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の製造過程において、1液型エポキシ樹脂組成物を繊維に速やかに含浸させることができる。 The curing agent [C] may be in a liquid form obtained by dissolving a solid aromatic amine containing a secondary amino group and, if present, an aliphatic cyclic polyamine in a liquid aromatic polyamine. The aromatic polyamine may be in the form of a suspension in which the solid aromatic amine containing secondary amino groups and, if present, the aliphatic cyclic polyamine are present as solids. Curing agent [C] is preferably in liquid form. By dissolving other components in the liquid aromatic polyamine to make the curing agent [C] a liquid state, in the process of manufacturing a fiber-reinforced composite material using an epoxy resin as a matrix resin, the one-liquid epoxy resin composition is added to the fiber. can be impregnated quickly.

エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤[C]の総量は、エポキシ樹脂組成物中に配合されている全てのエポキシ樹脂を硬化させるのに適した量であり、用いるエポキシ樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜調節される。具体的にはエポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数と、硬化剤[C]に含まれる活性水素の数の比率を、0.7~1.3、より好ましくは0.8~1.2、更に好ましくは0.9~1.1となるように混合する。エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数と、硬化剤[C]に含まれる活性水素の数の比率が0.7~1.3であれば、適切なエポキシ基と活性水素のモルバランスを有するため、得られる樹脂硬化物は十分な架橋密度を有し、所望の耐熱性や、弾性率や破壊靭性などの力学特性が得られる。 The total amount of the curing agent [C] contained in the epoxy resin composition is an amount suitable for curing all the epoxy resins blended in the epoxy resin composition, and varies depending on the type of epoxy resin and curing agent used. adjusted accordingly. Specifically, the ratio of the number of epoxy groups contained in the epoxy resin in the epoxy resin composition to the number of active hydrogens contained in the curing agent [C] should be 0.7 to 1.3, more preferably 0.3. 8 to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1. If the ratio of the number of epoxy groups contained in the epoxy resin in the epoxy resin composition to the number of active hydrogens contained in the curing agent [C] is 0.7 to 1.3, appropriate epoxy groups and active hydrogens , the cured resin obtained has a sufficient crosslink density, and desired heat resistance and mechanical properties such as elastic modulus and fracture toughness can be obtained.

1-4. 樹脂粒子成分[D]
本発明のエポキシ樹脂組成物は、樹脂粒子成分[D]を含む。本発明において、粒子状とは、エポキシ樹脂組成物に溶解せずに分散していることを意味し、且つ当該エポキシ樹脂組成物が硬化した後の樹脂硬化物においても、分散して島成分を構成する。
樹脂粒子成分[D]は、樹脂硬化物や繊維強化複合材料の破壊靭性や耐衝撃性を向上させる。
樹脂粒子成分[D]としては、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子、ゴム粒子などを用いることができる。特にゴム粒子を用いることが好ましい。ゴム粒子としては、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレンゴムが挙げられる。
樹脂粒子成分[D]として用いるゴム粒子の市販品としては、MX-153(ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、33質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-257(ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、37質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-154(ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、40質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-960(ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、25質量%のシリコーンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-136(ビスフェノールF型エポキシ樹脂に、25質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-965(ビスフェノールF型エポキシ樹脂に、25質量%のシリコーンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-217(フェノールノボラック型エポキシ樹脂に、25質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-227M75(ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂に、25質量%のスチレンブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-334M75(臭素化エポキシ樹脂に、25質量%のスチレンブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-416(4官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂に、25質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-451(3官能グリシジルアミン型エポキシ樹脂に、25質量%のスチレンブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)、MX-150(2官能ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、40質量%のブタジエンゴムを単一分散させたもの、株式会社カネカ社製)が挙げられる。
1-4. Resin particle component [D]
The epoxy resin composition of the present invention contains a resin particle component [D]. In the present invention, the term "particulate" means that the epoxy resin composition is dispersed without being dissolved, and even in the resin cured product after the epoxy resin composition is cured, the island component is dispersed and dispersed. Constitute.
The resin particle component [D] improves the fracture toughness and impact resistance of the cured resin and fiber-reinforced composite material.
As the resin particle component [D], thermoplastic resin particles, thermosetting resin particles, rubber particles and the like can be used. It is particularly preferred to use rubber particles. Rubber particles include silicone rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, and methyl methacrylate-butadiene-styrene rubber.
Commercially available rubber particles used as the resin particle component [D] include MX-153 (a bisphenol A type epoxy resin in which 33% by mass of butadiene rubber is monodispersed, manufactured by Kaneka Corporation), MX- 257 (37% by mass of butadiene rubber dispersed in bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Kaneka Corporation), MX-154 (bisphenol A type epoxy resin with 40% by mass of butadiene rubber Dispersed material, manufactured by Kaneka Corporation), MX-960 (Bisphenol A epoxy resin with 25% by mass of silicone rubber dispersed in a single dispersion, manufactured by Kaneka Corporation), MX-136 (Bisphenol F 25% by mass of butadiene rubber monodispersed in type epoxy resin, manufactured by Kaneka Corporation), MX-965 (bisphenol F type epoxy resin with 25% by mass of silicone rubber monodispersed. , manufactured by Kaneka Co., Ltd.), MX-217 (a phenol novolak type epoxy resin in which 25% by mass of butadiene rubber is dispersed in a single dispersion, manufactured by Kaneka Co., Ltd.), MX-227M75 (bisphenol A novolac type epoxy resin in which 25% by mass of styrene-butadiene rubber is monodispersed, manufactured by Kaneka Corporation), MX-334M75 (brominated epoxy resin, 25% by mass of styrene-butadiene rubber is monodispersed, stock Kaneka Corporation), MX-416 (monodispersion of 25% by mass of butadiene rubber in a tetrafunctional glycidylamine type epoxy resin, manufactured by Kaneka Corporation), MX-451 (trifunctional glycidylamine type epoxy 25% by mass of styrene-butadiene rubber is uniformly dispersed in resin, manufactured by Kaneka Corporation), MX-150 (difunctional bisphenol A type epoxy resin, 40% by mass of butadiene rubber is uniformly dispersed. (manufactured by Kaneka Corporation).

樹脂粒子成分[D]の平均粒子径は、1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましく、0.3μm以下であることが更に好ましい。平均粒子径の下限は特に限定されないが、0.03μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.08μm以上であることが更に好ましい。平均粒子径が1μm以下の場合、強化繊維基材への1液型エポキシ樹脂組成物含浸工程において、樹脂粒子成分[D]が強化繊維基材表面で濾されることがなく、強化繊維束内部への含浸が容易になる。これにより、樹脂の含浸不良を防ぐことができ、優れた物性を有する繊維強化複合材料が得られる。ここでいう平均粒子径は、例えば、以下の[評価方法](3)のように、粒子断面を走査型電子顕微鏡もしくは透過型電子顕微鏡により観察し、少なくとも50個以上の粒子の直径を測定して樹脂粒子の粒子径として、それを平均することにより平均粒子径を求めることが出来る。前記観察において、粒子が真円状でない場合、即ち粒子が楕円状のような場合は、粒子の最大径をその粒子の粒子径とする。
本発明のエポキシ樹脂組成物における樹脂粒子成分[D]の含有量は、エポキシ樹脂組成物全量のうち0.1~50質量%であることが好ましく、0.5~20質量%であることがより好ましく、1~15質量%であることが更に好ましい。0.1質量%以上の場合、樹脂硬化物や繊維複合材料の破壊靭性や耐衝撃性が十分に向上する。
樹脂粒子成分[D]は、エポキシ樹脂へ高濃度で分散したマスターバッチとして用いることもできる。この場合、樹脂粒子成分をエポキシ樹脂組成物へ高度に分散させることが容易になる。
The average particle size of the resin particle component [D] is preferably 1 µm or less, more preferably 0.5 µm or less, and even more preferably 0.3 µm or less. Although the lower limit of the average particle size is not particularly limited, it is preferably 0.03 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, and even more preferably 0.08 μm or more. When the average particle diameter is 1 μm or less, in the step of impregnating the reinforcing fiber base material with the one-liquid epoxy resin composition, the resin particle component [D] is not filtered on the surface of the reinforcing fiber base material, and the inside of the reinforcing fiber bundle is impregnation becomes easier. As a result, impregnation failure of the resin can be prevented, and a fiber-reinforced composite material having excellent physical properties can be obtained. The average particle diameter referred to here is obtained by observing the particle cross section with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope and measuring the diameter of at least 50 particles, for example, as in [Evaluation method] (3) below. The average particle diameter can be obtained by averaging the particle diameters of the resin particles. In the above observation, when the particles are not perfectly circular, that is, when the particles are elliptical, the maximum diameter of the particles is taken as the particle diameter of the particles.
The content of the resin particle component [D] in the epoxy resin composition of the present invention is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 20% by mass, of the total amount of the epoxy resin composition. More preferably, it is still more preferably 1 to 15% by mass. When it is 0.1% by mass or more, the fracture toughness and impact resistance of the cured resin and fiber composite material are sufficiently improved.
The resin particle component [D] can also be used as a masterbatch dispersed in an epoxy resin at a high concentration. In this case, it becomes easy to highly disperse the resin particle component in the epoxy resin composition.

1-5. その他の任意成分
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記のエポキシ樹脂[A]、エポキシ樹脂[B]、硬化剤[C]及び樹脂粒子成分[D]を必須とするが、エポキシ樹脂[A]及び[B]以外のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、樹脂粒子成分[D]以外の熱可塑性樹脂、硬化剤[C]以外の硬化剤、その他の添加剤を含んでいても良い。2液型エポキシ樹脂組成物の場合には、主剤液がエポキシ樹脂[A]及び[B]以外のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を含んでもよく、硬化剤液が硬化剤[C]以外の硬化剤を含んでもよく、主剤液および硬化剤液が樹脂粒子成分[D]以外の熱可塑性樹脂、その他の添加剤を含んでいても良い。
エポキシ樹脂[A]及び[B]以外のエポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができ、例えば、1官能のエポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でも芳香族基を含有するエポキシ樹脂が好ましく、グリシジルアミン構造、グリシジルエーテル構造のいずれかを含有するエポキシ樹脂が好ましい。また、脂環族エポキシ樹脂も好適に用いることができる。また、これらのエポキシ樹脂は、必要に応じて、芳香族環構造などに、非反応性置換基を有していても良い。非反応性置換基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基などのアルキル基、フェニル基などの芳香族基、アルコキシル基、アラルキル基、塩素や臭素などのハロゲン基が例示される。
エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂としては、例えばビニルエステル樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ビスマレイミド樹脂、ビスマレイミド‐トリアジン樹脂等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤[C]以外の硬化剤を含んでいても良い。
硬化剤[C]以外の硬化剤としては、脂肪族ポリアミン類、芳香族アミン系硬化剤の各種異性体、アミノ安息香酸エステル類、酸無水物類が挙げられる(ただし、上記の硬化剤[C]の成分を除く)。
1-5. Other Optional Components The epoxy resin composition of the present invention essentially comprises the above epoxy resin [A], epoxy resin [B], curing agent [C] and resin particle component [D]. and epoxy resins other than [B], thermosetting resins other than epoxy resins, thermoplastic resins other than the resin particle component [D], curing agents other than the curing agent [C], and other additives. . In the case of a two-component epoxy resin composition, the main liquid may contain an epoxy resin other than the epoxy resins [A] and [B], or a thermosetting resin other than the epoxy resin, and the curing agent liquid may contain a curing agent [C ], and the main liquid and the curing agent liquid may contain a thermoplastic resin other than the resin particle component [D] and other additives.
As epoxy resins other than epoxy resins [A] and [B], conventionally known epoxy resins can be used, and examples thereof include monofunctional epoxy resins. Among these, an epoxy resin containing an aromatic group is preferred, and an epoxy resin containing either a glycidylamine structure or a glycidyl ether structure is preferred. Alicyclic epoxy resins can also be suitably used. In addition, these epoxy resins may optionally have a non-reactive substituent on the aromatic ring structure or the like. Examples of non-reactive substituents include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and isopropyl group, aromatic groups such as phenyl group, alkoxyl groups, aralkyl groups and halogen groups such as chlorine and bromine.
Examples of thermosetting resins other than epoxy resins include vinyl ester resins, benzoxazine resins, bismaleimide resins, and bismaleimide-triazine resins.
The epoxy resin composition of the present invention may contain a curing agent other than curing agent [C].
Examples of curing agents other than the curing agent [C] include aliphatic polyamines, various isomers of aromatic amine curing agents, aminobenzoic acid esters, and acid anhydrides (however, the above curing agent [C ] components).

