JPH0368650A - 強化熱硬化性構造材料 - 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】 〔発明の背景〕 産業上の利用分野 本発明の主題は、強化された熱硬化性構造材料に関する
。更に詳細には、本発明の主題は、優れた靭性または衝
撃によって誘発される損傷に耐性を有する構造材料を包
含する。これらの材料は、多くの用途、特に航空の分野
において、繊維強化プレプレグのマトリックス樹脂、そ
れから製造される複合体として、および構造接着剤とし
て用いられる。

従来の技術および発明が解決しようとする課題多くの熱
可塑性樹脂は強靭で延性を有する材料であるが、それら
の構造材料への使用は幾つかの理由によりわずかであっ
た。第一に、熱可塑性樹脂の多くは、必要な耐溶媒性、
熱安定性および航空分野での用途に必要な高軟化点を持
たない。第二に、高温エンジニアリングサーモプラスチ
ックは加工が困難であり、満足な繊維強化部品を製造す
るには高温、高圧を必要とする。

これらの理由により、更にまた高温で高性能の熱可塑性
樹脂が多く用いられるようになり且つ改良が行われてき
たにも拘らず、熱硬化性樹脂系が現在のところ重要な商
業的樹脂系の地位を保っている。市販の熱硬化性樹脂の
うち、最も一般的なものはエポキシ、ビスマレイミドお
よびシアネート樹脂である。これらの樹脂系のそれぞれ
は、それら自身に特有な物理的および化学的属性の組み
合わせを有するが、これらの樹脂系は総てガラス状であ
り、一般的には脆くなり易い架橋系である。

したがって、これらの系を強化する試みは重要性を増し
てきた。

靭性とは、衝撃によって誘発される損傷に耐する耐性を
意味する。硬化したニート（ｎｅａｔ）な樹脂試料の靭
性は、特に臨界応力強度因子に１゜によって評価するこ
とができる。多数のプレプレグを積層した後硬化するこ
とによって製造される繊維強化複合体の靭性は、適当な
エネルギーの衝撃の後の圧縮強度を測定することによっ
て最も良好に評価される。一般的には、１５００インチ
−ボンド／インチの衝撃を用い、擬等方性［＋　４５１
０／−４５／９０１４Ｓレイアツプ上でボーイング試験
ＢＳＳ７２６０に準じて衝撃後圧縮（ｃＡＩ）の値が測
定される。

或いは、ラミネートＧＪＩＣのような靭性の他の測定法
が用いられる。

エラストマーは、多数の熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹
脂を強化するのに良好に用いられてきた。

これらの系の例は、バラエル（Ｂａｕｅｒ）著、エポキ
シ樹脂化学１１（ＥｐｏｘｙＲｅｓｌｎ　Ｃｈｅｍｉｓ
ｔｒｙ　ＩＩ）　、１〜５章、エイ・シー・ニス・シン
ポジウム・シリーズ２２１．米国化学会、ワシントン、
ディーシー１９８３年に示されている。可溶性および不
融性エラストマーの両方が用いられており、前者は一般
的には引張弾性率のような物性を犠牲にして柔軟性を増
加し、後者は一般的にはバルク特性に実質的に影響を与
えることなく靭性を増加する。両方の種類の改質では、
−船釣に熱特性が低下し、ポリシロキサンエラストマー
を用いるときにはその効果は最小限にすることができる
。

可溶性熱可塑性樹脂も用いられており、例えばバックナ
ル（Ｂｕｃｋｎａｌ　ｌ）とバートリッジ（Ｐａｒｔｒ
ｉｄｇｅ）の複文「ポリエーテルスルホンを含有するエ
ポキシ樹脂における相分離（Ｐｈａｓｅ　５ｅｐａｒａ
ｔｉｏｎ　ＩｎＥｐｏｘｙ　Ｒｅ５１ｎｓ　Ｃｏｎｔａ
ｌｎｌｎｇ　Ｐｏ１ｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）　Ｊ
、Ｐｏ１ｙ＋ｇｅｒ、　２４．８３９−６４８　（１９
８３）に示されている。

バックナルの例では、分子量が２０，０００ダルトンを
上回るポリエーテルスルホンを最大１７重量％までエポ
キシ配合物に溶解することによって靭性が５０％まで増
加する。最も高いレベルでは、系を硬化すると相分離が
見られ、生成する硬化されたニド樹脂はガラス状のエポ
キシの連続相中に分散されたガラス状のポリエーテルス
ルホンの不連続相から成る。平均官能価が４であるエポ
キシ樹脂では、硬化した系は靭性が高いにも拘らず、相
分離は見られない。

オリゴマー性硬化剤またはモノマーを使用するときに、
靭性による強化された系も提案されている。かかるモノ
マーと硬化剤は架橋密度が低く、本来的に柔軟で靭性が
高い系である。米国特許第４．６０８，４０４号明細書
には、例えばエポキシ樹脂とオリゴマー性アミン末端を
有するポリエーテルスルホンを含有するエポキシ樹脂系
が開示されている。かかる系は、特にジアミノジフェニ
ルスルホン（ＤＤＳ）を共硬化剤として用いたときには
ＣＡＩ（衝撃後圧縮、上記を参照）の値が３０　Ｋｓｉ
より大きい複合体を提供することができた。

