JP5468853B2 - Composite material - Google Patents

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本発明は、特に航空機用の構造材用プリプレグに適したエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂としたプリプレグを使用した複合材料に関する。更に詳しくは、耐熱性及び圧縮系の機械特性に優れ、高い耐湿熱性を有する、特に航空機用構造材料のためのエポキシ樹脂組成物を用いた複合材料に関する。 The present invention is an epoxy resin composition relating to the composite using prepreg obtained by a matrix resin, particularly suitable for a structural material for prepreg for aircraft. More particularly, excellent mechanical properties of heat resistance and compression systems, has high wet heat resistance, in particular to multi case material using the epoxy resin composition for aircraft structural materials.

炭素繊維や芳香族ポリアミド繊維等を強化材として用いた繊維強化複合材料は、強化材(強化繊維)を用いていない材料と比較して、強度や剛性が高いという特徴を有する。繊維強化複合材料の製造には、現在、様々な方法が用いられるが、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させたシート状中間基材であるプリプレグを用いる方法が広く採用されている。この方法では、プリプレグを複数枚、任意の方向に積層した後、加熱することによって、高い強度、剛性を有する繊維強化複合材料の成形物が得られる。これら複合材料は、その優れた物性上の特徴を生かして、例えば、航空機等の構造材として多く用いられている。 A fiber reinforced composite material using carbon fiber, aromatic polyamide fiber, or the like as a reinforcing material has a feature of high strength and rigidity as compared with a material not using a reinforcing material (reinforced fiber). Various methods are currently used for the production of fiber reinforced composite materials, and a method using a prepreg, which is a sheet-like intermediate base material in which a reinforced fiber is impregnated with a matrix resin, is widely used. In this method, a plurality of prepregs are laminated in an arbitrary direction and then heated to obtain a molded product of a fiber-reinforced composite material having high strength and rigidity. These composite materials are often used, for example, as structural materials for aircraft and the like, taking advantage of their excellent physical properties.

マトリックス樹脂としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が使用されるが、中でも取扱い性に優れる熱硬化性樹脂がよく用いられ、とりわけエポキシ樹脂が最も多く使用されている。エポキシ樹脂を用いるプリプレグ(エポキシ樹脂系のプリプレグ)において、例えば、マトリックス樹脂の一方の成分(主成分)として、芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂と、マトリックス樹脂の他方の成分(硬化剤)としてジアミノジフェニルスルフォンとを組合せることにより、優れた耐熱性、機械的特性、寸法安定性、耐薬品性、耐候性を与える複合材料が提供されている。このようにエポキシ樹脂系のプリプレグから作られる複合材料は、良好な性能示すことが認められてきている反面、マトリックス樹脂の伸度が低く、脆いことも知られている。そのため、複合材料の機械物性が劣ることが指摘され、耐熱性を減少させずに機械物性を改善することが求められている。 As the matrix resin, a thermosetting resin or a thermoplastic resin is used. Among them, a thermosetting resin excellent in handleability is often used, and an epoxy resin is most often used. In a prepreg using an epoxy resin (epoxy resin-based prepreg), for example, as one component (main component) of the matrix resin, an aromatic glycidylamine type epoxy resin and as the other component (curing agent) of the matrix resin, diaminodiphenyl Composite materials that provide superior heat resistance, mechanical properties, dimensional stability, chemical resistance, and weather resistance in combination with sulfone are provided. As described above, it has been recognized that composite materials made from epoxy resin prepregs exhibit good performance, but it is also known that matrix resins have low elongation and are brittle. Therefore, it is pointed out that the mechanical properties of the composite material are inferior, and it is required to improve the mechanical properties without reducing the heat resistance.

複合材料を構造材料として用いる場合に、重要な機械物性の一つに圧縮強度がある。圧縮強度の測定には、無孔板、有孔板などの試験片を用いて行われるが、実際の使用においては、ボルト穴を設けた板材の形にすることが多いため、特に有孔板の圧縮強度、とりわけ高温高湿条件での強度が産業上利用する上で重要になる。 One of the important mechanical properties when using a composite material as a structural material is compressive strength. Compressive strength is measured using a test piece such as a non-perforated plate or a perforated plate. However, in actual use, it is often in the form of a plate with a bolt hole. Compressive strength, especially strength under high temperature and high humidity conditions is important for industrial use.

一般にポリマー系の材料は、高温下、もしくは高湿条件下で、強度及び弾性率が低下することが知られている。従って、ポリマーをマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の機械物性も高温下、若しくは、高湿条件下で低下しやすい。しかし、複合材料を、特に航空機などの構造材料として適用する場合は、高温下若しくは高湿条件下でも機械物性、とりわけ圧縮強度を、十分保持することが要求されている。 In general, it is known that polymer-based materials have lower strength and elastic modulus under high temperature or high humidity conditions. Therefore, the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material having a polymer as a matrix resin are also likely to be lowered under high temperature or high humidity conditions. However, when the composite material is applied as a structural material such as an aircraft, it is required to sufficiently maintain mechanical properties, particularly compressive strength, even under high temperature or high humidity conditions.

複合材料の圧縮強度を向上させるためには、一般にマトリックス樹脂の弾性率を上げることが有効である。エポキシ樹脂硬化物の弾性率を高くすることは、配合する原料の特性を勘案し、選択することで可能である。しかし、一般に弾性率の高いエポキシ樹脂硬化物は靱性が低く、脆いため、耐衝撃性、特に衝撃後圧縮強度、更には疲労などの特性が低下し、実用上、弾性率が高い原料の使用に制限がある。一方、繊維強化複合材料を構造材料として用いる場合には、前記のごとく耐衝撃性も重要になる。例えば、これらの繊維強化複合材料を航空機用の一次構造材用に使用する場合、離着陸時の小石の跳ね上げ、整備時の工具の落下等により外部からの衝撃を受けることがあり、耐熱性を減少させずに耐衝撃性を改善することも重要課題となっている。 In order to improve the compressive strength of the composite material, it is generally effective to increase the elastic modulus of the matrix resin. Increasing the elastic modulus of the cured epoxy resin can be made by taking into consideration the characteristics of the raw materials to be blended. However, generally cured epoxy resin with high elastic modulus has low toughness and is brittle, so impact resistance, especially compressive strength after impact, and fatigue are reduced. There is a limit. On the other hand, when a fiber reinforced composite material is used as a structural material, impact resistance is also important as described above. For example, when these fiber reinforced composite materials are used for primary structural materials for aircraft, they may be subject to external impacts due to pebbles jumping up during takeoff and landing, tool dropping during maintenance, etc. Improving impact resistance without reducing it is also an important issue.

耐衝撃性のある成形物を得ようとする場合、炭素繊維等の強化材自身の伸度を向上させることは勿論である。他方、プリプレグに用いられるマトリックス樹脂の靱性(タフネス)を上げることも重要な点であると指摘され、マトリックス樹脂の改善が数多く試みられている。複合材料の衝撃後圧縮強度が高くなるような、高靱性のエポキシ樹脂硬化物をマトリックス樹脂として用いると、一般にこれらのものは、弾性率をあまり高くできないため、圧縮強度の高い繊維強化複合材料を得ることはできない。つまり、産業上最も要求されている複合材料は、複合材料の圧縮強度と衝撃後圧縮強度が高くなるような、高剛性かつ高靱性を併せ持つ、エポキシ樹脂硬化物であるといえる。 When trying to obtain a molded article having impact resistance, it goes without saying that the elongation of the reinforcing material itself such as carbon fiber is improved. On the other hand, increasing the toughness of the matrix resin used in the prepreg is pointed out as an important point, and many attempts have been made to improve the matrix resin. When hardened epoxy resin cured products that increase the compressive strength after impact of the composite material are used as the matrix resin, these materials generally cannot have a high modulus of elasticity, so a fiber-reinforced composite material having a high compressive strength can be used. I can't get it. That is, it can be said that the composite material most demanded in the industry is a cured epoxy resin having both high rigidity and high toughness so that the compressive strength and post-impact compressive strength of the composite material are increased.

特許文献1では、プリプレグの製造に2種類のエポキシ樹脂組成物、即ち、耐衝撃性、疲労に関与する表層には、硬化物が高靱性のエポキシ樹脂組成物を用い、圧縮強度に寄与する内部には、硬化物が高弾性率のエポキシ樹脂組成物を用いることにより、圧縮強度の向上の開示がされている。しかし、エポキシ樹脂組成物を2種類製造することが必須であり、マトリックス樹脂及びプリプレグの製造において、手間とコストがかかることが指摘でき、産業で利用する上で不利となる。特許文献2では、非円形横断面炭素繊維により、圧縮強度や衝撃後圧縮強度に優れたプリプレグが開示されている。しかしながら、炭素繊維の横断面形状に制限があり、一般的な炭素繊維の横断面形状である、円形に対応していないため、産業用途には不向きである。 In Patent Document 1, two types of epoxy resin compositions are used in the production of prepregs, that is, the surface layer involved in impact resistance and fatigue uses a highly toughened epoxy resin composition, and the inner part contributes to compressive strength. Discloses an improvement in compressive strength by using an epoxy resin composition having a high elastic modulus as a cured product. However, it is essential to produce two types of epoxy resin compositions, and it can be pointed out that labor and cost are required in the production of matrix resins and prepregs, which is disadvantageous for industrial use. Patent Document 2 discloses a prepreg excellent in compressive strength and post-impact compressive strength using non-circular cross-sectional carbon fibers. However, since the cross-sectional shape of the carbon fiber is limited and does not correspond to the circular shape that is a general cross-sectional shape of the carbon fiber, it is not suitable for industrial use.

以上のように、耐熱性を維持したまま、高い圧縮強度、特に有孔板圧縮強度と、高い耐衝撃性、特に衝撃後圧縮強度を両立させ、且つ、汎用の強化繊維に対応し、製造に手間のかからないエポキシ樹脂組成物及びプリプレグ材料は、まだ得られていない。 As described above, while maintaining heat resistance, both high compressive strength, especially perforated plate compressive strength, and high impact resistance, especially compressive strength after impact, are compatible with general-purpose reinforcing fibers for manufacturing. Hassle-free epoxy resin compositions and prepreg materials have not yet been obtained.

特開平8−225666号公報JP-A-8-225666 国際公開第96/21695号パンフレットInternational Publication No. 96/21695 Pamphlet

本発明の目的は、耐熱性を維持したままで、圧縮系の機械特性、特に湿熱時の有孔板圧縮強度に優れると共に耐衝撃性に優れ、構造材料として好適な繊維強化複合材料を提供することである。 An object of the present invention, while maintaining the heat resistance, mechanical properties of the compression system, excellent impact resistance with particularly excellent in perforated plate compressive strength in wet heat, provides a suitable fiber-reinforced composite materials as structural materials It is to be.

