JP5041271B2 - 加熱硬化性溶液組成物および未硬化樹脂複合体 - Google Patents
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Description
(1)低級脂肪族アルコールがメタノールまたはエタノールである(それらの混合物であってもよい)。
(2)部分低級脂肪族アルキルエステルが部分メチルエステルあるいは部分エチルエステルである(それらの混合物であってもよい)。
(3)4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物のモル量が、芳香族ジアミン化合物のモル量とビフェニルテトラカルボン酸化合物のモル量との差に相当するモル量の1.95倍乃至2.05倍のモル量である。
(4)ビフェニルテトラカルボン酸化合物、芳香族ジアミン化合物、そして4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物の合計量が30〜80質量%の範囲にある。
(5)ビフェニルテトラカルボン酸化合物が、ビフェニルテトラカルボン酸化合物の全体量に対して50モル%を超える量の2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含む2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸化合物を含有する。
(6)芳香族ジアミン化合物が、芳香族ジアミン化合物の全体量に対して50モル%を超える量の単一の芳香環からなる芳香族ジアミンを含む。
(7)芳香族ジアミン化合物がパラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、もしくはそれらの混合物である。
(8)さらにイミダゾール化合物を含む。
(1)ビフェニルテトラカルボン酸化合物の全体量に対して少なくとも15モル%の2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステル及び/又は2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含むビフェニルテトラカルボン酸化合物、
(2)ビフェニルテトラカルボン酸化合物に対して化学量論的に過剰モル量の芳香族ジアミン化合物、そして
(3)芳香族ジアミン化合物のモル量とビフェニルテトラカルボン酸化合物のモル量との差に相当するモル量の1.8倍乃至2.2倍のモル量の4−(2−フェニルエチニル)フタル酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含む(好ましくは50モル%以上含み、特に好ましくはほぼ全量)4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物である。
芳香族ジアミン化合物としてパラフェニレンジアミンと1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンの混合物を用いる場合には、ビフェニルテトラカルボン酸化合物の1モルに対しパラフェニレンジアミンと1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンの合算したモル量が1.15〜1.30モルであって、且つパラフェニレンジアミンと1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンの合算したモル量中パラフェニレンジアミンを50〜70モル%の範囲内にすることが耐熱性と成形性のバランスが良好になるので特に好ましい。
また、未硬化樹脂複合体(繊維強化物)を製造するために用いる高強度繊維(補強繊維)のシート状マトリックス材料は、繊維強化樹脂成形体を製造するために用いられる公知の強化繊維からなるものを好適に用いることができる。好ましい高強度繊維は、カーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、およびチラノ繊維(二酸化チタン繊維)などのセラミック繊維である。
(1)溶液中の全モノマー含有量
溶液中の全モノマー含有量(%)=100×[使用した全モノマーの重量(g)]/[使用した全モノマーの重量(g)+溶媒の重量(g)]
(2)溶液粘度
25℃で東京計器(株)製のE型粘度計を用いて測定した。
(3)熱処理後の樹脂成形体のガラス転移温度(Tg)
熱処理後の樹脂成形体をセイコーインスツルメント(株)製のSSC5200−DSC−3200を用い、窒素中20℃/分で昇温しながら、測定した。
(4)熱処理後の樹脂成形体の線膨張係数
熱処理後の樹脂成形体を(株)島津製作所製のTMA−50を用い、窒素中5℃/分で昇温しながら50〜250℃の範囲で測定した。
(5)揮発分率(Vc)、樹脂含有率(Rc)の測定
Vc(%)=100×[未硬化樹脂複合体の重量(g)−370℃で1時間加熱後の重量(g)]/[未硬化樹脂複合体の重量(g)]
Rc(%)=100×[370℃で1時間加熱後の重量(g)−繊維クロスの重量(g)]/[370℃で1時間加熱後の重量(g)]
(6)未硬化樹脂複合体の複素粘度
ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製溶融粘弾性測定装置を用い、窒素中2℃/分で昇温しながら、動的粘弾性を測定した。