脂肪族ポリアミン類としては4,4’-ジアミノジシクロヘキシルメタン、イソホロンジアミン、m-キシリレンジアミン等が例示される。
芳香族ポリアミンは耐熱性や各種力学特性に優れるため好ましい。芳香族ポリアミン類としてはジアミノジフェニルスルホン類、ジアミノジフェニルメタン類、ジアミノジフェニルエーテル類、トルエンジアミン類が例示される。4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン化合物及びこれらの非反応性置換基を有する誘導体は、耐熱性が高い硬化物を得ることができるため、特に好ましい。さらに、3,3’-ジアミノジフェニルスルホンは、得られる樹脂硬化物の耐熱性や弾性率が高いため更に好ましい。非反応性置換基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基などのアルキル基、フェニル基などの芳香族基、アルコキシル基、アラルキル基、塩素や臭素などのようなハロゲン基が例示される。
Examples of aliphatic polyamines include 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, isophoronediamine, m-xylylenediamine and the like.
Aromatic polyamines are preferable because they are excellent in heat resistance and various mechanical properties. Examples of aromatic polyamines include diaminodiphenyl sulfones, diaminodiphenylmethanes, diaminodiphenyl ethers and toluenediamines. Aromatic diamine compounds such as 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylmethane and their derivatives having non-reactive substituents are cured products having high heat resistance. can be obtained, it is particularly preferable. Furthermore, 3,3′-diaminodiphenylsulfone is more preferable because the heat resistance and elastic modulus of the cured resin obtained are high. Examples of non-reactive substituents include alkyl groups such as methyl group, ethyl group and isopropyl group, aromatic groups such as phenyl group, alkoxyl groups, aralkyl groups and halogen groups such as chlorine and bromine.

アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ-p-アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ-p-アミノベンゾエートが好ましく用いられる。これら硬化剤を用いて硬化させた複合材料は、引張伸度が高い。
酸無水物類としては、1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸などが挙げられる。
これら硬化剤を用いた場合、未硬化樹脂組成物の可使時間が長く、電気的特性、化学的特性、機械的特性などに比較的バランスがとれた硬化物が得られる。そのため、複合材料の用途に応じて硬化剤は適宜選択される。
エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤の総量は、エポキシ樹脂組成物中に配合されている全てのエポキシ樹脂を硬化させるのに適した量であり、用いるエポキシ樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜調節される。具体的には、エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数と、アミン硬化剤に含まれる活性水素の数の比率を、0.7~1.3、より好ましくは0.8~1.2、更に好ましくは0.9~1.1となるように混合する。エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂に含まれるエポキシ基の数と、アミン硬化剤に含まれる活性水素の数の比率が0.7~1.3であれば、適切なエポキシ基と活性水素のモルバランスを有するため、得られる樹脂硬化物は十分な架橋密度を有し、所望の耐熱性や、弾性率や破壊靭性などの力学特性が得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、樹脂粒子成分[D]以外に、エポキシ樹脂組成物中に溶解させる成分として、熱可塑性樹脂を含んでいても良い。熱可塑性樹脂は、得られる繊維強化複合材料の破壊靭性や耐衝撃性を向上させる。かかる熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂組成物の硬化過程で1液型エポキシ樹脂組成物中に溶解させてもよい。
熱可塑性樹脂の具体的例としては、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。エポキシ樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量(Mw)が8000~100000の範囲のポリエーテルスルホン、ポリスルホンが特に好ましい。重量平均分子量(Mw)が8000以上であれば、得られるFRPの耐衝撃性が十分となり、また100000以下であれば、粘度が著しく高くなることなく良好な取扱性を示す1液型エポキシ樹脂組成物が得られる。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の分子量分布は均一であることが好ましい。特に、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である多分散度(Mw/Mn)が1~10の範囲であることが好ましく、1.1~5の範囲であることがより好ましい。
熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂と反応性を有する反応基又は水素結合を形成する官能基を有していることが好ましい。このような熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂の硬化過程中における溶解安定性を向上させることができる。また、硬化後に得られる繊維強化複合材料に破壊靭性、耐薬品性、耐熱性及び耐湿熱性を付与することができる。
Preferred aminobenzoic acid esters include trimethylene glycol di-p-aminobenzoate and neopentyl glycol di-p-aminobenzoate. Composite materials cured with these curing agents have high tensile elongation.
Acid anhydrides include 1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, and 4-methylhexahydrophthalic anhydride.
When these curing agents are used, the usable life of the uncured resin composition is long, and a cured product having relatively well-balanced electrical, chemical and mechanical properties can be obtained. Therefore, the curing agent is appropriately selected depending on the application of the composite material.
The total amount of the curing agent contained in the epoxy resin composition is an amount suitable for curing all the epoxy resins contained in the epoxy resin composition, and may be appropriately adjusted depending on the type of epoxy resin and curing agent used. adjusted. Specifically, the ratio of the number of epoxy groups contained in the epoxy resin in the epoxy resin composition to the number of active hydrogens contained in the amine curing agent is 0.7 to 1.3, more preferably 0.8. to 1.2, more preferably 0.9 to 1.1. If the ratio of the number of epoxy groups contained in the epoxy resin in the epoxy resin composition to the number of active hydrogens contained in the amine curing agent is 0.7 to 1.3, the moles of appropriate epoxy groups and active hydrogens Due to the balance, the cured resin obtained has a sufficient crosslink density, and desired heat resistance, and mechanical properties such as elastic modulus and fracture toughness can be obtained.
The epoxy resin composition of the present invention may contain a thermoplastic resin as a component to be dissolved in the epoxy resin composition in addition to the resin particle component [D]. The thermoplastic resin improves the fracture toughness and impact resistance of the resulting fiber-reinforced composite material. Such a thermoplastic resin may be dissolved in the one-component epoxy resin composition during the curing process of the epoxy resin composition.
Specific examples of thermoplastic resins include polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, polycarbonate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition is particularly preferably polyethersulfone or polysulfone having a weight average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography in the range of 8,000 to 100,000. If the weight-average molecular weight (Mw) is 8000 or more, the resulting FRP will have sufficient impact resistance, and if it is 100000 or less, the one-liquid type epoxy resin composition will exhibit good handleability without markedly increasing viscosity. you get something. The epoxy resin-soluble thermoplastic resin preferably has a uniform molecular weight distribution. In particular, the polydispersity (Mw/Mn), which is the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn), is preferably in the range of 1 to 10, more preferably in the range of 1.1 to 5. more preferred.
The thermoplastic resin preferably has a reactive group reactive with the epoxy resin or a functional group forming a hydrogen bond. Such thermoplastic resins can improve the dissolution stability during the curing process of epoxy resins. In addition, fracture toughness, chemical resistance, heat resistance, and resistance to moist heat can be imparted to the fiber-reinforced composite material obtained after curing.

エポキシ樹脂との反応性を有する反応基としては、水酸基、カルボン酸基、イミノ基、アミノ基などが好ましい。水酸基末端のポリエーテルスルホンを用いると、得られる繊維強化複合材料の耐衝撃性、破壊靭性及び耐溶剤性が特に優れるためより好ましい。
エポキシ樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の含有量は、粘度に応じて適宜調整される。繊維強化基材への含浸の観点から、エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましく、0.5~5質量部がより好ましい。0.1質量部以上の場合は、得られる繊維強化複合材料は十分な破壊靭性や耐衝撃性を示す。熱可塑性樹脂の含有量が10質量部以下であれば、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく高くなることなく、繊維強化基材への含浸が容易となり、得られる繊維強化複合材料の特性が向上する。
熱可塑性樹脂には、アミン末端基を有する反応性芳香族オリゴマー(以下、単に「芳香族オリゴマー」ともいう)を含むことが好ましい。
エポキシ樹脂組成物は、加熱硬化時にエポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応により高分子量化する。高分子量化により二相域が拡大することによって、エポキシ樹脂組成物に溶解していた芳香族オリゴマーは、反応誘起型の相分離を引き起こす。この相分離により、硬化後のエポキシ樹脂と、芳香族オリゴマーと、が共連続となる樹脂の二相構造をマトリックス樹脂内に形成する。また、芳香族オリゴマーはアミン末端基を有していることから、エポキシ樹脂との反応も生じる。この共連続の二相構造における各相は互いに強固に結合しているため、耐溶剤性も向上している。
A hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, an amino group and the like are preferable as the reactive group having reactivity with the epoxy resin. The use of hydroxyl-terminated polyethersulfone is more preferable because the resulting fiber-reinforced composite material has particularly excellent impact resistance, fracture toughness and solvent resistance.
The content of the thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition is appropriately adjusted according to the viscosity. From the viewpoint of impregnation into the fiber-reinforced base material, the amount is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition. When the content is 0.1 part by mass or more, the resulting fiber-reinforced composite material exhibits sufficient fracture toughness and impact resistance. If the content of the thermoplastic resin is 10 parts by mass or less, the viscosity of the one-liquid type epoxy resin composition does not significantly increase, and the impregnation of the fiber-reinforced base material becomes easy, resulting in the properties of the fiber-reinforced composite material. improves.
The thermoplastic resin preferably contains a reactive aromatic oligomer having amine end groups (hereinafter also simply referred to as "aromatic oligomer").
The epoxy resin composition has a high molecular weight due to a curing reaction between the epoxy resin and the curing agent during heat curing. The expansion of the two-phase region due to the increase in the molecular weight causes the aromatic oligomer dissolved in the epoxy resin composition to undergo reaction-induced phase separation. Due to this phase separation, a two-phase resin structure in which the cured epoxy resin and the aromatic oligomer are co-continuous is formed in the matrix resin. Also, since aromatic oligomers have amine end groups, they also react with epoxy resins. Since each phase in this co-continuous two-phase structure is strongly bonded to each other, solvent resistance is also improved.