上記目的に沿う本発明の複合材料は、少なくとも下記の成分[A]、成分[B]、成分[C]を含むエポキシ樹脂組成物であって、 少なくとも下記の成分[A]、成分[B]、成分[C]を含むエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]であり、かつ、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]以外の3官能以上のエポキシ樹脂であり、さらに、成分[A]のエポキシ樹脂が、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノールであり、成分[C]が、ポリエーテルスルホンまたはポリエーテルイミド[C1]と、ポリアミド[C2]であり、かつ、成分[C]が、エポキシ樹脂組成物全体の10〜50重量%であり、成分[C1]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%であり、成分[C2]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%である樹脂組成物であり、該樹脂組成物を下記の成形条件下で硬化したときの硬化物のガラス転移点(吸湿処理前のガラス転移点、Tgdry)が200℃以上で、室温条件(25℃、50%RH)下で測定した曲げ弾性率が3.0GPa以上で、かつ、曲げ強度が130MPa以上となるような物性を有するものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物を、強化繊維基材に含浸させてなるプリプレグを使用し、成形及び硬化して得られる複合材料である。
成分[A]:下記式(1)で表されるエポキシ樹脂
The composite material of the present invention that meets the above object is an epoxy resin composition containing at least the following components [A], [B], and [C], and includes at least the following components [A] and [B]. An epoxy resin composition containing component [C],
30% by weight or more and less than 70% by weight of the total epoxy resin component in the epoxy resin composition is component [A], and 30% by weight or more and less than 70% by weight of the total epoxy resin component in the epoxy resin composition , A trifunctional or higher functional epoxy resin other than the component [A], the epoxy resin of the component [A] is N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol, and the component [C] Ether sulfone or polyether imide [C1] and polyamide [C2], component [C] is 10 to 50% by weight of the total epoxy resin composition, and component [C1] is an epoxy resin composition 5 to 25% by weight of the total, and the component [C2] is 5 to 25% by weight of the entire epoxy resin composition, and the resin composition is cured under the following molding conditions. Cure The glass transition point (glass transition point before moisture absorption treatment, Tgdry) is 200 ° C. or more, the flexural modulus measured under room temperature conditions (25 ° C., 50% RH) is 3.0 GPa or more, and the bending strength is A composite material obtained by molding and curing a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber base material with an epoxy resin composition characterized by having a physical property of 130 MPa or more.
Component [A]: epoxy resin represented by the following formula (1)

Figure 0005468853
Figure 0005468853

(上記式(1)中、Arは炭素数6〜20の芳香族基を表す。)
成分[B]:3,3′−ジアミノジフェニルスルホン
成分[C]:熱可塑性樹脂
成形条件:オートクレーブ成形、圧力0.49MPa、温度180℃、時間120分
(In the above formula (1), Ar represents an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms.)
Component [B]: 3,3′-diaminodiphenylsulfone Component [C]: Thermoplastic resin Molding conditions: Autoclave molding, pressure 0.49 MPa, temperature 180 ° C., time 120 minutes

本発明の複合材料は、耐熱性に優れ、圧縮系の機械特性、特に湿熱時の有孔板圧縮強度に優れると共に耐衝撃性に優れているため、構造材料として好適な繊維強化複合材料であるThe composite material of the present invention is a fiber-reinforced composite material that is suitable as a structural material because it has excellent heat resistance, mechanical properties of a compression system, particularly excellent perforated plate compression strength during wet heat, and excellent impact resistance. .

本発明で用いるエポキシ樹脂組成物は、少なくとも特定のエポキシ樹脂成分[A]、エポキシ樹脂硬化剤成分[B]、熱可塑性樹脂成分[C]を含むエポキシ樹脂組成物であって、所定の成形条件下で硬化したときの硬化物のガラス転移点(吸湿処理前のガラス転移点、T dry)が200℃以上で、室温条件(25℃、50%RH)下で測定したとき、曲げ弾性率が3.0GPa以上で、かつ、曲げ強度が130MPa以上となるような物性を有するものである。所定の成形条件は、圧力0.49MPa、温度180℃、時間120分下でのオートクレーブ成形として定義される。室温条件での曲げ測定とは、25℃、50%RH雰囲気で曲げ測定として定義される。かかる条件を満足するエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂として用いることで、マトリックス樹脂自体の耐熱性及び耐湿熱性を持ち合わせ、かつ、高い機械特性、例えば、高い圧縮特性や衝撃特性を与えることができるプリプレグ及び該複合材料が得られる。 The epoxy resin composition used in the present invention is an epoxy resin composition containing at least a specific epoxy resin component [A], an epoxy resin curing agent component [B], and a thermoplastic resin component [C], and has predetermined molding conditions. When measured under room temperature conditions (25 ° C., 50% RH) at 200 ° C. or higher when the glass transition point (glass transition point before moisture absorption treatment, T g dry ) of the cured product when cured under Has a physical property of 3.0 GPa or more and a bending strength of 130 MPa or more. The predetermined molding condition is defined as autoclave molding under a pressure of 0.49 MPa, a temperature of 180 ° C., and a time of 120 minutes. Bending measurement at room temperature is defined as bending measurement in an atmosphere of 25 ° C. and 50% RH. By using an epoxy resin composition satisfying such conditions as a matrix resin, the prepreg which has the heat resistance and heat-and-moisture resistance of the matrix resin itself, and can provide high mechanical properties such as high compression properties and impact properties, and The composite material is obtained.

本発明で用いるエポキシ樹脂組成物は、その硬化物のガラス転移点(吸湿処理前のガラス転移点、T dry)が200℃以上である樹脂組成物である。より好ましくは205℃以上である。ここでいうガラス転移点(T dry)とは、硬化物を20℃、50%RHの雰囲気中に40時間以上状態調節した後に測定した際のTである。より具体的には、樹脂組成物を前記条件で180℃、2時間硬化させて得られた硬化物を、長さ50mm、幅6mm、厚さ3mmに切り出して試験片を作成し、この試験片を20℃、50%RHの雰囲気中に40時間以上調湿した後、DMA測定装置(ユービーエム社製Rheogel−E4000)を用いて、3点曲げにて3℃/分の昇温速度、周波数1Hzの歪をかけて樹脂組成物を測定して得られる、損失粘弾性(E”)のピーク温度である(評価規格:EN6032準拠)。 The epoxy resin composition used in the present invention is a resin composition in which the cured product has a glass transition point (glass transition point before moisture absorption treatment, T g dry ) of 200 ° C. or higher. More preferably, it is 205 ° C. or higher. Here a glass transition point referred to as (T g dry) is cured to 20 ° C., a T g of the time measured after conditioned for 40 hours or more during the RH 50% atmosphere. More specifically, a cured product obtained by curing the resin composition at 180 ° C. for 2 hours under the above conditions was cut into a length of 50 mm, a width of 6 mm, and a thickness of 3 mm to prepare a test piece. After adjusting the humidity in an atmosphere of 20 ° C. and 50% RH for 40 hours or more, using a DMA measuring device (Rheogel-E4000 manufactured by UBM Co., Ltd.), the temperature rising rate and frequency at 3 ° C./min by three-point bending This is a peak temperature of loss viscoelasticity (E ″) obtained by measuring a resin composition with a strain of 1 Hz (evaluation standard: EN6032 compliant).

更には、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿処理後のガラス転移点(Tgwet)が、150℃以上である樹脂組成物が特に好ましい。より好ましくは、155℃以上である。ここでいう吸湿処理後のガラス転移点(Tgwet)とは、プレッシャークッカー処理、即ち、121℃、飽和蒸気圧の雰囲気中に24時間暴露した後の樹脂硬化物のTgである。 Furthermore, the resin composition whose glass transition point ( Tgwet ) after the moisture absorption process of the hardened | cured material of an epoxy resin composition is 150 degreeC or more is especially preferable. More preferably, it is 155 ° C. or higher. Here, the glass transition point (Tg wet ) after moisture absorption treatment is Tg of the cured resin after pressure cooker treatment, that is, exposure for 24 hours in an atmosphere of 121 ° C. and saturated vapor pressure.

本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、前記条件下で硬化させた硬化物のガラス転移点Tgdryが200℃以上で、室温条件での曲げ弾性率が、3.0GPa以上、かつ、曲げ強度が130MPa以上のものである。また、前記硬化物を、高温高湿条件(121℃、飽和蒸気圧、24時間)で吸湿処理した後のガラス転移点Tgwetが、150℃以上となるような物性を有するものである。更には、前記硬化物を、高温高湿条件(121℃、飽和蒸気圧、24時間)で吸湿処理した後、高温(82℃)下で測定した曲げ弾性率が2.5GPa以上で、かつ、曲げ強度が70MPa以上となるような物性を有するものも好ましい。室温下の曲げ弾性率が3.0GPa未満、かつ、曲げ強度が130MPa未満の樹脂硬化物は、繊維強化複合材料とした場合の圧縮強度が低下する場合があり、適当でない。 The epoxy resin composition in the present invention has a glass transition point Tg dry of a cured product cured under the above conditions of 200 ° C. or higher, a flexural modulus at room temperature of 3.0 GPa or higher, and a bending strength of 130 MPa. That's all. Further, the cured product has physical properties such that the glass transition point Tg wet after the moisture absorption treatment under high temperature and high humidity conditions (121 ° C., saturated vapor pressure, 24 hours) is 150 ° C. or higher. Further, the cured product is subjected to moisture absorption under high temperature and high humidity conditions (121 ° C., saturated vapor pressure, 24 hours), and then the flexural modulus measured at high temperature (82 ° C.) is 2.5 GPa or more, and Those having physical properties such that the bending strength is 70 MPa or more are also preferable. A cured resin having a flexural modulus of less than 3.0 GPa at room temperature and a flexural strength of less than 130 MPa is not suitable because the compressive strength of the fiber-reinforced composite material may decrease.

本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、前記硬化条件下で得られたその硬化物の密度が1.25g/cm以上であることが好ましい。密度が1.25g/cm未満の場合には、繊維強化複合材料の圧縮強度が著しく低下する場合がある。更に好ましくは、1.26g/cm以上である。 In the epoxy resin composition of the present invention, the density of the cured product obtained under the curing conditions is preferably 1.25 g / cm 3 or more. When the density is less than 1.25 g / cm 3 , the compressive strength of the fiber reinforced composite material may be significantly reduced. More preferably, it is 1.26 g / cm 3 or more.