(7)熱処理後の樹脂成形体の熱分解温度
熱処理後の樹脂成形体をエスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製のTG/DTA 6300を用い、空気中5℃/分で昇温しながら測定し、5%重量が減少した温度を熱分解温度とした。
(8)核磁気共鳴スペクトル分析(1H−NMR)測定
日本電子(株)製のEX400型FT−NMRを用いて共鳴周波数400MHzで測定した。測定溶媒には重水素化メタノールを使用した。
a−BPDA:2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
s−BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
PEPA:4−(フェニルエチニル)無水フタル酸
TPE−R:1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン
PPD:パラフェニレンジアミン
MPD:メタフェニレンジアミン
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
攪拌機と還流管および窒素導入管を装着した100mLの四つ口セパラブルフラスコに窒素気流下、酸成分であるa−BPDA11.77g(0.0400モル)とPEPA4.97g(0.0200モル)そしてエタノール13.54gを投入し、還流下5時間攪拌し、均一溶液を得た。その後、室温まで冷却し、攪拌しながら、ジアミン成分であるTPE−R6.58g(0.0225モル)およびPPD2.97g(0.0275モル)を投入し、60℃で60分溶解して均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。
この均一溶液をポリイミドフィルム(宇部興産(株)製ユーピレックス125S)の表面に流延し、80℃で30分、135℃で30分、180℃で30分、250℃で30分、300℃で30分、そして370℃で60分連続的に熱処理して、厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの表面に流延し、そこに80mm×100mmの炭素繊維クロス(東レ(株)製T300−3K平織、FAW198g/m2)を重ね、これをその未流延面が下側となるように40℃に加熱したホットプレート上に置いた。次いで、炭素繊維クロスの表面を軽く押しながら、溶液をクロスに含浸させた。次に、PETフィルムから溶液含浸炭素繊維クロスを剥がし取り、100℃の熱風乾燥機内に吊るし、3分間乾燥させた。その後、乾燥させた溶液含浸炭素繊維クロスを乾燥機から取り出し、25μmのPETフィルムで両側から挟み、80℃のプレスを用いて0.1MPaで1分間加圧し、未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を135℃で30分、180℃で30分、250℃で30分、300℃で30分、そして370℃で60分連続的に熱処理して、樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
ジアミン成分をTPE−R4.39g(0.0150モル)そしてPPD3.78g(0.0350モル)とし、エタノールを11.72gとした以外は実施例1(1)と同様にして均一溶液を(加熱硬化性溶液組成物)得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
この未硬化樹脂複合体については動的粘弾性を測定した。動的粘弾性を図1に示す。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
酸成分をa−BPDA5.89g(0.0200モル)、s−BPDA5.89g(0.0200モル)、そしてPEPA4.97g(0.0200モル)とし、エタノールを12.37gとした以外は実施例1(1)と同様にして均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
酸成分をa−BPDA3.53g(0.01200モル)、s−BPDA8.24g(0.0280モル)、そしてPEPA4.97g(0.0200モル)とし、エタノールを11.27gとした以外は実施例1(1)と同様にして均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
ジアミン成分をTPE−R2.07g(0.0070モル)そしてMPD4.66g(0.0430モル)とし、エタノールを12.64gとした以外は実施例1(1)と同様にして均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(4)樹脂成形体の成形
炭素繊維クロス(東レ(株)製T300−3K平織、FAW198g/m2)を窒素置換した熱風オーブン中にて350℃で30分加熱処理し、この熱処理前後の重量変化から0.7質量%のサイジング剤が除去できたことを確認した。次に、この熱処理後の炭素繊維クロスと実施例5(1)の均一溶液を用いて、実施例5(2)及び(3)の方法により未硬化樹脂複合体を調製し次いで樹脂成形体を得た。
前記未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。Vcは15質量%であり、Rcは39質量%であった。