この共連続の構造は、繊維強化複合材料に対する外部からの衝撃を吸収してクラック伝播を抑制する。その結果、アミン末端基を有する反応性芳香族オリゴマーを含むエポキシ樹脂組成物を用いて作製される繊維強化複合材料は、高い耐衝撃性及び破壊靭性を有する。
この芳香族オリゴマーとしては、公知のアミン末端基を有するポリスルホン、アミン末端基を有するポリエーテルスルホンを用いることができる。アミン末端基は第一級アミン(-NH2)末端基であることが好ましい。
エポキシ樹脂組成物に配合される芳香族オリゴマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量が8000~40000であることが好ましい。重量平均分子量が8000以上である場合、マトリクス樹脂の靱性向上効果が高い。また、重量平均分子量が40000以下である場合、樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎることなく、強化繊維基材へ樹脂組成物が含浸しやすくなる等の加工上の利点が得られる。
芳香族オリゴマーとしては、「Virantage DAMS VW-30500 RP(登録商標)」(Solvay Specialty Polymers社製)のような市販品を好ましく用いることができる。
エポキシ樹脂組成物に配合する前の熱可塑性樹脂の形態は、特に限定されないが、粒子状であることが好ましい。粒子状の熱可塑性樹脂は、樹脂組成物中に均一に配合、溶解することができる。
This co-continuous structure absorbs external impact on the fiber-reinforced composite material and suppresses crack propagation. As a result, fiber reinforced composites made with epoxy resin compositions containing reactive aromatic oligomers with amine end groups have high impact resistance and fracture toughness.
As the aromatic oligomer, known polysulfones having amine end groups and polyether sulfones having amine end groups can be used. Preferably, the amine end groups are primary amine (--NH 2 ) end groups.
The aromatic oligomer blended in the epoxy resin composition preferably has a weight average molecular weight of 8,000 to 40,000 as measured by gel permeation chromatography. When the weight average molecular weight is 8000 or more, the effect of improving the toughness of the matrix resin is high. Moreover, when the weight average molecular weight is 40,000 or less, the viscosity of the resin composition does not become too high, and processing advantages such as the impregnation of the reinforcing fiber base material with the resin composition being facilitated can be obtained.
As the aromatic oligomer, commercially available products such as "Virantage DAMS VW-30500 RP (registered trademark)" (manufactured by Solvay Specialty Polymers) can be preferably used.
The form of the thermoplastic resin before being mixed with the epoxy resin composition is not particularly limited, but it is preferably particulate. The particulate thermoplastic resin can be uniformly blended and dissolved in the resin composition.

本発明のエポキシ樹脂組成物には、その他の添加剤として、導電性粒子や難燃剤、無機系充填剤、内部離型剤が配合されてもよい。
導電性粒子としては、ポリアセチレン粒子、ポリアニリン粒子、ポリピロール粒子、ポリチオフェン粒子、ポリイソチアナフテン粒子及びポリエチレンジオキシチオフェン粒子等の導電性ポリマー粒子;カーボン粒子;炭素繊維粒子;金属粒子;無機材料又は有機材料から成るコア材を導電性物質で被覆した粒子が例示される。
難燃剤としては、リン系難燃剤が例示される。リン系難燃剤としては、分子中にリン原子を含むものであれば特に限定されず、例えば、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、ホスファゼン化合物、ポリリン酸塩などの有機リン化合物や赤リンが挙げられる。
無機系充填剤としては、例えば、ホウ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、グラファイト、硫酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ケイ酸塩鉱物が挙げられる。特に、ケイ酸塩鉱物を用いることが好ましい。ケイ酸塩鉱物の市販品としては、THIXOTROPIC AGENT DT 5039(ハンツマン・ジャパン株式会社 製)が挙げられる。
内部離型剤としては、例えば、金属石鹸類、ポリエチレンワックスやカルバナワックス等の植物ワックス、脂肪酸エステル系離型剤、シリコンオイル、動物ワックス、フッ素系非イオン界面活性剤を挙げることができる。これら内部離型剤の配合量は、前記エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1~5質量部であることが好ましく、0.2~2質量部であることがさらに好ましい。この範囲内においては、金型からの離型効果が好適に発揮される。
内部離型剤の市販品としては、“MOLD WIZ(登録商標)” INT1846(AXEL PLASTICS RESEARCH LABORATORIES INC.製)、Licowax S、Licowax P、Licowax OP、Licowax PE190、Licowax PED(クラリアントジャパン社製)、ステアリルステアレート(SL-900A;理研ビタミン(株)製が挙げられる。
The epoxy resin composition of the present invention may contain conductive particles, flame retardants, inorganic fillers, and internal release agents as other additives.
Conductive particles include conductive polymer particles such as polyacetylene particles, polyaniline particles, polypyrrole particles, polythiophene particles, polyisothianaphthene particles and polyethylenedioxythiophene particles; carbon particles; carbon fiber particles; Particles in which a core material made of a material is coated with a conductive substance are exemplified.
Examples of flame retardants include phosphorus-based flame retardants. The phosphorus-based flame retardant is not particularly limited as long as it contains a phosphorus atom in the molecule. be done.
Examples of inorganic fillers include aluminum borate, calcium carbonate, silicon carbonate, silicon nitride, potassium titanate, basic magnesium sulfate, zinc oxide, graphite, calcium sulfate, magnesium borate, magnesium oxide, and silicate minerals. is mentioned. In particular, it is preferable to use silicate minerals. Commercially available silicate minerals include THIXOTROPIC AGENT DT 5039 (manufactured by Huntsman Japan KK).
Examples of internal release agents include metal soaps, vegetable waxes such as polyethylene wax and carnauba wax, fatty acid ester release agents, silicone oils, animal waxes, and fluorine-based nonionic surfactants. The content of these internal release agents is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 2 parts by mass, per 100 parts by mass of the epoxy resin. Within this range, the release effect from the mold is favorably exhibited.
Commercially available internal release agents include "MOLD WIZ (registered trademark)" INT1846 (manufactured by AXEL PLASTICS RESEARCH LABORATORIES INC.), Licowax S, Licowax P, Licowax OP, Licowax PE190, Licowax PED (manufactured by Clariant Japan), Stearyl stearate (SL-900A; manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.).

1-6. エポキシ樹脂組成物の製造方法
1-6-1. 主剤液の製造方法
本発明の2液型エポキシ樹脂組成物における主剤液は、エポキシ樹脂[A]と、エポキシ樹脂[B]とを混合することにより製造できる。必要に応じて、更に、樹脂粒子成分[D]及び/又はその他の任意成分、例えば、エポキシ樹脂[A]及び[B]以外のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、樹脂粒子成分[D]以外の熱可塑性樹脂等を混合してもよい。これらの混合の順序及び混合手段は問わない。
また、主剤液の状態としては、各成分が均一に混和した一液の状態でもよく、一部の成分が固体として分散したスラリーの状態でもよい。
主剤液の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの方法を用いてもよい。混合温度としては、40~200℃の範囲が例示できる。200℃を超える場合、部分的にエポキシ樹脂の自己重合反応が進行して強化繊維基材への含浸性が低下したり、得られる主剤液を用いて製造される硬化物の物性が低下したりする場合がある。40℃未満である場合、主剤液の粘度が高く、実質的に混合が困難となる場合がある。好ましくは50~100℃であり、さらに好ましくは50~90℃の範囲である。
混合機械装置としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な例としては、ロールミル、プラネタリーミキサー、ニーダー、エクストルーダー、バンバリーミキサー、攪拌翼を備えた混合容器、横型混合槽などが挙げられる。各成分の混合は、大気中又は不活性ガス雰囲気下で行うことができる。大気中で混合が行われる場合は、温度、湿度が管理された雰囲気が好ましい。特に限定されるものではないが、例えば、相対湿度50%RH以下の低湿度雰囲気で混合することが好ましい。
1-6. Manufacturing method of epoxy resin composition 1-6-1. Method for Producing Main Component Liquid The main component liquid in the two-component epoxy resin composition of the present invention can be produced by mixing the epoxy resin [A] and the epoxy resin [B]. If necessary, the resin particle component [D] and/or other optional components, such as epoxy resins other than epoxy resins [A] and [B], thermosetting resins other than epoxy resins, resin particle component [ D] may be mixed with a thermoplastic resin or the like. The mixing order and mixing means are not limited.
The state of the main liquid may be a one-liquid state in which each component is uniformly mixed, or a slurry state in which a part of the components are dispersed as solids.
The method for producing the main component liquid is not particularly limited, and any conventionally known method may be used. As the mixing temperature, a range of 40 to 200° C. can be exemplified. If the temperature exceeds 200° C., the self-polymerization reaction of the epoxy resin partially progresses, and the impregnating properties of the reinforcing fiber base material are lowered, and the physical properties of the cured product produced using the resulting base liquid are lowered. sometimes. If the temperature is less than 40°C, the viscosity of the main component liquid is high, and mixing may be substantially difficult. It is preferably in the range of 50 to 100°C, more preferably in the range of 50 to 90°C.
A conventionally known machine can be used as the mixing machine. Specific examples include roll mills, planetary mixers, kneaders, extruders, Banbury mixers, mixing vessels equipped with stirring blades, and horizontal mixing tanks. Mixing of each component can be performed in air or under an inert gas atmosphere. When mixing is performed in air, an atmosphere in which temperature and humidity are controlled is preferable. Although not particularly limited, it is preferable to mix in a low-humidity atmosphere with a relative humidity of 50% RH or less, for example.