繊維強化複合材料を構造材料として用いる場合は、吸湿処理後高温条件での物性低下が小さいことが必要である。従って、本発明においては、前記条件で硬化させた硬化物は、これを高温高湿条件(121℃、飽和蒸気圧、24時間)で吸湿処理した後、高温(82℃)下で測定した曲げ弾性率が2.5GPa以上で、かつ、曲げ強度が70MPa以上となるような物性を有するものであるものが好ましい。吸湿処理後高温条件での曲げ弾性率が2.5GPa未満、かつ、曲げ強度が70MPa未満の硬化物は、繊維強化複合材料とした場合の吸湿処理後高温条件での圧縮強度が著しく低下する場合がある。なお、吸湿処理後高温条件での曲げ測定とは、121℃、飽和蒸気圧で24時間吸湿処理した後に、82℃雰囲気での曲げ測定として定義される。 When a fiber reinforced composite material is used as a structural material, it is necessary that a decrease in physical properties under high temperature conditions after moisture absorption is small. Therefore, in the present invention, the cured product cured under the above conditions is subjected to a moisture absorption treatment under high-temperature and high-humidity conditions (121 ° C., saturated vapor pressure, 24 hours), and then bending measured at a high temperature (82 ° C.). Those having physical properties such that the elastic modulus is 2.5 GPa or more and the bending strength is 70 MPa or more are preferable. A cured product having a flexural modulus of less than 2.5 GPa at a high temperature condition after moisture absorption treatment and a bending strength of less than 70 MPa is a case where the compressive strength at a high temperature condition after moisture absorption treatment is significantly reduced when a fiber reinforced composite material is used. There is. The bending measurement under the high temperature condition after the moisture absorption treatment is defined as the bending measurement in an atmosphere at 82 ° C. after moisture absorption treatment at 121 ° C. and saturated vapor pressure for 24 hours.

次に、本発明で用いる構造材用のエポキシ樹脂組成物に用いられる成分[A]〜[C]について詳述する。 Next, components [A] to [C] used in the epoxy resin composition for structural materials used in the present invention will be described in detail.

成分[A]は、前記式(1)で表されるエポキシ樹脂であるが、前記式(1)中、Arは炭素数6〜20の芳香族基を表し、芳香族基は非反応性官能基を含んでいてもよい。芳香族基としては、例えば、フェニレン基、ジフェニレン基、ナフチレン基、ジフェニレンエーテル基、ジフェニレンスルホン基、ジフェニレンインダン基、ジフェニレンアミド基などを例示することができる。 Component [A] is an epoxy resin represented by the formula (1). In the formula (1), Ar represents an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms, and the aromatic group is a non-reactive functional group. It may contain a group. Examples of the aromatic group include a phenylene group, a diphenylene group, a naphthylene group, a diphenylene ether group, a diphenylene sulfone group, a diphenylene indan group, and a diphenylene amide group.

樹脂硬化物の高弾性率を実現するには、式(1)で示したような3官能エポキシ樹脂であることが好ましい。具体的には、トリグリシジルアミノフェノール型エポキシ(市販品として、住友化学社製スミエポキシELM−100(商品名)、ELM−120(商品名)、ジャパンエポキシレジン社製jER630(商品名)、ハンツマン社製アラルダイトMY0500(商品名)、アラルダイトMY0510(商品名)、アラルダイトMY0600(商品名)、アラルダイトMY0610(商品名))や、トリグリシジルアミノクレゾールのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂やナフタレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、剛直な骨格を有するエポキシ樹脂、例えば、ナフタレン骨格や、フルオレン骨格、ビフェニル骨格等を分子内に有するエポキシ樹脂を配合すると、より高弾性率が実現できるので好ましい。これらのうち1種或いは2種以上を配合して用いることができる。特に樹脂硬化物の高弾性率を実現するために、トリグリシジルアミノフェノール型エポキシを用いることが好ましく、特にN,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノールが好ましい。 In order to realize a high elastic modulus of the cured resin, a trifunctional epoxy resin as shown by the formula (1) is preferable. Specifically, triglycidylaminophenol type epoxy (commercially available as Sumitomo Chemical's Sumiepoxy ELM-100 (trade name), ELM-120 (trade name), Japan Epoxy Resin Corporation jER630 (trade name), Huntsman Araldite MY0500 (trade name), Araldite MY0510 (trade name), Araldite MY0600 (trade name), Araldite MY0610 (trade name)), glycidylamine-type epoxy resins such as triglycidylaminocresol, and naphthalene-type epoxy resins Can be mentioned. In addition, an epoxy resin having a rigid skeleton, for example, an epoxy resin having a naphthalene skeleton, a fluorene skeleton, a biphenyl skeleton, or the like in the molecule is preferable because a higher elastic modulus can be realized. Among these, one or two or more can be blended and used. In particular, in order to realize a high elastic modulus of the cured resin, it is preferable to use a triglycidylaminophenol type epoxy, and particularly N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol is preferable.

更に、樹脂硬化物のより優れた耐熱性や、吸湿処理後高温条件での優れた曲げ弾性率と曲げ強度を実現するためには、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]であるのが好ましい。成分[A]のエポキシ樹脂成分中の比率が70重量%以上の場合、あるいは30重量%未満の場合は、得られる硬化物や複合材料の高温高湿条件処理後の物性が低下する場合がある。しかしながら、その他の物性との兼ね合いによっては、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満の範囲で、成分[A]以外の3官能以上のエポキシ樹脂を用いてもよい。 Furthermore, in order to realize better heat resistance of the cured resin and excellent bending elastic modulus and bending strength under high temperature conditions after moisture absorption treatment, 30% by weight or more of all epoxy resin components in the epoxy resin composition Preferably less than 70% by weight is component [A]. When the ratio of the component [A] in the epoxy resin component is 70% by weight or more, or less than 30% by weight, the physical properties of the obtained cured product or composite material after high-temperature and high-humidity treatment may be deteriorated. . However, depending on the balance with other physical properties, a trifunctional or higher functional epoxy resin other than the component [A] may be used in the range of 30% by weight to less than 70% by weight of the total epoxy resin component in the epoxy resin composition. Good.

本発明で用いるエポキシ樹脂組成物に用いられる成分[A]以外のエポキシ樹脂としては、前記の成分[A]のごとくグリシジルアミノ基を有する3官能エポキシ樹脂を除いた従来公知のいずれのエポキシ樹脂でも用いることができ、特に限定されるものではない。ビスフェノール型エポキシ樹脂、アルコール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ヒドロフタル酸型エポキシ樹脂、ダイマー酸型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂などの2官能エポキシ樹脂、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、トリス(グリシジルオキシフェニル)メタンのようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂やナフタレン型エポキシ樹脂や、ノボラック型エポキシ樹脂である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など、また、フェノール型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂等が挙げられる。更に、ウレタン変性エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂などの各種変性エポキシ樹脂も用いることができる。 As the epoxy resin other than the component [A] used in the epoxy resin composition used in the present invention , any conventionally known epoxy resin excluding the trifunctional epoxy resin having a glycidylamino group as in the above component [A] can be used. It can be used and is not particularly limited. Bifunctional epoxy resins such as bisphenol type epoxy resin, alcohol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, hydrophthalic acid type epoxy resin, dimer acid type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane, tris (glycidyl) Glycidyl ether type epoxy resin such as oxyphenyl) methane, glycidylamine type epoxy resin such as tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, naphthalene type epoxy resin, novolac type epoxy resin such as phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, etc. Moreover, polyfunctional epoxy resins, such as a phenol type epoxy resin, etc. are mentioned. Furthermore, various modified epoxy resins such as urethane-modified epoxy resin and rubber-modified epoxy resin can also be used.

ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、ビスフェノールS型樹脂等が挙げられる。更に具体的にはジャパンエポキシレジン社製jER815(商品名)、jER828(商品名)、jER834(商品名)、jER1001(商品名)、jER807(商品名)、三井石油化学製エポミックR−710(商品名)、大日本インキ化学工業製EXA1514(商品名)等を例示できる。 Examples of the bisphenol type epoxy resin include bisphenol A type resin, bisphenol F type resin, bisphenol AD type resin, bisphenol S type resin and the like. More specifically, jER815 (product name), jER828 (product name), jER834 (product name), jER1001 (product name), jER807 (product name) manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., and EPOMIC R-710 (product name) manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd. Name), EXA1514 (trade name) manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc. can be exemplified.

脂環型エポキシ樹脂としては、ハンツマン社製アラルダイトCY−179(商品名)、CY−178(商品名)、CY−182(商品名)、CY−183(商品名)等が例示される。 Examples of the alicyclic epoxy resin include Araldite CY-179 (trade name), CY-178 (trade name), CY-182 (trade name), and CY-183 (trade name) manufactured by Huntsman.

フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、ジャパンエポキシレジン社製jER152(商品名)、jER154(商品名)、ダウケミカル社製DEN431(商品名)、DEN485(商品名)、DEN438(商品名)、DIC社製エピクロンN740(商品名)等、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂として、ハンツマン社製社製アラルダイトECN1235(商品名)、ECN1273(商品名)、ECN1280(商品名)、日本化薬製EOCN102(商品名)、EOCN103(商品名)、EOCN104(商品名)等を例示できる。 As a phenol novolac type epoxy resin, Japan Epoxy Resin's jER152 (trade name), jER154 (trade name), Dow Chemical's DEN431 (trade name), DEN485 (trade name), DEN438 (trade name), DIC Corporation As cresol novolak type epoxy resin such as Epicron N740 (trade name), Araldite ECN1235 (trade name), ECN1273 (trade name), ECN1280 (trade name), EOCN102 (trade name), EOCN103, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. (Product name), EOCN104 (product name), etc. can be illustrated.

各種変性エポキシ樹脂としては、例えば、ウレタン変性ビスフェノールAエポキシ樹脂として旭電化製アデカレジンEPU−6(商品名)、EPU−4(商品名)等が例示できる。 Examples of the various modified epoxy resins include urethane modified bisphenol A epoxy resins such as Adeka Resin EPU-6 (trade name) and EPU-4 (trade name) manufactured by Asahi Denka.

これらの成分[A]以外のエポキシ樹脂は、適時選択して1種あるいは2種以上を混合して用いることができる。この中で、ビスフェノール型に代表される2官能エポキシ樹脂は、分子量の違いにより液状から固形まで種々のグレードがあり、プリプレグ用マトリックス樹脂に配合する場合、適宜、これらを混合して粘度調整を行う目的の成分とされる。 Epoxy resins other than these components [A] can be appropriately selected and used alone or in combination. Among these, bifunctional epoxy resins typified by bisphenol types have various grades ranging from liquid to solid depending on the difference in molecular weight. When blended in a prepreg matrix resin, the viscosity is adjusted by mixing them appropriately. It is the target ingredient.

