JP6869018B2 - 貯蔵安定な複合材を製造するためのエポキシ樹脂組成物 - Google Patents

貯蔵安定な複合材を製造するためのエポキシ樹脂組成物 Download PDF

Info

Publication number
JP6869018B2
JP6869018B2 JP2016239387A JP2016239387A JP6869018B2 JP 6869018 B2 JP6869018 B2 JP 6869018B2 JP 2016239387 A JP2016239387 A JP 2016239387A JP 2016239387 A JP2016239387 A JP 2016239387A JP 6869018 B2 JP6869018 B2 JP 6869018B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy
mass
resin composition
epoxy resin
polyamine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016239387A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017122214A (ja
Inventor
オアテルト マーティナ
オアテルト マーティナ
フクスマン ディアク
フクスマン ディアク
デ ナルド セバスティアン
デ ナルド セバスティアン
ラングカーベル アイケ
ラングカーベル アイケ
コールシュトルーク ブリッタ
コールシュトルーク ブリッタ
ザントキューラー アネッテ
ザントキューラー アネッテ
オールドリッジ ラルフ
オールドリッジ ラルフ
カーンス カタリーナ
カーンス カタリーナ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Operations GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Operations GmbH filed Critical Evonik Operations GmbH
Publication of JP2017122214A publication Critical patent/JP2017122214A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6869018B2 publication Critical patent/JP6869018B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/56Amines together with other curing agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/26Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using curing agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/38Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/22Di-epoxy compounds
    • C08G59/24Di-epoxy compounds carbocyclic
    • C08G59/245Di-epoxy compounds carbocyclic aromatic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/20Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the epoxy compounds used
    • C08G59/32Epoxy compounds containing three or more epoxy groups
    • C08G59/3227Compounds containing acyclic nitrogen atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/5046Amines heterocyclic
    • C08G59/5053Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom
    • C08G59/506Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom having one nitrogen atom in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/5046Amines heterocyclic
    • C08G59/5053Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom
    • C08G59/5073Amines heterocyclic containing only nitrogen as a heteroatom having two nitrogen atoms in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/50Amines
    • C08G59/5093Complexes of amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • C08G59/621Phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G59/00Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
    • C08G59/40Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing characterised by the curing agents used
    • C08G59/62Alcohols or phenols
    • C08G59/621Phenols
    • C08G59/623Aminophenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/042Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/241Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres
    • C08J5/243Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs using inorganic fibres using carbon fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C08J5/249Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs characterised by the additives used in the prepolymer mixture
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/0008Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0025Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/16Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/34Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
    • C08K5/3442Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having two nitrogen atoms in the ring
    • C08K5/3445Five-membered rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

