JPH02242815A - 硬化性の、改良された靭性のエポキシ樹脂 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は硬化性の、改良された靭性のエポキシ樹脂混合
物に関し、前記樹脂混合物は硬化されて高い剛性と靭性
の高温度に耐える成形品になることができる。

（従来技術ならびに発明が解決しようとする問題点）ヨ
ーロッパ特許公開第１９３０８２号（米！ｉ１％許第４
６５６２０７号）から、エポキシ樹脂の硬化成形品の靭
性は特定の芳香族熱可塑性ポリマーのオリゴマーの添加
により高め得ることが知られている。

その硬化製品中に２種の不連続なガラス状の相が存在し
、それらの−相はより多くの、他の相はより少ない熱可
羅性樹脂を含んでいる。

ヨーロッパ特許公開第１９３０８２号の実施例を追試す
ると、硬化過程の開始後間もなく相分離を生ずることが
示された。この場合に最初の混和欠陥部分が進行するが
、それは附図の閉鎖曲線１として図に説明されている。

横軸にエポキシ樹脂Ａ＋Ｂの熱可塑性樹脂Ｃに対する比
率がとられ、縦軸は進む硬化度を表わしている。ある混
和欠陥部分において、二つの相は互いに並んで存在して
おり、その構成は８１軸に対して平行線を引くことによ
り定メられ、その際この線の単相領域との接触点が両相
の組成を表わす。附図において、かくして点Ｙと２は両
相の組成を示し、それらはＸＱりの熱司ｍ性樹脂を含有
する樹脂混合物における硬化過程の観察された段階にお
いて生ずるものである。さらに硬化過程が進むうちにｈ
び単相領域が生ずる。

硬化の終了に近づくと再び相分離が起り、それは附図に
上向き開放曲線…として表現されている。

曲ｍｌの経過、すなわち、ヨーロッパ特許公開第１９８
０８２号によるエポキシ樹脂混合物に生ずる混和欠陥部
分の位置と大きさは若干の因子に関係する。すなわち、
使用される成分の種類と量、硬化温度、硬化の際の加熱
速に１加熱に際してのいろいろな休止段階、ならびにそ
の継続期間などに関係する。この混和欠陥部分の位置は
、そこでは２種の自己形成する網状構造が併存するので
、架橋化の化学機構に非常に強い影響な与える。その初
期領域における硬化混合物の前史はそれ故に自己形成す
る、次の単相領域において再び均一に混和する網状構造
体に高度の影響を持つ。これらの網状構造体はしかし再
び完全に硬化した成形品の機械的特性に非常に強（影響
する。それ故同じエポキシ樹脂組成物から出発して、そ
れぞれ加熱温度と加熱サイクルに従りて種々の網状構造
体を得ることができる。しかし別々の網状構造体は結果
として別々の機械的特性を有する。しかし実際上、とり
わけ厚い成形品の製造の際には、硬化している成形品の
内部で硬化温度は揺れ動き、そしてそ持つ成形品が得ら
れ、それと共に製品の変動が避けられるように、加熱温
度にもまた加熱サイクルに種類にも依存しない形態構造
を示すエポキシ樹脂混合物を開発することは望ましいこ
とであろう。

（発明の要約） このａｍは本発明に従ってエポキシ混合物の成分の種類
と量の比率を適当に選んで、硬化の始めには均質な単相
糸が存在し、そして硬化の終了近くになり初めて相分離
が起り、結果として硬化した製品中に二相の形態構造を
有するものに１”ろことＫより解決される。

この条件がある逢ばれたエポキシ樹脂混合物において満
足されるかどうかを、次のｖ、験により容品に確かめる
ことができろ。すなわち、ま１゛溶融状態（例えば、１
２０℃）でオリゴマーを、その末端基がマスクされる程
の量のエポキシドと共に処理する。遅くとも２時ｌ５ｉ
Ｊ後には均質な混合物が得られる◇それから１２０℃で
残りのエポキシドを加えてから、粉末状の硬化剤を撹拌
しながら混入する。かくして得られる分散体から、−滴
を２枚の５０μｍの間隔に保たれたスライドガラスの間
に加えて、そのガラスを類１！！鏡（薄層位相差、２６
０倍拡大率）の下に、置く。熱板によりそのスライドガ
ラスおよび同時にまた樹脂混合物も加熱できる。

初めに１７７℃で２時間加熱し、それから温度を２００
℃に上げ、そして樹脂混合物が完全に硬化するまでの間
加熱を続ける。進行する硬化と共に樹脂混合物の形態構
造を顕微鏡により観察することができ、そして写真撮影
することができる。均一性と相分離は容易に認めること
ができる。