(5)樹脂成形体の成形
ガラス繊維クロス(日東紡績(株)製WF350−100−BS6平織、FAW328g/m2)と実施例5(1)の均一溶液を用いて、実施例5(2)及び(3)の方法により未硬化樹脂複合体を調製し次いで樹脂成形体を得た。
前記未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。Vcは15質量%であり、Rcは39質量%であった。
(6)樹脂成形体の成形
チラノ繊維クロス(宇部興産(株)製PM−S17E08PX平織、FAW328g/m2)と実施例5(1)の均一溶液を用いて、実施例5(2)及び(3)の方法により未硬化樹脂複合体を調製し次いで樹脂成形体を得た。
前記未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。Vcは16質量%であり、Rcは39質量%であった。
(7)樹脂成形体の成形
実施例5(1)で得た均一溶液10gをメチルエチルケトン2.5gで希釈した。希釈液は均一溶液であった。次いで、この希釈された均一溶液を用いたこと以外は実施例5(2)及び(3)と同様にして未硬化樹脂複合体を調製し次いで樹脂成形体を得た。
前記未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。Vcは15質量%であり、Rcは39質量%であった。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
酸成分をa−BPDA11.06g(0.0376モル)そしてPEPA16.55g(0.0667モル)とし、ジアミン成分をTPE−R10.38g(0.0355モル)そしてMPD3.84g(0.0355モル)とし、エタノールを17.09gとした以外は実施例1(1)と同様にして均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
酸成分をa−BPDA15.59g(0.0530モル)そしてPEPA23.33g(0.0940モル)とし、ジアミン成分をTPE−R14.62g(0.0500モル)、PPD2.70g(0.0250モル)そしてMPD2.70g(0.0250モル)とし、エタノールを25.26gとした以外は、実施例1(1)と同様にして、均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
ジアミン成分をPPD5.41g(0.0500モル)とし、エタノールを14.46gとした以外は実施例1(1)と同様にして均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
撹拌機と還流管および窒素導入管を装着した2000mLの四つ口セパラブルフラスコに窒素気流下、酸成分としてa−BPDA294.22g(1.000モル)、PEPA124.12g(0.500モル)およびメタノール415.06gを投入し、還流下5時間撹拌し、均一溶液を得た(約3時間後に均一溶液になったが更に約2時間還流を続けた)。その後、室温まで冷却し、撹拌しながらジアミン成分としてTPE−R109.63g(0.375モル)およびPPD94.62g(0.875モル)を投入し、60℃で60分溶解して均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。
この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの表面に流延し、そこに320mm×320mmの炭素繊維クロス(東レ(株)製T800−12K平織、FAW320g/m2)を重ね、これをその未流延面が下側となるように40℃に加熱したホットプレート上に置いた。次いで、炭素繊維クロスの表面を軽く押しながら、溶液をクロスに含浸させた。次に、PETフィルムから溶液含浸炭素繊維クロスを剥がし取り、90℃の熱風乾燥機内に吊るし、6分間乾燥させた。その後、乾燥させた溶液含浸炭素繊維クロスを乾燥機から取り出し、25μmのPETフィルムに挟み、80℃のプレスを用いて0.1MPaで1分間加圧し、未硬化樹脂複合体を得た。
この未硬化樹脂複合体は、良好なタック性及びドレープ性を有していた。
この未硬化樹脂複合体については動的粘弾性を測定した。動的粘弾性を図1に示す。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を135℃で30分、180℃で30分、250℃で30分
、300℃で30分、そして370℃で60分連続的に熱処理して、樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
実施例9(1)と同じ装置に、酸成分としてa−BPDA294.22g(1.000モル)とPEPA124.12g(0.500モル)、そして2−メチルイミダゾール1.25gとメタノール415.06gを投入し、還流下3時間撹拌し、均一溶液を得た(約1時間後に均一溶液になったが更に約2時間還流を続けた)。その後、室温まで冷却し、撹拌しながら、ジアミン成分としてTPE−R109.63g(0.375モル)およびPPD94.62g(0.875モル)を投入し、60℃で60分溶解し、均一溶液樹(加熱硬化性溶液組成物)を得た。
得られた溶液の1H−NMRを測定した。1H−NMRの結果を図2に示す。
この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
