JP2023067809A - Epoxy resin composition, prepreg and fiber-reinforced composite material - Google Patents

Epoxy resin composition, prepreg and fiber-reinforced composite material Download PDF

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JP2023067809A JP2022171155A JP2022171155A JP2023067809A JP 2023067809 A JP2023067809 A JP 2023067809A JP 2022171155 A JP2022171155 A JP 2022171155A JP 2022171155 A JP2022171155 A JP 2022171155A JP 2023067809 A JP2023067809 A JP 2023067809A
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秀樹 英
Hideki Hanabusa
雄一 山北
Yuichi Yamakita
玲生 高岩
Reo Takaiwa
健太郎 佐野
Kentaro Sano
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Abstract

To provide an epoxy resin composition which can be cured at 130°C and can achieve heat resistance, flexural modulus and flexural strength at high level and to provide a prepreg comprising the epoxy resin composition and a fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg.SOLUTION: There is provided an epoxy resin composition which comprises [A] a diaminodiphenylmethane-based epoxy resin, [B] a bisphenol type epoxy resin having an epoxy equivalent weight of 400 g/eq. or more and 1500 g/eq. or less, [C] 4,4'-diaminodiphenylsulfone, [D] dicyandiamide and [E] core-shell rubber particles and comprises 40 to 70 pts.mass of [A], 10 to 30 pts.mass of [B], 10 to 21 pts.mass of [C], 3 to 7 pts.mass of [D] and 5 to 10 pts.mass of [E] based on 100 pts.mass of the whole epoxy resin and satisfies the relation of 3.0≤(the content of [C]/the content of [D])≤4.0.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、スポーツ用途、一般産業用途、および航空宇宙用途に適した繊維強化複合材料のマトリックス樹脂として好ましく用いられるエポキシ樹脂組成物、ならびに、これをマトリックス樹脂として用いたプリプレグおよび繊維強化複合材料に関するものである。 The present invention relates to an epoxy resin composition preferably used as a matrix resin for fiber-reinforced composite materials suitable for sports applications, general industrial applications, and aerospace applications, and prepregs and fiber-reinforced composite materials using the same as the matrix resin. It is.

繊維強化プラスチックの製造には、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸したシート状の中間基材(プリプレグ)が汎用される。プリプレグを積層、加熱して熱硬化性樹脂を硬化する方法で成形体が得られ、航空機やスポーツなど、様々な分野へ適用されている。プリプレグのマトリックス樹脂として用いられる熱硬化性樹脂としては、耐熱性、接着性、機械強度に優れることから、エポキシ樹脂が汎用される。近年、繊維強化複合材料の適用が拡大するにつれて、部材のさらなる軽量化、高耐熱化の要求が高まり、プリプレグに用いられるエポキシ樹脂の高性能化が望まれている。 A sheet-like intermediate base material (prepreg) in which reinforcing fibers are impregnated with a thermosetting resin is widely used for the production of fiber-reinforced plastics. A molded article is obtained by laminating prepregs and heating to harden a thermosetting resin, which is applied to various fields such as aircraft and sports. As the thermosetting resin used as the matrix resin of the prepreg, an epoxy resin is widely used because of its excellent heat resistance, adhesiveness and mechanical strength. In recent years, as the application of fiber-reinforced composite materials has expanded, demands for further weight reduction and higher heat resistance of members have increased, and higher performance epoxy resins used in prepregs have been desired.

エポキシ樹脂硬化物の破壊強度を高めることで、軽量かつ高性能な繊維強化複合材料を設計することが可能となる。一般に、繊維強化複合材料の破壊強度を高めるためには、エポキシ樹脂硬化物の強度、および弾性率を高める手法が知られている。 By increasing the breaking strength of cured epoxy resins, it becomes possible to design lightweight and high-performance fiber-reinforced composite materials. In order to increase the breaking strength of fiber-reinforced composite materials, methods of increasing the strength and elastic modulus of cured epoxy resins are generally known.

また、自動車やレーシングカーのエンジン周りの構造部材や、モーターの補強材料等、高温環境下での使用が想定される用途においては、150℃程度の耐熱性が必要である。 In addition, heat resistance of about 150° C. is required for applications that are expected to be used in high-temperature environments, such as structural members around the engine of automobiles and racing cars, and reinforcing materials for motors.

さらに、繊維強化複合材料の製造時の経済合理性の観点から、より低い硬化温度で繊維強化複合材料を得る技術も必要である。 Furthermore, from the viewpoint of economic rationality in the production of fiber-reinforced composite materials, a technique for obtaining fiber-reinforced composite materials at a lower curing temperature is also required.

特許文献1には、アミン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、ウレア化合物を併用することにより、150℃での硬化において、耐熱性と弾性率を両立する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for achieving both heat resistance and elastic modulus in curing at 150° C. by using an amine-type epoxy resin, a bisphenol-type epoxy resin, diaminodiphenylsulfone, dicyandiamide, and a urea compound together. there is

特許文献2には、3官能アミン型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、芳香族ウレアを併用することにより、130℃での硬化において、エポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率と曲げ強度を両立する技術が開示されている。 In Patent Document 2, a trifunctional amine type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, dicyandiamide, and aromatic urea are used in combination to obtain an epoxy resin cured product in curing at 130°C. A technique for achieving both the flexural modulus and flexural strength is disclosed.

特許文献3には、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、
ジシアンジアミド、ジアミノジフェニルスルホンを併用することにより、耐熱性と高温時における機械特性を両立する技術が開示されている。
Patent Document 3 discloses an isocyanuric acid type epoxy resin, a glycidylamine type epoxy resin,
A technique for achieving both heat resistance and mechanical properties at high temperatures by using dicyandiamide and diaminodiphenylsulfone in combination is disclosed.

特開2010-53278号公報JP-A-2010-53278 特開2020-204026号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-204026 国際公開第2017/047225号WO2017/047225

特許文献1に記載のエポキシ樹脂組成物は、樹脂硬化物の曲げ弾性率、曲げ強度が不足しており、繊維強化複合材料の破壊強度が不十分なものであった。また、硬化のためには、150℃と高温が必要であった。 The epoxy resin composition described in Patent Document 1 lacks the flexural modulus and flexural strength of the cured resin, and the breaking strength of the fiber-reinforced composite material is insufficient. Moreover, a high temperature of 150° C. was required for curing.

特許文献2に記載のエポキシ樹脂組成物は、130℃で硬化可能であり、かつ高い曲げ弾性率と強度を示すものの、耐熱性が高いレベルを満足するものではなかった。 The epoxy resin composition described in Patent Document 2 can be cured at 130° C. and exhibits a high flexural modulus and strength, but does not satisfy a high level of heat resistance.