本発明の対象は、少なくとも1つの樹脂成分と少なくとも1つの硬化剤成分とからなるエポキシ樹脂組成物であり、その際、前記組成物は、繊維・マトリックス半製品および硬化された繊維・マトリックス積層体、いわゆる複合材を製造するための熱硬化性マトリックスとして適している。
エポキシ樹脂組成物は、少なくとも1つのエポキシ樹脂と、少なくとも1つの硬化剤、例えばアミン、酸無水物、ジシアンジアミドとからなり、長い間知られており、例えばコーティング、複合材またはフローリングといった使用分野において使用されている。
複合材という概念は、本発明の範囲においては特に、複合物、複合材部品、複合材料、繊維複合材料、複合材成形体、繊維強化プラスチックまたは繊維強化部品、プリプレグ、トウプレグ、繊維・マトリックス半製品、繊維・マトリックス積層体、SMC(シート・モールディング・コンパウンド(Sheet Moulding Compound))、SMC複合材(SMC・繊維・マトリックス半製品)、BMC(バルク・モールディング・コンパウンド(Bulk Moulding Compound))、BMC複合材(BMC・繊維・マトリックス半製品)の概念と同義で用いられる。
複合材とは、本明細書においては、繊維とプラスチックマトリックスまたは樹脂マトリックスとからの複合材料と理解される。こうした複合材は軽量で比剛性および強度が高いことを特徴としているため、少ない資源を効率的に利用することがますます求められている中で、様々な産業において、例えば自動車産業においてますます注目が高まっている。自動車構造においては、高い機械的要求に加え、部品の表面品質に関しても高い要求が課せられている(「クラスA」)。
複合材の製造方法は、例えばRTM(レジン・トランスファ・モールディング(Resin Transfer Moulding))、VARTM(バキューム・アシスト・レジン・トランスファ・モールディング(Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding))といった単段法と、例えばプリプレグ技術、SMC(シート・モールディング・コンパウンド(Sheet Moulding Compound))といった多段法とに分類されることができる。
貯蔵安定な複合材を製造するための2段法の場合、第1のステップにおいて繊維にマトリックスを含浸させる。次いで、この複合材、すなわち繊維・マトリックス半製品をBステージへと移行させる。当業者は、転化率プラトーまたは粘度プラトーに達するまで反応性成分が互いに部分的にのみ反応している状態がBステージであると理解する。マトリックスは、この状態で貯蔵安定であって、まだ完全に反応が完了しているわけではなく、溶融可能でかつ流動可能である。しかし、粘度は初期状態よりも顕著に高い。
その後、第2のステップにおいて、この複合材、すなわち繊維・マトリックス半製品をプレス機内で温度および圧力を加えて完全に硬化させることで、完成した複合材、すなわち繊維・マトリックス積層体が得られる。
エポキシ樹脂をベースとする貯蔵安定な高温硬化性の粘着性および非粘着性のプリプレグ系およびSMC系は知られている。こうした部類では、ジシアンジアミド(「DiCy」)硬化性エポキシ樹脂系が市場の大部分を占めている。粘着性プリプレグは、例えば航空技術、風力(ロータブレード)において、また自動車産業において使用されている。それに対して、非粘着性プリプレグは電気産業および電子産業において使用されており、その際、この非粘着性プリプレグは、プリント回路板のベース材料またはあらゆる種類の絶縁要素もしくは構成要素へと加工される。エポキシ・SMC系も同様に自動車産業において使用されている。ここでは、エポキシ系は、一方では毒性学的に懸念されるスチレンを含有するとともに他方ではエポキシ系よりも劣悪な機械的特性を示す伝統的に使用されているUP樹脂およびVE樹脂の代替物としての役割を果たす。
ジシアンジアミドは、低価格であり、入手可能性が高く、潜在性が高く、かつそれから製造される繊維複合材料が均衡のとれた熱的/機械的特性プロファイルを示すことから、プリプレグおよびSMC・繊維・マトリックス半製品またはSMC・繊維・マトリックス積層体のためのエポキシ樹脂配合物における硬化剤成分として、好ましくかつ多量に使用されている。
プリプレグ用途でのジシアンジアミドをベースとするエポキシ系は、例えば米国特許第5508328号明細書(US 5508328)に記載されている。上述の通り、第1のプロセスステップにおいて繊維に含浸させるためには低粘度であることが必要である。ジシアンジアミドは固体であるため、これをまず溶解させねばならず、次いでエポキシ樹脂と部分的に反応させる。プリプレグ用途でのエポキシ系におけるジシアンジアミドの使用に関する欠点は、特にその溶解性が低いことである。溶解が可能な数少ない溶媒のうちの一つに、DMF(ジメチルホルムアミド)がある。しかし、DMFは毒性学的な懸念が極めて大きい。粘着性プリプレグの分野では、目下、特定の微粉化されたDicy種が使用可能であり、これが第2の相として樹脂配合物に分散されて組み込まれる。しかし、固体の溶解が必ずしも完全にうまくいくわけではないため、Dicyコングロメレートが樹脂マトリックス中に残留し、これが硬化剤の不均一な分布を招くとともに、これによって技術的な理由のみならず視覚的な理由からも欠陥品が生じる。さらに、この微粉化粒子を分散によって取り込むことで粘度が上昇する。さらに、Dicyの残りの反応性基とエポキシ樹脂との後続の硬化の際に大量の反応熱が熱の形で放出され、これが積層体および部品の損傷を招きかねないことから、厚肉部品の製造においては制約がある。SMC用途でのジシアンジアミドをベースとするエポキシ系は、例えば米国特許第5508328号明細書(US 5508328)、国際公開第98022527号(WO 98022527)、国際公開第2014209601号(WO 2014209601)、独国特許第2131929号明細書(DE 2131929)に記載されている。ここでも、DiCy(これ自体は固体である)を分散により取り込むことで初期粘度が比較的高くなることが不利である。
国際公開第2013059062号(WO 2013059062)には、エポキシ系と強化繊維とからの組成物が開示されている。この組成物およびこの組成物に関連する方法に関する欠点は金型温度が高いことであり、そこではこの温度は170℃〜225℃である。
国際公開第2014184012号(WO 2014184012)には、エポキシ樹脂、アミン、例えばプロピルアミンまたはIPD、イミダゾールおよび少なくとも1つの潜在性硬化剤(ジシアンジアミド)からの組成物が開示されている。そこに記載されている組成物の欠点は、ジシアンジアミドを使用することに加えて、(Bステージにおける)SMCシートの貯蔵安定性が低いことである。貯蔵安定性を測定するために最低粘度が測定されており、この最低粘度は数日間以内で数百mPa・sから数千mPa・sに上昇する。上述の通りBステージでは転化率プラトーとひいては粘度プラトーとが必要であることから、この貯蔵安定性は不十分であると考えられる。
独国特許第2640408号明細書(DE 2640408)、独国特許第2640409号明細書(DE 2640409)、独国特許第2540410号明細書(DE 2540410)、独国特許第2950067号明細書(DE 2950067)および独国特許第3328134号明細書(DE 3328134)といった刊行物には、エポキシ樹脂を硬化させるための潜在性アミンとしての、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミン(トリアセトンジアミンまたはTADと省略される)が記載されている。これらの刊行物において用途として考慮されているのは粉体塗料に重点をおいたコーティングであるが、繊維または他の物質により適宜強化されることができる成形材料も考慮されている。例として、純粋なTADとエポキシ樹脂とからの組み合わせが挙げられている。
発明の課題
したがって、本発明の課題は、23℃〜40℃で低い初期混合粘度を有するエポキシ樹脂組成物を見出すことにより、その際に溶媒を利用する必要なく良好な繊維含浸性を保証することであった。
前述のエポキシ樹脂組成物は、該エポキシ樹脂組成物が転化率プラトーおよび粘度プラトーに達し、かつ室温(23℃)で数週間にわたって貯蔵安定であることによって、該エポキシ樹脂組成物を可能な限り25℃以上の温度でBステージへと移行できることが望ましい。さらに、前述のエポキシ樹脂組成物は、可能な限り迅速に完全に硬化しうることが望ましい。ジシアンジアミドを使用する際の技術上の欠点に基づき、この硬化剤を使用しなくて済むことが望ましい。硬化の際には、放出される発熱が可能な限りわずかであることが望ましい。
解決法
驚くべきことに、本発明によるエポキシ樹脂組成物は23℃〜40℃で特に低い初期粘度を有し、かつ本発明によるエポキシ樹脂組成物を30℃〜200℃の温度でBステージへと移行させることができ、その際に転化率プラトーおよび粘度プラトーに達することが判明した。
前述のエポキシ樹脂組成物は、このBステージにおいて数カ月間貯蔵安定である。前述のエポキシ樹脂組成物を、120℃〜180℃の温度で1分間〜60分間にわたって完全に硬化させることができる。
本発明の対象は、以下:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
ならびに
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65%〜99%、
および
B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1%〜35%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質
を含有するエポキシ樹脂組成物である。
成分A)としては、エポキシ化合物が適している。適したエポキシ化合物は、例えば欧州特許第675185号明細書(EP 675185)に記載されている。
1分子当たり1つ超のエポキシ基、好ましくは2つのエポキシ基を含むこれに関して知られている多数の化合物が考慮される。その際、これらのエポキシ化合物は、飽和であっても不飽和であってもよく、また脂肪族であっても脂環式であっても芳香族であっても複素環式であってもよく、またヒドロキシル基を有していてもよい。これらはさらに、混合条件または反応条件下で妨害的な副反応を生じることのない置換基を含むことができ、例えばアルキル置換基またはアリール置換基、エーテル基などを含むことができる。これらは好ましくは、多価フェノール、特にビスフェノールおよびノボラックから誘導されるとともに、エポキシ基の数に関するそのモル質量ME(「エポキシ当量」、「EV値」)が100g/eqと1500g/eqとの間であり、特に150g/eqと250g/eqとの間である、グリシジルエーテルである。
多価フェノールとしては、例えば以下のものが挙げられる:レソルシノール、ヒドロキノン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、ジヒドロキシジフェニルメタン(ビスフェノールF)の異性体の混合物、4,4’−ジヒドロキシジフェニルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルプロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−t−ブチルフェニル)プロパン、ビス−(2−ヒドロキシナフチル)メタン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、トリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)スルホンなど、ならびに上述の化合物の塩素化生成物および臭素化生成物、例えばテトラブロモビスフェノールA。極めて特に好ましくは、150g/eqから200g/eqまでのエポキシ当量を有するビスフェノールAおよびビスフェノールFをベースとする液体ジグリシジルエーテルが使用される。
また、ポリアルコールのポリグリシジルエーテルを使用することもでき、例えばエタンジオール−1,2−ジグリシジルエーテル、プロパンジオール−1,2−ジグリシジルエーテル、プロパンジオール−1,3−ジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ペンタンジオールジグリシジルエーテル(ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルを含む)、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジプロピレングリコールジグリシジルエーテル、高級ポリオキシアルキレングリコールジグリシジルエーテル、例えば高級ポリオキシエチレングリコールジグリシジルエーテルおよびポリオキシプロピレングリコールジグリシジルエーテル、混合型ポリオキシエチレンプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリオキシテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンのポリグリシジルエーテル、1,2,6−ヘキサントリオールのポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのポリグリシジルエーテル、トリメチロールエタンのポリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールのポリグリシジルエーテル、ソルビトールのポリグリシジルエーテル、オキシアルキル化ポリオール(例えばグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトールなど)のポリグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル、ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)メタンのジグリシジルエーテルおよび2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパンのジグリシジルエーテル、ヒマシ油のポリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリス−(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートを使用することもできる。
さらに成分A)としては、エピクロロヒドリンと、アミン、例えばアニリン、n−ブチルアミン、ビス−(4−アミノフェニル)メタン、m−キシリレンジアミンまたはビス−(4−メチルアミノフェニル)メタンとの反応生成物の脱ハロゲン化水素により得られるポリ−(N−グリシジル)化合物が考慮される。しかし、ポリ−(N−グリシジル)化合物には、トリグリシジルイソシアヌレート、トリグリシジルウラゾールおよびそのオリゴマー、シクロアルキレン尿素のN,N’−ジグリシジル誘導体およびヒダントインのジグリシジル誘導体なども含まれる。
さらに、エピクロロヒドリンまたは類似のエポキシ化合物と、脂肪族、脂環式または芳香族のポリカルボン酸、例えばシュウ酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸および高級ジカルボン酸ジグリシジルエステル、例えば二量化または三量化リノレン酸との反応により得られるポリカルボン酸のポリグリシジルエステルを使用することもできる。その例は、アジピン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステルおよびヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルである。
さらに、不飽和カルボン酸のグリシジルエステル、および不飽和アルコールまたは不飽和カルボン酸のエポキシ化エステルが挙げられる。ポリグリシジルエーテルに加えて、少量のモノエポキシド、例えばメチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、エチルヘキシルグリシジルエーテル、長鎖脂肪族グリシジルエーテル、例えばセチルグリシジルエーテルおよびステアリルグリシジルエーテル、高級異性体アルコール混合物のモノグリシジルエーテル、C12〜C13アルコールの混合物のグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、p−t−ブチルフェニルグリシジルエーテル、p−オクチルフェニルグリシジルエーテル、p−フェニルフェニルグリシジルエーテル、オキシアルキル化ラウリルアルコールのグリシジルエーテル、ならびにモノエポキシド、例えばエポキシ化モノ不飽和炭化水素(ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド)を、ポリグリシジルエーテルの質量を基準として30質量%までの、好ましくは10質量%から20質量%までの質量割合で併用することができる。
適したエポキシ化合物の詳細な列挙は、ハンドブック”Epoxidverbindungen und Epoxidharze” A. M. Paquin、Springer Verlag、Berlin 1958、第IV章、およびLee Neville ”Handbook of Epoxy Resins”、1967、第2章において見ることができる。
その際、エポキシ化合物として好ましくは、グリシジルエーテルおよびグリシジルエステル、脂肪族エポキシド、ビスフェノールAおよび/またはビスフェノールFをベースとするジグリシジルエーテル、およびグリシジルメタクリレートが考慮される。そのようなエポキシドの例はさらに、トリグリシジルイソシアヌレート(TGIC、商品名ARALDIT 810、Huntsman)、テレフタル酸ジグリシジルエステルとトリメリット酸トリグリシジルエステルとの混合物(商品名ARALDIT PT 910および912、Huntsman)、バーサチック酸のグリシジルエステル(商品名CARDURA E10、Shell)、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ECC)、エチルヘキシルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ペンタエリトリトールテトラグリシジルエーテル(商品名POLYPOX R 16、UPPC AG)、および遊離エポキシ基を有する他のPolypoxタイプである。
上述のエポキシ化合物の混合物を使用することもできる。エポキシ成分として特に好ましくは、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテルをベースとするポリエポキシド、ビスフェノールF−ジグリシジルエーテルをベースとするポリエポキシド、または脂環式のタイプが使用される。好ましくは、本発明による硬化可能な組成物においては、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテルをベースとするエポキシ樹脂、ビスフェノールF−ジグリシジルエーテルをベースとするエポキシ樹脂、および脂環式のタイプ、例えば3,4−エポキシシクロヘキシルエポキシエタンまたは3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートを含む群から選択されるエポキシ樹脂が使用され、その際、ビスフェノールAをベースとするエポキシ樹脂およびビスフェノールFをベースとするエポキシ樹脂が特に好ましい。
本発明によれば、エポキシ化合物の混合物を成分A)として使用することもできる。