次に、成分[B]のエポキシ樹脂硬化剤につて説明する。エポキシ樹脂は、通常、公知の硬化剤と共に用いられるが、本発明においても同様である。本発明で用いられるエポキシ樹脂硬化剤は、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として用いられるものなら何でもよいが、芳香族アミン系硬化剤が好ましい。具体的には、ジアミノジフェニルスルホン(DDS)、ジアミノジフェニルメタン(DDM)、ジアミノジフェニルエーテル(DPE)、フェニレンジアミンなどがエポキシ樹脂の硬化剤として用いられるものである。また、例えば、ジメチルジエチルDDMやテトラエチルDDM、ジエチルジイソプロピルDDMなど芳香族アミン系硬化剤の誘導体など、180℃硬化に対応できるものであれば特に限定されるものではなく、従来公知のいかなる芳香族アミン系硬化剤でも用いることができる。高弾性率、かつ、耐熱性がある硬化物を得るためには、硬化剤としてジアミノジフェニルスルホンを用いることが好ましく、特にその異性体のなかでも、3,3′−ジアミノジフェニルスルホンを用いることが特に好ましい。 Next, the epoxy resin curing agent of component [B] will be described. The epoxy resin is usually used together with a known curing agent, but the same applies to the present invention. The epoxy resin curing agent used in the present invention is not particularly limited as long as it is usually used as a curing agent for epoxy resins, but an aromatic amine curing agent is preferable. Specifically, diaminodiphenyl sulfone (DDS), diaminodiphenylmethane (DDM), diaminodiphenyl ether (DPE), phenylenediamine and the like are used as a curing agent for the epoxy resin. Further, for example, a derivative of an aromatic amine curing agent such as dimethyldiethyl DDM, tetraethyl DDM, diethyldiisopropyl DDM or the like is not particularly limited as long as it can cope with 180 ° C. curing, and any conventionally known aromatic amine It can also be used as a system curing agent. In order to obtain a cured product having a high elastic modulus and heat resistance, it is preferable to use diaminodiphenyl sulfone as a curing agent, and it is particularly preferable to use 3,3′-diaminodiphenyl sulfone among its isomers. Particularly preferred.

また、成分[B]はコート剤によりマイクロカプセル化されたDDS(mc−DDS)を用いることも可能である。mc−DDSは室温状態においてエポキシ樹脂と反応することを防止するため、物理的、化学的な結合によりDDS粒子の表層をエポキシ樹脂と反応性の少ない物質、具体的には、ポリアミド、変性尿素樹脂、変性メラミン樹脂、ポリオレフィン、ポリパラフィン(変性品も含む)等によりコートされたものである。 これらのコート剤は、単独使用又は併用してもよく、また、前記以外の種々のコート剤によりマイクロカプセル化されたDDSを用いることもできる。 The component [B] can also be DDS (mc-DDS) microencapsulated with a coating agent. In order to prevent the mc-DDS from reacting with the epoxy resin at room temperature, the surface layer of the DDS particles is less reactive with the epoxy resin by physical and chemical bonding, specifically, polyamide, modified urea resin , Coated with modified melamine resin, polyolefin, polyparaffin (including modified products), and the like. These coating agents may be used alone or in combination, and DDS microencapsulated with various coating agents other than those described above can also be used.

本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、適宜、上述の成分[B]以外の硬化剤、硬化促進剤、熱硬化性樹脂、反応性希釈剤、充填剤、老化防止剤、難燃剤、顔料等の各種添加剤を含有していてもよい。成分[B]以外の、他のエポキシ樹脂硬化剤及び/又は硬化促進剤としては、酸無水物、ルイス酸、ジシアンジアミド(DICY)やイミダゾール類の如く塩基性硬化剤、尿素化合物、有機金属塩などが挙げられる。より具体的には、酸無水物としては、無水フタル酸、トリメリット酸無水物、無水ピロメリット酸等が例示される。ルイス酸としては、三フッ化ホウ素塩類が例示され、更に詳細には、BFモノエチルアミン、BFベンジルアミン等が例示される。イミダゾール類としては、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールが例示される。また、尿素化合物である3−[3,4−ジクロロフェニル]−1,1−ジメチル尿素(DCMU)や1,1−4(メチル−m−フェニレン)ビス(3,3−ジメチルウレア)等や、有機金属塩であるCo[III]アセチルアセトネート等を例示することができる。反応性希釈剤としては、例えば、ポリプロピレンジグリコール・ジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等の反応性希釈剤が例示される。 As long as the effect of the present invention is not impaired, a curing agent other than the above-described component [B], a curing accelerator, a thermosetting resin, a reactive diluent, a filler, an anti-aging agent, a difficulty, as necessary. Various additives such as a flame retardant and a pigment may be contained. Other epoxy resin curing agents and / or curing accelerators other than component [B] include basic curing agents such as acid anhydrides, Lewis acids, dicyandiamide (DICY) and imidazoles, urea compounds, organometallic salts, etc. Is mentioned. More specifically, examples of the acid anhydride include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. Examples of the Lewis acid include boron trifluoride salts, and more specifically, BF 3 monoethylamine, BF 3 benzylamine, and the like. Examples of imidazoles include 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, and 2-phenylimidazole. In addition, urea compounds such as 3- [3,4-dichlorophenyl] -1,1-dimethylurea (DCMU) and 1,1-4 (methyl-m-phenylene) bis (3,3-dimethylurea) Examples thereof include Co [III] acetylacetonate which is an organic metal salt. Examples of the reactive diluent include reactive diluents such as polypropylene diglycol / diglycidyl ether and phenyl glycidyl ether.

本発明で用いられる成分[B]の配合量は、成分[B]以外の硬化剤・硬化促進剤の有無と添加量、エポキシ樹脂との化学反応量論及び組成物の硬化速度などを考慮して、適宜、所望の配合量で用いることができる。 The blending amount of the component [B] used in the present invention takes into consideration the presence or absence and addition amount of a curing agent / curing accelerator other than the component [B], the chemical reaction stoichiometry with the epoxy resin, and the curing rate of the composition. Thus, it can be appropriately used in a desired amount.

次に、成分[C]の熱可塑性樹脂について説明する。本発明で用いるエポキシ樹脂組成物に用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)に代表される熱可塑性樹脂のほか、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトンや、ナイロン6、ナイロン12、非晶性ナイロンなどのポリアミド、アラミド、アリレート、ポリエステルカーボネート等が挙げられる。この中でも、ポリイミド、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリスルフォン、ポリアミドイミドは耐熱性の観点からより好ましい例として挙げることができる。 Next, the thermoplastic resin of component [C] will be described. As the thermoplastic resin used in the epoxy resin composition used in the present invention , in addition to thermoplastic resins represented by polyethersulfone (PES) and polyetherimide (PEI), polyimide, polyamideimide, polysulfone, polycarbonate, Polyether ether ketone, polyamide such as nylon 6, nylon 12, amorphous nylon, aramid, arylate, polyester carbonate and the like can be mentioned. Among these, polyimide, polyetherimide (PEI), polyethersulfone (PES), polysulfone, and polyamideimide can be cited as more preferable examples from the viewpoint of heat resistance.

熱可塑性樹脂の形態は、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂組成物中に、均質、かつ、成形性を維持して添加されるために、粒子状であることが好ましい。該熱可塑性樹脂微粒子の平均粒子径は、0.1〜100μmの範囲であることが好ましい。0.1μmより小さいと嵩密度が高くなり、エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく増粘したり、十分な量を添加することが困難となったりする場合がある。一方、100μmより大きいと得られるエポキシ樹脂組成物をシート状にする際、均質な厚みのシート状のものが得られにくくなる場合がある。より好ましくは、平均粒径1〜50μmである。 The form of the thermoplastic resin is not particularly limited, but is preferably in the form of particles in order to be added to the epoxy resin composition while maintaining homogeneity and moldability. The average particle size of the thermoplastic resin fine particles is preferably in the range of 0.1 to 100 μm. If it is less than 0.1 μm, the bulk density increases, and the viscosity of the epoxy resin composition may increase significantly, or it may be difficult to add a sufficient amount. On the other hand, when the obtained epoxy resin composition is made into a sheet form having a thickness of more than 100 μm, it may be difficult to obtain a sheet having a uniform thickness. More preferably, the average particle size is 1 to 50 μm.

本発明で用いられる成分[C]の配合量は、全エポキシ樹脂組成物の10〜50重量%であることが好ましい。成分[C]の配合量が10重量%より少ないと、得られるプリプレグ及び複合材料の耐衝撃性が不十分になる。50重量%を超えると、樹脂硬化物において、相転移が起こり、機械物性の低下の場合があり、かつ、樹脂組成の粘度が高くなり成形性・取扱性の劣るものとなる場合がある。好ましくは、14〜40重量%である。 The compounding amount of the component [C] used in the present invention is preferably 10 to 50% by weight of the total epoxy resin composition. When the amount of component [C] is less than 10% by weight, the resulting prepreg and composite material have insufficient impact resistance. If it exceeds 50% by weight, the resin cured product may undergo phase transition, resulting in a decrease in mechanical properties, and the viscosity of the resin composition may increase, resulting in inferior moldability and handleability. Preferably, it is 14 to 40% by weight.

更に、これらの熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂(成分[A]及び/又は成分[A]以外のエポキシ樹脂)に少なくとも一部溶解し得るもの(成分[C1])と、溶解し得えないもの(成分[C2])が挙げられる。成分[A]及び/又は成分[A]以外のエポキシ樹脂に少なくとも一部可溶な熱可塑性樹脂[C1]としては、例えば、グリシジルアミノ基を有する多官能エポキシ樹脂を用いた場合、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)等が挙げられる。 Furthermore, these thermoplastic resins can be dissolved at least partially in the epoxy resin (the epoxy resin other than the component [A] and / or the component [A]) (the component [C1]) and cannot be dissolved. (Component [C2]). As the thermoplastic resin [C1] that is at least partially soluble in the epoxy resin other than the component [A] and / or the component [A], for example, when a polyfunctional epoxy resin having a glycidylamino group is used, polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI) and the like.

成分[C1]は、硬化過程でエポキシ樹脂に溶解し、マトリックスの粘度を増加させ、エポキシ樹脂組成物の粘度低下を防ぐ効果もある。成分[C1]は靭性、耐高温高湿特性及び耐薬品性の観点から、末端反応性熱可塑性樹脂が好ましい。なお、本発明において、エポキシ樹脂に熱可塑性樹脂が可溶又は不溶とは、熱可塑性樹脂をペレット、粉砕物若しくはパウダー状でエポキシ樹脂中に投入し、硬化温度以下で撹拌した際に、粒子の大きさが変化しない場合を不溶とし、粒子の大きさが小さくなるか若しくは消失する場合を少なくとも一部可溶として定義される。 Component [C1] dissolves in the epoxy resin during the curing process, increases the viscosity of the matrix, and also has the effect of preventing a decrease in the viscosity of the epoxy resin composition. Component [C1] is preferably a terminal-reactive thermoplastic resin from the viewpoints of toughness, high temperature and high humidity resistance and chemical resistance. In the present invention, the thermoplastic resin is soluble or insoluble in the epoxy resin means that the thermoplastic resin is poured into the epoxy resin in the form of pellets, pulverized material or powder, and stirred when the temperature is lower than the curing temperature. The case where the size does not change is defined as insoluble, and the case where the size of the particle decreases or disappears is defined as at least partially soluble.