特許文献3に記載のエポキシ樹脂組成物は、樹脂硬化物の曲げ強度が必ずしも高いレベルを満足できないことがあり、繊維強化複合材料の破壊強度も、やはり必ずしも高いレベルを満足すると言い難いことがあった。また、硬化のためには、180℃と高温が必要であった。 The epoxy resin composition described in Patent Document 3 may not necessarily satisfy a high level of bending strength of the cured resin, and it is difficult to say that the breaking strength of the fiber-reinforced composite material also satisfies a high level. rice field. Moreover, a high temperature of 180° C. was required for curing.

本発明は、かかる従来技術の欠点を改良し、130℃で硬化可能であり、かつ、耐熱性、曲げ弾性率、曲げ強度を高いレベルで両立できるエポキシ樹脂組成物、および、該エポキシ樹脂組成物からなるプリプレグ、ならびに該プリプレグを硬化させてなる、繊維強化複合材料を提供することを目的とする。 The present invention overcomes the drawbacks of the prior art and provides an epoxy resin composition that can be cured at 130° C. and has high levels of both heat resistance, flexural modulus, and flexural strength, and the epoxy resin composition. and a fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成からなるエポキシ樹脂組成物を見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物は、以下の構成からなる。
次の成分[A]~[E]を含み、かつ下記条件(a)~(f)を満たすエポキシ樹脂組成物。
[A]ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂
[B]エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq以下のビスフェノール型エポキシ樹脂
[C]4,4‘-ジアミノジフェニルスルホン
[D]ジシアンジアミド
[E]コアシェルゴム粒子
(a)全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[A]を40~70質量部含む
(b)全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[B]を10~30質量部含む
(c)全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[C]を10~21質量部含む
(d)全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[D]を3~7質量部含む
(e)全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[E]を5~10質量部含む
(f)3.0≦([C]の含有量/[D]の含有量)≦4.0
また、本発明のプリプレグは、前記エポキシ樹脂組成物と強化繊維からなるプリプレグである。
As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the inventors of the present invention found an epoxy resin composition having the following constitution, and completed the present invention. That is, the epoxy resin composition of this invention consists of the following structures.
An epoxy resin composition containing the following components [A] to [E] and satisfying the following conditions (a) to (f).
[A] diaminodiphenylmethane-type epoxy resin [B] bisphenol-type epoxy resin having an epoxy equivalent of 400 g/eq to 1500 g/eq [C] 4,4′-diaminodiphenylsulfone [D] dicyandiamide [E] core-shell rubber particles (a ) Contains 40 to 70 parts by mass of component [A] out of 100 parts by mass of all epoxy resins (b) Contains 10 to 30 parts by mass of component [B] out of 100 parts by mass of all epoxy resins (c) All epoxy resins 10 to 21 parts by mass of component [C] per 100 parts by mass of (d) 3 to 7 parts by mass of component [D] per 100 parts by mass of total epoxy resin (e) per 100 parts by mass of total epoxy resin On the other hand, containing 5 to 10 parts by mass of component [E] (f) 3.0 ≤ (content of [C] / content of [D]) ≤ 4.0
Also, the prepreg of the present invention is a prepreg comprising the epoxy resin composition and reinforcing fibers.

また、本発明の繊維強化複合材料は、前記プリプレグが硬化されてなる繊維強化複合材料である。 Further, the fiber-reinforced composite material of the present invention is a fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg.

本発明によれば、130℃での硬化において高い弾性率と高い曲げ強度を発現し、かつ、耐熱性にも優れる樹脂硬化物を与え、本発明のエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂とした繊維強化複合材料は、優れた機械特性を発現できる。 According to the present invention, a resin cured product that exhibits a high elastic modulus and a high bending strength when cured at 130° C. and is also excellent in heat resistance is provided, and fiber reinforcement is performed using the epoxy resin composition of the present invention as a matrix resin. Composite materials can exhibit excellent mechanical properties.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、[A]ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、[B]エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq以下のビスフェノール型エポキシ樹脂、[C]4,4‘-ジアミノジフェニルスルホン、[D]ジシアンジアミド、[E]コアシェルゴム粒子を必須成分として含む。まず、これらの構成要素について説明する。本発明において「構成要素」とは組成物に含まれる化合物を意味する。また、ある物性、特性または構成比率について、必須の範囲、好ましい範囲等が複数の数値範囲で示される場合に、同複数の範囲におけるいずれかの上限値と、いずれかの下限値を組み合わせたものも好ましい範囲である(例えば、下記する成分[A]の配合量について、40~60質量部を好ましい範囲としてとりえる)。 The epoxy resin composition of the present invention comprises [A] a diaminodiphenylmethane type epoxy resin, [B] a bisphenol type epoxy resin having an epoxy equivalent of 400 g/eq or more and 1500 g/eq or less, [C] 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, It contains [D] dicyandiamide and [E] core-shell rubber particles as essential components. First, these constituent elements will be described. In the present invention, "component" means a compound contained in the composition. Also, when the essential range, preferable range, etc. for a certain physical property, characteristic or composition ratio are indicated by multiple numerical ranges, the combination of any upper limit value and any lower limit value in the same multiple ranges is also within a preferable range (for example, a preferable range of 40 to 60 parts by mass for the amount of component [A] described below).

(成分[A])
本発明における成分[A]はジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂である。
(Component [A])
Component [A] in the present invention is a diaminodiphenylmethane type epoxy resin.

ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434、ELM434VL(住友化学工業(株)製)、YH434、YH434L(以上、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)、“jER(登録商標)”604(三菱ケミカル(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY720、MY721(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)等を使用することができる。 As the diaminodiphenylmethane type epoxy resin, "Sumiepoxy (registered trademark)" ELM434, ELM434VL (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), YH434, YH434L (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.), "jER (registered trademark) )” 604 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Araldite (registered trademark)” MY720, MY721 (manufactured by Huntsman Advanced Materials) and the like can be used.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、条件(a)として、成分[A]を、全エポキシ樹脂100質量部のうち40~70質量部含むことが必要であり、45~65質量部であることが好ましく、50~60質量部であることがより好ましい。上記範囲を満たすことで、樹脂硬化物の耐熱性と曲げ強度のバランスが良いエポキシ樹脂硬化物を得られる。成分[A]が40質量部よりも少ないと、樹脂硬化物の耐熱性および曲げ強度が不足し、70質量部よりも多いと、樹脂硬化物の曲げ強度が不足する。 As the condition (a), the epoxy resin composition of the present invention must contain 40 to 70 parts by mass of component [A] out of 100 parts by mass of the total epoxy resin, preferably 45 to 65 parts by mass. Preferably, it is 50 to 60 parts by mass. By satisfying the above range, it is possible to obtain an epoxy resin cured product having a good balance between heat resistance and bending strength of the cured resin product. If component [A] is less than 40 parts by mass, the cured resin will have insufficient heat resistance and bending strength, and if it exceeds 70 parts by mass, the cured resin will have insufficient bending strength.