（発明の構成） 本発明の対象は、 Ａ、芳香族の、少なくとも二官能価のエポキシ化合物、 Ｂ、少なくとも二官能価のアミン硬化剤、Ｃ，Ａ＋Ｂ＋
Ｃにつき１０〜４０重量係の、反部性基を含む芳香族熱
可塑性ポリマーであって、２．０００と２０，０００の
間の平均分子量（数平均）と１２０℃以上のガラス転移
ｍｙを有するポリマー を含有し、但しエポキシ基と成分ＢおよびＣの活性水素
原子が０．１１〜１．６：１の比率に存在することを条
件とする硬化性の、改良された靭性のエポキシ樹脂混合
物であって、選択された成分組成において硬化過程の初
期には均質の単相系が存在し、そして硬化の間に独特の
混食物の分離現象（相分離）が起り、その結果硬化した
製品の中に二相の形態構造を有する前記の硬化性の、改
良された靭性のエポキシ樹脂混合物である。

Ａ、エポキシ化合物は低分子または高分子の化合吻であ
って、末端または側鎖に位置するかあるいは環県内に組
込まれたエポキシ基を有するものである。これは液体、
半固体または固体であることができる。特に適当である
ものは多価のアルクール、フェノール、脂環式カルホン
酸、芳香族アミンまたはアミノフェノールとエピクロル
ヒドリンとの反応生成物、並びに脂環式エポキシドおよ
び脂環式エポキシドエステルである。いろいろなエポキ
シ化合物の混合物もまた使用することができる。特に好
ましいものはビスフェノール−人−ジグリシジルエーテ
ル、ビスフェノール−Ｆ−ジグリシジルエーテルおよび
パラアミノフェノールのトリグリシジルエーテル、並び
忙これらのエポキシ化合物の混合物である。特に有利な
結果は米国特許第３　、５３５，７３４号によるジシク
ロペンタジェンに基づく式Ｉのエポキシ化合物により得
られる。その他の適当なエポキシ化合物はヨーロッパ特
許公開第１９３０８２号に挙げられている。これらのエ
ポキシ化合物は２０℃以下のガラス転移温度を有するこ
とが好ましい。

Ｂ、特に好ましいアミン硬化剤は芳香族ジアミン、例エ
バ、４　ａ　４−ジアミノジフェニルスルホン、３．３
′−ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニル
ケトンおよびジアミノジフェニルエーテルであるが、ま
た例えば、ヨーロッパ尋許公開第１２６４９４号に記載
のような４′つのフェニレン残基な有するジアミンも好
ましい。原則的にはその他の慣用のエポキシ硬化剤、例
えば、ジシアンジアミドおよび三フッ化ホウ累／アミン
錯体も適当である。その他のアミン硬化剤はヨーロッパ
特許公開第１９３０８２号に記載されている。

Ｃ０この芳香族オリゴマーは官能性基を含むものであり
、それらの官能基はエポキシ化合物のエポキシ基と反応
することができる、例えば、アミン、ヒドロキシ、また
はカルボキシル基である。特に好ましいものは２つのア
ミノ末端基を有するオリゴマーである。それらの平均分
子量は２．０００と２０，０００の間、好ましくは４，
０００と１２．０００の間（あり、それらのガラス転６
？Ｍ度は１２０℃以上、好ましくは１４０℃と２２０℃
の間処する。好ましＶものはアミン末端基を有するポリ
スルホンおよびポリエーテルスルホン、並びに対応する
共重合体である。その他の詳細は、峙にそれらの製造に
関しては、ヨーロッパｗ許公開第１９３０８２号に記載
されている。芳香族オリゴマーは、本発明のエポキシ樹
脂混合物中に１０〜４０ｉｉｉ１％、好ましくはｌＯ〜
２５重針％の量に含まれている。

エポキシ樹脂混合物においてエポキシ基の成分Ｂおよび
Ｃの活性水素原子に対する比率はｏ、８：ｌ〜１．６ｊ
ｌ、好ましくは０．９＋１〜１．４ｉ１である。特にエ
ポキシ樹脂基の僅かな過剰が好ましい◇ エポキシ樹脂混合物はさら忙慣用の添加物、例えば触媒
、（例えば、ホスフィン）、弾性剤（例えば、ブタジェ
ン／アクリルニトリルゴム）、並びにポリアミドを含む
。

本発明によるエポキシ樹脂混合物のｍ造のために液体の
成分を撹拌しながら混合することができ、場合により固
体の成分をそれら液体成分に溶解させることができる１
）シかし好ましくはまず初めにエポキシ化合物Ａを反応
性基を待つオリゴマー〇と前反応させ、その際場合によ
り初めに１当を部のエポキシ化合物が投入される。この
前反応は好ましくは８０〜１４０℃で行われ、そして一
般に３０〜３６０分継続される。次に硬化剤Ｂおよび場
合により残りのエポキシ化合物人並びに硬化触媒が添加
されて、硬化反応が開始されるが、それは１００〜２４
０℃の温度で進行する。