成分A)の量は成分B)の組成に依存し、かつ、A)のエポキシ基とB)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比が2:1から1:2まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するように計算される。このことは、B)からのアミノ基の水素原子1つにつき、A)からのエポキシ基1つが反応することを意味する。
トリアセトンジアミンをベースとするポリアミンB1)は、刊行物から一般に知られている。成分B1)としては好ましくは、トリアセトンジアミンをベースとする以下のアミンが使用される:2,2,6,6−テトラメチル−4−アミノピペリジン(TAD)、ヘキサメチレン−ビス−(4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)、N−ブチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N,N−ジメチルアミノプロピル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−プロピル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−イソプロピル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−ヒドロキシエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−メトキシエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−メトキシエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N’,N’−ジメチルアミノエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−モルホリノエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−ピペラジノエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−モルホリノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン。上述のトリアセトンジアミンをベースとするアミンB1)の混合物を使用することもできる。好ましくは、2,2,6,6−テトラメチル−4−アミノピペリジン(TAD)およびヘキサメチレン−ビス−(4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)が単独でかまたは混合して使用される。
成分B1)の使用量は、B1)とB2)とからの全量を基準として、総じて65質量%〜99質量%であり、好ましくは70質量%〜99質量%であり、特に好ましくは80質量%〜90質量%である。
成分B2)としては、原則的に、成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有し、好ましくは2つから4つまでの反応性基を有する物質が適している。好ましくは、化合物B2)は以下の反応性基を少なくとも1つ含む:OH基、NH基、NH基、SH基、NCO基。その際、ジアミンおよびポリアミン、アミノアルコール、ポリメルカプタンまたはイソシアネートが好ましい。混合物を使用することもできる。
ジアミンおよびポリアミンは、潜在性アミン、アミノアルコール、ポリメルカプタンまたはイソシアネートと混合して使用することもできる。
特に好ましくは、ジアミンおよびポリアミンが成分B2)として使用される。ジアミンまたはポリアミンB2)は、刊行物において知られている。これらは、モノマーの、オリゴマーのおよび/またはポリマーの化合物であることができる。モノマーのおよびオリゴマーの化合物は、好ましくはジアミン、トリアミン、テトラミンの群から選択される。ジアミンまたはポリアミンB2)のアミノ基は、第1級、第2級または第3級の炭素原子に結合していてよく、好ましくは第1級または第2級の炭素原子に結合していてよい。ジアミンおよび/またはポリアミンの混合物を成分B2)として使用することもできる。
成分B2)として、以下のアミンを単独でかまたは混合して使用することができる:
・脂肪族アミン、例えばポリアルキレンポリアミンであって、好ましくは以下から選択されるもの:1,2−エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,2−ブチレンジアミン、1,3−ブチレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、2−(エチルアミノ)エチルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチレンヘキサミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、N−(2−アミノエチル)−1,2−エタンジアミン、N−(3−アミノプロピル)−1,3−プロパンジアミン、N,N’’−1,2−エタンジイルビス−(1,3−プロパンジアミン)、ジプロピレントリアミン、アジピン酸ジヒドラジド、ヒドラジン;
・オキシアルキレンポリアミンであって、以下から選択されるもの:ポリオキシプロピレンジアミンおよびポリオキシプロピレントリアミン(例えば、ジェファーミン(Jeffamine)(登録商標)D−230、ジェファーミン(Jeffamine)(登録商標)D−400、ジェファーミン(Jeffamine)(登録商標)T−403、ジェファーミン(Jeffamine)(登録商標)T−5000)、1,13−ジアミノ−4,7,10−トリオキサトリデカン、4,7−ジオキサデカン−1,10−ジアミン;
・脂環式アミンであって、以下から選択されるもの:イソホロンジアミン(3,5,5−トリメチル−3−アミノメチルシクロヘキシルアミン)、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンおよび2,2’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、N−シクロヘキシル−1,3−プロパンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、3−(シクロヘキシルアミノ)プロピルアミン、ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、TCD−ジアミン(3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン)、4−メチルシクロヘキサン−1,3−ジアミン;
・芳香脂肪族アミン、例えばキシリレンジアミン;
・芳香族アミンであって、以下から選択されるもの:フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、1,4−フェニレンジアミン、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノジフェニルメタン;
・エポキシ化合物、特にビスフェノールAおよびビスフェノールFのグリシジルエーテルと過剰のアミンとの反応生成物である、付加物硬化剤;
・モノカルボン酸およびポリカルボン酸とポリアミンとの縮合により得られる、特にダイマー脂肪酸とポリアルキレンポリアミンとの縮合により得られる、ポリアミドアミン硬化剤;
・1価または多価フェノールと、アルデヒド、特にホルムアルデヒドと、ポリアミンとの反応により得られる、マンニッヒ塩基硬化剤;
・マンニッヒ塩基であって、例えば以下をベースとするもの:フェノールおよび/またはレソルシノール、ホルムアルデヒドおよびm−キシリレンジアミンおよびN−アミノエチルピペラジン、ならびにN−アミノエチルピペラジンとノニルフェノールおよび/またはベンジルアルコールとの混合物、カルダノールとアルデヒドとアミンとからのマンニッヒ反応において得られるフェナルカミン。
上述のジアミンまたはポリアミンの混合物を成分B2)として使用することもできる。
好ましくは、成分B2)として、
イソホロンジアミン(3,5,5−トリメチル−3−アミノメチルシクロヘキシルアミン、IPD)、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,2’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(PACMとも称される)から選択されるジアミン、
2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンと2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン(TMD)とからの異性体の混合物、
エポキシ化合物と、上述のアミンB2)または上述のアミンB2)の組み合わせとの反応生成物をベースとする付加物硬化剤
が使用される。これらの化合物の混合物を使用することもできる。
極めて特に好ましくは、成分B2)として、
a)イソホロンジアミン(3,5,5−トリメチル−3−アミノメチルシクロヘキシルアミン、IPD)、
b)および/または、イソホロンジアミンと、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンおよび2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン(TMD)からの異性体の混合物との組み合わせ、
および/または、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,2’−ジアミノジシクロヘキシルメタン(PACMとも称される)、
c)および/または、エポキシ化合物と、上述のアミンB2)もしくは上述のアミンB2)の組み合わせとの反応生成物をベースとする付加物硬化剤
が使用される。
本発明によれば、アミノアルコールを成分B2)として使用することもできる。アミノアルコールの例としては例示的に、モノエタノールアミン、3−アミノ−1−プロパノール、イソプロパノールアミン、アミノエトキシエタノール、N−(2−アミノエチル)エタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、3−(ヒドロキシエチルアミノ)−1−プロパノール、イソホロンアミノアルコールおよびジイソプロパノールアミンが挙げられる。アミノアルコールは、単独でかまたは複数のアミノアルコールの混合物として、ジアミンおよびポリアミンと一緒に成分B2)として使用されることができる。
本発明によれば、多塩基酸および酸無水物を成分B2)として使用することもできる。酸無水物としては、例えば無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチル−1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサクロロエンドメチレン−1,2,3,6−テトラヒドロフタル酸無水物、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物、無水マレイン酸、無水コハク酸、アルケニルコハク酸無水物、例えばノネニルコハク酸無水物またはドデセニルコハク酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸無水物が挙げられる。適した多塩基酸および酸無水物は、”Epoxy Resins − Chemistry and Technology; Curing Agents and Modifiers; p.482−487,第2版,1988”にも挙げられている。多塩基酸および酸無水物は、単独でかまたは混合物として、ジアミンおよびポリアミンと一緒に成分B2)として使用されることができる。
本発明によれば、ポリメルカプタンを成分B2)として使用することもできる。メルカプタンとしてはチオールも挙げられ、例えばエタンチオール、ジチオトレイトール、ジチオエリトリトール、グリセリルジチオグリコラート、グリコールジメルカプトアセテート、トリメチロールプロパントリメルカプトアセテート、ペンタエリトリトールテトラメルカプトアセテート、グリコールジ(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリ(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリトリトールテトラ(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリトリトールヘキサ(3−メルカプトプロピオネート)、エトキシル化トリメチロールプロパン−トリ(3−メルカプトプロピオネート)(製品名:Thiocure ETTMP 1300)、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)エチル]イソシアヌレートが挙げられる。さらなるメルカプタンは、例えば欧州特許出願公開第394495号明細書(EP 394495 A1)、米国特許出願公開第4775733号明細書(US 4775733 A1)および国際公開第2007096425号(WO 2007096425 A2)などに挙げられている。メルカプタンは、単独でかまたは混合物として、ジアミンおよびポリアミンと一緒に成分B2)として使用されることができる。
本発明によれば、ポリフェノールを成分B2)として使用することもできる。これについての例は、”Epoxy Resins − Chemistry and Technology; Curing Agents and Modifiers; p.481−482,第2版,1988”に挙げられている。ポリフェノールは、単独でかまたは混合物として、ジアミンおよびポリアミンと一緒に成分B2)として使用されることができる。
本発明によれば、ジオールおよびポリオールを成分B2)として使用することもできる。ジオールおよびポリオールとしては、例えばエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブチルエチルプロパンジオール、1,3−メチルプロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、ビス−(1,4−ヒドロキシメチル)シクロヘキサン(シクロヘキサンジメタノール)、グリセリン、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールC、ビスフェノールF、ノルボルニレングリコール、1,4−ベンジルジメタノール、1,4−ベンジルジエタノール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、1,4−ブチレングリコール、2,3−ブチレングリコール、ジ−β−ヒドロキシエチルブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、3(4),8(9)−ビス(ヒドロキシメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(ジシドール)、2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス[4−(β−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、2−メチルプロパンジオール−1,3、2−メチルペンタンジオール−1,5、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサンジオール−1,6、ヘキサントリオール−1,2,6、ブタントリオール−1,2,4、トリス−(β−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、マンニトール、ソルビトール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、キシリレングリコールまたはヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、ヒドロキシアクリレートが、単独でかまたは混合して使用される。特に好ましいのは、1,4−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、デカンジオール、ドデカンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタンジオール−1,5、ヘキサンジオール−1,6、3−メチルペンタンジオール−1,5、ネオペンチルグリコール、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサンジオール、およびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルである。これらは、単独でかまたは混合して使用される。1,4−ブタンジオールは、混合してのみ使用される。
化合物B)としては、さらなる官能基を含むジオールおよびポリオールも適している。これらは、それ自体知られている、ヒドロキシル基を含有する直鎖状または弱分岐鎖状のポリエステル、ポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリエーテル、ポリチオエーテル、ポリエステルアミド、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリウレタンまたはポリアセタールである。これらは、好ましくは134g/モルから20000g/モルまでの数平均分子量を有し、特に好ましくは134g/モルから4000g/モルまでの数平均分子量を有する。ヒドロキシル基含有ポリマーの場合には、好ましくは、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリウレタン、ポリビニルアルコールおよび/またはポリカーボネートであって、5〜500(mgKOH/g)のOH価を有するものが使用される。
好ましいのは、ヒドロキシル基を含有する直鎖状または弱分岐鎖状のポリエステル、ポリエステルポリオールまたはそのようなポリエステルの混合物である。これらは、ジオールと過剰量のジカルボン酸、相応するジカルボン酸無水物、低級アルコール、ラクトンまたはヒドロキシカルボン酸の相応するジカルボン酸エステルとの反応により製造される。
上述のジオールおよびポリオールに加えて、2−メチルプロパンジオール、2,2−ジメチルプロパンジオール、ジエチレングリコール、ドデカンジオール−1,12、1,4−シクロヘキサンジメタノールおよび1,2−シクロヘキサンジオールおよび1,4−シクロヘキサンジオールも、好ましいポリエステルポリオールの製造に適したジオールおよびポリオールである。好ましくは、1,4−ブタンジオール、1,2−プロパンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、デカンジオール、ドデカンジオール、トリメチロールプロパン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタンジオール−1,5、ヘキサンジオール−1,6、3−メチルペンタンジオール−1,5、ネオペンチルグリコール、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサンジオールおよびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルが、ポリエステルポリオールの製造に使用される。
ポリエステルポリオールの製造に適したジカルボン酸または誘導体は、脂肪族、脂環式、芳香族および/または複素芳香族の性質のものであってよく、場合により例えばハロゲン原子で置換されておりかつ/または不飽和であることができる。