(成分[B])
本発明における成分[B]は、エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq以下のビスフェノール型エポキシ樹脂である。
(Component [B])
Component [B] in the present invention is a bisphenol type epoxy resin having an epoxy equivalent of 400 g/eq to 1500 g/eq.

かかるビスフェノール型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”1001、1002、1003、1004、4004P、4005P(以上、三菱ケミカル(株)製)、“エポトート(登録商標)”YDF2001、YDF2004(以上、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)などが挙げられる。なかでも、高い曲げ強度が得られる観点から、ビスフェノールF型エポキシ樹脂が好ましい。 Commercial products of such bisphenol-type epoxy resins include "jER (registered trademark)" 1001, 1002, 1003, 1004, 4004P, 4005P (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and "Epotote (registered trademark)" YDF2001, YDF2004. (all of which are manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.). Among them, bisphenol F type epoxy resin is preferable from the viewpoint of obtaining high bending strength.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、成分[B]として上記範囲のエポキシ当量を有するビスフェノール型エポキシ樹脂を含むことで、曲げひずみおよび曲げ強度が向上する。 Since the epoxy resin composition of the present invention contains a bisphenol type epoxy resin having an epoxy equivalent within the above range as the component [B], bending strain and bending strength are improved.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、条件(b)として、成分[B]を、全エポキシ樹脂100質量部のうち10~30質量部含むことが必要であり、12~28質量部であることが好ましく、14~26質量部であることがさらに好ましい。上記範囲を満たすことで、樹脂硬化物の耐熱性と曲げ強度のバランスが良いエポキシ樹脂硬化物を得られる。成分[A]が10質量部よりも少ないと曲げ強度が不足し、30質量部よりも多いと、樹脂硬化物の曲げ強度および耐熱性が不足する。 As the condition (b), the epoxy resin composition of the present invention must contain 10 to 30 parts by mass of component [B] out of 100 parts by mass of the total epoxy resin, preferably 12 to 28 parts by mass. It is preferably from 14 to 26 parts by mass, and more preferably from 14 to 26 parts by mass. By satisfying the above range, it is possible to obtain an epoxy resin cured product having a good balance between heat resistance and bending strength of the cured resin product. If component [A] is less than 10 parts by mass, bending strength will be insufficient, and if it is more than 30 parts by mass, bending strength and heat resistance of the cured resin will be insufficient.

本発明に用いられるエポキシ樹脂組成物は、本発明の効果を失わない範囲において、成分[A]、[B]とは異なるその他のエポキシ樹脂を含むことができる。 The epoxy resin composition used in the present invention can contain other epoxy resins different from components [A] and [B] as long as the effects of the present invention are not lost.

その他のエポキシ樹脂としては、例えば、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、アニリン型エポキシ樹脂、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは、複数種組み合わせて用いても良い。 Other epoxy resins include, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, aniline type epoxy resin, isocyanuric acid type epoxy resin, phenol novolak type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin and the like. These may be used in combination of multiple types.

(成分[C])
本発明における成分[C]は4,4’-ジアミノジフェニルスルホンであり、エポキシ樹脂の硬化剤としてはたらく。ジアミノジフェニルスルホンには、アミノ基の位置が異なる位置異性体が存在する。本発明では、耐熱性と曲げ強度のバランスの観点で、スルホニル基に対してパラ位にアミノ基を有する、4,4’-ジアミノジフェニルスルホンを用いることが必要である。
(Component [C])
Component [C] in the present invention is 4,4'-diaminodiphenylsulfone, which functions as a curing agent for epoxy resins. Diaminodiphenylsulfone has positional isomers with different amino group positions. In the present invention, it is necessary to use 4,4'-diaminodiphenylsulfone having an amino group at the para-position to the sulfonyl group from the viewpoint of the balance between heat resistance and bending strength.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、条件(c)として、成分[C]を、全エポキシ樹脂100質量部に対し10~21質量部含むことが必要であり、20質量部以下であることが好ましく、11~19質量部であることがより好ましく、12~18質量部であることがさらに好ましい。 As the condition (c), the epoxy resin composition of the present invention must contain 10 to 21 parts by mass of component [C] per 100 parts by mass of the total epoxy resin, preferably 20 parts by mass or less. , more preferably 11 to 19 parts by mass, more preferably 12 to 18 parts by mass.

また、本発明においては、後述の通り、成分[C]は、成分[D]と所定の割合で併用する必要がある。 Moreover, in the present invention, as will be described later, component [C] must be used in combination with component [D] in a predetermined ratio.

(成分[D])
本発明における成分[D]はジシアンジアミドであり、エポキシ樹脂の硬化剤としてはたらく。
(Component [D])
Component [D] in the present invention is dicyandiamide, which functions as a curing agent for epoxy resins.

かかるジシアンジアミドの市販品としては、DICY7、DICY15(以上、三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。 Commercial products of such dicyandiamide include DICY7 and DICY15 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).

本発明のエポキシ樹脂組成物は、条件(d)として、成分[D]を、全エポキシ樹脂100質量部に対し3~7質量部含むことが必要であり、4~6質量部であることが好ましい。 As the condition (d), the epoxy resin composition of the present invention must contain 3 to 7 parts by mass, preferably 4 to 6 parts by mass, of component [D] with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin. preferable.

本発明では、硬化剤として成分[C]と[D]を併用することにより、曲げ強度に優れ、130℃での低温硬化が可能なエポキシ樹脂組成物が得られる。 In the present invention, by using both components [C] and [D] as curing agents, an epoxy resin composition having excellent bending strength and capable of being cured at a low temperature of 130° C. can be obtained.

本発明では、成分[C]と成分[D]のエポキシ樹脂組成物中の含有量が、質量比として下記の条件(f)を満たす必要がある。 In the present invention, the content of component [C] and component [D] in the epoxy resin composition must satisfy the following condition (f) as a mass ratio.

条件(f) 3.0≦([C]の含有量/[D]の含有量)≦4.0
条件(f)について、上記のとおり、[C]の含有量の[D]の含有量に対する比で示される値が3.0以上4.0以下の範囲にある場合、130℃で90分硬化させて得られる樹脂硬化物の曲げ強度と耐熱性を高いレベルで両立することができる。[C]の含有量/[D]の含有量で示される値が3.0よりも小さい場合、樹脂硬化物の曲げ強度、耐熱性の両方が不十分となり、4.0よりも大きい場合は、曲げ強度が不十分となる。
Condition (f) 3.0 ≤ ([C] content/[D] content) ≤ 4.0
Regarding condition (f), as described above, if the value indicated by the ratio of the content of [C] to the content of [D] is in the range of 3.0 or more and 4.0 or less, cure at 130 ° C. for 90 minutes It is possible to achieve both bending strength and heat resistance of the resin cured product obtained by curing at a high level. If the value indicated by [C] content/[D] content is less than 3.0, both bending strength and heat resistance of the cured resin are insufficient. , the bending strength becomes insufficient.