成分[C1]を用いる場合は、エポキシ樹脂に全く溶解してない状態(全エポキシ樹脂組成物に微粒子として分散させた状態)、一部の成分[C1]を溶解させ残りを全エポキシ樹脂組成物に分散させた状態、完全に溶解している状態で添加されていてもよい。エポキシ樹脂組成物の成形性、プリプレグの取扱性の観点からは、全く溶解していない状態、又は、一部溶解している状態で添加されていることがより好ましい。溶解している割合については、前記の如くエポキシ樹脂組成物の成形性、プリプレグ取扱性などを勘案し、適宜所望の割合を設定することができ、特に限定されるものではない。 When component [C1] is used, it is in a state where it is not dissolved in the epoxy resin at all (a state where it is dispersed as fine particles in the entire epoxy resin composition), a part of component [C1] is dissolved, and the rest is the entire epoxy resin composition It may be added in a state of being dispersed in a state of being completely dissolved. From the viewpoint of the moldability of the epoxy resin composition and the handleability of the prepreg, it is more preferable that the epoxy resin composition is added in a state where it is not dissolved at all or in a state where it is partially dissolved. The dissolved ratio can be appropriately set in consideration of the moldability of the epoxy resin composition and the prepreg handling property as described above, and is not particularly limited.

本発明で用いられる成分[C1]の配合量は、全エポキシ樹脂組成物の5〜25重量%であることが好ましい。成分[C1]の配合量が5重量%より少ないと、得られる複合材料の耐衝撃性が不十分になる。25重量%を超えると、樹脂硬化物において、相転移が起こり、機械物性や耐薬品性の低下の場合があり、かつ、樹脂組成の粘度が高くなり成形性・取扱性の劣るものとなる場合がある。好ましくは、8〜20重量%である。 It is preferable that the compounding quantity of component [C1] used by this invention is 5 to 25 weight% of all the epoxy resin compositions. When the amount of component [C1] is less than 5% by weight, the resulting composite material has insufficient impact resistance. When the content exceeds 25% by weight, phase transition occurs in the cured resin and mechanical properties and chemical resistance may be deteriorated, and the viscosity of the resin composition becomes high and the moldability and handleability are poor. There is. Preferably, it is 8 to 20% by weight.

成分[A]及び/又は成分[A]以外のエポキシ樹脂に不溶な熱可塑性樹脂[C2]としては、例えば、グリシジルアミノ基を有する多官能エポキシ樹脂を用いた場合、ポリエーテルエーテルケトン(PEK)や、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ナイロン6、ナイロン12、非晶性ナイロン、非晶性ポリイミドなどのポリアミド等が挙げられる。 As the thermoplastic resin [C2] insoluble in the epoxy resin other than the component [A] and / or the component [A], for example, when a polyfunctional epoxy resin having a glycidylamino group is used, polyether ether ketone (PEK) And polyamides such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), nylon 6, nylon 12, amorphous nylon, and amorphous polyimide.

エポキシ樹脂に可溶な熱可塑性樹脂[C1]と不溶な熱可塑性樹脂[C2]とをあらかじめ溶融ブレンドし、これを粉砕し粒子状として混合してもよい。 The thermoplastic resin [C1] soluble in the epoxy resin and the insoluble thermoplastic resin [C2] may be melt blended in advance, and pulverized and mixed as particles.

本発明で用いられる成分[C2]の配合量は、全エポキシ樹脂組成物の5〜25重量%であることが好ましい。成分[C]の配合量が5重量%より少ないと、得られる複合材料の耐衝撃性が不十分になる。25重量%を超えると、樹脂硬化物において、相転移が起こり、機械物性の低下の場合があり、かつ樹脂組成の粘度が高くなり成形性・取扱性の劣るものとなる場合がある。好ましくは6〜20重量%である。 It is preferable that the compounding quantity of component [C2] used by this invention is 5 to 25 weight% of all the epoxy resin compositions. When the amount of component [C] is less than 5% by weight, the resulting composite material has insufficient impact resistance. If it exceeds 25% by weight, a phase transition occurs in the cured resin and mechanical properties may be lowered, and the viscosity of the resin composition may be increased, resulting in inferior moldability and handleability. Preferably, it is 6 to 20% by weight.

熱可塑性樹脂の配合は、本発明によるエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる硬化物の耐熱性を殆ど低下させず、耐衝撃性を向上させる目的で、必須の成分である。ただし、成分[C1]と成分[C2]は、あくまでも成分[A]及び/又は成分[A]以外のエポキシ樹脂との特定の組み合わせによって選択されるものである。 The blending of the thermoplastic resin is an essential component for the purpose of improving impact resistance while hardly reducing the heat resistance of the cured product obtained by curing the epoxy resin composition according to the present invention. However, the component [C1] and the component [C2] are selected by a specific combination with the epoxy resin other than the component [A] and / or the component [A].

上記成分[A]、成分[B]及び成分[C]以外の成分も、得られた成形物の機械物性を損なわない範囲で、任意の量を添加することも可能である。例えば、無機フィラーとしては、特に限定されるものではないが、カーボンナノチューブやフラーレン等の炭素体や、溶融シリカ(SiO)、結晶シリカ(SiO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化アルミニウム(Al)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)等を用いることができ、また、これらの他に、高誘電率性チタン酸バリウムや酸化チタンのような高誘電率フィラーや、ハードフェライトや、ハードフェライトのような磁性フィラー、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、グアニジン塩、ホウ酸亜鉛、モリブデン化合物、スズ酸亜鉛等の無機系難燃剤や、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、雲母粉等を用いることができる。同様に、有機フィラーとしては、特に限定されるものではないが、シリコンゴム(単体であって、パウダー状のものを含む)や架橋アクリルゴム(単体)及びこれをコアとするコアシェル構造を有するものが挙げられる。なお、コアシェル構造とは、シリコンゴムや架橋アクリルゴムのようなゴム状ポリマーからなるコア層を、ガラス状ポリマーからなるシェル層で被覆した構造をいう。そして、これらのフィラーは、一種のみを用いたり二種以上を組み合わせて用いたりすることができる。また、カルボキシ末端スチレンブタジエンゴム、カルボキシ末端水素化アクリロニトリルブタジエンゴムに代表されるゴム成分を添加することも可能である。これらのゴム成分は単独で用いても、任意の割合で二種以上を併用することもできる。 Components other than the above component [A], component [B] and component [C] can also be added in any amount within a range not impairing the mechanical properties of the obtained molded product. For example, as the inorganic filler, but are not particularly limited, and a carbon material such as carbon nanotubes and fullerenes, fused silica (SiO 2), crystalline silica (SiO 2), magnesium oxide (MgO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), etc. In addition to these, high dielectric constant fillers such as high dielectric constant barium titanate and titanium oxide, and hard Ferrite, magnetic filler such as hard ferrite, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, antimony trioxide, antimony pentoxide, guanidine salt, zinc borate, molybdenum compound, zinc stannate and other inorganic flame retardants, talc, Barium sulfate, calcium carbonate, mica powder and the like can be used. Similarly, the organic filler is not particularly limited, but silicon rubber (single, including powder-like one), cross-linked acrylic rubber (single), and a core-shell structure using this as a core. Is mentioned. The core-shell structure refers to a structure in which a core layer made of a rubbery polymer such as silicon rubber or crosslinked acrylic rubber is covered with a shell layer made of a glassy polymer. These fillers can be used alone or in combination of two or more. It is also possible to add rubber components represented by carboxy-terminated styrene butadiene rubber and carboxy-terminated hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber. These rubber components can be used alone or in combination of two or more at any ratio.

本発明で用いるエポキシ樹脂組成物の製造方法は、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。例えば、エポキシ樹脂組成物製造時に適用される混練温度としては、10〜160℃の範囲が例示できる。160℃を超えるとエポキシ樹脂の熱劣化や、部分的な硬化反応が開始し、得られるエポキシ樹脂組成物並びにそれを用いたプリプレグの保存安定性が低下する場合がある。10℃より低いとエポキシ樹脂組成物の粘度が高く、実質的に混練が困難となる場合がある。好ましくは20〜130℃であり、更に好ましくは30〜110℃の範囲である。 The production method of the epoxy resin composition used in the present invention is not particularly limited, and any conventionally known method may be used. For example, the kneading temperature applied during the production of the epoxy resin composition can be exemplified by a range of 10 to 160 ° C. When the temperature exceeds 160 ° C., thermal deterioration of the epoxy resin or partial curing reaction starts, and the storage stability of the resulting epoxy resin composition and the prepreg using the epoxy resin composition may decrease. When it is lower than 10 ° C., the viscosity of the epoxy resin composition is high, and it may be difficult to knead substantially. Preferably it is 20-130 degreeC, More preferably, it is the range of 30-110 degreeC.

混練機械装置としては、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、攪拌翼を供えた混合容器、横型混合槽などが挙げられる。各成分の混練は、大気中又は不活性ガス雰囲気下にて行うことができる。また、特に大気中で混練が行われる場合は、温度、湿度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、30℃以下にて一定温度に管理された温度や、相対湿度50%RH以下といった低湿度雰囲気にて混練されるのが好ましい。 A conventionally well-known thing can be used as a kneading machine apparatus. Specific examples include a roll mill, a planetary mixer, a kneader, an extruder, a Banbury mixer, a mixing vessel provided with a stirring blade, a horizontal mixing vessel, and the like. The kneading of each component can be performed in the air or in an inert gas atmosphere. In particular, when kneading is performed in the air, an atmosphere in which temperature and humidity are controlled is preferable. Although not particularly limited, for example, it is preferable to knead in a low humidity atmosphere such as a temperature controlled at a constant temperature of 30 ° C. or lower or a relative humidity of 50% RH or lower.