1-6-2. 硬化剤液の製造方法
硬化剤液の必須成分である硬化剤[C]の製造方法は、例えば、液状の形態の硬化剤の場合、(C-A)液状芳香族ポリアミンに、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを溶解させて、硬化剤[C]を得る工程を含み、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含まない場合、(C-C)脂肪族環状ポリアミンを溶解させる工程をさらに含む。液状の形態の硬化剤[C]の製造方法は、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含む場合に、(C-A)液状芳香族ポリアミンに(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを溶解させる工程に加え、(C-C)脂肪族環状ポリアミンを溶解させる工程をさらに含んでもよい。溶解手段には特に制限は無く、例えば、各原料を混合した後、オーブンや加熱式タンク等の加熱装置を使用して加熱溶解してもよい。オーブンを使用する際の条件として、例えば、80~120℃、90~110℃、又は95~105℃の温度で、例えば、20~90分、30~60分、又は40~50分の時間、加熱してもよい。加熱温度及び加熱時間は、使用する加熱装置や原料のスケールに応じて適宜調節できる。
硬化剤液の製造方法は、必要に応じて、硬化剤[C]と、樹脂粒子成分[D]及び/又はその他の任意成分、例えば、樹脂粒子成分[D]以外の熱可塑性樹脂や他の硬化剤等、とを混合する工程をさらに含んでもよい。混合の手段及び条件に特に制限はなく、他の硬化剤の種類に応じて適宜調節できる。
1-6-2. Method for producing curing agent liquid The method for producing the curing agent [C], which is an essential component of the curing agent liquid, is, for example, in the case of a liquid curing agent, (CA) liquid aromatic polyamine, (CB ) dissolving a solid aromatic amine containing a secondary amino group to obtain a curing agent [C]; The step of dissolving the (CC) aliphatic cyclic polyamine is further included if it does not contain a solid aromatic amine having a number of primary and tertiary amino groups greater than the total number of primary and tertiary amino groups. In the method for producing the liquid curing agent [C], (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group, (C-B1) the number of secondary amino groups is a primary amino group and a tertiary amino group. group, in addition to the step of dissolving (C-B) the solid aromatic amine containing secondary amino groups in (C-A) the liquid aromatic polyamine, -C) A step of dissolving the aliphatic cyclic polyamine may be further included. There are no particular restrictions on the dissolution means, and for example, after mixing the raw materials, they may be heated and dissolved using a heating device such as an oven or a heated tank. The conditions when using an oven include, for example, a temperature of 80 to 120° C., 90 to 110° C., or 95 to 105° C., for a time of 20 to 90 minutes, 30 to 60 minutes, or 40 to 50 minutes, May be heated. The heating temperature and heating time can be appropriately adjusted according to the heating apparatus used and the scale of the raw material.
The method for producing the curing agent liquid comprises, if necessary, the curing agent [C], the resin particle component [D] and/or other optional components, such as thermoplastic resins other than the resin particle component [D] and other A step of mixing with a curing agent or the like may be further included. The means and conditions for mixing are not particularly limited, and can be appropriately adjusted according to the type of other curing agents.

1-6-3. 1液型エポキシ樹脂組成物の製造方法
本発明の1液型エポキシ樹脂組成物は、主剤液と、硬化剤液とを混合することにより製造できる。主剤液及び硬化剤液の少なくとも一方は、樹脂粒子成分[D]を含む。樹脂粒子成分[D]は、主剤液もしくは硬化剤液のどちらに含まれていても、1液型エポキシ樹脂組成物及びその硬化物の特性に影響はない。必要に応じてエポキシ樹脂[A]及び[B]以外のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、樹脂粒子成分[D]以外の熱可塑性樹脂、硬化剤[C]以外の硬化剤、その他の成分と、をさらに混合してもよい。また、これらの混合の順序は問わない。
得られる1液型エポキシ樹脂組成物は、樹脂粒子成分[D]を含む一部の成分が固体として分散したスラリーの状態である。
主剤液と硬化剤液との混合方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの方法を用いてもよい。混合温度としては、40~120℃の範囲が例示できる。120℃以下の場合、部分的に硬化反応が進行して強化繊維基材への含浸性が低下するのを防ぐことができ、得られる1液型エポキシ樹脂組成物は保存安定性にも優れる。40℃以上である場合、1液型エポキシ樹脂組成物は適切な粘度を有し、各成分の混合が容易となる。好ましくは50~100℃であり、さらに好ましくは50~90℃の範囲である。
混合機械装置としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な例としては、ロールミル、プラネタリーミキサー、ニーダー、エクストルーダー、バンバリーミキサー、攪拌翼を備えた混合容器、横型混合槽などが挙げられる。各成分の混合は、大気中又は不活性ガス雰囲気下で行うことができる。大気中で混合が行われる場合は、温度、湿度が管理された雰囲気が好ましい。
1-6-3. Method for producing one-liquid type epoxy resin composition The one-liquid type epoxy resin composition of the present invention can be produced by mixing a main liquid and a curing agent liquid. At least one of the main agent liquid and the curing agent liquid contains the resin particle component [D]. Whether the resin particle component [D] is contained in the main liquid or the curing agent liquid, it does not affect the properties of the one-liquid type epoxy resin composition and its cured product. If necessary, epoxy resins other than epoxy resins [A] and [B], thermosetting resins other than epoxy resins, thermoplastic resins other than resin particle component [D], curing agents other than curing agent [C], etc. and may be further mixed. Moreover, the order of mixing these is not asked.
The resulting one-liquid type epoxy resin composition is in a slurry state in which some components including the resin particle component [D] are dispersed as solids.
The method of mixing the main component liquid and the curing agent liquid is not particularly limited, and any conventionally known method may be used. As the mixing temperature, a range of 40 to 120°C can be exemplified. If the temperature is 120° C. or less, the curing reaction can be prevented from partially progressing and the impregnating properties of the reinforcing fiber base material can be prevented from deteriorating, and the resulting one-liquid epoxy resin composition is also excellent in storage stability. When the temperature is 40° C. or higher, the one-liquid epoxy resin composition has an appropriate viscosity, which facilitates mixing of each component. It is preferably in the range of 50 to 100°C, more preferably in the range of 50 to 90°C.
A conventionally known machine can be used as the mixing machine. Specific examples include roll mills, planetary mixers, kneaders, extruders, Banbury mixers, mixing vessels equipped with stirring blades, and horizontal mixing tanks. Mixing of each component can be performed in air or under an inert gas atmosphere. When mixing is performed in air, an atmosphere in which temperature and humidity are controlled is preferable.

2. 繊維強化複合材料
繊維強化基材と、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物とを複合化して硬化させることにより、繊維強化複合材料を得ることができる。
本発明で用いる強化繊維基材としては、特に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維などが挙げられる。
これらの強化繊維の中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。比強度、比弾性率が良好で、軽量かつ高強度の繊維強化複合材料が得られる点で、炭素繊維がより好ましい。引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が特に好ましい。
強化繊維にPAN系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は、100~600GPaであることが好ましく、200~500GPaであることがより好ましく、230~450GPaであることが特に好ましい。また、引張強度は、2000~10000MPaであることが好ましく、3000~8000MPaであることがより好ましい。炭素繊維の直径は、4~20μmが好ましく、5~10μmがより好ましい。このような炭素繊維を用いることにより、得られる繊維強化複合材料の機械的性質を向上できる。また、本発明において、強化繊維はサイジング剤で処理されているのが好ましく、この場合、サイジング剤が付着した強化繊維の質量に対して、サイジング剤が0.01~10質量%付着した強化繊維束であることが好ましく、0.05~3.0質量%の付着量であることがより好ましく、0.1~2.0質量%の付着量であることが特に好ましい。サイジング剤の付着量が多い方が、強化繊維とマトリクス樹脂の接着性が強くなる傾向がある。一方、付着量が少ない方が、得られる複合材料の層間靱性が優れる傾向にある。
2. Fiber Reinforced Composite Material A fiber reinforced composite material can be obtained by combining a fiber reinforced substrate and the one-liquid type epoxy resin composition of the present invention and curing the composition.
The reinforcing fiber base material used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, polyester fiber, ceramic fiber, alumina fiber, boron fiber, metal fiber, mineral fiber, and rock. Fibers and slag fibers and the like.
Among these reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers are preferred. Carbon fiber is more preferable because it has good specific strength and specific modulus, and provides a lightweight and high-strength fiber-reinforced composite material. Polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers are particularly preferred because of their excellent tensile strength.
When PAN-based carbon fiber is used as the reinforcing fiber, its tensile modulus is preferably 100 to 600 GPa, more preferably 200 to 500 GPa, and particularly preferably 230 to 450 GPa. Also, the tensile strength is preferably 2000 to 10000 MPa, more preferably 3000 to 8000 MPa. The diameter of the carbon fiber is preferably 4-20 μm, more preferably 5-10 μm. By using such carbon fibers, the mechanical properties of the resulting fiber-reinforced composite material can be improved. In the present invention, it is preferable that the reinforcing fibers are treated with a sizing agent. A bundle is preferred, an adhesion amount of 0.05 to 3.0 mass % is more preferred, and an adhesion amount of 0.1 to 2.0 mass % is particularly preferred. The greater the amount of sizing agent adhered, the stronger the adhesion between the reinforcing fibers and the matrix resin. On the other hand, when the adhesion amount is small, the obtained composite material tends to have excellent interlaminar toughness.

強化繊維はシート状に形成して用いることが好ましい。強化繊維シートとしては、例えば、多数本の強化繊維を一方向に引き揃えたシートや、平織や綾織などの二方向織物、多軸織物、不織布、マット、ニット、組紐、強化繊維を抄紙した紙を挙げることができる。これらの中でも、強化繊維を連続繊維としてシート状に形成した一方向引揃えシートや二方向織物、多軸織物基材を用いると、より機械物性に優れた繊維強化複合材料が得られるため好ましい。二方向織物や多軸織物基材としては、複数の一方向引揃えシートを積層してステッチしたものであってもよい。この場合、繊維強化複合材料の衝撃後圧縮強度CAIを向上させるために、一方向引揃えシートの片面に熱可塑性樹脂の不織布層を配置した後に積層して織物としてもよい。熱可塑性樹脂の不織布層としては、例えば、ポリアミド樹脂繊維、ポリエステル樹脂繊維、ポリエーテルスルホン樹脂繊維、ポリスルホン樹脂繊維、ポリエーテルイミド樹脂繊維、ポリカーボネート樹脂繊維、およびこれらの樹脂混合物からなるものが挙げられる。一方向引揃えシートの目付や積層数は、繊維強化複合材料の用途に応じて適宜設定できる。例えば、一方向引揃えシートの目付としては、100~300g/m2であってもよく、150~250g/m2であるのが好ましい。シート状の強化繊維基材の1層あたりの厚さは、0.01~3mmが好ましく、0.1~1.5mmがより好ましい。
繊維強化基材と1液型エポキシ樹脂組成物とを複合化する方法としては、特に制限はなく、繊維強化基材と1液型エポキシ樹脂組成物を予め複合化してから成形してもよく、例えば、レジントランスファー成形法(RTM法)、ハンドレイアップ法、フィラメントワインディング法、プルトルージョン法などのように成形時に複合化してもよい。
繊維強化基材と、本発明の1液型エポキシ樹脂組成物とを複合化した後、特定の条件で加熱して硬化させることにより、繊維強化複合材料を得ることができる。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて繊維強化複合材料を製造する方法としては、RTM法やオートクレーブ成形法、プレス成形法等の公知の成形法が挙げられる。本発明のエポキシ樹脂組成物は、特にRTM法に適している。
It is preferable to form the reinforcing fiber into a sheet for use. Examples of reinforcing fiber sheets include sheets in which a large number of reinforcing fibers are aligned in one direction, bidirectional woven fabrics such as plain weaves and twill weaves, multiaxial woven fabrics, nonwoven fabrics, mats, knits, braids, and paper made from reinforced fibers. can be mentioned. Among these, it is preferable to use a unidirectional aligning sheet, a bidirectional woven fabric, or a multiaxial woven fabric base material in which reinforcing fibers are formed into a sheet form as continuous fibers, since a fiber-reinforced composite material with more excellent mechanical properties can be obtained. The bidirectional woven fabric or multiaxial woven fabric base material may be obtained by laminating and stitching a plurality of unidirectional aligning sheets. In this case, in order to improve the post-impact compressive strength CAI of the fiber-reinforced composite material, a thermoplastic resin nonwoven fabric layer may be arranged on one side of the unidirectionally arranged sheet and then laminated to form a woven fabric. Non-woven fabric layers of thermoplastic resin include, for example, polyamide resin fibers, polyester resin fibers, polyethersulfone resin fibers, polysulfone resin fibers, polyetherimide resin fibers, polycarbonate resin fibers, and resin mixtures thereof. . The basis weight and the number of layers of the unidirectional alignment sheet can be appropriately set according to the use of the fiber-reinforced composite material. For example, the basis weight of the unidirectional alignment sheet may be 100 to 300 g/m 2 , preferably 150 to 250 g/m 2 . The thickness of one layer of the sheet-shaped reinforcing fiber base material is preferably 0.01 to 3 mm, more preferably 0.1 to 1.5 mm.
The method for compounding the fiber-reinforced base material and the one-component epoxy resin composition is not particularly limited, and the fiber-reinforced base material and the one-component epoxy resin composition may be combined in advance and then molded. For example, the resin transfer molding method (RTM method), the hand lay-up method, the filament winding method, the pultrusion method, and the like may be used to form a composite during molding.
A fiber-reinforced composite material can be obtained by combining a fiber-reinforced base material and the one-liquid type epoxy resin composition of the present invention, followed by curing by heating under specific conditions. Examples of methods for producing a fiber-reinforced composite material using the epoxy resin composition of the present invention include known molding methods such as the RTM method, autoclave molding method, and press molding method. The epoxy resin composition of the present invention is particularly suitable for the RTM method.