(成分[E])
本発明における成分[E]はコアシェルゴム粒子である。成分[E]を成分[A]~[D]と併用することで、樹脂硬化物の耐熱性と曲げ強度のバランスが良いエポキシ樹脂硬化物を得られる。
(Component [E])
Component [E] in the present invention is core-shell rubber particles. By using the component [E] together with the components [A] to [D], it is possible to obtain a cured epoxy resin product having a good balance between the heat resistance and the bending strength of the cured resin product.

まず、ゴム粒子とはゴム弾性を有する粒子である。コアシェルゴム粒子は、ゴム粒子の一種であり、粒子状のコア成分の表面に、シェル成分を修飾した粒子であり、コア成分の表面の一部あるいは全体をシェル成分で被覆した粒子である。一般的には、コア成分がゴムである。シェル成分で被覆することにより、ゴム粒子よりもエポキシ樹脂組成物中での分散性が良好となり、それにより破壊靱性がより高いエポキシ樹脂硬化物を得やすくなる。前記コア成分およびシェル成分の構成要素は特に限定されず、コアおよびシェル成分を有していればよい。 First, rubber particles are particles having rubber elasticity. Core-shell rubber particles are a type of rubber particles, and are particles in which the surface of a particulate core component is modified with a shell component, and a part or the entire surface of the core component is coated with the shell component. Generally, the core component is rubber. By coating with the shell component, dispersibility in the epoxy resin composition becomes better than that of rubber particles, thereby making it easier to obtain a cured epoxy resin product with higher fracture toughness. The components of the core component and the shell component are not particularly limited as long as they have the core and shell components.

コア成分としては、例えばブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、NBR、SBR、IR、EPR等が挙げられる。 Examples of core components include butadiene rubber, acrylic rubber, silicone rubber, butyl rubber, NBR, SBR, IR and EPR.

シェル成分としては、例えばアクリル酸エステル系モノマー、メタクリル酸エステル系モノマー、芳香族系ビニルモノマー等から選択されたモノマーを重合させた重合体が挙げられる。 The shell component includes, for example, a polymer obtained by polymerizing a monomer selected from acrylic acid ester-based monomers, methacrylic acid ester-based monomers, aromatic vinyl monomers, and the like.

かかる成分[E]を含む製品としては、 “カネエース”(登録商標)(MX-125、MX-150、MX-154、MX-257、MX-267、MX-416、MX-451、MX-EXP(HM5)(以上、カネカ(株)製)、“PARALOID(登録商標)”EXL-2655、EXL-2668(以上、Dow Chemical社製)などを用いることができる。これらの中には、エポキシ樹脂中に予め分散したいわゆるマスターバッチの状態の製品もある。 Products containing such component [E] include "Kane Ace" (registered trademark) (MX-125, MX-150, MX-154, MX-257, MX-267, MX-416, MX-451, MX-EXP (HM5) (manufactured by Kaneka Corporation), "PARALOID (registered trademark)" EXL-2655, EXL-2668 (manufactured by Dow Chemical), etc. Among these, epoxy resins can be used. There are also products in the state of so-called masterbatch that are pre-dispersed therein.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、条件(e)として、成分[E]を、全エポキシ樹脂100質量部に対し5~10質量部含むことが必要である。上記範囲を満たすことで、樹脂硬化物の耐熱性と曲げ強度のバランスが良いエポキシ樹脂硬化物を得られる。全エポキシ樹脂100質量部に対し成分[E]が5質量部よりも少ないと、樹脂硬化物の曲げ強度が不足し、10質量部よりも多い場合も、樹脂硬化物の曲げ強度が不足する。
(成分[F])
本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化時間を短縮するために、成分[F]として硬化促進剤を含むことが好ましい。
As condition (e), the epoxy resin composition of the present invention must contain component [E] in an amount of 5 to 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the total epoxy resin. By satisfying the above range, it is possible to obtain an epoxy resin cured product having a good balance between heat resistance and bending strength of the cured resin product. If component [E] is less than 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin, the cured resin will have insufficient bending strength, and if it exceeds 10 parts by mass, the cured resin will also have insufficient bending strength.
(Component [F])
The epoxy resin composition of the present invention preferably contains a curing accelerator as component [F] in order to shorten the curing time.

かかる成分[F]として、例えば3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、3-(4-クロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、4,4’-メチレンビスフェニルジメチルウレア、フェニルジメチルウレア、トルエンビスジメチルウレアなどが挙げられる。 Examples of such component [F] include 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, 3-(4-chlorophenyl)-1,1-dimethylurea, 4,4′-methylenebisphenyldimethylurea. , phenyldimethylurea, toluenebisdimethylurea, and the like.

かかる成分[F]の市販品としては、DCMU99(保土ケ谷化学工業(株)製)、“Omicure(登録商標)”U-24(ピィ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)、“Dyhard(登録商標)”UR505(CVC製)などが挙げられる。 Commercially available products of component [F] include DCMU99 (manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.), “Omicure (registered trademark)” U-24 (manufactured by PTI Japan Co., Ltd.), “Dyhard (registered Trademark) UR505 (manufactured by CVC).

(成分[G])
本発明のエポキシ樹脂組成物は、粘弾性を調整し、プリプレグのタックやドレープ特性を改良する目的や、樹脂組成物の機械特性や靭性を高めるなどの目的で、成分[G]として熱可塑性樹脂を用いることができる。かかる熱可塑性樹脂としては、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルピロリドン、ポリエーテルスルホンなどが挙げられる。
(Component [G])
The epoxy resin composition of the present invention uses a thermoplastic resin as the component [G] for the purpose of adjusting the viscoelasticity, improving the tack and drape properties of the prepreg, and improving the mechanical properties and toughness of the resin composition. can be used. Examples of such thermoplastic resins include polyvinyl acetal resins such as polyvinyl formal and polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, phenoxy resins, polyamides, polyimides, polyvinylpyrrolidone, and polyether sulfones.

本発明のエポキシ樹脂組成物の調製には、例えばニーダー、プラネタリーミキサー、3本ロールおよび2軸押出機といった機械を用いて混練しても良いし、均一な混練が可能であれば、ビーカーとスパチュラなどを用い、手で混ぜても良い。 For the preparation of the epoxy resin composition of the present invention, kneading may be carried out using a machine such as a kneader, planetary mixer, three-roll and twin-screw extruder. You can mix by hand using a spatula or the like.