好ましいジカルボン酸または誘導体には、コハク酸、アジピン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバシン酸、2,2,4(2,4,4)−トリメチルアジピン酸、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テレフタル酸ジメチルエステル、テトラヒドロフタル酸、マレイン酸、無水マレイン酸およびダイマー脂肪酸が挙げられる。
知られている様式で、スターター分子としてのラクトン、例えばε−カプロラクトンおよび単純なジオールから開環により製造することができるポリエステルポリオールも、適したポリエステルポリオールである。ラクトン、例えばε−カプロラクトンまたはヒドロキシカルボン酸、例えばヒドロキシピバリン酸、ε−ヒドロキシデカン酸、ε−ヒドロキシカプロン酸、チオグリコール酸からのモノエステルおよびポリエステルを、ポリマーGの製造のための出発物質として使用することもできる。上記(p.6)で挙げたポリカルボン酸またはその誘導体およびポリフェノール、ハイドロキノン、ビスフェノールA、4,4’−ジヒドロキシビフェニルまたはビス−(4−ヒドロキシフェニル)スルホンからのポリエステル;ヒドロキノン、ジフェニロールプロパン、p−キシリレングリコール、エチレングリコール、ブタンジオールもしくはヘキサンジオール−1,6および他のポリオールから、例えばホスゲンもしくはジエチルカーボネートもしくはジフェニルカーボネートとの慣用の縮合反応により得ることができる、または、環式カーボネート、例えばグリコールカーボネートもしくはビニリデンカーボネートから、知られている方法での重合により得ることができる、炭素酸のポリエステル;ケイ酸のポリエステル、リン酸のポリエステルであって、例えばメタンリン酸、エタンリン酸、β−クロロエタンリン酸、ベンゼンリン酸またはスチレンリン酸またはその誘導体、例えばリン酸塩化物またはリン酸エステルおよび上記の種類のポリアルコールまたはポリフェノールからのもの;ホウ酸のポリエステル;ポリシロキサン、例えばジアルキルジクロロシランを水で加水分解し、続いてポリアルコールで処理することによって得られるポリシロキサン、オレフィン、例えばアルコールまたはアクリル酸へのポリシロキサンジヒドリドの付加反応によって得られる生成物が、化合物B)を製造するための出発物質として適している。
ポリエステルは、それ自体知られている方法で、不活性ガス雰囲気中で100℃から260℃までの、好ましくは130℃から220℃までの温度で溶融状態かまたは共沸運転方式で縮合することにより得ることができ、これは、例えMethoden der Organischen Chemie(Houben−Weyl);第14/2巻, p.1〜5, 21〜23, 40〜44, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1963、または、C. R. Martens, Alkyd Resins, p.51〜59, Reinhold Plastics Appl. Series, Reinhold Publishing Comp., New York, 1961に記載されている。
好ましく使用することができるのはさらに、直鎖状または分岐鎖状のポリエーテルポリオールである。これらの例は、ルプラノール(Lupranol)1000、1100、2032、3402、3300、3422、3504/1、3505/1、ポリオール(Polyol)4800、4640、4525、4360、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、例えばテラタン(Terathane)250、650、1000および2000、ボラノール(Voranol)CP 300、CP 450、CP 755、カラドール(Caradol)ET 380−02、ET 570−02、ソバモール(Sovermol)750、760、805、810および815である。
同様に好ましく使用することができるのは、OH基を含有する(メタ)アクリレートおよびポリ(メタ)アクリレートである。これらは(メタ)アクリレートの共重合により製造され、その際、いくつかの成分はOH基を有するがそれ以外の成分はOH基を有しない。これにより、OH基を有しないかまたは1つ有するかまたは多数有する、ランダムに分布したOH基を含有するポリマーが生成される。そのようなポリマーは、
High solids hydroxy acrylics with tightly controlled molecular weight. van Leeuwen, Ben. SC Johnson Polymer, Neth. PPCJ, Polymers Paint Colour Journal (1997), 187(4392), 11−13;
Special techniques for synthesis of high solid resins and applications in surface coatings. Chakrabarti, Suhas; Ray, Somnath. Berger Paints India Ltd., Howrah, India. Paintindia (2003), 53(1),33−34,36,38−40;
VOC protocols and high solid acrylic coatings. Chattopadhyay, Dipak K.; Narayan, Ramanuj; Raju, K. V. S. N. Organic Coatings and Polymers Division, Indian Institute of Chemical Technology, Hyderabad, India. Paintindia (2001), 51(10), 31−42
に記載されている。
ポリエステルポリオールの製造に使用されるジオールおよびジカルボン酸あるいはその誘導体は、任意に混合して使用されることができる。
ポリエーテルポリオールとポリエステルポリオールとジオールとの混合物を使用することもできる。
例えば独国特許出願公開第2410513号明細書(DE−OS 2410513)に記載されているようなポリカルボン酸とグリシジル化合物との反応生成物も、適した化合物B2)である。
ジオールおよびポリオールは、単独でかまたは混合物として、ジアミンおよびポリアミンと一緒に成分B2)として使用されることができる。
本発明によれば、成分B2)として、任意の芳香族、脂肪族、脂環式および/または(環式)脂肪族ジイソシアネートおよび/またはポリイソシアネートを使用することもできる。
芳香族ジイソシアネートおよびポリイソシアネートの例は、1,3−フェニレンジイソシアネートおよび1,4−フェニレンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、トルイジンジイソシアネート、2,6−トルイレンジイソシアネート、2,4−トルイレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’−MDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、モノマージフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とオリゴマージフェニルメタンジイソシアネート(ポリマーMDI)との混合物、キシリレンジイソシアネートおよびテトラメチルキシリレンジイソシアネートである。脂肪族および脂環式イソシアネートの例は、ペンタンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタンジイソシアネート(TIN)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジイソシアナトジシクロヘキシルメタン(H12MDI)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMDI)およびその混合物、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)である。イソシアネートは、適したブロック剤でブロックされていてもよい。特に好ましくは、IPDI、HDI、TMDIおよびH12MDIが、単独でかまたは混合して使用される。
さらなる適したイソシアネートは、国際公開第2014184257号(WO 2014184257 A1)にも記載されている。
製造可能であれば、イソシアヌレートを使用することもできる。当然のことながら、ジイソシアネートとポリイソシアネートとの混合物を使用することもできる。
さらに、好ましくは、上述のジイソシアネートまたはポリイソシアネートまたはその混合物から、ウレタン構造、アロファネート構造、尿素構造、ビウレット構造、ウレトジオン構造、アミド構造、イソシアヌレート構造、カルボジイミド構造、ウレトンイミン構造、オキサジアジントリオン構造またはイミノオキサジアジンジオン構造を用いた結合により製造することできるオリゴポリイソシアネートまたはポリイソシアネートが使用される。特にIPDIおよび/またはHDIからのイソシアヌレートが、特に適している。
本発明によれば、潜在性硬化剤を成分B2)として使用することもできる。潜在性硬化剤としては、原則的にこの目的で知られているあらゆる化合物を使用することができ、すなわち、所定の限界温度である80℃を下回る温度ではエポキシ樹脂に対して不活性であるが、この限界温度を上回るとすぐにこの樹脂の架橋下に迅速に反応するあらゆる化合物を使用することができる。使用される潜在性硬化剤の限界温度は、好ましくは少なくとも85℃であり、特に少なくとも100℃である。そのような化合物は十分に知られており、市販もされている。原則的に、ジシアンジアミド、シアノグアニジン、芳香族アミン、グアニジン、変性ポリアミン、N−アシルイミダゾール、イミダゾール、カルボン酸ヒドラジド、トリアジン誘導体、メラミンおよびその誘導体、N−シアンアシルアミド化合物、アシルチオプロピルフェノールから選択される潜在性硬化剤を使用することができる。適した潜在性硬化剤の例は、ジシアンジアミド、シアノグアニジン、例えば米国特許第4,859,761号明細書(US 4,859,761)または欧州特許出願公開第306451号明細書(EP−A 306451)に記載されている化合物、芳香族アミンであり、例えば4,4’−ジアミノジフェニルスルホンもしくは3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、またはグアニジン、例えば1−o−トリルビグアニド、または変性ポリアミン、例えばアンカミン(Ancamine)TM 2014 S(Anchor Chemical UK Limited、マンチェスター)である。N−アシルイミダゾール、例えば1−(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−2−フェニルイミダゾールまたは1−ベンゾイル−2−イソプロピルイミダゾールも、適した潜在性硬化剤である。そのような化合物は、例えば米国特許第4,436,892号明細書(US 4,436,892)、米国特許第4,587,311号明細書(US 4,587,311)または日本国特許第743,212号明細書(JP 743,212)に記載されている。
適したさらなる硬化剤は、例えば米国特許第3,678,007号明細書(US 3,678,007)または米国特許第3,677,978号明細書(US 3,677,978)に記載されているようなイミダゾールの金属塩錯体、カルボン酸ヒドラジド、例えばアジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドまたはアントラニル酸ヒドラジド、トリアジン誘導体、例えば2−フェニル−4,6−ジアミノ−s−トリアジン(ベンゾグアナミン)または2−ラウリル−4,6−ジアミノ−s−トリアジン(ラウログアナミン)、ならびにメラミンおよびその誘導体である。最後に記載した化合物は、例えば米国特許第3,030,247号明細書(US 3,030,247)に記載されている。
例えば米国特許第4,283,520号明細書(US 4,283,520)に記載されているようなシアノアセチル化合物、例えばネオペンチルグリコールビスシアノ酢酸エステル、シアノ酢酸−N−イソブチルアミド、1,6−ヘキサメチレン−ビス−シアノアセテートまたは1,4−シクロヘキサンジメタノール−ビス−シアノアセテートも、潜在性硬化剤として適している。
N−シアノアシルアミド化合物、例えばN,N−ジシアノアジピン酸ジアミドも、適した潜在性硬化剤である。そのような化合物は、例えば米国特許第4,529,821号明細書(US 4,529,821)、米国特許第4,550,203号明細書(US 4,550,203)および米国特許第4,618,712号明細書(US 4,618,712)に記載されている。
さらなる適した潜在性硬化剤は、米国特許第4,694,096号明細書(US 4,694,096)に記載されているアシルチオプロピルフェノール、および米国特許第3,386,955号明細書(US 3,386,955)に開示されている尿素誘導体であり、例えばトルエン−2,4−ビス(N,N−ジメチルカルバミド)である。
好ましい潜在性硬化剤は、4,4−ジアミノジフェニルスルホンおよびジシアンジアミドである。
上述の潜在性アミンの混合物を成分B2)として使用することもできる。
硬化剤成分B2)は、B1)とB2)とからの全量を基準として、1質量%〜35質量%の量で、好ましくは1質量%〜30質量%の量で、特に好ましくは10質量%〜20質量%の量で使用される。
さらに硬化促進剤が成分C)として含まれ、かつエポキシ・アミン反応の触媒として添加される。適した促進剤は、H. Lee and K. Neville、Handbook of Epoxy Resins、McGraw−Hill、New York、1967に記載されている。適した促進剤の例は、有機酸、例えばサリチル酸、ジヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシ安息香酸、メチルサリチル酸、2−ヒドロキシ−3−イソプロピル安息香酸もしくはヒドロキシナフトエ酸、乳酸およびグリコール酸、第3級アミン、例えばベンジルジメチルアミン(BDMA)、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、トリエチルアミン、N,N’−ジメチルピペラジンもしくはアミノエチルピペラジン(AEP)、ヒドロキシルアミン、例えばジメチルアミノメチルフェノール、ビス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール(アンカミン(Ancamine)K54)、ウロン、例えば3−(4−クロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素(モヌロン)、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素(ジウロン)、3−フェニル−1,1−ジメチル尿素(フェヌロン)、3−(3−クロロ−4−メチルフェニル)−1,1−ジメチル尿素(クロロトルロン)、テトラアルキルグアニジン、例えばN,N,N’,N’−テトラメチルグアニジン(TMG)、イミダゾールおよびイミダゾール誘導体、例えば1H−イミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ビニルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−シアノエチルイミダゾールおよびその適した塩、フェノールおよびフェノール誘導体、例えばt−ブチルフェノール、ノニルフェノール、ビスフェノールAもしくはビスフェノールF、ならびに有機塩もしくは無機塩および錯化合物、例えばメチルトリフェニルホスホニウムブロミド、硝酸カルシウム(アクセラレーター(Accelerator) 3130)、または、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、硫酸、テトラフルオロホウ酸もしくは硝酸の、Mg塩、Ca塩、Zn塩およびSn塩である。イミダゾールおよびイミダゾール誘導体が特に好ましい。
本発明によれば、少なくとも1つの硬化促進剤が、成分の全量を基準として、0.1質量%〜10質量%、好ましくは0.1質量%〜5質量%、特に好ましくは0.5質量%〜2.0質量%で使用される。
本発明による組成物は、場合により添加物質D)を含有することができる。添加物質とは、エポキシ組成物の特性、例えば粘度、濡れ挙動、安定性、反応速度、気泡形成性、貯蔵性または付着性を所望の方向に変化させるため、またさらには使用特性を使用目的に適合させるために通常添加される物質であると理解される。適した添加物質は、例えば国際公開第99/55772号(WO 99/55772)、p.15〜25、および”Plastics Additives; R. Gaechter und H. Mueller, Hanser Publishers 1983”に記載されている。これらを成分A)またはB)に添加することができる。
例えば光保護剤、例えば立体障害アミン、または例えば欧州特許第669353号明細書(EP 669353)に記載されているような他の助剤を、A)、B)およびC)からの合計を基準として0.05質量%から5質量%の全量で添加することができる。
フィラーおよび顔料、例えば炭酸カルシウムもしくは二酸化チタン、または有機着色剤を、A)、B)およびC)からの合計を基準として250質量%までの量で添加することができる。
本発明による反応性組成物を製造するために、さらに、例えばレベリング剤、例えばポリシリコーン、または定着剤、例えばアクリレートベースの定着剤といった添加物質を添加することができる。これに加えて、さらなる成分が適宜含まれていてもよい。
補助物質または添加物質として、さらに調節剤、可塑剤、安定剤および/または阻害剤を使用することができる。
さらに、着色剤、ナノスケールのフィラー、強化剤(靭性向上剤)、離型剤、難燃剤、顔料、乾燥剤、湿潤助剤、分散助剤およびレベリング助剤、溶媒、定着剤、UV安定剤、消泡剤およびレオロジー添加剤を添加することができる。
さらに、前述のエポキシ樹脂組成物に熱可塑性樹脂を添加することができ、それにより、特に靭性、縮小および収縮に関する機械的特性が改善される。刊行物にはすでに、例えばポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、ポリビニルピロリドン、ポリカーボネートおよびポリアミドといった多数の熱可塑性樹脂が記載されている。さらなる例は、米国特許第7754322号明細書(US 7754322)、米国特許第7968179号明細書(US 7968179)、米国特許第8021752号明細書(US 8021752)および米国特許第8470923号明細書(US 8470923)に挙げられている。
本発明の対象はさらに、以下:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
ならびに
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65%〜99%、
および
B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1%〜35%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)硬化促進剤 0.1%〜10%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質
を含有するエポキシ樹脂組成物の、貯蔵安定な複合材を製造するための使用である。