複雑形状の繊維強化複合材料を効率よく得られるという観点から、RTM法は好ましい成形方法である。ここで、RTM法とは型内に配置した繊維強化基材へ液状のエポキシ樹脂組成物を含浸、硬化して繊維強化複合材料を得る方法を意味する。
本発明において、RTM法に用いる型は、剛性材料からなるクローズドモールドを用いてもよく、剛性材料のオープンモールドと可撓性のフィルム(バッグ)を用いることも可能である。後者の場合、繊維強化基材は、剛性材料のオープンモールドと可撓性フィルムの間に設置することができる。剛性材料としては、スチールやアルミニウムなどの金属、繊維強化プラスチック(FRP)、木材、石膏など既存の各種のものが用いられる。可撓性のフィルムの材料には、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが用いられる。
RTM法において、剛性材料のクローズドモールドを用いる場合は、加圧して型締めし、1液型エポキシ樹脂組成物を加圧して注入することが通常行われる。このとき、注入口とは別に吸引口を設け、真空ポンプに接続して吸引することも可能である。吸引を行い、特別な加圧手段を用いることなく大気圧のみでエポキシ樹脂組成物を注入することも可能である。この方法は、複数の吸引口を設けることにより大型の部材を製造することができるため、好適に用いることができる。
RTM法において、剛性材料のオープンモールドと可撓性フィルムを用いる場合は、吸引を行い、特別な加圧手段を用いることなく大気圧のみで1液型エポキシ樹脂組成物を注入してもよい。大気圧のみでの注入で良好な含浸を実現するためには、樹脂拡散媒体を用いることが有効である。さらに、繊維強化基材の設置に先立って、剛性材料の表面にゲルコートを塗布することが好ましく行われる。
RTM法において、繊維強化基材に1液型エポキシ樹脂組成物を含浸した後、加熱硬化が行われる。加熱硬化時の型温は、通常、1液型エポキシ樹脂組成物の注入時における型温より高い温度が選ばれる。加熱硬化時の型温は80~200℃であることが好ましい。加熱硬化の時間は1分~20時間が好ましい。加熱硬化が完了した後、脱型して繊維強化複合材料を取り出す。その後、得られた繊維強化複合材料をより高い温度で加熱して後硬化を行ってもよい。後硬化の温度は150~200℃が好ましく、時間は1分~4時間が好ましい。
The RTM method is a preferable molding method from the viewpoint of efficiently obtaining a fiber-reinforced composite material having a complicated shape. Here, the RTM method means a method for obtaining a fiber-reinforced composite material by impregnating a fiber-reinforced base material placed in a mold with a liquid epoxy resin composition and curing the composition.
In the present invention, the mold used in the RTM method may be a closed mold made of a rigid material, or it is possible to use an open mold made of a rigid material and a flexible film (bag). In the latter case, the fiber reinforced substrate can be placed between an open mold of rigid material and the flexible film. As rigid materials, various existing materials such as metals such as steel and aluminum, fiber reinforced plastics (FRP), wood, and gypsum are used. Polyamide, polyimide, polyester, fluororesin, silicone resin, or the like is used as the material of the flexible film.
In the RTM method, when a closed mold made of a rigid material is used, the mold is clamped under pressure, and the one-liquid epoxy resin composition is usually injected under pressure. At this time, a suction port may be provided separately from the injection port and connected to a vacuum pump for suction. It is also possible to apply suction and inject the epoxy resin composition only at atmospheric pressure without using special pressurizing means. This method can be preferably used because a large-sized member can be manufactured by providing a plurality of suction ports.
In the RTM method, when an open mold made of a rigid material and a flexible film are used, suction may be performed to inject the one-liquid epoxy resin composition only under atmospheric pressure without using special pressurizing means. Use of a resin diffusion medium is effective in achieving good impregnation by injection only at atmospheric pressure. Furthermore, it is preferable to apply a gel coat to the surface of the rigid material prior to placing the fiber-reinforced substrate.
In the RTM method, a fiber-reinforced base material is impregnated with a one-component epoxy resin composition, and then heat-cured. The mold temperature during heat curing is usually selected to be higher than the mold temperature during injection of the one-liquid type epoxy resin composition. The mold temperature during heat curing is preferably 80 to 200°C. The heat curing time is preferably 1 minute to 20 hours. After heat curing is completed, the fiber-reinforced composite material is taken out by demolding. The resulting fiber-reinforced composite material may then be heated at a higher temperature for post-curing. The post-curing temperature is preferably 150 to 200° C., and the time is preferably 1 minute to 4 hours.

エポキシ樹脂組成物をRTM法で繊維強化基材に含浸させる際の含浸圧力は、その樹脂組成物の粘度・樹脂フローなどを勘案し、適宜決定する。
具体的な含浸圧力は、0.001~10(MPa)であり、0.01~1(MPa)であることが好ましい。RTM法を用いて繊維強化複合材料を得る場合、1液型エポキシ樹脂組成物の粘度は、100℃における粘度が、1~200mPa・sであることが特に好ましい。
The impregnation pressure when impregnating the fiber-reinforced base material with the epoxy resin composition by the RTM method is appropriately determined in consideration of the viscosity and resin flow of the resin composition.
A specific impregnation pressure is 0.001 to 10 (MPa), preferably 0.01 to 1 (MPa). When obtaining a fiber-reinforced composite material using the RTM method, the viscosity of the one-liquid type epoxy resin composition is particularly preferably 1 to 200 mPa·s at 100°C.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本実施例、比較例において使用する成分や試験方法を以下に記載する。
〔成分〕
(エポキシ樹脂)(構成モノマーにより特定)
エポキシ樹脂[A]
・テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(ハンツマン社製 Araldite MY721(製品名)、以下「4,4’-TGDDM」と略記する)エポキシ当量:112g/eq、粘度(50℃):4.1Pa・s
・テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテル(合成例1の方法で合成、以下「3,4’-TGDDE」と略記する)エポキシ当量:112g/eq、粘度(50℃):7.0Pa・s
エポキシ樹脂[B]
・N,N-ジグリシジル-o-トルイジン(日本化薬社製 GOT(製品名)、以下「GOT」と略記する)エポキシ当量:135g/eq
・N,N-ジグリシジルアニリン(日本化薬社製 GAN(製品名)、以下「GAN」と略記する)エポキシ当量:125g/eq
・1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン(DIC社製 HP-4032SS(製品名)、以下「1,6-DON」と略記する)エポキシ当量:142g/eq
・トリグリシジル-p-アミノフェノール(ハンツマン社製 Araldite MY0510(製品名)、以下「TG-pAP」と略記する)エポキシ当量:96g/eq
・トリグリシジル-m-アミノフェノール(ハンツマン社製 Araldite MY0600(製品名)、以下「TG-mAP」と略記する)エポキシ等量:98g/eq
・1,3,5-トリグリシジルイソシアヌレート(日産化学社製 TEPIC-S(製品名)、以下「TEPIC」と略記する)エポキシ当量:100g/eq
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the examples. Components and test methods used in Examples and Comparative Examples are described below.
〔component〕
(epoxy resin) (identified by constituent monomers)
epoxy resin [A]
Tetraglycidyl-4,4′-diaminodiphenylmethane (Araldite MY721 (product name) manufactured by Huntsman, hereinafter abbreviated as “4,4′-TGDDM”) epoxy equivalent: 112 g/eq, viscosity (50° C.): 4. 1 Pa.s
・Tetraglycidyl-3,4′-diaminodiphenyl ether (synthesized by the method of Synthesis Example 1, hereinafter abbreviated as “3,4′-TGDDE”) epoxy equivalent: 112 g/eq, viscosity (50° C.): 7.0 Pa・s
epoxy resin [B]
・ N,N-diglycidyl-o-toluidine (GOT (product name) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “GOT”) epoxy equivalent: 135 g / eq
・ N,N-diglycidylaniline (GAN (product name) manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “GAN”) epoxy equivalent: 125 g / eq
1,6-bis(glycidyloxy)naphthalene (HP-4032SS (product name) manufactured by DIC, hereinafter abbreviated as “1,6-DON”) epoxy equivalent: 142 g/eq
・ Triglycidyl-p-aminophenol (Araldite MY0510 (product name) manufactured by Huntsman, hereinafter abbreviated as “TG-pAP”) epoxy equivalent: 96 g / eq
・ Triglycidyl-m-aminophenol (Araldite MY0600 (product name) manufactured by Huntsman, hereinafter abbreviated as “TG-mAP”) epoxy equivalent: 98 g / eq
・ 1,3,5-triglycidyl isocyanurate (TEPIC-S (product name) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., hereinafter abbreviated as “TEPIC”) epoxy equivalent: 100 g / eq