本発明のプリプレグは、前記の方法にて調製したエポキシ樹脂組成物を、強化繊維基材に含浸させて得ることができる。含浸させる方法としては、ホットメルト法(ドライ法)などを挙げることができる。ホットメルト法は、加熱により低粘度化した熱硬化性樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させる方法、または離型紙などの上にエポキシ樹脂組成物をコーティングしたフィルムを作製しておき、次いで強化繊維の両側または片側からこのフィルムを重ね、加圧加熱することにより強化繊維に樹脂を含浸させる方法である。この際、離型紙に塗布する樹脂の量を変えることで、プリプレグの繊維質量含有率を調整することができる。 The prepreg of the present invention can be obtained by impregnating a reinforcing fiber base material with the epoxy resin composition prepared by the method described above. As a method for impregnation, a hot melt method (dry method) or the like can be used. The hot-melt method is a method in which a thermosetting resin composition whose viscosity has been reduced by heating is directly impregnated into reinforcing fibers, or a film is prepared by coating an epoxy resin composition on release paper or the like, and then reinforcing fibers This is a method of impregnating the reinforcing fibers with a resin by stacking this film from both sides or one side of the fiber and applying pressure and heat. At this time, the fiber mass content of the prepreg can be adjusted by changing the amount of resin applied to the release paper.

本発明に用いられる強化繊維は特に限定されるものではなく、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維などが使用できる。これらの繊維を2種以上混合して用いても構わない。軽量かつ高剛性な繊維強化複合材料が得られる観点から、炭素繊維を用いることが好ましい。 The reinforcing fibers used in the present invention are not particularly limited, and glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, boron fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers and the like can be used. Two or more kinds of these fibers may be mixed and used. It is preferable to use carbon fiber from the viewpoint of obtaining a lightweight and highly rigid fiber-reinforced composite material.

プリプレグ積層成形法において、熱および圧力を付与する方法としては、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法、内圧成形法などを適宜使用することができる。 In the prepreg lamination molding method, a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, an internal pressure molding method, or the like can be appropriately used as a method of applying heat and pressure.

本発明のエポキシ樹脂組成物の樹脂硬化物と、強化繊維を含む繊維強化複合材料は、スポーツ用途、航空宇宙用途および一般産業用途に好ましく用いられる。より具体的には、スポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、テニスやバドミントンのラケットなどに好ましく用いられる。また、航空宇宙用途では、主翼、尾翼およびフロアビーム等の航空機一次構造材用途、および内装材等の二次構造材用途に好ましく用いられる。さらに一般産業用途では、自動車、自転車、船舶および鉄道車両などの構造材に好ましく用いられる。特に、150℃以上の耐熱性と機械特性を両立している観点から、自動車やレーシングカーのエンジン周りの構造部材や、モーターの補強材料等、高温環境下での使用が想定される用途において好ましく用いられる。 A resin cured product of the epoxy resin composition of the present invention and a fiber-reinforced composite material containing reinforcing fibers are preferably used for sports applications, aerospace applications and general industrial applications. More specifically, in sports applications, it is preferably used for golf shafts, fishing rods, tennis and badminton rackets, and the like. In aerospace applications, it is preferably used for aircraft primary structural materials such as main wings, tail wings and floor beams, and secondary structural materials such as interior materials. Furthermore, in general industrial applications, it is preferably used for structural materials such as automobiles, bicycles, ships and railway vehicles. In particular, from the viewpoint of achieving both heat resistance of 150 ° C. or higher and mechanical properties, it is preferable for applications that are assumed to be used in high temperature environments, such as structural members around the engine of automobiles and racing cars, and reinforcing materials for motors. Used.

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the description of these examples.

本実施例で用いる構成要素は以下の通りである。 The components used in this embodiment are as follows.

<使用した材料>
・成分[A]:ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂
・“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学工業(株)製)。
<Materials used>
• Component [A]: diaminodiphenylmethane type epoxy resin • "Sumiepoxy (registered trademark)" ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).

・成分[B]:エポキシ当量400g/eq以上1500g/eq以下のビスフェノール型エポキシ樹脂
・“エポトート(登録商標)”YDF2001(エポキシ当量485g/eqのビスフェノールF型エポキシ樹脂、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)
・“jER(登録商標)”4005P(エポキシ当量1075g/eqのビスフェノールF型エポキシ樹脂、三菱ケミカル(株)製)。
・ Component [B]: bisphenol type epoxy resin with an epoxy equivalent of 400 g / eq or more and 1500 g / eq or less ・ “Epotato (registered trademark)” YDF2001 (bisphenol F type epoxy resin with an epoxy equivalent of 485 g / eq, Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd. ) made)
- "jER (registered trademark)" 4005P (bisphenol F type epoxy resin having an epoxy equivalent of 1075 g/eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).

・その他のエポキシ樹脂
・“jER(登録商標)”828、(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱ケミカル(株)製)
・“jER(登録商標)”4007P(エポキシ当量2250g/eqのビスフェノールF型エポキシ樹脂、三菱ケミカル(株)製)
・“アラルダイト(登録商標)”MY0600(アミノフェノール型エポキシ樹脂、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)。
・ Other epoxy resins ・ “jER (registered trademark)” 828, (bisphenol A type epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
· "jER (registered trademark)" 4007P (bisphenol F type epoxy resin with an epoxy equivalent of 2250 g / eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
- "Araldite (registered trademark)" MY0600 (aminophenol-type epoxy resin, manufactured by Huntsman Advanced Materials).

・成分[C]:4,4’-ジアミノジフェニルスルホン
・“セイカキュア(登録商標)”-S(和歌山精化工業(株)製)。
• Component [C]: 4,4'-diaminodiphenylsulfone "Seikacure (registered trademark)"-S (manufactured by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.).

・成分[D]:ジシアンジアミド
・DICY7(三菱ケミカル(株)製)。
- Component [D]: dicyandiamide DICY7 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).

・その他の硬化剤
・3,3’-DAS(3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、三井化学ファイン(株)製)
成分[E]:コアシェルゴム粒子
・“カネエース”(登録商標)MX-EXP(HM5)(成分[A]、[B]以外のその他のエポキシ樹脂としてビスフェノールA型エポキシ樹脂70質量%、および、成分[E]としてコアシェル型ゴム粒子30質量%を含むマスターバッチ)。
・Other curing agents ・3,3′-DAS (3,3′-diaminodiphenylsulfone, manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.)
Component [E]: Core shell rubber particles ・"Kane Ace" (registered trademark) MX-EXP (HM5) (70% by mass of bisphenol A type epoxy resin as other epoxy resins other than components [A] and [B], and component A masterbatch containing 30% by mass of core-shell type rubber particles as [E]).