本発明の対象はさらに、実質的に以下のものから構成される、貯蔵安定な複合材である:
1)少なくとも1つの繊維状基材、
ならびに
2)以下のものを含有するエポキシ樹脂組成物:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
および
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65%〜99%、
および
B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1%〜35%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1%〜10%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質。
本発明の対象はさらに、実質的に以下のものから構成される、貯蔵安定なプリプレグおよび貯蔵安定なSMC複合材(シート・モールディング・コンパウンド(Sheet Moulding Compound))である:
1)少なくとも1つの繊維状基材、
ならびに
2)以下のものを含有するエポキシ樹脂組成物:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
および
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65%〜99%、
および
B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1%〜35%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質。
本発明の対象はさらに、少なくとも1つの繊維状基材と少なくとも1つの架橋された組成物とから構成される、本発明により製造された複合材部品である:
複合材部品であって、少なくとも1つの繊維状基材と、以下:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
ならびに
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65%〜99%、
および
B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1%〜35%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質
からの少なくとも1つの架橋された組成物とから構成される、複合材部品。
繊維状基材
本発明により好ましく使用される複合材の繊維状基材は、該繊維状基材の大部分が、ガラス、炭素、プラスチック、例えばポリアミド(アラミド)もしくはポリエステル、天然繊維または鉱物系繊維材料、例えばバサルト繊維またはセラミック繊維から、単独で、または異なるタイプの繊維の混合物から、または異なるタイプの繊維の複数の層からなることを特徴とする。
繊維状基材は、単一の層かまたは異なるタイプの複数の層からの長繊維材料または短繊維材料としての、不織布、ループ状物、経編物または緯編物、非ループ状構造体、例えば織物、レイドウェブ、組物からのシート状テキスタイル構造物として存在する。
詳細には、以下のように行われる:本発明における繊維状基材は、繊維状材料(しばしば強化繊維とも称される)からなる。総じて、繊維を構成するあらゆる材料が適しているが、好ましくは、ガラス、炭素、プラスチック、例えばポリアミド(アラミド)もしくはポリエステル、天然繊維または鉱物系繊維材料、例えばバサルト繊維またはセラミック繊維(アルミニウム酸化物および/またはケイ素酸化物をベースとする酸化物系繊維)からの繊維状材料が使用される。複数のタイプの繊維の混合物を使用することもでき、例えばアラミド繊維とガラス繊維とからの織物の組み合わせ、または炭素繊維とガラス繊維とからの織物の組み合わせを使用することもできる。同様に、異なる繊維状基材からのプリプレグを有するハイブリッド複合材部品も適している。
ガラス繊維は、主に比較的低価格であるために最も一般的に使用される繊維タイプである。原則として、ここではあらゆるタイプのガラス系強化繊維が適している(Eガラス繊維、Sガラス繊維、Rガラス繊維、Mガラス繊維、Cガラス繊維、ECRガラス繊維、Dガラス繊維、ARガラス繊維または中空ガラス繊維)。
炭素繊維は高性能複合物において一般に使用されており、その際、高強度であると同時にガラス繊維に比べて低密度であることも重要なファクターの一つである。炭素繊維(カーボンファイバーとも称される)は炭素含有出発材料から構成される工業的に製造される繊維であり、これは熱分解によってグラファイト状に配置された炭素へと変換される。等方性のタイプと異方性のタイプとに区別され、等方性繊維は強度がごく低く、工業的重要性がより低い。異方性繊維は、破断点伸びが小さいと同時に高強度および高剛性を示す。ここでは、植物性材料および動物性材料から得られるあらゆるテキスタイル繊維および繊維材料(例えば木質繊維、セルロース繊維、木綿繊維、麻繊維、黄麻繊維、亜麻繊維、サイザル繊維および竹繊維)が天然繊維と称される。アラミド繊維は炭素繊維と同様に負の熱膨張係数を示し、すなわち加熱時に短くなる。その比強度およびその弾性率は、炭素繊維の比強度および弾性率より顕著に低い。マトリックス樹脂の正の膨張係数と組み合わせて、寸法安定性の高い部品を製造することができる。炭素繊維強化プラスチックと比較して、アラミド繊維複合材料の圧縮強度は顕著に低い。アラミド繊維の知られている商品名は、DuPontのノメックス(Nomex)(登録商標)およびケブラー(Kevlar)(登録商標)、またはTeijinのテイジンコーネックス(Teijinconex)(登録商標)、トワロン(Twaron)(登録商標)およびテクノーラ(Technora)(登録商標)である。特に適しており好ましいのは、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維またはセラミック繊維からの基材である。繊維状材料は、シート状テキスタイル構造物である。適しているのは、不織布からのシート状テキスタイル構造物、およびいわゆるループ状物、例えば経編物または緯編物、また非ループ状構造体、例えば織物、レイドウェブまたは組物である。さらに、基材としては長繊維材料と短繊維材料とに区別される。ロービングおよびヤーンも同様に本発明によれば適している。本発明の範囲においては、挙げられたすべての材料が繊維状基材として適している。強化繊維の概要は、ETH Zuerichでの講義用の原稿”Composites Technologien”,Paolo Ermanni(第4版),2007年8月,第7章に記載されている。
本発明の対象はさらに、特に、本発明により製造された複合材の、ボート構造および船舶構造における、航空技術および宇宙航空技術における、二輪車、好ましくは自動二輪車および自転車のための、建築、医療技術、スポーツ、エネルギー生成施設における、風力発電所のロータブレードのための、好ましくは自動車分野における、圧力容器の分野における、ならびに電気産業および電子産業における使用である。
本発明による複合材を製造するための2段法の場合、第1のステップにおいて繊維にマトリックスを含浸させる。次いで、この複合材、すなわち繊維・マトリックス半製品をBステージへと移行させる。当業者は、転化率プラトーまたは粘度プラトーに達するまで反応性成分が互いに部分的にのみ反応している状態がBステージであると理解する。本発明によるエポキシ樹脂組成物は、23℃で1000mPa・s未満の特に低い初期粘度を示すとともに、本発明によるエポキシ樹脂組成物を30℃〜200℃、好ましくは30℃〜150℃の温度でBステージへと移行させることができ、その際に転化率プラトーおよび粘度プラトーに達し、1%〜90%、好ましくは50%〜80%、特に好ましくは60%〜80%の転化率に達する。このエポキシ樹脂組成物からのマトリックスおよび複合材は、この状態で貯蔵安定であって、まだ完全に反応が完了しているわけではなく、溶融可能でかつ流動可能である。しかし、粘度は初期状態よりも顕著に高い。
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、このBステージにおいて数カ月間貯蔵安定である。
本発明による貯蔵安定な複合材、特に本発明によるプリプレグおよびSMC複合材は、室温への冷却後に室温で極めて高い貯蔵安定性を示す。この高い貯蔵安定性は、含まれる反応性エポキシ組成物および触媒に応じて室温で少なくとも数日間であるが、通常はこのプリプレグは室温以下で数週間、またさらには数カ月間貯蔵安定である。そのようにして製造されたプリプレグはたいていは非粘着性であるため、取扱いおよびさらなる加工を極めて良好に行うことができる。したがって、本発明により使用される反応性組成物は、繊維状基材に対する極めて良好な付着性および分配性を示す。
その後、第2のステップにおいて、この複合材(繊維・マトリックス半製品)をプレス機内で温度および圧力を加えて完全に硬化させることで、完成した複合材、すなわち繊維・マトリックス積層体が得られる。典型的な硬化温度は、120℃〜180℃である。本発明によるエポキシ樹脂組成物を、120℃〜180℃、好ましくは120〜160℃、特に好ましくは130℃〜150℃の温度で、1分間〜60分間、好ましくは1分間〜20分間、特に好ましくは2分間〜10分間にわたって完全に硬化させることができる。
本発明の対象はさらに、以下の方法ステップ:
I.以下:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
ならびに
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのジアミンおよび/またはポリアミン 65質量%〜99質量%、
および
B2)少なくとも1つのさらなるジアミンおよび/またはポリアミン 1質量%〜35質量%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質
を含有するエポキシ樹脂組成物を準備するステップ;
II.前記I.からの組成物を繊維状基材に含浸させるステップ;
III.前記I.からのエポキシ樹脂組成物を、23℃〜200℃、好ましくは23℃〜160℃、特に好ましくは23〜120℃の温度で、1%〜90%、好ましくは50%〜80%、特に好ましくは60%〜80%の転化率へと反応させるステップ;
IV.前記貯蔵安定な複合材の巻き出しまたは積層を行うステップ
による、貯蔵安定な複合材の製造方法である。
貯蔵安定なSMC複合材(SMC・繊維・マトリックス半製品)の製造についての説明
本発明の対象はさらに、以下の方法ステップ:
I.以下:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
ならびに
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのジアミンおよび/またはポリアミン 65質量%〜99質量%、
および
B2)少なくとも1つのさらなるジアミンおよび/またはポリアミン 1質量%〜35質量%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質
を含有するエポキシ樹脂組成物を準備するステップ;
II.前記I.からの組成物を繊維状基材に含浸させるステップ;
III.前記I.からのエポキシ樹脂組成物を、23℃〜200℃の温度で1%〜90%の転化率へと反応させるステップ;
IV.前記反応性SMC複合材を積層するステップ
による、貯蔵安定なSMC複合材の製造方法である。
本発明により使用されるエポキシ組成物I.を製造するために、まず硬化剤成分B)を製造する。そのために、液状成分B1)およびB2)および場合によりC)を混合することができる。次いで、場合によりこの混合物中の固形分を溶解させるべきである。これを加熱により支援することもできる。
次いで、場合により複数の液状エポキシ樹脂A)を相互に混合することにより樹脂成分を製造する。次いで、場合によりこの混合物中の固形分を溶解させるべきである。これを加熱により支援することもできる。
この成分A)またはB)に、場合によりさらに補助物質を混合して分散させる。これら2つの成分を、それらが使用されるまで別々に貯蔵する。使用時に、これら2つの成分をそれ自体知られている方法で相互に混合する。そのために、当業者に一般に知られている通常の混合装置を使用することができる。50mPa・s〜3000mPa・s、好ましくは200mPa・s〜1500mPa・s、特に好ましくは200mPa・s〜1000mPa・sの低い含浸粘度とするために、個々の成分を混合前に30℃〜80℃に、好ましくは30℃〜40℃に予備加熱することができる。この混合物を2つのボックス型ドクターブレードに注ぎ、2枚のキャリヤーフィルム上に分配する。次いで、切断された繊維を1枚のフィルムに付与する。その後、エポキシ系を伴う第2のキャリヤーフィルムを第1のフィルム上に置く。このエポキシドと繊維とからの層構造体をロールを用いて十分に混合する。この混合後、この繊維・マトリックス半製品が例えばヒートチャンバを通過するかまたは赤外線ランプに沿って進むことにより、場合により熱により誘発されてこの組成物の濃化が生じうる。この熱によって、500℃〜200℃の温度で、好ましくは80℃〜140℃の温度で予備反応が生じ、その結果、粘度が上昇する。例えばヒートチャンバまたは赤外線ランプを去る際に、この繊維・マトリックス半製品は冷える。最後に、この繊維・マトリックス半製品(SMCシート)を巻き取る。その際、この半製品は−20℃〜30℃で数カ月間貯蔵安定である。
他の一実施形態においては、この繊維・マトリックス半製品をロール上での混合後に熱により濃化させずに切断して長尺物にし、そして積層する。これらの長尺物を、25℃〜100℃の、好ましくは25℃〜50℃の、特に好ましくは25℃〜35℃の温度で、10分間から7日間にわたって、好ましくは20分間から3日間にわたって、特に好ましくは60秒間から1日間にわたって貯蔵し、そこで熟成させる。引き続き、これらの長尺物は−20℃〜30℃で数カ月間貯蔵安定である。ヒートチャンバ内でのもしくは赤外線ランプ下での上記の予備反応の後、または熟成時間の経過後に粘度は上昇しており、その結果、引き続く例えば150℃での加圧の際に、マトリックスは粘度が十分に高いために繊維を連行する。したがって、マトリックスへの移行には、ヒートチャンバ内でのもしくは赤外線ランプ下での上記の予備反応により、または熟成時間の経過後に達する少なくとも1つの溶融粘度が、150℃で3000mPa・sであることが必要である。
硬化されたSMC複合材の、すなわち繊維複合部品の製造を、例えば以下のように行うことができる:貯蔵安定な濃化されたSMCシートを切断して小さなストリップにし、プレス工具内に置く。その後、このプレス機を閉鎖してこれらのシートをプレスする。適した硬化温度は、120℃〜180℃であり、好ましくは120℃〜160℃であり、特に好ましくは140℃〜150℃である。硬化時間は、1分間〜60分間であり、好ましくは1分間〜20分間であり、特に好ましくは2分間〜10分間である。プレス機圧力は、40バール〜120バールであり、好ましくは60バール〜80バールである。
組成物Iは、50℃〜220℃の、好ましくは80℃〜160℃のガラス転移温度(T)を有する。
貯蔵安定なプリプレグの製造についての説明
本発明の対象はさらに、以下の方法ステップ:
I.以下:
A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
ならびに
B)以下:
B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのジアミンおよび/またはポリアミン 65質量%〜99質量%、
および
B2)少なくとも1つのさらなるジアミンおよび/またはポリアミン 1質量%〜35質量%
からなる硬化剤組成物、
ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動し、好ましくは1.25:1から1:1まで変動するものとする、
C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
D)場合により、添加物質
を含有するエポキシ樹脂組成物を準備するステップ;
II.前記I.からの組成物を繊維状基材に含浸させるステップ;
III.前記I.からのエポキシ樹脂組成物を、23℃〜200℃の温度で1%〜90%の転化率へと反応させるステップ;
IV.前記反応性プリプレグを積層するステップ
による、貯蔵安定なプリプレグの製造方法である。
本発明により使用されるエポキシ組成物を製造するために、まず硬化剤成分B)を製造する。そのために、液状成分B1)およびB2)および場合によりC)を混合することができる。次いで、場合によりこの混合物中の固形分を溶解させるべきである。これを加熱により支援することもできる。
次いで、場合により複数の液状エポキシ樹脂A)を相互に混合することにより樹脂成分を製造する。次いで、場合によりこの混合物中の固形分を溶解させるべきである。これを加熱により支援することもできる。
この成分A)またはB)にさらに補助物質を混合して分散させる。これら2つの成分を、それらが使用されるまで別々に貯蔵する。使用時に、これら2つの成分をそれ自体知られている方法で相互に混合する。そのために、当業者に一般に知られている通常の混合装置を使用することができる。50mPa・s〜3000mPa・s、好ましくは200mPa・s〜1500mPa・s、特に好ましくは200mPa・s〜1000mPa・sの低い含浸粘度とするために、個々の成分を混合前に30℃〜80℃に、好ましくは30℃〜40℃に予備加熱することができる。さらに、この混合物に場合により溶媒を添加することができる。
プリプレグの製造を、所定の繊維含浸装置内で行うことができる。製造のために、この混合物を含浸装置内の樹脂浴に注ぐ。繊維材料をこの樹脂浴に通すことでこの混合物を含浸させ、次いで2つの絞りロールに通す。これらの絞りロールで余剰分の樹脂材料を絞り落とす。そのようにして、この半製品の繊維体積割合を調節する。次いで、この樹脂材料を例えば加熱された炉に通すことで、一方では場合により存在する溶媒が除去され、他方では予備反応が進行する。この炉熱によって、50℃〜200℃、好ましくは80℃〜160℃の温度で予備反応が生じるとともに場合によりこの繊維・マトリックス半製品から溶媒が漏出し、その結果、粘度が上昇する。例えばこの炉を去る際に、この繊維・マトリックス半製品は冷える。最後に、この繊維・マトリックス半製品を巻き取る。その際、この半製品は−20℃〜30℃で数カ月間貯蔵安定である。
他の一実施形態においては、この組成物は溶媒を含有しておらず、この組成物を絞りロール後にフィルムで覆い、切断して長尺物にし、そして積層する。これらの長尺物を、25℃〜100℃の、好ましくは25℃〜50℃の、特に好ましくは25℃〜35℃の温度で、10分間から7日間にわたって、好ましくは20分間から3日間にわたって、特に好ましくは60秒間から1日間にわたって貯蔵する。引き続き、これらの長尺物は−20℃〜30℃で数カ月間貯蔵安定である。
硬化された複合材の、すなわち繊維複合部品の製造を、例えば以下のように行うことができる:貯蔵安定な濃化されたプリプレグをプレス型に合わせて切断し、プレス工具内に置く。その後、このプレス機を閉鎖してこのプリプレグをプレスする。適した硬化温度は、120℃〜200℃であり、好ましくは120℃〜180℃であり、特に好ましくは140℃〜160℃である。硬化時間は、1分間〜60分間であり、好ましくは1分間〜20分間であり、特に好ましくは2分間〜10分間である。プレス機圧力は、1バール〜120バールであり、好ましくは10バール〜80バールである。
組成物Iは、50℃〜220℃の、特に80℃〜160℃のガラス転移温度(T)を有する。