(硬化剤)
硬化剤[C]
・HR-436:ジエチルトルエンジアミン(アルベマール社製 エタキュア100プラス(製品名))34.6質量%、ジメチルチオトルエンジアミン41.6質量%、4,4’-メチレンビス(2-エチル-6-メチルアニリン)(クミアイ化学工業株式会社製 キュアハードMED-J(製品名))19.8質量%の混合液に1-(o-トリル)ビグアニド(大内新興化学工業社製 ノクセラーBG(製品名))を4.0%溶解させた硬化剤
・HR-499:ジエチルトルエンジアミン(アルベマール社製 エタキュア100プラス(製品名))60.0質量%に4,4’-メチレンビス(2-エチルー6-メチルアニリン)(クミアイ化学工業株式会社製 キュアハードMED-J(製品名))33.5質量%、4-アミノジフェニルアミン(精工化学社製)5.3質量%、無水ピペラジン(東ソー株式会社製)1.1質量%となる様に溶解させた硬化剤
・HR-571:ジエチルトルエンジアミン(アルベマール社製 エタキュア100プラス(製品名))85.7質量%に2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(精工化学社製 ノンフレックスRD(製品名))14.3質量%となる様に溶解させた硬化剤
・HR-659:ジエチルトルエンジアミン83.1質量%に2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(精工化学社製 ノンフレックスRD(製品名))14.0質量%、N-フェニル-1-ナフチルアミン(大内新興化学工業社製 ノクラックPA(製品名))2.9質量%となる様に溶解させた硬化剤
(curing agent)
Curing agent [C]
HR-436: Diethyltoluenediamine (Ethacure 100 Plus (product name) manufactured by Albemarle) 34.6% by mass, dimethylthiotoluenediamine 41.6% by mass, 4,4′-methylenebis(2-ethyl-6-methyl) Aniline) (Cure Hard MED-J (product name) manufactured by Kumiai Chemical Industry Co., Ltd.) 1-(o-tolyl) biguanide (Noxeller BG (product name) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.) in a mixture of 19.8% by mass ) is dissolved at 4.0% ・HR-499: Diethyltoluenediamine (Ethacure 100 Plus (product name) manufactured by Albemarle)) 60.0% by mass, 4,4'-methylenebis(2-ethyl-6-methyl Aniline) (Cure Hard MED-J (product name) manufactured by Kumiai Chemical Industry Co., Ltd.) 33.5% by mass, 4-aminodiphenylamine (manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.) 5.3% by mass, anhydrous piperazine (manufactured by Tosoh Corporation) 1 Curing agent dissolved to .1% by mass HR-571: Diethyltoluenediamine (Etacure 100 Plus (product name) manufactured by Albemarle)) 85.7% by mass and 2,2,4-trimethyl-1,2 - Dihydroquinoline polymer (Nonflex RD (product name) manufactured by Seiko Kagaku Co., Ltd.) 14.3% by mass of curing agent dissolved HR-659: 83.1% by mass of diethyltoluene diamine 2, 2, 4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer (Nonflex RD (product name) manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.) 14.0% by mass, N-phenyl-1-naphthylamine (Nocrac PA manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd. Name)) Curing agent dissolved so as to be 2.9% by mass

(その他の硬化剤)
・4,4’-ジアミノ-3,3’-ジイソプロピル-5,5’-ジメチルジフェニルメタン(ロンザ社製 Lonzacure M-MIPA(製品名)、以下「M-MIPA」と略記する)活性水素当量:78g/eq
・2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(精工化学社製 ノンフレックスRD(製品名))
・無水ピペラジン(東ソー株式会社製)
・ジエチルトルエンジアミン(アルベマール社製 エタキュア100プラス(製品名))
(樹脂粒子成分)
・MX-416(株式会社カネカ製 MX-416(製品名)、グリシジルアミン型4官能エポキシ樹脂へ粒子状ブタジエンゴム成分を25質量%の濃度となる様に分散させたマスターバッチ)(製品中のグリシジルアミン型4官能エポキシ樹脂は本発明のエポキシ樹脂[A]に相当)樹脂粒子の平均粒子径:0.11μm
・MX-150(株式会社カネカ製 MX-150(製品名)、ビスフェノールA型2官能エポキシ樹脂へ粒子状ブタジエンゴム成分を40質量%の濃度となる様に分散させたマスターバッチ)(製品中のビスフェノールA型2官能エポキシ樹脂は本発明のエポキシ樹脂[B]に相当)樹脂粒子の平均粒子径:0.11μm
(Other curing agents)
· 4,4'-diamino-3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane (Lonzacure M-MIPA (product name) manufactured by Lonza, hereinafter abbreviated as "M-MIPA") Active hydrogen equivalent: 78 g /eq
・ 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline polymer (Nonflex RD (product name) manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.)
・ Anhydrous piperazine (manufactured by Tosoh Corporation)
・Diethyltoluene diamine (Etacure 100 Plus (product name) manufactured by Albemarle)
(Resin particle component)
・ MX-416 (Kaneka Corporation MX-416 (product name), a masterbatch in which a particulate butadiene rubber component is dispersed in a glycidylamine-type tetrafunctional epoxy resin to a concentration of 25% by mass) (in the product Glycidylamine type tetrafunctional epoxy resin corresponds to epoxy resin [A] of the present invention) Average particle size of resin particles: 0.11 μm
・ MX-150 (MX-150 (product name) manufactured by Kaneka Corporation, a masterbatch in which a particulate butadiene rubber component is dispersed in a bisphenol A type bifunctional epoxy resin to a concentration of 40% by mass) (in the product Bisphenol A type bifunctional epoxy resin corresponds to the epoxy resin [B] of the present invention) Average particle size of resin particles: 0.11 μm

(炭素繊維ストランド)
・炭素繊維1:“テナックス(登録商標)”IMS65 E23 830tex(ポリアクリロニトリル系炭素繊維ストランド、引張強度 5.8GPa、引張弾性率 290GPa、サイジング剤付着量 1.2質量%、単糸径 5.0μm、帝人(株)製)
(熱可塑性樹脂不織布)
・不織布1:ポリアミド12樹脂を使用し、スパンボンド法で作製した繊維目付が5g/m2の不織布
(炭素繊維多層織物)
・炭素繊維多軸織物1:一方向に引き揃えた炭素繊維1を1層あたり190g/m2のシート状にして、不織布1を片面に配置し、(+45/V/90/V/-45/V/0/V)の角度で4枚積層しステッチしたもの(織物基材の炭素繊維総目付760g/m2、真空圧縮時の単層あたり厚さ 0.19mm)。
・炭素繊維多軸織物2:一方向に引き揃えた炭素繊維1を1層あたり190g/m2のシート状にして、不織布1を片面に配置し、(-45/V/90/V/+45/V/0/V)の角度で4枚積層しステッチしたもの(織物基材の炭素繊維総目付760g/m2、真空圧縮時の単層あたり厚さ 0.19mm)。
ここでは、Vは不織布1を示す。
(carbon fiber strand)
・ Carbon fiber 1: "Tenax (registered trademark)" IMS65 E23 830tex (polyacrylonitrile-based carbon fiber strand, tensile strength 5.8 GPa, tensile modulus 290 GPa, sizing agent adhesion amount 1.2% by mass, single yarn diameter 5.0 μm , manufactured by Teijin Limited)
(Thermoplastic resin non-woven fabric)
・ Nonwoven fabric 1: Nonwoven fabric with a fiber basis weight of 5 g/m 2 produced by a spunbond method using polyamide 12 resin (carbon fiber multilayer fabric)
・Carbon fiber multiaxial fabric 1: Carbon fiber 1 aligned in one direction is made into a sheet of 190 g / m 2 per layer, and nonwoven fabric 1 is arranged on one side, (+45 / V / 90 / V / -45 /V/0/V) and stitched together (total carbon fiber basis weight of woven fabric substrate: 760 g/m 2 , thickness per single layer during vacuum compression: 0.19 mm).
・Carbon fiber multiaxial fabric 2: Carbon fiber 1 aligned in one direction is made into a sheet of 190 g / m 2 per layer, and nonwoven fabric 1 is arranged on one side, (-45 / V / 90 / V / +45 /V/0/V) and stitched together (total carbon fiber basis weight of woven fabric substrate: 760 g/m 2 , thickness per single layer during vacuum compression: 0.19 mm).
V indicates the nonwoven fabric 1 here.

(エポキシ樹脂[A]の合成例)
〔合成例1〕 3,4’-TGDDEの合成
温度計、滴下漏斗、冷却管および攪拌機を取り付けた四つ口フラスコに、エピクロロヒドリン1110.2g(12.0mol)を仕込み、窒素パージを行いながら温度を70℃まで上げて、これにエタノール1000gに溶解させた3,4’-ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0mol)を4時間かけて滴下した。さらに6時間撹拌し、付加反応を完結させ、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシ-3-クロロプロピル)-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルを得た。続いて、フラスコ内温度を25℃に下げてから、これに48%NaOH水溶液500.0g(6.0mol)を2時間で滴下してさらに1時間撹拌した。環化反応が終わってからエタノールを留去して、400gのトルエンで抽出を行い5%食塩水で2回洗浄を行った。有機層からトルエンとエピクロロヒドリンを減圧下で除くと、褐色の粘性液体が361.7g(収率85.2%)得られた。主生成物である3,4’-TGDDEの純度は、84%(HPLC面積%)であった。
(Synthesis example of epoxy resin [A])
[Synthesis Example 1] Synthesis of 3,4'-TGDDE A four-necked flask equipped with a thermometer, a dropping funnel, a cooling tube and a stirrer was charged with 1110.2 g (12.0 mol) of epichlorohydrin and purged with nitrogen. The temperature was raised to 70° C. while continuing, and 200.2 g (1.0 mol) of 3,4′-diaminodiphenyl ether dissolved in 1000 g of ethanol was added dropwise over 4 hours. After further stirring for 6 hours, the addition reaction was completed to give N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxy-3-chloropropyl)-3,4'-diaminodiphenyl ether. Subsequently, after the temperature in the flask was lowered to 25° C., 500.0 g (6.0 mol) of 48% NaOH aqueous solution was added dropwise over 2 hours, and the mixture was further stirred for 1 hour. After completion of the cyclization reaction, ethanol was distilled off, extraction was performed with 400 g of toluene, and washing was performed twice with 5% saline. When toluene and epichlorohydrin were removed from the organic layer under reduced pressure, 361.7 g (85.2% yield) of brown viscous liquid was obtained. The purity of 3,4'-TGDDE, which is the main product, was 84% (HPLC area %).