各成分の混練は一段で行われても、逐次添加することにより多段的に行われても良い。また、逐次添加する場合は、任意の順序で添加することができる。この中でも、先に述べた通り、成分[C1]については、予め、成分[A]及び/又は成分[A]以外のエポキシ樹脂に、その一部又は全量を予め溶解せしめた後に、供することもできる。また、特に限定するものではないが、混練・添加順序として、成分[B]を最後に添加することが、得られるエポキシ樹脂組成物及びにそれからなるプリプレグの保存安定性の観点から、好ましい。 The kneading of each component may be performed in a single stage, or may be performed in multiple stages by sequential addition. Moreover, when adding sequentially, it can add in arbitrary orders. Among these, as described above, the component [C1] may be provided after a part or all of the component [A1] and / or the epoxy resin other than the component [A] is dissolved in advance. it can. Moreover, although not specifically limited, it is preferable from the viewpoint of the storage stability of the resulting epoxy resin composition and the prepreg comprising the component [B] as the kneading / adding order.

次に、プリプレグについて説明する。 Next, a description will be given up prepreg.

本発明におけるプリプレグとは、上記の如くして得られる耐湿熱特性等に優れたエポキシ樹脂組成物を、強化繊維基材(繊維強化材)に含浸させてなるプリプレグである。本発明においてプリプレグに用いられる繊維強化材は、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、全芳香族ポリエステル繊維などが挙げられる。これらは、単独又は、二種以上を併用することができる。特に限定されるものではないが、複合材料の機械的性質を向上させるためには、引っ張り強度に優れる炭素繊維を用いることが好ましい。また、繊維強化材の形態は、織物、一方向引き揃え物等である。特に、炭素繊維又は炭素繊維と他の繊維を組合わせたものからなる、一方向織物シートが好ましい。 The prepreg of the present invention, the error epoxy resin composition having excellent moist heat resistance and the like obtained as described above, a prepreg formed by impregnating a reinforcing fiber substrate (fiber reinforcement). The fiber reinforcement used in prepreg in the present invention, carbon fibers, glass fibers, aromatic polyamide fibers, polyimide fibers, polybenzoxazole fibers, and wholly aromatic polyester fibers and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Although not particularly limited, in order to improve the mechanical properties of the composite material, it is preferable to use carbon fibers having excellent tensile strength. The form of the fiber reinforcement is a woven fabric, a one-way aligned product, or the like. In particular, a unidirectional fabric sheet made of carbon fibers or a combination of carbon fibers and other fibers is preferred.

本発明で用いるプリプレグは、これを構成するエポキシ樹脂組成物の含有率(RC)が15〜60重量%であることが好ましい。15重量%より少ないと、得られる複合材料に空隙などが発生し、機械特性を低下させる場合がある。60重量%を超えると強化繊維による補強効果が不十分となり、実質的に重量対比機械特性が低いものとなる場合がある。好ましくは20〜50量%の範囲であり、より好ましくは25〜50重量%の範囲である。ここでいうエポキシ樹脂組成物含有率(RC)とは、プリプレグを硫酸分解にて樹脂を分解による重量変化から算出される割合である。より具体的には、プリプレグを100mm×100mmに切り出して試験片を作成し、その重量を測定し、硫酸中で樹脂分が溶出するまで、浸漬または煮沸を行い、ろ過して残った繊維を硫酸で洗浄し、乾燥してからその重量を測定し、算出することによって得られる、エポキシ樹脂組成物の含有率である。 The prepreg used in the present invention preferably has an epoxy resin composition content (RC) of 15 to 60% by weight. If it is less than 15% by weight, voids or the like are generated in the obtained composite material, and the mechanical properties may be deteriorated. If it exceeds 60% by weight, the reinforcing effect by the reinforcing fibers becomes insufficient, and the mechanical properties in comparison with weight may be substantially low. Preferably it is the range of 20-50 mass%, More preferably, it is the range of 25-50 weight%. The epoxy resin composition content (RC) here is a ratio calculated from the change in weight due to decomposition of the prepreg by sulfuric acid decomposition and decomposition of the resin. More specifically, a prepreg is cut out to 100 mm × 100 mm to prepare a test piece, the weight thereof is measured, and the resin remaining in the sulfuric acid is immersed or boiled until the resin component is eluted, and the fiber remaining after filtration is sulfated. It is the content rate of the epoxy resin composition obtained by measuring the weight after washing | cleaning by and drying, and calculating.

また、特に限定されるものではないが、具体的なプリプレグの好ましい形態としては、例えば、強化繊維及び前記強化繊維間に含浸されたエポキシ樹脂組成物からなる強化繊維層と、前記強化繊維層表面に被覆された樹脂被覆層とからなり、樹脂被覆層の厚みが2〜50μmであるものが例示される。2μm未満の場合、タック性が不十分となり、プリプレグの成形加工性が著しく低下する場合がある。50μmを超えると、プリプレグを均質な厚みでロール状に巻き取ることが困難となり、成形精度が著しく低下する場合がある。より好ましくは、5〜45μmであり、更に好ましくは10〜40μmである。 Further, although not particularly limited, specific preferred prepreg forms include, for example, a reinforcing fiber layer made of an epoxy resin composition impregnated between reinforcing fibers and the reinforcing fibers, and the surface of the reinforcing fiber layer. And a resin coating layer having a thickness of 2 to 50 μm. When the thickness is less than 2 μm, tackiness becomes insufficient, and the molding processability of the prepreg may be significantly lowered. If it exceeds 50 μm, it will be difficult to wind the prepreg into a roll with a uniform thickness, and the molding accuracy may be significantly reduced. More preferably, it is 5-45 micrometers, More preferably, it is 10-40 micrometers.

本発明で用いるプリプレグは、特に限定されるものではなく、従来公知のいかなる方法を用いて製造することができ、上記本発明のエポキシ樹脂組成物を離型紙の上に薄いフィルム状に塗布し、剥離して得られた樹脂フィルムを、強化繊維シートに積層成形してエポキシ樹脂組成物を含浸させる、いわゆるホットメルト法や、エポキシ樹脂組成物を適当な溶媒を用いてワニス状にし、このワニスを強化繊維に含浸させる溶剤法が挙げられる。この中でも、特に本発明のプリプレグは、従来公知の製造方法であるホットメルト法により、好適に製造することができる。 The prepreg used in the present invention is not particularly limited, and can be produced using any conventionally known method. The epoxy resin composition of the present invention is applied to a release paper in a thin film form, The resin film obtained by peeling is laminated on a reinforcing fiber sheet and impregnated with the epoxy resin composition, so-called hot melt method, or the epoxy resin composition is made into a varnish using an appropriate solvent, A solvent method for impregnating reinforcing fibers can be mentioned. Among these, the prepreg of the present invention can be particularly preferably produced by a hot melt method which is a conventionally known production method.

ポキシ樹脂組成物をエポキシ樹脂組成物シートにする方法としては、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ることもできる。より具体的には、ダイ押し出し、アプリケーター、リバースロールコーター、コンマコーターなどにより、離型紙、フィルムなどの支持体上に流延、キャストをすることにより得ることが出来る。フィルム化の際の樹脂温度としては、その樹脂組成・粘度に応じて適宜設定可能であるが、前述のエポキシ樹脂組成物製造方法における混練温度と同じ条件が好適に用いることができる。 The d epoxy resin composition as a method for the epoxy resin composition sheet is not limited in particular, it can also be used any conventionally known method. More specifically, it can be obtained by casting and casting on a support such as release paper or film by die extrusion, applicator, reverse roll coater, comma coater or the like. The resin temperature at the time of film formation can be appropriately set according to the resin composition / viscosity, but the same conditions as the kneading temperature in the aforementioned epoxy resin composition production method can be suitably used.

ここでいう強化繊維シートとは、繊維強化材の形態を指し、上述の如く織物、一方向引き揃え物などのごとくシート状の強化繊維である。これらの強化繊維シート並びにエポキシ樹脂組成物シートの大きさなどは、特に限定されるものではない。 The term “reinforcing fiber sheet” as used herein refers to a form of a fiber reinforcing material, and is a sheet-like reinforcing fiber such as a woven fabric or a one-way aligned article as described above. The size of these reinforcing fiber sheets and the epoxy resin composition sheet is not particularly limited.

また、連続製造の場合、生産速度としては、特に限定しないが、生産性や経済性などを考慮すると0.1m/分以上である。より好ましくは1m/分以上であり、更に好ましくは5m/分以上である。 In the case of continuous production, the production speed is not particularly limited, but is 0.1 m / min or more in consideration of productivity, economy, and the like. More preferably, it is 1 m / min or more, More preferably, it is 5 m / min or more.

エポキシ樹脂組成物シートを強化繊維シートへ含浸させるための含浸加圧は、そのエポキシ樹脂組成物の粘度・樹脂フローなどを勘案し、任意の圧力を用いることが出来る。 As the impregnation pressure for impregnating the reinforcing fiber sheet with the epoxy resin composition sheet, any pressure can be used in consideration of the viscosity, resin flow, etc. of the epoxy resin composition.

エポキシ樹脂組成物シートの強化繊維シートへの含浸温度は、50〜150℃の範囲である。50℃未満の場合、エポキシ樹脂組成物シートの粘度が高く、強化繊維シートの中へ十分含浸しない場合がある。150℃以上の場合、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が、開始され、プリプレグの保存安定性が低下したり、ドレープ性が低下したりする場合がある。より好ましくは、60〜145℃であり、より好ましくは70〜140℃である。また、含浸は1回ではなく、複数回に分けて任意の圧力と温度にて、多段的に行うこともできる。 The impregnation temperature of the epoxy resin composition sheet into the reinforcing fiber sheet is in the range of 50 to 150 ° C. When it is less than 50 ° C., the viscosity of the epoxy resin composition sheet is high, and the reinforcing fiber sheet may not be sufficiently impregnated. When the temperature is 150 ° C. or higher, the curing reaction of the epoxy resin composition is started, and the storage stability of the prepreg may be reduced, or the drapeability may be reduced. More preferably, it is 60-145 degreeC, More preferably, it is 70-140 degreeC. Further, the impregnation can be performed in multiple stages at an arbitrary pressure and temperature in a plurality of times instead of once.

かかる手段により得られるプリプレグを用いて、積層などの成形並びに硬化せしめて製造される本発明の複合材料は、高い耐湿熱特性を有し、更に優れた耐衝撃性を有しており、航空機用構造材料用途へと好適なものである。 The composite material of the present invention produced by molding and curing such as lamination using the prepreg obtained by such means has high moisture and heat resistance properties, and further excellent impact resistance, and is used for aircraft. It is suitable for structural material applications.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。本実施例、比較例においてエポキシ樹脂組成物の各種試験方法は下記にしたがって行った。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. In the examples and comparative examples, various test methods for the epoxy resin composition were performed as follows.