・成分[F]:硬化促進剤
・“Omicure(登録商標)”24(トルエンビスジメチルウレア、ピィ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)。
• Component [F]: curing accelerator • "Omicure (registered trademark)" 24 (toluenebisdimethylurea, manufactured by PTI Japan Co., Ltd.).

・成分[G]熱可塑性樹脂
・“ビニレック(登録商標)”K(ポリビニルホルマール、JNC(株)製)。
• Component [G] Thermoplastic resin • "Vinylec (registered trademark)" K (polyvinyl formal, manufactured by JNC Corporation).

<エポキシ樹脂組成物の調製方法>
ステンレスビーカーに、成分[C]4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、成分[D]ジシアンジアミド、[F]硬化促進剤、その他の硬化剤以外の成分を所定量入れ、150℃まで昇温し、各成分が相溶するまで適宜混練した後、60℃まで降温させた。
<Method for preparing epoxy resin composition>
Into a stainless steel beaker, component [C] 4,4'-diaminodiphenylsulfone, component [D] dicyandiamide, [F] curing accelerator, and other components other than the curing agent are placed in predetermined amounts, heated to 150°C, and each After appropriately kneading until the components were mutually dissolved, the temperature was lowered to 60°C.

別途、ポリエチレン製カップに所定量の“スミエポキシ(登録商標)”ELM434と[D]ジシアンジアミドを添加し、三本ロールミルを用いて混合物をロール間に2回通し、ジシアンジアミドマスターを作製した。所定の含有割合になるように上記で調製した主剤成分(エポキシ樹脂)とジシアンジアミドマスターを60℃で混練し、最後に成分[C]、成分[F]硬化促進剤、その他の硬化剤を所定量添加した後、60℃で30分間混練することにより、エポキシ樹脂組成物を得た。各例におけるエポキシ樹脂組成物の組成は表に示した通りである。 Separately, predetermined amounts of "Sumiepoxy (registered trademark)" ELM434 and [D]dicyandiamide were added to a polyethylene cup, and the mixture was passed through rolls twice using a three-roll mill to prepare a dicyandiamide master. The main component (epoxy resin) prepared above and the dicyandiamide master are kneaded at 60°C so as to have a predetermined content ratio, and finally component [C], component [F] curing accelerator, and other curing agents are added in predetermined amounts. After the addition, the epoxy resin composition was obtained by kneading at 60° C. for 30 minutes. The composition of the epoxy resin composition in each example is as shown in the table.

<エポキシ樹脂硬化物の曲げ特性の評価方法>
未硬化の樹脂組成物を真空中で脱泡した後、2mm厚の“テフロン(登録商標)”製スペーサーにより厚み2mmになるように設定したモールド中で、130℃の温度で90分間硬化させ、厚さ2mmの板状のエポキシ樹脂硬化物を得た。この樹脂硬化物から、幅10mm、長さ60mmの試験片を切り出し、インストロン万能試験機(インストロン社製)を用い、スパンを32mm、クロスヘッドスピードを2.5mm/分とし、JIS K7171(1994)に従って3点曲げを実施し、曲げ弾性率、曲げ強度および曲げひずみを測定した。この際、サンプル数n=6で測定した値を曲げ弾性率および曲げ強度の値として採用した。
<Method for evaluating bending properties of cured epoxy resin>
After defoaming the uncured resin composition in a vacuum, it is cured at a temperature of 130° C. for 90 minutes in a mold set to a thickness of 2 mm with a 2 mm thick “Teflon (registered trademark)” spacer, A plate-like epoxy resin cured product having a thickness of 2 mm was obtained. A test piece having a width of 10 mm and a length of 60 mm was cut out from this resin cured product, and an Instron universal testing machine (manufactured by Instron) was used to set the span to 32 mm and the crosshead speed to 2.5 mm/min. 1994), flexural modulus, flexural strength and flexural strain were measured. At this time, the values measured with the number of samples n=6 were adopted as the values of the flexural modulus and the flexural strength.

<エポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度の評価方法>
未硬化の樹脂組成物を真空中で脱泡した後、2mm厚の“テフロン(登録商標)”製スペーサーにより生成硬化物の厚みが2mmになるように設定したモールド中で、130℃の温度で90分硬化させ、厚さ2mmの板状のエポキシ樹脂硬化物を得た。JIS K7095(2018)に従い、このエポキシ樹脂硬化物から、幅12.7mm、長さ45mmの試験片を切り出し、動的粘弾性測定装置(ARES W/FCO:TAインスツルメント社製)を用い、固体ねじり治具に試験片をセットし、昇温速度5℃/min、周波数1Hz、ひずみ量0.08%にて、40~260℃の温度範囲について動的粘弾性測定を行った。この際、ガラス転移温度は、得られた貯蔵弾性率と温度のグラフにおいて、ガラス状態の領域に引いた接線と、ガラス転移温度領域に引いた接線との交点における温度とした。本評価については、サンプル数n=1で測定を行った。
<Method for evaluating glass transition temperature of cured epoxy resin>
After defoaming the uncured resin composition in a vacuum, it was cured at a temperature of 130°C in a mold set so that the thickness of the resulting cured product was 2 mm with a 2 mm thick “Teflon (registered trademark)” spacer. After curing for 90 minutes, a plate-like epoxy resin cured product having a thickness of 2 mm was obtained. According to JIS K7095 (2018), a test piece with a width of 12.7 mm and a length of 45 mm was cut out from this epoxy resin cured product, and a dynamic viscoelasticity measuring device (ARES W / FCO: manufactured by TA Instruments) was used. A test piece was set on a solid torsion jig, and dynamic viscoelasticity was measured in a temperature range of 40 to 260°C at a heating rate of 5°C/min, a frequency of 1Hz, and a strain of 0.08%. At this time, the glass transition temperature was defined as the temperature at the intersection of the tangent line drawn to the glass state region and the tangent line drawn to the glass transition temperature region in the obtained graph of storage modulus and temperature. For this evaluation, the number of samples n=1 was measured.