以下の例において利用した供給原料を、表1に明示する。
Figure 0006869018
例1:
ガラスフラスコ内にTAD(第1級アミノ基:3.8モル)600gを装入し、カージュラ(Cardura)E10P(エポキシ基:0.76モル)184.2gを30℃で30分間で滴加した。この反応混合物を一晩静置した。アミン価は、541mgKOH/gであった。
例2:
樹脂成分A)を製造するために、アラルダイト(Araldite)XB 9721(エポキシ基:29.5モル)3.3kgを60℃に予備加熱し、次いでエピコート(Epikote)828(エポキシ基:6.9モル)1.3kgと混合した。
硬化剤成分B)を製造するために、40℃で、2,4−EMI 34.6gをTAD(第1級アミノ基:12.3モル)1.92kg中に溶解させた。次いで、例1からのTAD付加物(第1級アミノ基:2.3モル)0.59kgおよびPAT 657 BW 70gを添加した。この硬化剤を再度室温で混合した。
例3:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828(エポキシ基:29.3モル)5.5kgを使用した。硬化剤成分を製造するために、TAD(第1級アミノ基:8.6モル)1.34kgとIPD(第1級アミノ基:1.8モル)0.15kgを室温で混合した。次いで2,4−EMI 34.3gを添加し、40℃で溶解させた。次いでPAT 657 BW 70gを添加し、これを再度室温で混合した。
例4:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 5.5kgを使用した。硬化剤成分を製造するために、TAD 1.34kgとIPD 0.15kgを室温で混合した。次いで2,4−EMI 68.6gを添加し、40℃で溶解させた。次いでPAT 657 BW 70gを添加し、これを再度室温で混合した。
例5:
樹脂成分を製造するために、エピコート(Epikote)828 5.5kgとイソプロピルアセテート 1.75kgを混合した。硬化剤成分を製造するために、TAD 1.35kgとIPD 0.15kgを室温で混合した。次いで2,4−EMI 14gを添加し、40℃で撹拌しながら溶解させた。
例6:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 5.5kgを使用した。硬化剤成分を製造するために、TAD 1.35kgとIPD 0.15kgを室温で混合した。次いで2,4−EMI 14gを添加し、40℃で撹拌しながら溶解させた。
例14:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828(エポキシ基:29.3モル)5.5kgを使用した。硬化剤成分を製造するために、TAD(第1級アミノ基:7.4モル)1.16kgとIPD(第1級アミノ基:3.4モル)0.29kgを室温で混合した。次いで2,4−EMI 69.7gを添加し、40℃で溶解させた。次いで、PAT 657 BW 70gを添加し、これを再度室温で混合した。
貯蔵安定なSMC複合材およびSMC積層体の製造
例7:
例2からの樹脂成分を40℃に加熱し、溶解機を用いて例2からの硬化剤成分と混合した。この混合物を2つのボックス型ドクターブレードに注ぎ、2枚のキャリヤーフィルム上に分配した。次いで、チョップドカーボンファイバーを1枚のフィルムに付与した。その後、エポキシ系を伴う第2のキャリヤーフィルムを第1のフィルム上に置いた。このエポキシドと繊維とからの層構造体をロールを用いて十分に混合した。次いで、これらのSMCシートを切断して長尺物にし、そして積層した。炭素繊維質量割合は、60%であった。
これらのSMC長尺物を、25℃で3日間貯蔵した。その後、これらのシートを切断して10cm×20cmの小さな条片にした。この条片4つを重ねてパックし、プレートプレス工具内に置いた。このプレス機を150℃に調温した。このプレス機を閉鎖し、これらのシートをプレスして積層体を得た。10分後、これらのシートを取り出して特性決定を行うことができた。プレス機圧力は、80バールであった。
例8:
例2からの樹脂成分を40℃に加熱し、溶解機を用いてまずミリカルブ(Millicarb)と混合した。その際、このミリカルブ(Millicarb)の量を、マトリックスとフィラーとが1:1の比で存在するように選択した。その後、溶解機を用いて、この樹脂とフィラーとからの混合物を例2からの硬化剤成分と混合した。この混合物を2つのボックス型ドクターブレードに注ぎ、2枚のキャリヤーフィルム上に分配した。次いで、チョップドグラスファイバーを1枚のフィルムに付与した。その後、エポキシ系を伴う第2のキャリヤーフィルムを第1のフィルム上に置いた。このエポキシドと繊維とからの層構造体をロールを用いて十分に混合した。次いで、これらのSMCシートを切断して長尺物にし、そして積層した。炭素繊維質量割合は、30%であった。
これらのSMC長尺物の貯蔵およびプレスを、例7の記載と同様に行った。
例9:
SMCシートおよびプレス積層体の製造を、マトリックスとして例3からの組成物を用いて例7と同様に行った。炭素繊維を使用した。
例10:
SMCシートおよびプレス積層体の製造を、マトリックスとして例3からの組成物を用いて例8と同様に行った。ガラス繊維を使用した。
例11:
例4からの樹脂成分を30℃に加熱し、溶解機を用いて例4からの硬化剤成分と混合した。この混合物を2つのボックス型ドクターブレードに注ぎ、2枚のキャリヤーフィルム上に分配した。次いで、チョップドカーボンファイバーを1枚のフィルムに付与した。その後、エポキシ系を伴う第2のキャリヤーフィルムを第1のフィルム上に置いた。このエポキシドと繊維とからの層構造体をロールを用いて十分に混合した。次いで、これらのSMCシートを切断して長尺物にし、そして積層した。炭素繊維質量割合は、60%であった。
これらのSMC長尺物を、25℃で3日間貯蔵した。その後、これらのシートを切断して10cm×20cmの小さな条片にした。この条片4つを重ねてパックし、プレートプレス工具内に置いた。このプレス機を150℃に調温した。このプレス機を閉鎖し、これらのシートをプレスして積層体を得た。5分後、これらのシートを取り出して特性決定を行うことができた。プレス機圧力は、80バールであった。
貯蔵安定なプリプレグおよびプリプレグ積層体の製造
例12:
例5からの樹脂成分および硬化剤成分を、スピードミキサー(Speedmixer)を用いて室温で混合した。その後、この混合物を含浸装置(Coatema社のベースコーター)の樹脂浴に注いだ。この樹脂浴に2軸炭素レイドウェブ(Toray T700、+/−45 Biax、坪量:308g/m)を通すことでこの混合物を含浸させ、次いで2つの絞りロールに通した。これらの絞りロールで余剰分の樹脂材料を絞り落とした。次いで、この半製品を20分間炉に通した。この炉内のブロワは、100℃に設定しておいた。そこで溶媒を除去するとともに、予備反応を行った。この炉を去る際に、この繊維・マトリックス半製品は急速に冷えて乾燥状態であった。最後に、この繊維・マトリックス半製品を巻き取った。この半製品の坪量は、610g/mであった。
プリプレグ積層体を製造するために、このプリプレグをプレス型に合わせて適切に切断し、プレス工具内に入れた。このプレス機は、140℃で加熱しておいた。このプレス機を閉鎖してこのプリプレグを硬化させた。60分後にこのプレス機を開放して、硬化された積層体を取り出すことができた。プレス機圧力は、15バールであった。
例13:
プリプレグおよびプリプレグ積層体の製造を、マトリックスとして例6からの組成物を用いて例12と同様に行った。2軸炭素を使用した。
比較例1(本発明によらない)
比較例1:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 5.5kgを使用した。硬化剤成分を製造するために、TAD 1.52kgとPAT 657 BW 70gを室温で混合した。
比較例2:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 5.5kgを使用した。硬化剤成分を製造するために、TAD 1.52kgを40℃に加熱し、2,4−EMI 35gを撹拌しながら溶解させた。次いで、この混合物に室温でPAT 657 BW 70gを混入した。
比較例3:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 7kgを使用した。硬化剤は、ジシアンジアミド0.455kgおよび2,4−EMI 0.065kgからなっていた。
比較例4:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 7kgを使用した。硬化剤は、ジシアンジアミド0.43kg、IPD 0.043kgおよび2,4−EMI 0.06kgからなっていた。
比較例5:
樹脂成分として、エピコート(Epikote)828 7kgを使用した。硬化剤は、ジシアンジアミド0.455kgおよび2,4−EMI 1.49kgからなっていた。固体成分を、ジメチルホルムアミド5kg中で40℃で溶解させた。
比較例1〜5からのSMCシートおよびプリプレグの製造
比較例6:
SMCシートおよびプレス積層体の製造を、マトリックスとして比較例1からの組成物を用いて例8と同様に行った。
比較例7:
SMCシートおよびプレス積層体の製造を、マトリックスとして比較例2からの組成物を用いて例8と同様に行った。
比較例8:
プリプレグおよびプリプレグ積層体の製造を、マトリックスとして比較例1からの組成物を用いて例12と同様に行った。2軸炭素を使用した。
比較例9:
比較例5からの樹脂成分および硬化剤成分を、スピードミキサー(Speedmixer)を用いて室温で混合した。その後、この混合物を含浸装置(Coatema社のベースコーター)の樹脂浴に注いだ。この樹脂浴に2軸炭素レイドウェブ(Toray T700、+/−45 Biax、坪量:308g/m)を通すことでこの混合物を含浸させ、次いで2つの絞りロールに通した。これらの絞りロールで余剰分の樹脂材料を絞り落とした。次いで、この半製品を20分間炉に通した。この炉内のブロワは、130℃に設定しておいた。そこで溶媒を除去するとともに、予備反応を行った。この炉を去る際に、この繊維・マトリックス半製品は急速に冷えて乾燥状態であった。最後に、この繊維・マトリックス半製品を巻き取った。この半製品の坪量は、580g/mであった。
プリプレグ積層体を製造するために、このプリプレグをプレス型に合わせて適切に切断し、プレス工具内に入れた。このプレス機は、140℃で加熱しておいた。このプレス機を閉鎖してこのプリプレグを硬化させた。60分後にこのプレス機を開放して、硬化された積層体を取り出すことができた。プレス機圧力は、15バールであった。
測定方法
エポキシ系、SMCシート、プリプレグ、ならびにSMCシートおよびプリプレグから製造された複合材の特性決定を行うために、以下の機器および方法を利用した:
Anton−Paarのレオメーター MCR 301(DIN 53019に記載の操作)
SMCマトリックスについての第1の方法:プレート・プレート型、等温、振幅γ=2%、振動数f=1Hz、測定点時間:5s。(貯蔵弾性率=損失弾性率の場合に)ゲル化時間および100℃以上の温度での初期粘度(測定された最低の粘度)の測定
プリプレグについての第2の方法:プレート・プレート型、温度80℃〜180℃、5K/分、振幅γ=2%、振動数f=1Hz、測定点時間:5s。(貯蔵弾性率=損失弾性率の場合に)ゲル化時間の測定。
Rheotecのブルックフィールド回転粘度計RC30(DIN 53019に記載の操作)
共軸二重円筒型、等温、測定時間10s
100℃未満の温度での初期粘度(測定された最低の粘度)の測定。
Mettler DSC(DIN 11357に記載の操作)
温度−30℃〜+250℃、加熱速度10K/分、
ガラス転移温度(T)、ハーフステップ法(Halbstufenmethode)、中点DIN 51007、および反応エンタルピー(発熱熱流)の測定
転化率の測定:
Figure 0006869018
DIN EN ISO 527による引張試験
DIN EN ISO 14125による曲げ試験
DIN EN ISO 14130による見掛けの層間せん断強さ(ILSS)を測定するためのショートビームベンド試験
結果
例2〜4、7〜11(SMCシート)および比較例1〜4の結果
例2〜4からの配合物および比較例1〜4からの配合物を混合し、初期特性および貯蔵安定性を調べるためにDSCおよびレオメーターにより特性決定を行った。初期特性として、表2に、30℃での初期混合粘度を示す。
Figure 0006869018
例2〜4および14は、30℃で1000mPa・s未満の粘度を示す。比較例1および2も同様に、1000mPa・s未満の粘度を示す。比較例3および4は1000mPa・sを上回る初期粘度を示すため、繊維含浸に関してはあまり適さない。
混合物を室温で数週間貯蔵し、定期的に、粘度に関して150℃でレオメーターを用いて、およびTに関してDSCにより試験することにより、貯蔵安定性を調べた。結果を表3および表4に示す。
Figure 0006869018
表3において明らかであるように、例2〜4および14は、製造直後にはまだ150℃で極めて低い溶融粘度を示すが、これは1日(d)後にはすでに顕著に上昇する。7日後には、例2〜4および14の溶融粘度は3000mPa・sを上回る。対照的に、比較例1、2および3は、7日後にはまだ3000mPa・s未満の溶融粘度を示す。したがって、溶融粘度が低すぎるために、後続のプレス処理の際にマトリックスが過度に流動してしまうものと考えられる。14日後には、比較例3および4の溶融粘度は10,000,000mPa・sを上回るため、高すぎる。さらに、比較例3および4の粘度プラトーの到達を認めることができないため、これらの配合物が貯蔵安定性であると考えることはできない。対照的に、例2〜4および14は、遅くとも14日後には粘度プラトーに達する。
Figure 0006869018
表4のDSC分析は、例2〜4および14について、Tが最初に上昇し、そしてその後約7日(d)後に50℃〜60℃で安定することを示す。同様の挙動が、比較例1および2についても観察される。対照的に、比較例3および4では特定のTレベルでの安定を観察することができない。したがって、DSCにおいても、比較例3および4に関して貯蔵安定性を認めることはできない。
例7〜11によるSMCシートは、初期粘度が低いために極めて良好な繊維の濡れ性を示した。これらのシートを、3日間の貯蔵時間後にプレスした。製造された積層体について機械的特性を調べた。これらを表5に示す。
Figure 0006869018
比較例6および7によるSMCシートを、3日間の貯蔵時間後に150℃でプレスした。溶融粘度が低いため、積層体の製造も機械的特性の測定も行うことができなかった。
例5〜6、12〜13(プリプレグ)ならびに比較例1および4の結果
本発明による例5および6、ならびに比較例1および5に関して、まず初期粘度を測定した。それらを表6に示す。
Figure 0006869018
例5は、20%の溶媒割合でもって23℃で極めて低い粘度を示すため、繊維への含浸に適している。溶媒を用いない例6は、相応して高い粘度を示す。室温から40℃への含浸温度の上昇によって粘度が281mPa・sに低下し、このことも同様に繊維への良好な含浸にとって十分である。TADをベースとする比較例1についても同様である。DiCyをベースとする比較例5は、溶媒割合が極めて高い(40%)場合にのみ低い粘度を有する。溶媒として、DMFを選択した。DiCyの代替物として、アセトンなどの健康上の危険性がより低い溶媒を使用することもできる。しかしながら、この場合にはより多量の溶媒が使用される(DiCyの溶解度:DMF100g中で27.2g、アセトン100g中で0.8g;供給元:ジシアンジアミドの技術データシート、Alz Chem)。
プリプレグマトリックスの残留エンタルピーを測定するために、プリプレグから、マトリックス材料を繊維から切り離し、次いで分析した。
Figure 0006869018
表7は、本発明によるマトリックスの反応エンタルピーを、DiCyをベースとするマトリックスと比較して示したものである。反応前の全エンタルピーは、ほぼ同一のレベルである。しかし、プリプレグとしては、例12からの本発明による組成物は、比較例9のDiCyプリプレグの発熱量の半分しか示さない。これによって、熱があまり放出されないために積層体の製造においてより高いプロセス安全性がもたらされる。
プリプレグの貯蔵安定性を測定するために、マトリックス材料を繊維から切り離し、次いで分析した。
Figure 0006869018
表8において明らかであるように、ゲル化時間の値は、例12および13、ならびに比較例8では、21日間の貯蔵期間にわたってわずかにしか変化しない。対照的に、比較例9ではゲル化時間は21日間ではるかに大幅に変化しており、このことは貯蔵安定性が低いことを示唆している。
表9では、プリプレグマトリックスの140℃での加工粘度を測定した。この目的のために、マトリックス材料を繊維から切り離して、次いで分析した。
Figure 0006869018
表9に示すように、140℃での例12および13の加工粘度は3000mPa・sを上回る。このため、樹脂が型からそれほど多く流出することなく、プリプレグを良好にプレスすることができた。例12および13についての機械的特性については、表10に示す。対照的に、比較例8ははるかに低い粘度を示す。これにより、プレス時にかなりの樹脂の流れが生じた。
Figure 0006869018