(1)吸湿処理前のガラス転移点(Tgdry
各樹脂組成物を180℃で2時間硬化させて得られた硬化物を、長さ50mm、幅6mm、厚さ3mmに切り出して試験片を作成した。この試験片を20℃、50%RHの雰囲気中に40時間以上状態調節した後、DMA測定装置(ユービーエム社製Rheogel−E4000)を用いて、3点曲げにて3℃/分の昇温速度、周波数1Hzの歪をかけて測定した。なお、Tg評価は、損失粘弾性(E”)のピークトップを採用するEN6032に準拠して行った。
(1) Glass transition point (Tg dry ) before moisture absorption treatment
A cured product obtained by curing each resin composition at 180 ° C. for 2 hours was cut into a length of 50 mm, a width of 6 mm, and a thickness of 3 mm to prepare a test piece. After conditioning this test piece in an atmosphere of 20 ° C. and 50% RH for 40 hours or more, using a DMA measuring apparatus (Rheogel-E4000 manufactured by UBM), the temperature was raised at 3 ° C./min by three-point bending. Measurement was performed with a strain of speed and frequency of 1 Hz. In addition, Tg evaluation was performed based on EN6032 which employ | adopts the peak top of loss viscoelasticity (E ").

(2)吸湿処理後のガラス転移点(Tgwet
前記(1)の試験片を、121℃、飽和蒸気圧の条件で24時間暴露した以外は、(1)と同様の方法で測定した。
(2) Glass transition point after moisture absorption treatment (Tg wet )
The test piece of (1) was measured by the same method as (1) except that the test piece was exposed for 24 hours at 121 ° C. and saturated vapor pressure.

(3)曲げ測定用試験片の吸湿条件
各エポキシ樹脂組成物を通常のオートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して得られた硬化物を、厚み3mm、幅10mm、長さ70mmのサイズに切りだした後、121℃、飽和蒸気圧の条件で24時間、吸湿処理を行った。
(3) Moisture absorption condition of test piece for bending measurement The thickness of each cured epoxy resin composition obtained by molding each epoxy resin composition at a pressure of 0.49 MPa at a temperature of 180 ° C. for 120 minutes. After cutting into a size of 3 mm, width 10 mm, and length 70 mm, moisture absorption treatment was performed for 24 hours under the conditions of 121 ° C. and saturated vapor pressure.

(4)樹脂硬化物の曲げ測定
各エポキシ樹脂組成物の硬化物の曲げ弾性率及び強度の測定は、オートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して得られた硬化物の板を作製した。その後、厚み3mm、幅10mm、長さ70mmのサイズにカットした試験片を作製し、スパン間48mmの3点曲げで、室温条件(25℃、50%RH)、及び、前記吸湿処理した試験片を高温条件(82℃)で、それぞれ曲げ測定を行った。
(4) Bending measurement of cured resin The bending elastic modulus and strength of the cured product of each epoxy resin composition were measured using an autoclave molding method at a pressure of 0.49 MPa and a temperature of 180 ° C. for 120 minutes. A plate of the obtained cured product was produced. Thereafter, a test piece cut to a size of 3 mm in thickness, 10 mm in width, and 70 mm in length was prepared, and the test piece subjected to the above-mentioned moisture absorption treatment at room temperature conditions (25 ° C., 50% RH) by three-point bending with a span of 48 mm Each was subjected to a bending measurement under a high temperature condition (82 ° C.).

(5)樹脂硬化物の密度測定
オートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して得られた硬化物を、厚み3mm、幅6mm、長さ50mmのサイズに切りだした後、水置換法により密度測定を行った。このとき、水温も同時に測定し、水の温度に対応した密度を用いて算出する。これらの測定値から下記式を用いて樹脂硬化物の密度を算出した。
(5) Density measurement of cured resin The size of a cured product obtained by molding for 120 minutes at a pressure of 0.49 MPa and a temperature of 180 ° C. using an autoclave molding method is 3 mm thick, 6 mm wide and 50 mm long. Then, the density was measured by the water displacement method. At this time, the water temperature is also measured and calculated using the density corresponding to the water temperature. From these measured values, the density of the cured resin was calculated using the following formula.

エポキシ樹脂組成物の硬化物の密度(g/cm)=[(W1/(W1−W2)]×d
W1:エポキシ樹脂組成物の硬化物の大気中での重量(g)
W2:エポキシ樹脂組成物の硬化物の水中での重量(g)
d:測定水温での水の密度(g/cm
Density of cured product of epoxy resin composition (g / cm 3 ) = [(W1 / (W1-W2)] × d
W1: Weight of cured epoxy resin composition in air (g)
W2: Weight of cured epoxy resin composition in water (g)
d: Density of water at the measured water temperature (g / cm 3 )

(6)複合材料の衝撃後圧縮強度(CAI)の測定
耐衝撃性の指標として、衝撃後圧縮強度の評価を、ASTM D7136/D7136Mに準拠し測定した。即ち、プリプレグをカット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得、通常のオートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形した。得られた成形物を0゜方向が152.4mm、90゜方向が101.6mmの寸法に切断し、衝撃後圧縮強度(CAI)試験の試験片を得た。この試験片を用いて26J衝撃後の衝撃後圧縮強度(CAI)を室温下(25℃、50%RH)で測定した。
(6) Measurement of post-impact compressive strength (CAI) of composite material Evaluation of post-impact compressive strength was measured in accordance with ASTM D7136 / D7136M as an index of impact resistance. That is, the prepreg was cut and laminated to obtain a laminated body of a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 3S , using a normal autoclave molding method, a pressure of 0.49 MPa, a temperature of 180 ° C., and a time of 120 minutes. Molded. The obtained molded product was cut into dimensions of 152.4 mm in the 0 ° direction and 101.6 mm in the 90 ° direction to obtain test pieces for compressive strength after impact (CAI) test. Using this test piece, the post-impact compressive strength (CAI) after 26J impact was measured at room temperature (25 ° C., 50% RH).

(7)有孔板圧縮強度(OHC)測定
カット、積層し、積層構成[+45/0/−45/90]2Sの積層体を得た。通常のオートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形した。得られた成形物を、0°方向が305mm、90°方向が34.8mmの長方形に切り出し、さらに中央部に直径6.25mmの円形の孔を穿孔して有孔板に加工し、室温下(25℃、50%RH)、及び、吸湿後に高温条件下(71℃の温水に2週間浸漬させた試験片を、82℃雰囲気下で測定)で、島津製作所製10Tオートグラフ試験機を用いて測定した。
(7) Perforated plate compressive strength (OHC) measurement cut and lamination were performed to obtain a laminate of a laminate configuration [+ 45/0 / −45 / 90] 2S . Using a normal autoclave molding method, molding was performed at a pressure of 0.49 MPa and a temperature of 180 ° C. for 120 minutes. The obtained molded product was cut into a rectangular shape with a 0 ° direction of 305 mm and a 90 ° direction of 34.8 mm, and a circular hole with a diameter of 6.25 mm was drilled in the center to form a perforated plate. (25 ° C., 50% RH) and using a 10T autograph tester manufactured by Shimadzu under high temperature conditions after moisture absorption (a test piece immersed in warm water at 71 ° C. for 2 weeks was measured in an atmosphere of 82 ° C.) Measured.

[実施例1〜5及び比較例1、2]
エポキシ樹脂組成物の各成分のうち、成分[A]として、ハンツマン社製のグリシジルアミン型エポキシ樹脂:アラルダイトMY0600を、成分[A]以外のエポキシ樹脂として、ジャパンエポキシレジン社製のグリシジルアミン型エポキシ樹脂:Ep604、ビスフェノールA型エポキシ樹脂:Ep828、アデカ社製のウレタン変性エポキシ樹脂:EPU−6を、成分[B]として、和歌山精化工業製の芳香族アミン硬化剤:セイカキュア−S(4,4’−DDS)、コート剤によりマイクロカプセル化されたDDS(mc−DDS、コート率は10重量%)、日本合成化工社製の芳香族アミン硬化剤:DAS(3,3’−DDS)を、成分[C1]として、住友化学工業社製のポリエーテルスルホン:PES5003P(平均粒子径10μm)、日本GEプラスチック社製のポリエーテルイミド(PEI):ウルテム1000−1000を、成分[C2]として、エムスケミージャパン社製のグリルアミド:TR−55、三井化学社製の熱可塑性ポリイミド:オーラムPD450Mを、その他の添加剤として、ジャパンエポキシレジン社製の硬化剤:DICY7T、保土谷化学工業社製の硬化促進剤:DCMU−99を用いた。
[Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2]
Among the components of the epoxy resin composition, as the component [A], glycidylamine type epoxy resin manufactured by Huntsman: Araldite MY0600 is used as an epoxy resin other than the component [A], and glycidylamine type epoxy manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. Resin: Ep604, bisphenol A type epoxy resin: Ep828, Adeka's urethane-modified epoxy resin: EPU-6, component [B], Wakayama Seika Kogyo aromatic amine curing agent: Seikacure-S (4 4′-DDS), DDS micro-encapsulated with a coating agent (mc-DDS, coating rate is 10 wt%), aromatic amine curing agent manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd .: DAS (3,3′-DDS) In addition, as component [C1], polyethersulfone manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd .: PES5003P (average particle size 10 μm) ), Polyetherimide (PEI) manufactured by Japan GE Plastics: Ultem 1000-1000 as component [C2], grill amide manufactured by Emschemy Japan: TR-55, thermoplastic polyimide manufactured by Mitsui Chemicals: Aurum PD450M As other additives, a curing agent manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd .: DICY7T and a curing accelerator manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd .: DCMU-99 were used.

実施例1〜5及び比較例1、2は、各種原材料を表1に示す組成となるように、以下の手順で配合した。先ず、下記の表1に示す組成の成分[A]と、成分[C1]の一部又は全量をニーダー中で加熱・溶解させた。その後、得られた樹脂混合物をロールミルに移し、成分[B]と分散用の成分[C1]と成分[C2]及びその他添加剤成分等をロールミル上で良く混練し、実施例1〜5及び比較例1、2のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ得た。 In Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, various raw materials were blended according to the following procedure so as to have the compositions shown in Table 1. First, the component [A] having the composition shown in Table 1 below and a part or all of the component [C1] were heated and dissolved in a kneader. Thereafter, the obtained resin mixture was transferred to a roll mill, and component [B], dispersion component [C1], component [C2], and other additive components were well kneaded on the roll mill. Examples 1 to 5 and comparison The epoxy resin compositions of Examples 1 and 2 were obtained.

このエポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿処理前後のTgと室温及び吸湿処理後の高温条件下での曲げ特性を測定した。エポキシ樹脂組成物の硬化物は、オートクレーブ成形法を用い、圧力0.49MPaで、温度180℃で、時間120分間成形して硬化物を作製した。そして、硬化物を厚み3mm、幅10mm、長さ70mmのサイズにカットした試験片を得た。得られた試験片をスパン間48mmの3点曲げ測定を行った。 The Tg of the cured product of this epoxy resin composition before and after the moisture absorption treatment and the bending characteristics under the room temperature and the high temperature conditions after the moisture absorption treatment were measured. The cured product of the epoxy resin composition was molded by using an autoclave molding method at a pressure of 0.49 MPa and a temperature of 180 ° C. for 120 minutes. And the test piece which cut hardened | cured material into the size of thickness 3mm, width 10mm, and length 70mm was obtained. The obtained test piece was subjected to three-point bending measurement with a span of 48 mm.