(実施例1)
エポキシ樹脂として“スミエポキシ(登録商標)”ELM434を55質量部、“エポトート(登録商標)”YDF2001を25質量部、“jER(登録商標)”828を4.6質量部、“カネエース”(登録商標)MX-EXP(HM5)を22質量部(うち、成分[E]が6.6質量部、その他のエポキシ樹脂が15.4質量部)、4,4’-ジアミノジフェニルスルホンとして“セイカキュア(登録商標)”-Sを15質量部、ジシアンジアミドとしてDICY7を4.3質量部、硬化促進剤として“Omicure(登録商標)”U-24を2質量部、熱可塑性樹脂として“ビニレック(登録商標)”Kを6質量部用いて、前記<エポキシ樹脂組成物の調製方法>に従ってエポキシ樹脂組成物を調製した。
(Example 1)
As epoxy resins, 55 parts by mass of "Sumiepoxy (registered trademark)" ELM434, 25 parts by mass of "Epototo (registered trademark)" YDF2001, 4.6 parts by mass of "jER (registered trademark)" 828, "Kane Ace" (registered trademark) ) 22 parts by mass of MX-EXP (HM5) (including 6.6 parts by mass of component [E] and 15.4 parts by mass of other epoxy resins); 15 parts by mass of "-S", 4.3 parts by mass of DICY7 as dicyandiamide, 2 parts by mass of "Omicure (registered trademark)" U-24 as a curing accelerator, and "Vinylec (registered trademark)" as a thermoplastic resin. Using 6 parts by mass of K, an epoxy resin composition was prepared according to the <Method for preparing epoxy resin composition>.

このエポキシ樹脂組成物について、<エポキシ樹脂硬化物の曲げ特性の評価方法>に従い、130℃にて90分間硬化したエポキシ樹脂硬化物の曲げ特性を取得したところ、曲げ弾性率は4.0GPa、曲げ強度は186MPaであった。また、<エポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度の評価方法>に従って測定したガラス転移温度は157℃であった。 This epoxy resin composition was cured at 130° C. for 90 minutes to obtain the flexural properties of the cured epoxy resin composition according to <Method for evaluating flexural properties of cured epoxy resin material>. The strength was 186 MPa. Further, the glass transition temperature measured according to <Evaluation method of glass transition temperature of epoxy resin cured product> was 157°C.

(実施例2~7)
樹脂組成をそれぞれ表1に示したように変更した以外は、実施例1と同じ方法でエポキシ樹脂組成物、および樹脂硬化物を作製した。なお、樹脂組成に係る数値の単位は全て質量部である。
(Examples 2-7)
An epoxy resin composition and a resin cured product were produced in the same manner as in Example 1, except that the resin composition was changed as shown in Table 1. In addition, all the units of the numerical value regarding a resin composition are a mass part.

各実施例のエポキシ樹脂組成物に関して、曲げ特性およびガラス転移温度を評価した結果、全ての水準で良好な物性が得られた。 As a result of evaluating the bending properties and the glass transition temperature of the epoxy resin composition of each example, good physical properties were obtained at all levels.

(比較例1~12)
樹脂組成をそれぞれ表2、表3に示したように変更した以外は、実施例1と同じ方法でエポキシ樹脂組成物、および樹脂硬化物を作製し、評価を行なった。なお、樹脂組成に係る数値の単位は全て質量部である。各比較例の樹脂曲げ特性、耐熱性について、下記の通りであった。
(Comparative Examples 1 to 12)
An epoxy resin composition and a resin cured product were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the resin compositions were changed as shown in Tables 2 and 3, respectively. In addition, all the units of the numerical value regarding a resin composition are a mass part. The resin bending properties and heat resistance of each comparative example were as follows.

(比較例1)
曲げ弾性率は3.7GPa、曲げ強度は153MPa、ガラス転移温度は132℃であった。成分[A]が少なく、成分[B]が多いため、曲げ弾性率、曲げ強度およびガラス転移温度が低いものであった。
(Comparative example 1)
The bending elastic modulus was 3.7 GPa, the bending strength was 153 MPa, and the glass transition temperature was 132°C. Since the content of component [A] was small and the content of component [B] was large, the bending elastic modulus, bending strength and glass transition temperature were low.

(比較例2)
曲げ弾性率は4.1GPa、曲げ強度は151MPa、ガラス転移温度は160℃であった。成分[A]が多く、成分[B]が少ないため、曲げ強度が低いものであった。
(Comparative example 2)
The bending elastic modulus was 4.1 GPa, the bending strength was 151 MPa, and the glass transition temperature was 160°C. Since the component [A] was large and the component [B] was small, the bending strength was low.

(比較例3)
曲げ弾性率は4.0GPa、曲げ強度は155MPa、ガラス転移温度は145℃であった。[C]の含有量/[D]の含有量で示される値が2.8と3.0よりも小さいため、曲げ強度とガラス転移温度が低いものであった。
(Comparative Example 3)
The bending elastic modulus was 4.0 GPa, the bending strength was 155 MPa, and the glass transition temperature was 145°C. Since the value of [C] content/[D] content was smaller than 2.8 and 3.0, the bending strength and the glass transition temperature were low.

(比較例4)
曲げ弾性率は4.0GPa、曲げ強度は157MPa、ガラス転移温度は155℃であった。[C]の含有量/[D]の含有量で示される値が4.2と4.0よりも大きいため、曲げ強度が低いものであった。
(Comparative Example 4)
The bending elastic modulus was 4.0 GPa, the bending strength was 157 MPa, and the glass transition temperature was 155°C. Since the value of [C] content/[D] content was greater than 4.2 and 4.0, the bending strength was low.

(比較例5)
曲げ弾性率は4.1GPa、曲げ強度は165MPa、ガラス転移温度は153℃であった。成分[C]、成分[D]の含有量が少ないため、曲げ強度が低いものであった。
(Comparative Example 5)
The bending elastic modulus was 4.1 GPa, the bending strength was 165 MPa, and the glass transition temperature was 153°C. Since the contents of component [C] and component [D] were small, the bending strength was low.

(比較例6)
曲げ弾性率は3.9GPa、曲げ強度は151MPa、ガラス転移温度は158℃であった。成分[C]、成分[D]の含有量が多いため、曲げ弾性率および曲げ強度が低いものであった。
(Comparative Example 6)
The bending elastic modulus was 3.9 GPa, the bending strength was 151 MPa, and the glass transition temperature was 158°C. Since the contents of component [C] and component [D] were large, the flexural modulus and flexural strength were low.

(比較例7)
曲げ弾性率は4.2GPa、曲げ強度は168MPa、ガラス転移温度は160℃であった。コアシェルゴム粒子を含まないため、曲げ強度が低いものであった。
(Comparative Example 7)
The bending elastic modulus was 4.2 GPa, the bending strength was 168 MPa, and the glass transition temperature was 160°C. Since it did not contain core-shell rubber particles, it had low bending strength.

(比較例8)
曲げ弾性率は4.1GPa、曲げ強度は165MPa、ガラス転移温度は158℃であった。コアシェルゴム粒子の含有量が少ないため、曲げ強度が低いものであった。
(Comparative Example 8)
The bending elastic modulus was 4.1 GPa, the bending strength was 165 MPa, and the glass transition temperature was 158°C. Since the content of core-shell rubber particles was small, the bending strength was low.