硬化した製品は顕微鏡の観察によると明らかに２つの分
離した相を示し、その際凝集相は多分熱可塑性樹脂に冨
んでおり、そして分散相は熱可塑性樹脂に乏しい。

分散相の含有量は一般に３０〜７０容ｔ％になり、分散
された領域の大きさは０．１〜１００μｍの間にある。

硬化した本発明のｈ品は破壊エネルギ”−ＧＩＣおよび
応力−強度係数ＫＩＣにつき極めて高い値だより際立り
ている。これらの値の意味と測定方法はヨーロッパ特許
公開第１９３０８２号に詳しく記載されており、そこで
はまたその他の文献がこのために挙げられている。ＫＨ
２句は一般に１．２（ＭＰｓ−ｍｌ／２）以上、好まし
くは１．４　（ＭＰａ・ｍＬ／２１以上にある。

本発明によるエポキシ樹脂混合物は高度の内性、靭性お
よび寸法安定性を有する耐熱性成形品の製造に適し、例
えば、航空および宇宙飛行に使用される部品、構造接着
剤およびプリント回路の製造に適する。

特にこのエポキシ樹脂混合物は高性能複合材料の製造に
適する。これは一般に３０〜７０容量係の強化ａｍ、好
ましくは炭素、ガラスまたは芳香族ポリアミドからの繊
維を、例えば織物、平行な繊維束または単独ロービング
などの形で含む。これら複合材料のＭＪ造のためＫはｍ
維に１埼合忙より予熱したエポキシ樹脂混合物を含浸さ
せてから、場合によりプレグレグの成形の後に、硬化を
行う。

（実施例） 実施例の中で呼称される部は重量に関するものである。

実施例１ ２２部のビスフｔノールＦ−ジグリシジルエーテルヲ１
２０℃で０．００４部のトリフェニルホスフィンおよび
２０ｓのある第１ノゴマーの、両備にとドロキシル基の
末端を有するポリスルホン／ポリエーテルスルホン共重
合体（コモノマーの統計的分布、６０００の平均分子量
、１７０℃のガラス転移温健を有する）と共に１均一な
溶液が生ずるまでの間撹拌した。次に３３部の式１（ｎ
−０，１）のポリグリシジルエーテルを加えた。その均
一な混合物に終りに２５部の４，４′−ジアミノジフェ
ニルスルホンを加え、１７７℃で２時間、セして次に２
００℃で２時間加熱した。エポキシ基の活性水素原子に
対する比率はその際１．４：１でありた。顕微鏡明細書
の浄書（内容に変更なし） 観察によると、硬化の始まる頃には均一な混合物が存在
し、硬化の終り頃には相分離が見られることが示された
。

硬化した製品は１．３　（ＭＰａ−ｍｌ／２”ｌのにＩ
Ｃ−値を示した。

比較例 実施例１を繰返し行ったが、この場合には５４．５部の
ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、２５部の共
重合体および２０．５部の４，４′−ジアミノジフェニ
ルスルホンを投入した。硬化の際に２つの混和欠陥部分
の発生が観察された。

硬化した製品は０．９８　（１’ｖ［Ｐａ−ｍ１／２］
のＫＩｃ値を示した。

【図面の簡単な説明】

従来のエポキシ樹脂に熱可塑性樹脂を添加した場合の硬
化の関係を示す図。 横軸にエポキシ樹脂Ａ＋Ｂの熱可塑性に対する比率、縦
軸に硬化度を表わす。 手続補正書 平成２年　１月３１日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ、芳香族の、少なくとも二官能価のエポキシ化
   合物、 Ｂ、少なくとも二官能価のアミン硬化剤、 Ｃ、Ａ＋Ｂ＋Ｃにつき１０〜４０重量％の、反応性基を
   含む芳香族熱可塑性ポリマーであ って、２，０００と２０，０００の間の平均分子量（数
   平均）と１２０℃以上のガラス転移温度を有するポリマ
   ー、 を含有し、但しエポキシ基と成分ＢおよびＣの活性水素
   原子が０．８：１〜１．６：１の比率に存在することを
   条件とする硬化性の、改良された靭性のエポキシ樹脂混
   合物であって、選択された成分組成において硬化過程の
   初期には均質の単相系が存在し、そして硬化の間に独特
   の混合物の分離現象（相分離）が起り、その結果硬化し
   た製品の中に二相の形態構造を有することを特徴とする
   前記の硬化性の、改良された靭性のエポキシ樹脂混合物
   。
2. （２）成分Ａは少なくとも一部次の化合物、▲数式、化
   学式、表等があります▼（ I ） （上式中ｎは平均して１と３の間に位する）から成るこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のエポキシ樹脂混合物
   。
3. （３）成分Ｂは少なくとも一部４，４′−ジアミノジフ
   ェニルスルホンまたは３，３′−ジアミノジフェニルス
   ルホンから成ることを特徴とする請求項（１）記載のエ
   ポキシ樹脂混合物。
4. （４）成分Ｃはアミンまたはヒドロキシルを末端基とす
   るポリスルホンまたはポリエーテルスルホンであること
   を特徴とする請求項（１）記載のエポキシ樹脂混合物。
5. （５）請求項（１）記載のエポキシ樹脂混合物の硬化生
   成物および３０〜７０容量％の強化繊維を含む高性能複
   合材料。