測定結果は表1に示したとおりであった。表1に示すように、実施例1〜5で得られた試験片については曲げ弾性率及び曲げ強度ともに高いものであり、特に吸湿処理後の高温曲げ特性も高かったが、比較例1、2で得られた試験片については両測定条件共に低い値となった。 The measurement results were as shown in Table 1. As shown in Table 1, the specimens obtained in Examples 1 to 5 were both high in bending elastic modulus and bending strength, and particularly high in high temperature bending characteristics after moisture absorption treatment. As for the test piece obtained in the above, both values were low.

同様に実施例1〜5及び比較例1、2で得られたエポキシ樹脂組成物硬化物をカットし、樹脂密度測定の試験片を得た。得られた試験片を前記方法にて密度測定を行った。その結果、表1に示すように、実施例1〜5で得られた試験片については、樹脂密度は高かったが、比較例1、2で得られた試験片については低いものであった。 Similarly, the cured epoxy resin compositions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were cut to obtain test pieces for resin density measurement. The obtained test piece was subjected to density measurement by the above method. As a result, as shown in Table 1, the resin density was high for the test pieces obtained in Examples 1 to 5, but the test piece obtained in Comparative Examples 1 and 2 was low.

次に、フィルムコーターを用いて離型フィルム上に、実施例1〜5及び比較例1、2のエポキシ樹脂組成物をそれぞれ塗布して、目付51.0g/mの離型フィルム付の樹脂シートを作製した。 Next, each of the epoxy resin compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 was applied onto a release film using a film coater, and a resin with a release film having a basis weight of 51.0 g / m 2. A sheet was produced.

炭素繊維束 (東邦テナックス社製・テナックスIMS60、
引張強度5490MPa、弾性率289GPa)を並べ、これを実施例1〜5及び比較例1、2で得られたそれぞれの樹脂シート2枚で挟み込み、温度100℃、圧力0.3MPaで加熱、含浸させ、炭素繊維目付190g/m、樹脂含有率35重量%の一方向プリプレグを得た。
Carbon fiber bundle (manufactured by Toho Tenax, Tenax IMS60,
Tensile strength 5490 MPa, elastic modulus 289 GPa) are arranged and sandwiched between the two resin sheets obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, and heated and impregnated at a temperature of 100 ° C. and a pressure of 0.3 MPa. A unidirectional prepreg having a carbon fiber basis weight of 190 g / m 2 and a resin content of 35% by weight was obtained.

上記方法にて得られた、実施例1〜5及び比較例1、2のエポキシ樹脂組成物による一方向プリプレグをカットし、次いで積層をして成型板を作製し、得られた複合材料のCAIと、室温及び吸湿後高温条件の有孔板圧縮強度について評価した。結果を表1に示した。実施例1〜5で得られた試験片のCAI及び有孔板圧縮強度はいずれも高いものであったが、比較例1、2で得られた試験片ではこれらの値は低いものであった。 Cut the unidirectional prepreg by the epoxy resin compositions of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 obtained by the above method, and then laminate to produce a molded plate, and the obtained composite material CAI The perforated plate compressive strength at room temperature and high temperature conditions after moisture absorption was evaluated. The results are shown in Table 1. Both the CAI and the perforated plate compressive strength of the test pieces obtained in Examples 1 to 5 were high, but these values were low in the test pieces obtained in Comparative Examples 1 and 2. .

Figure 0005468853
Figure 0005468853

Claims (6)

少なくとも下記の成分[A]、成分[B]、成分[C]を含むエポキシ樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]であり、かつ、エポキシ樹脂組成物中の全エポキシ樹脂成分の30重量%以上70重量%未満が、成分[A]以外の3官能以上のエポキシ樹脂であり、さらに、成分[A]のエポキシ樹脂が、N,N,O−トリグリシジル−m−アミノフェノールであり、成分[C]が、ポリエーテルスルホンまたはポリエーテルイミド[C1]と、ポリアミド[C2]であり、かつ、成分[C]が、エポキシ樹脂組成物全体の10〜50重量%であり、成分[C1]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%であり、成分[C2]が、エポキシ樹脂組成物全体の5〜25重量%である樹脂組成物であり、該樹脂組成物を下記の成形条件下で硬化したときの硬化物のガラス転移点(吸湿処理前のガラス転移点、T dry)が200℃以上で、室温条件(25℃、50%RH)下で測定した曲げ弾性率が3.0GPa以上で、かつ、曲げ強度が130MPa以上となるような物性を有するものであることを特徴とするエポキシ樹脂組成物を、強化繊維基材に含浸させてなるプリプレグを使用し、成形及び硬化して得られる複合材料。
成分[A]:下記式(1)で表されるエポキシ樹脂
Figure 0005468853
(上記式(1)中、Arは炭素数6〜20の芳香族基を表す。)
成分[B]:3,3′−ジアミノジフェニルスルホン
成分[C]:熱可塑性樹脂
成形条件:オートクレーブ成形、圧力0.49MPa、温度180℃、時間120分
An epoxy resin composition comprising at least the following component [A], component [B], and component [C],
30% by weight or more and less than 70% by weight of the total epoxy resin component in the epoxy resin composition is component [A], and 30% by weight or more and less than 70% by weight of the total epoxy resin component in the epoxy resin composition , A trifunctional or higher functional epoxy resin other than the component [A], the epoxy resin of the component [A] is N, N, O-triglycidyl-m-aminophenol, and the component [C] Ether sulfone or polyether imide [C1] and polyamide [C2], component [C] is 10 to 50% by weight of the total epoxy resin composition, and component [C1] is an epoxy resin composition 5 to 25% by weight of the total, and the component [C2] is 5 to 25% by weight of the entire epoxy resin composition, and the resin composition is cured under the following molding conditions. Cure Glass transition temperature (moisture absorption treatment before the glass transition point, T g dry) at the 200 ° C. or higher, at room temperature conditions (25 ℃, 50% RH) in the flexural modulus as measured under the above 3.0 GPa, and bending A composite material obtained by molding and curing a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber base material with an epoxy resin composition having physical properties such that the strength is 130 MPa or more .
Component [A]: epoxy resin represented by the following formula (1)
Figure 0005468853
(In the above formula (1), Ar represents an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms.)
Component [B]: 3,3'-diaminodiphenylsulfone Component [C]: Thermoplastic resin molding conditions: autoclave molding, pressure 0.49 MPa, temperature 180C, time 120 minutes
硬化物を、高温高湿条件で吸湿処理(121℃、飽和蒸気圧、24時間)した後のガラス転移点(吸湿処理後のガラス転移点、T wet)が、150℃以上となるような物性を有するものであることを特徴とする請求項1記載の複合材料。 The glass transition point (glass transition point after moisture absorption treatment, T g wet ) after moisture absorption treatment (121 ° C., saturated vapor pressure, 24 hours) of the cured product under high temperature and high humidity conditions is 150 ° C. or higher. The composite material according to claim 1, wherein the composite material has physical properties . 硬化物を、高温高湿条件で吸湿処理(121℃、飽和蒸気圧、24時間)した後、高温(82℃)下で測定した曲げ弾性率が2.5GPa以上で、かつ、曲げ強度が70MPa以上となるような物性を有するものであることを特徴とする請求項1又は2記載の複合材料。 The cured product is subjected to moisture absorption treatment under high temperature and high humidity conditions (121 ° C., saturated vapor pressure, 24 hours), and then the flexural modulus measured at high temperature (82 ° C.) is 2.5 GPa or more and the bending strength is 70 MPa. The composite material according to claim 1, wherein the composite material has physical properties as described above . 強化繊維基材が、炭素繊維であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合材料 The composite material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the reinforcing fiber substrate is a carbon fiber. 強化繊維基材が、一方向炭素繊維シートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合材料 The composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing fiber base is a unidirectional carbon fiber sheet. 強化繊維基材が、炭素繊維織物シート又は複数種類の繊維で構成された織物シートであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の複合材料 The composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing fiber substrate is a carbon fiber woven sheet or a woven sheet composed of a plurality of types of fibers.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201222934D0 (en) * 2012-12-19 2013-01-30 Cytec Ind Inc Particle toughening for improving fracture toughness
WO2018131300A1 (en) * 2017-01-10 2018-07-19 東レ株式会社 Prepreg and fiber reinforced composite material
JPWO2018181603A1 (en) * 2017-03-31 2020-02-06 日立化成株式会社 Liquid epoxy resin composition, semiconductor device, and method of manufacturing semiconductor device
JP7060347B2 (en) * 2017-09-08 2022-04-26 株式会社ダイセル Compositions for fiber reinforced composites, prepregs, and fiber reinforced composites
JP7224800B2 (en) * 2018-03-16 2023-02-20 帝人株式会社 Epoxy resin composition, prepreg, fiber-reinforced composite material, and method for producing the same
JP7315304B2 (en) * 2018-03-16 2023-07-26 帝人株式会社 Epoxy resin composition, prepreg, and fiber reinforced composite
JP7190258B2 (en) * 2018-03-16 2022-12-15 帝人株式会社 Epoxy resin composition, prepreg, and fiber reinforced composite
WO2019177131A1 (en) * 2018-03-16 2019-09-19 帝人株式会社 Epoxy resin composition, prepreg, fiber-reinforced composite material, and production methods therefor
EP3766912A1 (en) * 2018-03-16 2021-01-20 Teijin Limited Epoxy resin composition, prepreg, fiber-reinforced composite material, and production methods therefor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01104625A (en) * 1987-10-16 1989-04-21 Toray Ind Inc Composite material
JP3312441B2 (en) * 1993-07-30 2002-08-05 東レ株式会社 Prepreg and fiber reinforced plastic
JPH0741575A (en) * 1993-07-30 1995-02-10 Toray Ind Inc Prepreg and fiber-reinforced composite material
JPH0741576A (en) * 1993-07-30 1995-02-10 Toray Ind Inc Prepreg and fiber-reinforced resin
JP4475880B2 (en) * 2003-03-13 2010-06-09 東邦テナックス株式会社 Epoxy resin composition
JP4428978B2 (en) * 2003-09-30 2010-03-10 東邦テナックス株式会社 Epoxy resin composition
GB0619401D0 (en) * 2006-10-02 2006-11-08 Hexcel Composites Ltd Composite materials with improved performance

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