更に、この樹脂フィルムのTg以外の特性値は以下の通りであった。
引張り強度 :127MPa(23℃、ASTM D 882準拠)
引張り弾性率 :2.8GPa(23℃、ASTM D 882準拠)
破断伸び :13%(23℃、ASTM D 882準拠)
吸水率 :2.2%(23℃、飽和吸水、ASTM D 570準拠)
熱分解温度 :563℃
線膨張係数 :51ppm
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
(3)樹脂成形体の成形
得られた未硬化樹脂複合体を用いて実施例1(3)と同様にして樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
(1)加熱硬化性溶液組成物の調製
実施例9(1)と同じ装置に、酸成分としてa−BPDA294.22g(1.000モル)とPEPA124.12g(0.500モル)、そして2−メチルイミダゾール1.25gとn−プロパノール415.06gを投入し、還流下3時間撹拌し、均一溶液を得た(約1時間後に均一溶液になったが更に約2時間還流を続けた)。その後、室温まで冷却し、撹拌しながら、ジアミン成分としてTPE−R109.63g(0.375モル)およびPPD94.62g(0.875モル)60℃で60分溶解して均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を得た。また、この均一溶液を用いて実施例1(1)と同様にして厚みが約0.1mmの樹脂フィルムを得た。
この均一溶液の粘度および該均一溶液から熱処理によって得られた樹脂フィルムのTgを表1に示す。
(2)未硬化樹脂複合体の調製
前記均一溶液を用いて、乾燥を100℃、15分間行ったこと以外は実施例9(2)と同様に行って未硬化樹脂複合体を得た。
この未硬化樹脂複合体は、良好なタック性及びドレープ性を有していた。
この未硬化樹脂複合体については動的粘弾性を測定した。動的粘弾性を図1に示す。
(3)樹脂成形体の形成
得られた未硬化樹脂複合体を実施例9(3)と同様の方法によって樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(2)と(3)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。VcとRcの測定値を表2に示す。
────────────────────────────────────
溶液中の全モノマー 溶液粘度 熱処理後のTg
含有量(質量%) (ポイズ) (℃)
────────────────────────────────────
実施例1 66 105 323
実施例2 68 112 365
実施例3 68 107 319
実施例4 70 106 321
実施例5 65 107 342
実施例6 71 115 317
実施例7 70 110 336
実施例8 60.5 106 *1
実施例9 60 2.0 357
実施例10 60 2.2 357
実施例11 60 113 357
────────────────────────────────────
*1:400℃以下では明瞭なTgは観察されなかった。
────────────────────────────────────
使用した均一溶液 Vc(質量%) Rc(質量%)
────────────────────────────────────
実施例1 16 39
実施例2 15 39
実施例3 16 40
実施例4 15 39
実施例5 15 38
実施例6 15 39
実施例7 16 39
実施例8 15 39
実施例9 13 41
実施例10 13 41
実施例11 14 36
────────────────────────────────────
[実施例12]
実施例5(2)の未硬化樹脂複合体を50mm×60mmに裁断し、これを16枚積層した。そして、図4に示すように耐熱性バッグに収容し、このバッグの一方の端部を熱圧着により封止してプレス装置に挟み、図5〜7に示す真空度と加熱温度との履歴になるようにバッグの内部の真空度と加熱温度とを調節しながら加熱と加圧を行い、樹脂成形体を得た。
得られた樹脂成形体をASTM D2344の規定に準拠する方法で23℃における層間剪断強度を測定したところ、60MPaの値を示した。なお、樹脂成形体を超音波探傷法により調べたが、重大な欠陥は観察されなかった。
実施例9(2)で得られた未硬化樹脂複合体を300mm×300mmに裁断し、これを12枚重ねた。そして、図4に示すように耐熱性バッグに収容し、このバッグの一方の端部を熱圧着により封止してプレス装置に挟み、図8〜10に示す真空度と加熱温度との履歴になるようにバッグ内部の真空度と加熱温度の調節を行ないながら、加熱と加圧を行い、樹脂成形体を得た。
得られた樹脂成型体の炭素繊維含有率は59質量%、ボイド含有率は0.5質量%であり、超音波探傷法で調べた結果、欠陥は観察されなかった。なお、炭素繊維含有率及びボイド含有率はASTM D3171に準拠して測定した。
得られた樹脂成形体の機械的特性値を表3に示す。
[実施例14]
(1)加熱硬化性粉末組成物の調製
実施例10(1)で得られた均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を500mLのナス型フラスコに40.00g取り分け40℃に設定した水浴に浸けてエバポレータで3時間減圧下に加熱してメタノールを除去し粉末組成物(加熱硬化性粉末組成物)を得た。