Claims (17)

  1. 以下:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    ならびに
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1質量%〜35質量
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質
    を含有するエポキシ樹脂組成物。
  2. 飽和、不飽和、脂肪族、脂環式、芳香族または複素環式のエポキシ化合物から選択されるエポキシ化合物A)が含まれており、かつ前記エポキシ化合物A)はヒドロキシル基をも有しうることを特徴とする、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. グリシジルエーテル、グリシジルエステル、脂肪族エポキシド、ビスフェノールAおよび/またはビスフェノールFをベースとするジグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートから選択されるエポキシ化合物A)が含まれていることを特徴とする、請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 2,2,6,6−テトラメチル−4−アミノピペリジン、ヘキサメチレン−ビス−(4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)、N−ブチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N,N−ジメチルアミノプロピル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−プロピル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−イソプロピル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−ヒドロキシエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−メトキシエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N’,N’−ジメチルアミノエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−モルホリノエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、N−ピペラジノエチル−4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−モルホリノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンから選択される、トリアセトンジアミンをベースとするポリアミンB1)が含まれていることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  5. 前記化合物B2)が、以下の反応性基:OH基、NH基、NH基、SH基、NCO基から選択される反応性官能基を少なくとも2つ有することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  6. 第1級および/または第2級のジアミンおよび/またはポリアミンから選択されるジアミンおよび/またはポリアミンB2)が含まれていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  7. ジアミンおよび/またはポリアミンB2)として、以下のアミン:
    ・脂肪族アミンは、ポリアルキレンポリアミンであって、以下から選択されるもの:1,2−エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、1,2−ブチレンジアミン、1,3−ブチレンジアミン、1,4−ブチレンジアミン、2−(エチルアミノ)エチルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチレンヘキサミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、2−メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、N−(2−アミノエチル)−1,2−エタンジアミン、N−(3−アミノプロピル)−1,3−プロパンジアミン、N,N’’−1,2−エタンジイルビス−(1,3−プロパンジアミン)、ジプロピレントリアミン、アジピン酸ジヒドラジド
    ・ヒドラジン;
    ・オキシアルキレンポリアミンであって、以下から選択されるもの:ポリオキシプロピレンジアミンおよびポリオキシプロピレントリアミン;
    ・脂環式アミンであって、以下から選択されるもの:イソホロンジアミン(3,5,5−トリメチル−3−アミノメチルシクロヘキシルアミン)、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンおよび2,2’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、N−シクロヘキシル−1,3−プロパンジアミン、1,2−ジアミノシクロヘキサン、3−(シクロヘキシルアミノ)プロピルアミン、ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、TCD−ジアミン(3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン);
    ・芳香脂肪族アミン;
    ・芳香族アミンであって、以下から選択されるもの:フェニレンジアミン、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジアミノジフェニルメタン;
    ・エポキシ化合物であってスフェノールAおよびビスフェノールFのグリシジルエーテルと過剰のアミンとの反応生成物である、付加物硬化剤;
    ・モノカルボン酸およびポリカルボン酸とポリアミンとの縮合により得られる、イマー脂肪酸とポリアルキレンポリアミンとの縮合により得られる、ポリアミドアミン硬化剤;
    ・1価または多価フェノー、アルデヒドポリアミンとの反応により得られる、マンニッヒ塩基硬化剤;
    ・マンニッヒ塩基であって、以下をベースとするもの;フェノールおよび/またはレゾルシノール、ホルムアルデヒドおよびm−キシリレンジアミン、およびN−アミノエチルピペラジン、ならびにN−アミノエチルピペラジンとノニルフェノールおよび/またはベンジルアルコールとの混合物、カルダノールとアルデヒドとアミンとからのマンニッヒ反応において得られるフェナルカミン
    が、単独でかまたは混合物で使用されることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  8. 以下から選択されるジアミンおよび/またはポリアミンB2):
    イソホロンジアミン、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,2’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンと2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンとからの異性体の混合物、エポキシ化合物と、上述のジアミンおよび/もしくはポリアミンB2)または上述のジアミンおよび/もしくはポリアミンB2)の組み合わせとの反応生成物をベースとする付加物硬化剤
    が含まれていることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  9. 成分B2)として、
    a)イソホロンジアミン、
    b)および/または、イソホロンジアミンと、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンおよび2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミンからの異性体の混合物との組み合わせ、および/または、単独でかまたは異性体混合物での、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、2,2’−ジアミノジシクロヘキシルメタン、
    c)および/または、エポキシ化合物と、上述のアミンB2)または上述のアミンB2)の組み合わせとの反応生成物をベースとする付加物硬化剤
    が使用されることを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  10. 硬化促進剤C)として、イミダゾールおよび/またはイミダゾール誘導体が含まれていることを特徴とする、請求項1から9までのいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  11. 請求項1から10までのいずれか1項に記載の、以下:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    ならびに
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1質量%〜35質量
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質
    を含有するエポキシ樹脂組成物の、貯蔵安定な複合材を製造するための使用。
  12. 実質的に以下のものから構成される、貯蔵安定な複合材:
    1)少なくとも1つの繊維状基材、
    ならびに
    2)以下のものを含有するエポキシ樹脂組成物:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    および
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1質量%〜35質量
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質。
  13. 以下の方法ステップ:
    I.以下:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    ならびに
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのジアミンおよび/またはポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)少なくとも1つのさらなるジアミンおよび/またはポリアミン 1質量%〜35質量%
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質
    を含有するエポキシ樹脂組成物を準備するステップ;
    II.前記I.からの組成物を繊維状基材に含浸させるステップ;
    III.前記I.からのエポキシ樹脂組成物を、23℃〜200℃の温度で1%〜90%の転化率へと反応させるステップ;
    IV.蔵安定な複合材の巻き出しまたは積層を行うステップ
    による、貯蔵安定な複合材の製造方法。
  14. 実質的に以下のものから構成される、貯蔵安定なプリプレグまたは貯蔵安定なSMC複合材(シート・モールディング・コンパウンド(Sheet Moulding Compound)):
    1)少なくとも1つの繊維状基材、
    ならびに
    2)以下のものを含有するエポキシ樹脂組成物:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    および
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1質量%〜35質量
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質。
  15. 以下の方法ステップ:
    I.以下:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    ならびに
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのジアミンおよび/またはポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)少なくとも1つのさらなるジアミンおよび/またはポリアミン 1質量%〜35質量%
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質
    を含有するエポキシ樹脂組成物を準備するステップ;
    II.前記I.からの組成物を繊維状基材に含浸させるステップ;
    III.前記I.からのエポキシ樹脂組成物を、23℃〜200℃の温度で1%〜90%の転化率へと反応させるステップ;
    IV.応性SMC複合材を積層するステップ
    による、貯蔵安定なSMC複合材の製造方法。
  16. 以下の方法ステップ:
    I.以下:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    ならびに
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのジアミンおよび/またはポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)少なくとも1つのさらなるジアミンおよび/またはポリアミン 1質量%〜35質量%
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質
    を含有するエポキシ樹脂組成物を準備するステップ;
    II.前記I.からの組成物を繊維状基材に含浸させるステップ;
    III.前記I.からのエポキシ樹脂組成物を、23℃〜200℃の温度で1%〜90%の転化率へと反応させるステップ;
    IV.応性プリプレグを積層するステップ
    による、貯蔵安定なプリプレグの製造方法。
  17. 複合材部品であって、少なくとも1つの繊維状基材と、以下:
    A)少なくとも1つのエポキシ化合物、
    ならびに
    B)以下:
    B1)トリアセトンジアミンをベースとする、少なくとも1つのポリアミン 65質量%〜99質量%、
    および
    B2)前記成分A)のエポキシ基に対して反応性の官能基を少なくとも1つ有する少なくとも1つの化合物 1質量%〜35質量
    からなる硬化剤組成物、
    ここで、A)のエポキシ基と、B)の官能基の活性水素原子の数との化学量論比は、1:2から2:1まで変動するものとする、
    C)少なくとも1つの硬化促進剤 0.1質量%〜10質量%、
    ここで、A)〜C)の量の合計は100質量%となるものとする、
    D)場合により、添加物質
    からの少なくとも1つの架橋されたエポキシ樹脂組成物とから構成される、複合材部品。
JP2016239387A 2015-12-11 2016-12-09 貯蔵安定な複合材を製造するためのエポキシ樹脂組成物 Active JP6869018B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15199598 2015-12-11
EP15199598.2 2015-12-11
EP16201591.1A EP3178863B1 (de) 2015-12-11 2016-12-01 Epoxidharz-zusammensetzungen zur herstellung von lagerstabilen composites
EP16201591.1 2016-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017122214A JP2017122214A (ja) 2017-07-13
JP6869018B2 true JP6869018B2 (ja) 2021-05-12