(比較例9)
曲げ弾性率は3.8GPa、曲げ強度は168MPa、ガラス転移温度は153℃であった。コアシェルゴム粒子の含有量が多いため、曲げ弾性率および曲げ強度が低いものであった。
(Comparative Example 9)
The bending elastic modulus was 3.8 GPa, the bending strength was 168 MPa, and the glass transition temperature was 153°C. Since the content of core-shell rubber particles was large, the flexural modulus and flexural strength were low.

(比較例10)
曲げ弾性率は4.8GPa、曲げ強度は210MPa、ガラス転移温度は132℃であった。曲げ弾性率および曲げ強度は極めて高いものの、ガラス転移温度が低いものであった。
(Comparative Example 10)
The bending elastic modulus was 4.8 GPa, the bending strength was 210 MPa, and the glass transition temperature was 132°C. Although the flexural modulus and flexural strength were extremely high, the glass transition temperature was low.

(比較例11)
曲げ弾性率は4.6GPa、曲げ強度は195MPa、ガラス転移温度は130℃であった。曲げ弾性率および曲げ強度は極めて高いものの、ガラス転移温度が低いものであった。なお、比較例11は、比較例10にコアシェルゴム粒子を配合した位置づけとなるが、この組成においてはコアシェルゴム粒子を配合することによる曲げ強度の向上効果は見られなかった。
(Comparative Example 11)
The bending elastic modulus was 4.6 GPa, the bending strength was 195 MPa, and the glass transition temperature was 130°C. Although the flexural modulus and flexural strength were extremely high, the glass transition temperature was low. Incidentally, Comparative Example 11 is positioned as a mixture of the core-shell rubber particles in Comparative Example 10, but in this composition, the effect of improving the bending strength due to the incorporation of the core-shell rubber particles was not observed.

(比較例12)
比較例12は、成分[B]の代わりに、エポキシ当量の大きいビスフェノールF型エポキシ樹脂を用いた位置づけであるが、曲げ弾性率は3.8GPa、曲げ強度は170MPa、ガラス転移温度は140℃であり、いずれも低いものであった。
(Comparative Example 12)
Comparative Example 12 uses a bisphenol F-type epoxy resin with a large epoxy equivalent instead of component [B], and has a bending elastic modulus of 3.8 GPa, a bending strength of 170 MPa, and a glass transition temperature of 140°C. Yes, and both were low.

(比較例13)
表3に示した樹脂組成について、成分[D]ジシアンジアミドを配合しなかったこと以外は、実施例1と同じ方法でエポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物を作製した。成分[D]を含まないことから、130℃で90分間硬化した樹脂硬化物は硬化反応の進行が不十分であり、樹脂硬化物の物性の取得は不可能であった。
(Comparative Example 13)
For the resin composition shown in Table 3, an epoxy resin composition and a cured resin were produced in the same manner as in Example 1, except that the component [D] dicyandiamide was not blended. Since the component [D] was not included, the cured resin obtained by curing at 130° C. for 90 minutes did not proceed sufficiently with the curing reaction, and physical properties of the cured resin could not be obtained.

Figure 2023067809000001
Figure 2023067809000001

Figure 2023067809000002
Figure 2023067809000002

Figure 2023067809000003
Figure 2023067809000003

なお、表中の各成分の単位は質量部である。 In addition, the unit of each component in the table is parts by mass.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、130℃での硬化において弾性率、曲げ強度および耐熱性を高いレベルで両立する硬化物を与えるため、該エポキシ樹脂組成物を用いた繊維強化複合材料は機械特性と耐熱性に優れる。そのため、繊維強化複合材料の軽量化が可能であり、スポーツ、一般産業用途や航空宇宙用途などに幅広く用いることができる。とりわけ、150℃以上の耐熱性と機械特性を両立しているため、自動車やレーシングカーのエンジン周りの構造部材や、モーターの補強材料等、高温環境下での使用が想定される用途において特に好ましく用いられる。
Since the epoxy resin composition of the present invention gives a cured product having high levels of elastic modulus, bending strength and heat resistance when cured at 130° C., the fiber-reinforced composite material using the epoxy resin composition has mechanical properties. and excellent heat resistance. Therefore, it is possible to reduce the weight of the fiber-reinforced composite material, and it can be widely used for sports, general industrial applications, aerospace applications, and the like. In particular, since it has both heat resistance of 150°C or higher and mechanical properties, it is particularly preferable for applications that are expected to be used in high-temperature environments, such as structural members around the engine of automobiles and racing cars, and reinforcing materials for motors. Used.

Claims (4)

次の成分[A]~[E]を含み、かつ下記条件(a)~(f)を満たすエポキシ樹脂組成物。
[A]ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂
[B]エポキシ当量が400g/eq以上1500g/eq以下のビスフェノール型エポキシ樹脂
[C]4,4‘-ジアミノジフェニルスルホン
[D]ジシアンジアミド
[E]コアシェルゴム粒子
(a)全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[A]を40~70質量部含む
(b)全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[B]を10~30質量部含む
(c)全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[C]を10~21質量部含む
(d)全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[D]を3~7質量部含む
(e)全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[E]を5~10質量部含む
(f)3.0≦([C]の含有量/[D]の含有量)≦4.0
An epoxy resin composition containing the following components [A] to [E] and satisfying the following conditions (a) to (f).
[A] diaminodiphenylmethane-type epoxy resin [B] bisphenol-type epoxy resin having an epoxy equivalent of 400 g/eq to 1500 g/eq [C] 4,4′-diaminodiphenylsulfone [D] dicyandiamide [E] core-shell rubber particles (a ) Contains 40 to 70 parts by mass of component [A] out of 100 parts by mass of all epoxy resins (b) Contains 10 to 30 parts by mass of component [B] out of 100 parts by mass of all epoxy resins (c) All epoxy resins 10 to 21 parts by mass of component [C] per 100 parts by mass of (d) 3 to 7 parts by mass of component [D] per 100 parts by mass of total epoxy resin (e) per 100 parts by mass of total epoxy resin On the other hand, containing 5 to 10 parts by mass of component [E] (f) 3.0 ≤ (content of [C] / content of [D]) ≤ 4.0
請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物と強化繊維とからなるプリプレグ。 A prepreg comprising the epoxy resin composition according to claim 1 and reinforcing fibers. 強化繊維が炭素繊維である、請求項2に記載のプリプレグ The prepreg according to claim 2, wherein the reinforcing fibers are carbon fibers. 請求項2または3に記載のプリプレグを硬化させてなる繊維強化複合材料。
A fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg according to claim 2 or 3.
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