得られた粉末を次のようにして評価した。すなわち、300mm×300mm、厚みが2mmのステンレス製板の上に同じ大きさのポリイミドフィルム、その上に同じ大きさの通気性のテフロン/ガラスシート、更にその上に幅が50mm、長さが100mm、厚みが3mmのステンレス製の枠を置き、得られた粉末をその枠の中に入れ、次いで通気性のテフロン/ガラスシート、ポリイミドフィルム、ステンレス製板の順で蓋をし、高温真空プレス(北川精機(株)製KVHC−PRESS)で加圧操作および真空操作をせずに室温から3時間で250℃に加熱しその温度で2時間保持した。その後、2Torrまで真空とし30分保持後5MPaの圧力で加圧し24分で370℃まで温度を上げ更に1時間保持した。その後、真空および加圧した状態で30℃まで冷却し幅が50mm、長さ100mm、厚み3mmの樹脂板を得た。
この樹脂板を50mm×50mmに切削し熱処理による重量減少を測定した。
熱処理による重量減少:0.60%(300℃、500時間、空気中処理後)
0.15%(275℃、500時間、空気中処理後)
(1)加熱硬化性粉末組成物の調製
実施例10(1)で得られた均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)を300mLのナス型フラスコに20.00g取り分け40℃に設定した水浴に浸けてエバポレータで3時間減圧下に加熱してメタノールを除去し14.2gの粉末組成物(加熱硬化性粉末組成物)を得た。
得られた粉末組成物の1H−NMRの測定結果を図3に示す。
(2)加熱硬化性粉末組成物から加熱硬化性溶液組成物の調製
得られた粉末組成物(加熱硬化性粉末組成物)13.78gをエタノール4.59gに溶解したところ均一溶液(加熱硬化性溶液組成物)が得られた。
(3)未硬化樹脂複合体の調製
このエタノールで溶解した均一溶液を用いて実施例1(2)と同様にして未硬化樹脂複合体を得た。
得られた未硬化樹脂複合体は、良好なタック性及びドレープ性を有していた。
得られた未硬化樹脂複合体は動的粘弾性測定を行った。動的粘弾性を図1に示す。
(4)樹脂成形体の形成
得られた未硬化樹脂複合体を用いて、実施例1(3)と同様にして、樹脂成形体(硬化体)を得た。
前記(3)と(4)の未硬化樹脂複合体から樹脂成形体を成形した時の測定データに基づいて、前記未硬化樹脂複合体の揮発分率(Vc)と樹脂含有率(Rc)を求めた。Vcは15%、Rcは41%であった。
実施例14(1)で得られた加熱硬化性粉末組成物を種々の濃度でエタノールに溶解して均一溶液を得た。この均一溶液の濃度と溶液粘度との関係を表5に示す。
────────────────────────────────────
粉末組成物濃度 溶液粘度 イミド成分濃度
(質量%) (30℃、ポイズ) (質量%)
────────────────────────────────────
50 0.3 40
62.5 1.9 50
75 54 60
────────────────────────────────────
注:イミド成分濃度は、粉末組成物(加熱硬化性粉末組成物)を完全にイミド化し、水
、メタノールを完全に除去するために250℃で30分間加熱処理して生成したイミド樹
脂の重量を測定して、粉末組成物からイミド樹脂への減少割合を算出し、この減少割合を
粉末組成物濃度に適用した結果得られた値である。
イミド成分濃度(%)=粉末組成物濃度(%)×(1−減少割合)
────────────────────────────────────
温度(℃) 溶液粘度(ポイズ、30℃)
────────────────────────────────────
20 4.5
30 1.9
40 1.0
50 0.6
────────────────────────────────────
実施例1において、酸成分としてa−BPDA(0.0400モル)の代わりにs−BPDA11.77g(0.0400モル)を用いて均一溶液を得た。この溶液の一部を実施例1(1)と同様にポリイミドフィルムの表面に流延し、80℃で30分、135℃で30分、180℃で30分、250℃で30分、300℃で30分、そして370℃で60分連続的に熱処理して樹脂フィルムを得ようとしたが、樹脂が不透明になり且つ非常に脆くなったため、フィルムを形成することができなかった。
12a、12b 通気性のテフロン/ガラスシート
13a、13b 離型フィルム
14a、14b 耐熱性不織布(スポンジ材)
15 耐熱性バッグ(袋)
16 耐熱性バッグ(袋)の一方の端部(ヒートシール部)
17 真空引き口
18 加熱プレス
Claims (15)
- ビフェニルテトラカルボン酸化合物の全体量に対して少なくとも15モル%の2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステル及び/又は2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含むビフェニルテトラカルボン酸化合物、ビフェニルテトラカルボン酸化合物に対して化学量論的に過剰モル量の芳香族ジアミン化合物、そして芳香族ジアミン化合物のモル量とビフェニルテトラカルボン酸化合物のモル量との差に相当するモル量の1.8倍乃至2.2倍のモル量の4−(2−フェニルエチニル)フタル酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含む4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物を低級脂肪族アルコールに溶解してなる加熱硬化性溶液組成物。