Family

ID=55023874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016239387A Active JP6869018B2 (ja) 2015-12-11 2016-12-09 貯蔵安定な複合材を製造するためのエポキシ樹脂組成物

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10392469B2 (ja)
EP (1) EP3178863B1 (ja)
JP (1) JP6869018B2 (ja)
KR (1) KR20170069947A (ja)
CN (1) CN107011628B (ja)
CA (1) CA2951249A1 (ja)
ES (1) ES2750595T3 (ja)
PL (1) PL3178863T3 (ja)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2748607T3 (es) * 2015-12-11 2020-03-17 Evonik Operations Gmbh Formulaciones de resina epoxídica latentes para procesos de impregnación de líquido para la producción de compuestos reforzados con fibras
EP3178861B1 (de) * 2015-12-11 2019-08-28 Evonik Degussa GmbH Latente epoxidharzformulierungen für flüssigimprägnierprozesse zur herstellung von faserverbundwerkstoffen
PL3260436T3 (pl) 2016-06-23 2020-06-01 Evonik Operations Gmbh Zbrojony bloczek budowlany wykonany z autoklawizowanego betonu napowietrzonego (ABN)
EP3339391B1 (en) * 2016-12-23 2020-02-05 Evonik Operations GmbH Apcha as a building block in curing agent formulations for structural adhesives
RU2663444C1 (ru) * 2017-10-30 2018-08-06 Акционерное общество "Препрег-Современные Композиционные Материалы" (АО "Препрег-СКМ") Эпоксидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него
JP6624341B2 (ja) * 2017-11-08 2019-12-25 Dic株式会社 硬化性組成物及び繊維強化複合材料
RU2652797C1 (ru) * 2017-12-12 2018-05-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) Аминный отвердитель для эпоксидных лакокрасочных композиций
CN107984562B (zh) * 2017-12-31 2023-11-28 浙江省林业科学研究院 一种rtm成型竹束复合板材制造方法
CN111788246B (zh) * 2018-03-16 2022-06-10 3M创新有限公司 组合物、粘结方法和粘结组件
EP3569629B1 (de) * 2018-05-17 2022-07-06 Evonik Operations GmbH Schnell härtende epoxysysteme
EP3848405B1 (en) * 2018-09-05 2024-01-17 Mitsubishi Chemical Corporation Sheet molding compound and fiber-reinforced composite material
US11535699B2 (en) * 2018-09-19 2022-12-27 Hilti Aktiengesellschaft Curing composition for an epoxy resin compound, epoxy resin compound and multi-component epoxy resin system
MX2021003322A (es) * 2018-09-20 2021-08-11 Ppg Ind Ohio Inc Composicion que contiene tiol.
JP6538256B1 (ja) * 2018-11-22 2019-07-03 サンユレック株式会社 樹脂シート、樹脂シートの製造方法、積層体、積層体の製造方法、及び炭素繊維強化プラスチックの成形方法
WO2020132509A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 Cytec Industries Inc. Surface treatment to enhance bonding of composite materials
EP3733731A1 (de) * 2019-04-30 2020-11-04 Hilti Aktiengesellschaft Härterzusammensetzung für eine epoxidharzmasse, epoxidharzmasse und mehrkomponenten-epoxidharzsystem mit verbesserter tieftemperaturhärtung
DE102019121195A1 (de) * 2019-08-06 2021-02-11 Alzchem Trostberg Gmbh Lagerstabile Epoxidharz-Zusammensetzung
JP7006853B2 (ja) * 2019-11-14 2022-01-24 Dic株式会社 硬化性組成物、硬化物、繊維強化複合材料、成形品及びその製造方法
US20230016883A1 (en) * 2019-11-25 2023-01-19 Dic Corporation Methods for producing sheet molding compound and for producing molded product
CN113235863A (zh) * 2021-05-17 2021-08-10 中铁九局集团第七工程有限公司 一种预防开裂及沉降的环氧地坪施工方法
WO2023128018A1 (ko) * 2021-12-30 2023-07-06 예영준 선박구조체 제조를 위한 카르복실기가 포함된 에폭시 발포 조성물 및 이로부터 형성된 선박구조체
WO2023184202A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 Evonik Operations Gmbh Latent amine compositions for flame resistant epoxy system
CN116178899A (zh) * 2022-12-29 2023-05-30 广东盈骅新材料科技有限公司 浸润组合物、固化树脂、复合纤维材料及其制备方法、层压板

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3030247A (en) 1955-07-28 1962-04-17 Minnesota Mining & Mfg Stable heat-curing epoxy resin compositions
US3386955A (en) 1966-01-14 1968-06-04 American Cyanamid Co Substituted ureas as low temperature epoxy curing agents
DE2131929C3 (de) 1970-06-12 1978-07-13 Schering Ag, 1000 Berlin Und 4619 Bergkamen Heißhärtbare, eingedickte Epoxidharzmassen
US3901833A (en) * 1970-10-23 1975-08-26 Ciba Geigy Corp Hardenable epoxy resin compositions and process for making the same
US3677978A (en) 1971-08-23 1972-07-18 Ppg Industries Inc Metal salt complexes of imidazoles as curing agents for one-part epoxy resins
US3678007A (en) 1971-08-23 1972-07-18 Ppg Industries Inc Metal salt complexes of imidazolium salts as curing agents for one part epoxy resins
CH566987A5 (ja) * 1972-04-21 1975-09-30 Ciba Geigy Ag
BR7401559D0 (pt) 1973-03-05 1974-11-05 Du Pont Diesteres, composicao de revestimento, e processo para preparacao dos dieteres
DE2540410A1 (de) 1975-09-11 1977-03-24 Dietrich Muenz Gewaechshausdach
DE2640410C2 (de) * 1976-09-08 1985-01-10 Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl Lagerstabile, pulverförmige Überzugsmittel und ihre Verwendung
DE2640409C2 (de) * 1976-09-08 1985-04-18 Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl Epoxidharz-Härter-Mischungen zur Herstellung von Formkörpern und Überzügen
DE2640408C3 (de) 1976-09-08 1980-04-17 Chemische Werke Huels Ag, 4370 Marl Verfahreazur Herstellung von Formkörpern und Überzügen
CH637411A5 (de) 1979-04-20 1983-07-29 Ciba Geigy Ag Epoxidharz, haerter und haertungsbeschleuniger enthaltende, lagerfaehige homogene mischung und deren verwendung zur herstellung gehaerteter erzeugnisse.
DE2950067A1 (de) 1979-12-13 1981-06-19 Chemische Werke Hüls AG, 4370 Marl Isocyanatgruppenhaltige 2,2,6,6-tetramethyl-piperidin-derivate
CH646956A5 (de) 1981-12-15 1984-12-28 Ciba Geigy Ag Imidazolide.
US4550203A (en) 1982-02-23 1985-10-29 Ciba Geigy Corporation Process for the preparation of N-substituted N-cyancarboxylic acid amides
US4529821A (en) 1982-02-23 1985-07-16 Ciba-Geigy Corporation Cyanoacylamide compounds
US4618712A (en) 1982-02-23 1986-10-21 Ciba-Geigy Corporation N-cyanocarboxylic acid amides, processes for their preparation and their use
EP0124482B1 (de) 1983-04-29 1989-11-08 Ciba-Geigy Ag Neue Imidazolide und deren Verwendung als Härter für Polyepoxidverbindungen
DE3328134C2 (de) 1983-08-04 1986-08-07 Hüls AG, 4370 Marl EP-Pulverlacke und Verfahren zur Herstellung matter Überzüge
EP0200674B1 (de) 1985-02-01 1988-05-25 Ciba-Geigy Ag (Acylthiopropyl)-Polyphenole
EP0235743B1 (en) 1986-03-01 1990-01-31 MITSUI TOATSU CHEMICALS, Inc. High-refractivity plastic lens resin
US4746718A (en) * 1987-04-06 1988-05-24 Amoco Corporation Novel oligomeric diamine hardeners and their use for curing epoxy resin systems
EP0310545A3 (de) 1987-09-02 1989-07-26 Ciba-Geigy Ag Cyanoguanidine als Härter für Epoxidharze
DE3866829D1 (de) 1987-09-02 1992-01-23 Ciba Geigy Ag Oligomere cyanoguanidine.
US5183917A (en) 1988-10-20 1993-02-02 Showa Denko K.K. 4,4'-bis(methacryloylthio)diphenylsulfide
US5213897A (en) 1991-04-03 1993-05-25 Elf Atochem North America, Inc. Epoxy resins containing bound light stabilizing groups
EP0642680B1 (en) 1992-06-04 2001-07-04 Xeikon Nv Photoconductive recording material comprising a crosslinked binder system
DE4406444A1 (de) 1994-02-28 1995-08-31 Huels Chemische Werke Ag Hydroxyl- und uretdiongruppenhaltige Polyadditionsprodukte und Verfahren zu ihrer Herstellung sowie deren Verwendung zur Herstellung abspaltfreier Polyurethan-Pulverlacke hoher Reaktivität und die danach hergestellten Polyurethan-Pulverlacke
DE4410786A1 (de) 1994-03-28 1995-10-05 Hoechst Ag Elastisches Epoxidharz-Härter-System
US5508328A (en) 1994-11-17 1996-04-16 Alliedsignal Inc. Curing epoxy resins using dicy, imidazole and acid
EP1630025B1 (en) 1995-05-19 2008-02-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus and method of controlling the same
ZA9710293B (en) 1996-11-18 1998-06-10 Shell Int Research Epoxy resin composition suitable for sheet moulding.
MY119540A (en) 1998-04-24 2005-06-30 Ciba Spacialty Chemicals Holding Inc Increasing the molecular weight of polyesters
KR101197524B1 (ko) 2004-02-27 2012-11-09 도레이 카부시키가이샤 탄소섬유강화 복합재료용 에폭시수지 조성물, 프리프레그,일체화 성형품, 섬유강화 복합재료판, 및 전기/전자기기용케이싱
WO2007096425A2 (en) 2006-02-24 2007-08-30 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Process for manufacturing a polarized poly(thio)urethane optical lens
GB0619401D0 (en) 2006-10-02 2006-11-08 Hexcel Composites Ltd Composite materials with improved performance
ES2377376T3 (es) * 2008-07-22 2012-03-27 Basf Se Mezclas de aminas con derivados de guanidina
JP5558118B2 (ja) * 2009-07-01 2014-07-23 旭化成イーマテリアルズ株式会社 マイクロカプセル型エポキシ樹脂用硬化剤、及びそれを含むマスターバッチ型エポキシ樹脂用硬化剤組成物
EP2562196B1 (en) * 2010-04-21 2018-02-21 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Thermosetting composition
US8470923B2 (en) 2010-04-21 2013-06-25 Hexcel Corporation Composite material for structural applications
US8734925B2 (en) 2011-10-19 2014-05-27 Hexcel Corporation High pressure molding of composite parts
EP2803687A1 (de) * 2013-05-13 2014-11-19 Basf Se Epoxidharzzusammensetzung für Faser-Matrix-Halbzeuge
EP2803685A1 (de) 2013-05-15 2014-11-19 Sika Technology AG Zweikomponentige Polyurethanzusammensetzung
US20140377556A1 (en) 2013-06-25 2014-12-25 Hexcel Corporation Method for making a discontinuous fiber molding compound
US20170037223A1 (en) * 2014-04-17 2017-02-09 Basf Se Epoxy resins for use in shaped bodies
ES2748607T3 (es) * 2015-12-11 2020-03-17 Evonik Operations Gmbh Formulaciones de resina epoxídica latentes para procesos de impregnación de líquido para la producción de compuestos reforzados con fibras

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170069947A (ko) 2017-06-21
PL3178863T3 (pl) 2020-01-31
EP3178863B1 (de) 2019-08-28
CA2951249A1 (en) 2017-06-11
JP2017122214A (ja) 2017-07-13
ES2750595T3 (es) 2020-03-26
US20170166687A1 (en) 2017-06-15
CN107011628A (zh) 2017-08-04
EP3178863A1 (de) 2017-06-14
US10392469B2 (en) 2019-08-27
CN107011628B (zh) 2021-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6869018B2 (ja) 貯蔵安定な複合材を製造するためのエポキシ樹脂組成物
JP5319673B2 (ja) エポキシ樹脂組成物及びそれを用いたプリプレグ
CN107488259B (zh) 包含am-cpda作为固化剂的环氧树脂组合物
JP5933707B2 (ja) 熱硬化性エポキシ系の強化剤用付加体
JP2018024834A (ja) 硬化剤として2−(3,3,5−トリメチルシクロヘキシル)プロパン−1,3−ジアミンを含有する、エポキシ樹脂組成物
TWI432471B (zh) 阻燃組成物
JP2017115134A (ja) 繊維複合材料を製造するための液体含浸法のための潜在性エポキシ樹脂配合物
JP2018024835A (ja) 硬化剤として2−(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)プロパン−1,3−ジアミンを含有する、エポキシ樹脂組成物
JP2017122215A (ja) 繊維強化複合材を製造するための液体含浸法のための潜在性エポキシ樹脂配合物
TW201702307A (zh) 環氧樹脂組成物、預浸體、碳纖維強化複合材料及此等之製造方法
JP6766888B2 (ja) 熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、ならびに繊維強化複合材料およびその製造方法
JP6441632B2 (ja) エポキシ樹脂の製造方法
WO2018043490A1 (ja) 熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、及び繊維強化プラスチック成形体とその製造方法
JP2017190380A (ja) プリプレグの製造方法
WO2020100785A1 (ja) 熱硬化性成形材料、繊維強化複合材料、繊維強化プラスチック用熱硬化性エポキシ樹脂組成物、熱硬化性成形材料の製造方法、繊維強化プラスチック
JP2021001245A (ja) 繊維強化エポキシ樹脂複合材及び繊維強化プラスチック
WO2022085707A1 (ja) 電着塗装品の製造方法、プリプレグおよびエポキシ樹脂組成物
JPH02102218A (ja) 硬化性エポキシ樹脂混合物及びその用途
JP2019157057A (ja) 硬化性樹脂組成物、並びにこれを用いたプリプレグ、フィルム及び繊維強化プラスチック
KR20210077674A (ko) 프리프레그, 섬유 강화 복합 수지 성형체, 관상 성형체의 제조 방법, 에폭시 수지 조성물 및 관상 성형체
JP2016094610A (ja) 熱硬化性エポキシ系の強化剤用付加体
JP2020169268A (ja) エポキシ化合物、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、樹脂硬化物、プリプレグ、繊維強化複合材料、及びこれらの製造方法
WO2024135713A1 (ja) エポキシ樹脂、その製造方法、硬化性樹脂組成物及び硬化物
TW202409160A (zh) 預浸體、纖維強化複合材料以及纖維強化複合材料的製造方法
JP2014111694A (ja) 薄膜接着シート及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191206

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200812

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200928

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201120

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210322

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210413

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6869018

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250