[評価方法]
(1) 樹脂組成物の特性
(1-1) エポキシ樹脂組成物の調製
表1に記載する割合でエポキシ樹脂[A]、エポキシ樹脂[B]、及び樹脂粒子成分「D」を計量し、撹拌機を用いて80℃で60分間混合し、液状のエポキシ樹脂混合物中に樹脂粒子成分「D」が分散している主剤液を調製した。硬化剤[C]の各成分を所定の重量比で計量し、110℃で60分間混合し、液状の硬化剤液(硬化剤[C])を調製した。表1に記載する割合で主剤液と硬化剤液とを撹拌機を用いて80℃で30分間混合し、硬化剤をエポキシ樹脂へ溶解させて、1液型エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、表1に記載の組成においては、エポキシ樹脂のグリシジル基と硬化剤のアミノ基の有する活性水素基の数が当量となるように主剤液と硬化剤液の混合比率を選択した。
(1-2) 初期粘度および可使時間
粘度測定は、東機産業株式会社製B型粘度計TVB-15Mを用い、100℃の条件にて行った。測定開始直後の最小測定値を初期粘度とし、粘度が50mPa・sに到達した時間を可使時間とした。
(1-3) 速硬化特性
硬化特性は、NETZSCH社製誘電分析装置DEA288 Ionicを用い、未硬化樹脂の180℃40分加熱後の樹脂のDEA硬化度αを下記式で評価した。この硬化度が70%以上の場合に速硬化特性を有する樹脂組成物とした。
α(t=40)=(logε”0-logε”t=40)/(logε”0-logε”)×100
(ただし、ε”0は測定開始時の誘電損失の最大値であり、ε”t=40は測定時間が40分の時の誘電損失値であり、ε”は測定時間が180分の時の誘電損失値である。)
[Evaluation method]
(1) Properties of Resin Composition (1-1) Preparation of Epoxy Resin Composition Epoxy resin [A], epoxy resin [B], and resin particle component "D" are weighed in proportions shown in Table 1 and stirred. The mixture was mixed at 80° C. for 60 minutes using a machine to prepare a main component liquid in which the resin particle component “D” was dispersed in the liquid epoxy resin mixture. Each component of the curing agent [C] was weighed at a predetermined weight ratio and mixed at 110° C. for 60 minutes to prepare a liquid curing agent liquid (curing agent [C]). The main component liquid and the curing agent liquid were mixed at 80° C. for 30 minutes using a stirrer in the proportions shown in Table 1 to dissolve the curing agent in the epoxy resin to prepare a one-liquid type epoxy resin composition. In addition, in the composition shown in Table 1, the mixing ratio of the main liquid and the curing agent liquid was selected so that the number of active hydrogen groups possessed by the glycidyl groups of the epoxy resin and the number of amino groups of the curing agent were equivalent.
(1-2) Initial Viscosity and Pot Life Viscosity was measured at 100° C. using a Brookfield viscometer TVB-15M manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. The minimum measured value immediately after the start of measurement was taken as the initial viscosity, and the time when the viscosity reached 50 mPa·s was taken as the pot life.
(1-3) Rapid Curing Properties Curing properties were evaluated using a DEA288 Ionic dielectric analysis device manufactured by NETZSCH, and the DEA curing degree α of uncured resin after heating at 180° C. for 40 minutes was evaluated by the following formula. A resin composition having a rapid curing characteristic was obtained when the degree of curing was 70% or more.
α(t = 40) = (log ε” 0 - log ε” t = 40 ) / (log ε” 0 - log ε” ) x 100
(where ε” 0 is the maximum value of dielectric loss at the start of measurement, ε” t = 40 is the dielectric loss value at 40 minutes of measurement time, and ε” is the value at 180 minutes of measurement time. is the dielectric loss value of

[測定条件]
測定温度 :180±2℃等温
測定周波数 :1Hz
測定センサー :NETZSCH社製IDEX 115/35
(2) 樹脂硬化物の特性
(2-1) 樹脂硬化物の作成
(1-1)で調製した1液型エポキシ樹脂組成物を真空中で脱泡した後、4mm厚のシリコン樹脂製スペーサーにより厚み4mmになるように設定したステンレス製モールド中に注入した。180℃の温度で2時間硬化させ、厚さ4mmの樹脂硬化物を得た。
(2-2) 飽和吸水時ガラス転移温度(wet-Tg)
SACMA 18R-94法に準じて、飽和吸水時ガラス転移温度を測定した。
樹脂試験片の寸法は50mm×6mm×2mmで準備した。プレッシャークッカー(エスペック社製、HASTEST PC-422R8)を用い、121℃、24時間の条件にて準備した樹脂硬化物試験片の吸水処理を行った。UBM社製動的粘弾性測定装置Rheogel-E400を用い、測定周波数1Hz、昇温速度5℃/分、ひずみ0.0167%の条件で、チャック間の距離を30mmとし、50℃からゴム弾性領域まで貯蔵弾性率E’を測定した。logE’を温度に対してプロットし、logE’の平坦領域の近似直線と、E’が転移する領域の近似直線との交点から求められる温度を飽和吸水時ガラス転移温度(wet-Tg)として記録した。
[Measurement condition]
Measurement temperature: 180±2°C isothermal Measurement frequency: 1 Hz
Measurement sensor: IDEX 115/35 manufactured by NETZSCH
(2) Characteristics of cured resin product (2-1) Preparation of cured resin product After defoaming the one-part epoxy resin composition prepared in (1-1) in a vacuum, It was injected into a stainless steel mold set to have a thickness of 4 mm. It was cured at a temperature of 180° C. for 2 hours to obtain a resin cured product having a thickness of 4 mm.
(2-2) Glass transition temperature at saturated water absorption (wet-Tg)
The glass transition temperature at saturated water absorption was measured according to the SACMA 18R-94 method.
The dimensions of the resin test piece were 50 mm x 6 mm x 2 mm. Using a pressure cooker (HASTEST PC-422R8, manufactured by Espec Co., Ltd.), the prepared resin cured product test piece was subjected to water absorption treatment at 121° C. for 24 hours. Using a dynamic viscoelasticity measuring device Rheogel-E400 manufactured by UBM, the measurement frequency is 1 Hz, the temperature increase rate is 5 ° C./min, and the strain is 0.0167%. The storage modulus E' was measured up to. Log E ' is plotted against temperature, and the temperature obtained from the intersection of the approximate straight line of the flat region of log E ' and the approximate straight line of the region where E ' transitions is recorded as the glass transition temperature at saturated water absorption (wet-Tg). bottom.

(2-3) 室温乾燥曲げ弾性率(RTD-FM)
JIS K7171法に準じて、試験を実施した。その際の、樹脂硬化物試験片の寸法は80mm×10mm×h4mmで準備した。支点間距離Lは、16×h(厚み)、試験速度2m/minで曲げ試験を行い、室温乾燥曲げ弾性率(RTD-FM)を測定した。
(2-4)樹脂硬化物靱性(変形モードI臨界応力拡大係数KIc)
(2-1)で得た樹脂硬化物を幅8mm(厚みの2倍)×長さ35.2mm(幅の4.4倍)のサイズにカットし、試験片を得た。試験片への初期亀裂導入は、液体窒素温度まで冷やした剃刀を試験片にあて、ハンマーで剃刀に衝撃を加えることで予亀裂を加えた。予亀裂の長さは幅の0.45~0.55倍とした。ASTM D5045に従い、万能試験機(島津製作所製オートグラフ)を用いて靱性(KIc)を測定した。
(3)樹脂粒子成分[D]の平均粒子径
樹脂硬化物の断面を走査型電子顕微鏡もしくは透過型電子顕微鏡により2万5000倍で観察し、50個の粒子の直径を実測して樹脂粒子の粒子径として、それを平均することにより平均粒子径を求めた。前記観察において、粒子が真円状でない場合、即ち粒子が楕円状のような場合は、粒子の最大径をその粒子の粒子径とした。
(2-3) Room temperature dry flexural modulus (RTD-FM)
The test was performed according to the JIS K7171 method. At that time, a cured resin test piece was prepared with dimensions of 80 mm×10 mm×h4 mm. A bending test was performed at a distance L between fulcrums of 16×h (thickness) and a test speed of 2 m/min to measure room temperature dry bending elastic modulus (RTD-FM).
(2-4) Resin cured product toughness (deformation mode I critical stress intensity factor KIc)
The cured resin obtained in (2-1) was cut into a size of 8 mm wide (twice the thickness) and 35.2 mm long (4.4 times the width) to obtain a test piece. Initial cracks were introduced into the test piece by applying a razor cooled to the temperature of liquid nitrogen to the test piece and applying impact to the razor with a hammer to create pre-cracks. The pre-crack length was 0.45 to 0.55 times the width. According to ASTM D5045, the toughness (KIc) was measured using a universal testing machine (Shimadzu Autograph).
(3) Average particle size of resin particle component [D] The cross section of the cured resin is observed with a scanning electron microscope or a transmission electron microscope at a magnification of 25,000 times, and the diameter of 50 particles is actually measured. As the particle size, the average particle size was obtained by averaging them. In the above observation, when the particles were not perfectly circular, that is, when the particles were elliptical, the maximum diameter of the particles was taken as the particle diameter of the particles.

(4) CFRPの特性
(4-1) CFRPの作成
炭素繊維多軸織物1および炭素繊維多軸織物2を300×300mmにカットし、500×500mmの離型処理したアルミ板の上に、炭素繊維多軸織物1を3枚、炭素繊維多軸織物2を3枚、合計6枚重ねて積層体とした。
更に積層体の上に、離型性機能を付与した基材であるピールクロスのRelease Ply C(AIRTECH社製)と樹脂拡散基材のResin Flow 90HT(AIRTECH社製)を積層した。 その後、樹脂注入口と樹脂排出口形成のためのホースを配置し、全体をナイロンバッグフィルムで覆い、シーラントテープで密閉し、内部を真空にした。続いてアルミ板を120℃に加温し、バック内を5torr以下に減圧した後、(1-1)で調整した1液型エポキシ樹脂組成物を100℃に加熱し、樹脂注入口を通して真空系内へ注入した。
注入した1液型エポキシ樹脂組成物がバック内に充満し、積層体に含浸した状態で180℃に昇温し、180℃で40分保持して、炭素繊維複合材料を得た。
(4-2) 衝撃後圧縮強度(CAI)
(4-1)で得られたCFRPを、幅101.6mm × 長さ152.4mmの寸法に切断し、衝撃後圧縮強度(CAI)試験の試験片を得た。試験はASTM D7136に従い実施した。供試体(サンプル)は各試験片の寸法測定後、衝撃試験は落錘型衝撃試験機(インストロン社製 Dynatup)を用いて、30.5Jの衝撃エネルギーを与えた。衝撃後、供試体の損傷面積は、超音波探傷試験機(クラウトクレーマー社製 SDS3600、HIS3/HF)にて測定した。衝撃後、供試体の強度試験は、供試体の上から25.4mmでサイドから25.4mmの位置に、歪みゲージを左右各1本ずつ貼付し、同様に表裏に合計4本/体の歪みゲージを貼付けた後、試験機(島津製作所製オートグラフ)のクロスヘッド速度を1.27mm/minとし、供試体の破断まで荷重を負荷した。
(4) Characteristics of CFRP (4-1) Fabrication of CFRP Carbon fiber multiaxial fabric 1 and carbon fiber multiaxial fabric 2 were cut into 300 x 300 mm, and carbon Three sheets of the multiaxial fiber woven fabric 1 and three sheets of the multiaxial woven carbon fiber fabric 2 were laminated to form a laminate by stacking a total of 6 sheets.
Further, a peel cloth Release Ply C (manufactured by AIRTECH), which is a base material having a releasability function, and Resin Flow 90HT (manufactured by AIRTECH), which is a resin diffusion base material, were laminated on the laminate. After that, a hose for forming a resin inlet and a resin outlet was arranged, the whole was covered with a nylon bag film, sealed with a sealant tape, and the inside was evacuated. Subsequently, the aluminum plate was heated to 120°C, and the pressure inside the bag was reduced to 5 torr or less. injected inside.
The bag was filled with the injected one-liquid type epoxy resin composition and impregnated into the laminate, and the temperature was raised to 180° C. and held at 180° C. for 40 minutes to obtain a carbon fiber composite material.
(4-2) Compressive strength after impact (CAI)
The CFRP obtained in (4-1) was cut into a size of 101.6 mm width×152.4 mm length to obtain a test piece for compressive strength after impact (CAI) test. Testing was performed according to ASTM D7136. After measuring the dimensions of each test piece, the specimen (sample) was subjected to an impact test using a falling weight type impact tester (Dynatup manufactured by Instron) to give an impact energy of 30.5 J. After the impact, the damaged area of the test piece was measured with an ultrasonic flaw detector (SDS3600, HIS3/HF manufactured by Kraut Kramer). After the impact, the strength test of the specimen was performed by attaching strain gauges on each side of the specimen at a position of 25.4 mm from the top and 25.4 mm from the side. After attaching the gauge, the crosshead speed of the testing machine (Autograph manufactured by Shimadzu Corporation) was set to 1.27 mm/min, and a load was applied until the specimen fractured.