- 低級脂肪族アルコールがメタノールもしくはエタノールである請求項1に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- 部分低級脂肪族アルキルエステルが部分メチルエステルあるいは部分エチルエステルである請求項1に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- 4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物のモル量が、芳香族ジアミン化合物のモル量とビフェニルテトラカルボン酸化合物のモル量との差に相当するモル量の1.95倍乃至2.05倍のモル量である請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- ビフェニルテトラカルボン酸化合物、芳香族ジアミン化合物、そして4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物の合計量が30〜80質量%の範囲にある請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- ビフェニルテトラカルボン酸化合物が、ビフェニルテトラカルボン酸化合物の全体量に対して50モル%を超える量の2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含む2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸化合物である請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- 芳香族ジアミン化合物が、芳香族ジアミン化合物の全体量に対して50モル%を超える量の単一の芳香環からなる芳香族ジアミンを含む請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- 芳香族ジアミン化合物がパラフェニレンジアミン、メタフェニレンジアミン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、もしくはそれらの混合物である請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- さらにイミダゾール化合物を含む請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物。
- ビフェニルテトラカルボン酸化合物の全体量に対して少なくとも15モル%の2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分メチルエステル及び/又は2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分メチルエステルを含むビフェニルテトラカルボン酸化合物、ビフェニルテトラカルボン酸化合物に対して化学量論的に過剰モル量の芳香族ジアミン化合物、そして芳香族ジアミン化合物のモル量とビフェニルテトラカルボン酸化合物のモル量との差に相当するモル量の1.8倍乃至2.2倍のモル量の4−(2−フェニルエチニル)フタル酸の部分メチルエステルを含む4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物をエタノールを主成分とする有機溶媒に溶解してなる加熱硬化性溶液組成物。
- ビフェニルテトラカルボン酸化合物の全体量に対して少なくとも15モル%の2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステル及び/又は2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含むビフェニルテトラカルボン酸化合物、ビフェニルテトラカルボン酸化合物に対して化学量論的に過剰モル量の芳香族ジアミン化合物、そして芳香族ジアミン化合物のモル量とビフェニルテトラカルボン酸化合物のモル量との差に相当するモル量の1.8倍乃至2.2倍のモル量の4−(2−フェニルエチニル)フタル酸の部分低級脂肪族アルキルエステルを含む4−(2−フェニルエチニル)フタル酸化合物からなる加熱硬化性粉末組成物。
- 部分低級脂肪族アルキルエステルが部分メチルエステルである請求項11に記載の加熱硬化性粉末組成物。
- 請求項1乃至3のうちのいずれかの項に記載の加熱硬化性溶液組成物が高強度繊維のシート状マトリックス材料に含浸されてなる未硬化樹脂複合体。
- 請求項10に記載の加熱硬化性溶液組成物が高強度繊維のシート状マトリックス材料に含浸されてなる未硬化樹脂複合体。
- 請求項13乃至14に記載の未硬化樹脂複合体を複数枚積層し、加圧下に加熱して硬化させることを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
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