(評価結果)
〔実施例1~19、比較例1~6〕
1液型エポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物及びCFRPの特性を表1に示した。実施例1~19の1液型エポキシ樹脂組成物は、100℃において70mPa・s以下の低い初期粘度と、30分以上の長い可使時間を示した。また、180℃40分加熱後のDEA硬化度αが70%以上(表1における「〇」)であり、速硬化特性を示した。実施例1~19の樹脂硬化物は、KIcが0.8MPa・m^1/2以上の高い靭性を示し、130℃以上の高いwet-Tgと、2.8GPa以上の高いRTD-FMを示した。実施例1~19で得られたCFRPは、250MPa以上の高いCAIを示した。
樹脂粒子成分[D]を用いなかった比較例1は得られた樹脂硬化物のKIcが0.62MPa・m^1/2と低くなった。そのため、比較例1で得られたCFRPのCAIは、235MPaと低いものであった。
比較例2はエポキシ樹脂[B]を用いなかったため、樹脂組成物の初期粘度が350mPa・sと高くなった。
比較例3は(C-A)液状芳香族ポリアミンを用いなかったため、樹脂組成物の初期粘度が300mPa・s以上となり高くなった。
比較例4は(C-A)液状芳香族ポリアミンを用いず、(C-C)脂肪族環状ポリアミンのみを用いたため、樹脂組成物の初期粘度が300mPa・s以上となり高くなり、かつ可使時間が5分以下と短くなった。
比較例5は(C-A)液状芳香族ポリアミンのみを用い、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンおよび(C-C)脂肪族環状ポリアミンを用いなかったため、速硬化特性を示さなかった。
比較例6は硬化剤[C]を用いずM-MIPAを用いたが、速硬化特性を示さなかった。
(Evaluation results)
[Examples 1 to 19, Comparative Examples 1 to 6]
Table 1 shows the properties of the one-liquid epoxy resin composition, cured resin and CFRP. The one-component epoxy resin compositions of Examples 1 to 19 exhibited a low initial viscosity of 70 mPa·s or less at 100°C and a long pot life of 30 minutes or more. In addition, the DEA curing degree α after heating at 180° C. for 40 minutes was 70% or more (“◯” in Table 1), indicating rapid curing characteristics. The cured resin products of Examples 1 to 19 exhibited high toughness with a KIc of 0.8 MPa·m^1/2 or higher, a high wet-Tg of 130°C or higher, and a high RTD-FM of 2.8 GPa or higher. rice field. The CFRPs obtained in Examples 1-19 exhibited a high CAI of 250 MPa or more.
In Comparative Example 1 in which the resin particle component [D] was not used, the KIc of the cured resin obtained was as low as 0.62 MPa·m^1/2. Therefore, the CAI of CFRP obtained in Comparative Example 1 was as low as 235 MPa.
Since the epoxy resin [B] was not used in Comparative Example 2, the initial viscosity of the resin composition was as high as 350 mPa·s.
In Comparative Example 3, since (CA) liquid aromatic polyamine was not used, the initial viscosity of the resin composition was as high as 300 mPa·s or more.
Comparative Example 4 did not use (C-A) liquid aromatic polyamine and used only (C-C) aliphatic cyclic polyamine. was shortened to less than 5 minutes.
Comparative Example 5 uses only (CA) a liquid aromatic polyamine, and does not use (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group and (C-C) an aliphatic cyclic polyamine. did not show
Comparative Example 6 did not use curing agent [C], but used M-MIPA, but did not exhibit rapid curing properties.

Figure 2023005406000003
Figure 2023005406000003

Figure 2023005406000004
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Figure 2023005406000005
Figure 2023005406000005

Claims (14)

主剤液と硬化剤液とからなる2液型エポキシ樹脂組成物であって、
前記主剤液が、グリシジル基を4つ以上含むモノマーから構成されるエポキシ樹脂[A]と、グリシジル基を2つまたは3つ含むモノマーから構成される芳香族エポキシ樹脂[B]とを含み、
前記硬化剤液が、硬化剤[C]を含み、硬化剤[C]が、(C-A)液状芳香族ポリアミン及び(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンを含み、(C-B)二級アミノ基を含む固形芳香族アミンが、(C-B1)二級アミノ基の数が一級アミノ基と三級アミノ基との合計数より多い固形芳香族アミンを含むか又は含まず、含まない場合、硬化剤[C]が、(C-C)脂肪族環状ポリアミンをさらに含み、
前記主剤液と前記硬化剤液の少なくとも一方が、樹脂粒子成分[D]を含む
ことを特徴とする、2液型エポキシ樹脂組成物。
A two-liquid type epoxy resin composition comprising a base liquid and a curing agent liquid,
The main component liquid contains an epoxy resin [A] composed of a monomer containing 4 or more glycidyl groups, and an aromatic epoxy resin [B] composed of a monomer containing 2 or 3 glycidyl groups,
The curing agent liquid contains a curing agent [C], the curing agent [C] contains (CA) a liquid aromatic polyamine and (C-B) a solid aromatic amine containing a secondary amino group, ( CB) a solid aromatic amine comprising secondary amino groups comprises (C-B1) a solid aromatic amine in which the number of secondary amino groups is greater than the total number of primary and tertiary amino groups, or If not included, if not included, the curing agent [C] further includes (C-C) aliphatic cyclic polyamine,
A two-liquid type epoxy resin composition, wherein at least one of the main liquid and the curing agent liquid contains a resin particle component [D].
前記エポキシ樹脂[A]の構成モノマーが、下記化学式(1)
Figure 2023005406000006
(ただし、化学式(1)中、R1~R4は、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及びハロゲン原子からなる群から選択される1つを表し、Xは-CH2-、-O-、-S-、-CO-、-C(=O)O-、-O-C(=O)-、-NHCO-、-CONH-、-SO2-から選択される1つを表す。)
で示される化合物を含んで成る、請求項1に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。
The constituent monomer of the epoxy resin [A] has the following chemical formula (1)
Figure 2023005406000006
(In chemical formula (1), R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and a halogen atom. , X is -CH 2 -, -O-, -S-, -CO-, -C(=O)O-, -O-C(=O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2 represents one selected from -.)
2. The two-part epoxy resin composition according to claim 1, comprising a compound represented by
前記エポキシ樹脂[A]の構成モノマーが、テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルもしくはテトラグリシジル-3,3’-ジアミノジフェニルメタンから選択される1種類または2種以上の組み合わせである、請求項1または2に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。 The constituent monomer of the epoxy resin [A] is tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenyl ether, tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether or tetraglycidyl-3,3 3. The two-component epoxy resin composition according to claim 1, which is one or a combination of two or more selected from '-diaminodiphenylmethane. 前記主剤液が、前記エポキシ樹脂[A]を50~90質量%含んで成る、請求項1~3のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。 4. The two-component epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the main component liquid contains 50 to 90% by mass of the epoxy resin [A]. 前記エポキシ樹脂[B]の構成モノマーが、ジグリシジルアニリン、ジグリシジル-o-トルイジン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、トリグリシジル-m-アミノフェノール、ビス(グリシジルオキシ)ナフタレンおよびトリグリシジルイソシアヌレートから選択される1種類または2種以上の組み合わせである、請求項1~4のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。 The constituent monomer of the epoxy resin [B] is selected from diglycidylaniline, diglycidyl-o-toluidine, triglycidyl-p-aminophenol, triglycidyl-m-aminophenol, bis(glycidyloxy)naphthalene and triglycidyl isocyanurate. The two-component epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 4, which is one type or a combination of two or more types. 前記樹脂粒子成分[D]の平均粒子径が1.0μm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物。 The two-part epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the resin particle component [D] has an average particle size of 1.0 µm or less. 請求項1~6のいずれか1項に記載の2液型エポキシ樹脂組成物の前記主剤液と前記硬化剤液とを配合して成る、1液型エポキシ樹脂組成物。 A one-component epoxy resin composition obtained by blending the main component liquid and the curing agent liquid of the two-component epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6. 誘電硬化度測定によって評価される、180℃40分加熱後の硬化度が70%以上である、請求項7に記載の1液型エポキシ樹脂組成物。 8. The one-component epoxy resin composition according to claim 7, which has a degree of curing of 70% or more after heating at 180° C. for 40 minutes, as evaluated by dielectric curing degree measurement. 請求項7又は8に記載の1液型エポキシ樹脂組成物を硬化して成る樹脂硬化物。 A cured resin obtained by curing the one-liquid type epoxy resin composition according to claim 7 or 8. 変形モードI臨界応力拡大係数KIcが0.8以上である、請求項9に記載の樹脂硬化物。 10. The cured resin product according to claim 9, wherein the deformation mode I critical stress intensity factor KIc is 0.8 or more. 請求項9又は10に記載の樹脂硬化物と、繊維強化基材と、を含んで構成される繊維強化複合材料。 A fiber-reinforced composite material comprising the cured resin according to claim 9 or 10 and a fiber-reinforced base material. 前記繊維強化基材が炭素繊維強化基材である、請求項11に記載の繊維強化複合材料。 12. The fiber reinforced composite material according to claim 11, wherein said fiber reinforced substrate is a carbon fiber reinforced substrate. 繊維強化基材と、請求項7又は8に記載の1液型エポキシ樹脂組成物と、を複合化して硬化させる、繊維強化複合材料の製造方法。 A method for producing a fiber-reinforced composite material, comprising combining a fiber-reinforced base material and the one-part epoxy resin composition according to claim 7 or 8 and curing the composition. 請求項7又は8に記載の1液型エポキシ樹脂組成物を、型内に配置した繊維強化基材へ含浸させた後、加熱硬化する工程を含む、繊維強化複合材料の製造方法。 A method for producing a fiber-reinforced composite material, comprising a step of impregnating a fiber-reinforced base material placed in a mold with the one-liquid epoxy resin composition according to claim 7 or 8, followed by heat curing.
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