米国特許第４，８５８．２０７号および同第４．８５８
．２０８号明細書には、前記バックナルとバートリッジ
の成分と前記米国特許第４．８０８．４０４号明細書記
載の成分が論理的に組み合わされてＤＤＳと分子量が２
０００−１０．０００ダルトンの反応性ポリエーテルス
ルホンオリゴマーを２５重量％より多量に用いるエポキ
シ系が提供された。これらのエポキシ系は硬化して、バ
ックナルによって開示されている（しかしこれは分子量
が小さい、したがって−層可溶性で粘性が低いポリエー
テルスルホンオリゴマーを用いたものではあるが）、ガ
ラス状の連続相中に分散されたガラス状の不連続相を有
する２相系になる。米国特許第４．８５８．２０７号お
よび第４，８５８゜２０８号明細書に記載の樹脂系を用
いる炭素繊維強化複合体は、ＣＡＩ値を４０　ＫＳＩを
上回るものとすることができるが、耐溶媒性は低下する
。他の研究者は、ビスマレイミド樹脂を使用する同様な
技法を用いていた。

米国特許第４，８０４，３１９号明細書七は、熱可塑性
樹脂の不連続なフィルムであって、所望ならば４０重量
％以下の熱硬化性樹脂を含むものを、熱および圧の下で
、炭素繊維を補強剤として含むエポキシまたはビスマレ
イミドプレプレグに適用している。このようなフィルム
をコーティングしたプレプレグを積層して複合体を形成
させるときには、４０　Ｋｓｉより大きなＣＡＩ値を得
ることができる。

不運なことには、このようなプレプレグは、２つの熱可
塑性フィルムが互いに対向しているレイアップ中では著
しい層間分離を促進するといった危険性があるので、工
業的には受入られていない。

更に、このようなプレプレグは粘着性が少なく、複合レ
イアップを作成することが困難である。

欧州特許ＥＰ−Ａ−ｏ　２５２７２５号明細書では、エ
ラストマー性中間層を、不連続な不融性のゴム状エラス
トマー粒子は繊維隙間より大きい（１０〜７５四）ので
、この粒子を濾過することによって、Ｉｎ５ｉｔｕで成
形して二相のエポキシ／ポリエーテルスルホン樹脂系に
する。これら及びそれらから生成した複合体のようなプ
レプレグは、ＣＡＩ値が４０〜５０Ｋｓ１の範囲である
容量を有するが、高温では特性が低下することがある。

欧州特許ＥＰ−Ａ−ｏ　２７４８９９号明細書には、熱
可塑性樹脂を、好ましくは固形の球状粒子の形態で熱硬
化性樹脂系に添加すると、靭性が増加することが記載さ
れている。熱可塑性樹脂の例はポリアミトイミド、ポリ
ブチレンテレフタレートおよびナイロンであり、透明な
ナイロンが好ましい。直径が２−より大きな粒子を用い
るときには、熱可塑性樹脂を欧州特許ＢＰ−Ａ−ｏ　２
５２７２５号明細書に記載されているように、プレプレ
グの外側にｌｎ　５ｌｔｕで濃縮する。粒度が２四未満
の粒子を用いるときには、熱可塑性樹脂はプレプレグ内
に多少均一に分散されたままである。熱可塑性樹脂は、
硬化した後、個々の粒子として、凝集体としてマトリッ
クス樹脂中に分布され、または粒度が２−より大きけれ
ば、異なる熱可塑性樹脂相の連続的または半連続的フィ
ルムとして分布され、これらの層は顆粒状または凝集し
た粒状の断片を示す。

〔発明の詳細な説明〕

粒状の熱可塑性樹脂の添加による熱硬化性樹脂の強化の
概念は周知であり、ある種の熱可塑性樹脂の添加により
硬化した樹脂の靭性が未改質樹脂の靭性より小さくなる
ことがあることを見出した。

例えば、最初に考えられることとしては、ベース樹脂系
における広汎な種類の熱可塑性樹脂の挙動を任意の精度
で予測することは不可能であると思われる。しかしなが
ら、ある種の熱可塑性樹脂を用いて、樹脂系を効果的に
強化することができることも見出した。これらの強化さ
れた樹脂は、繊維強化熱硬化性プレプレグにおけるマト
リックス樹脂として用いるのが最も有利である。

本発明は、特定の群の示差的に可溶性の非晶質の熱可塑
性樹脂をエポキシ樹脂系に添加して靭性を増加し、特に
衝撃によって誘発される損傷に耐する耐性を有意に増加
することに関する。示差的に可溶性で非晶質の熱可塑性
樹脂は、好ましくは、実質的に総ての熱可塑性樹脂が、
ニートの未硬化マトリックス樹脂中において、平均粒度
が２〜３０−の粒状のままにするスラリー混合法によっ
てエポキシ樹脂に加えられる。ｍＷ！補強のプレプレグ
化中に、これらの粒子の実質的な量を補強繊維によって
濾別して、繊維の実質的に外側に熱可塑性樹脂の粒子に
富んだ領域を形成する。硬化の後、示差的に可溶性で非
晶質の熱可塑性樹脂は、熱可塑性およびエポキシの両樹
脂を含む層間領域において相分離しない濃度勾配を形成
する。

本発明の方法に有用なエポキシ樹脂は、平均官能価が約
１．１１より大きく、好ましくは２．０より大きいもの
である。これらの樹脂は、「２以上の官能価を有するエ
ポキシ樹脂」として特許請求の範囲に記載されている。

このようなエポキシ樹脂は当業者に周知であり、多くの
例はエポキシ樹脂のハンドブック（Ｈａｎｄｂｏｏｋ　
ｏｒ　Ｅｐｏｘｙ　Ｒｅ５ｉｎｓ）、リ−（Ｌｅｅ）と
ネヴイル（Ｎｅｖｌｌｌｅ）　、マツフグロー−ヒル（
ＭｃＧｒａｗ−ＨＩ　Ｉ　ｌ）出版社（版権所有）　、
１９６７年；エポキシ樹脂、化学と技術（Ｅｐｏｘｙ　
Ｒｅ５ｉｎｓ。

Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
、第２版、クレイトン・メイ（ｃｌａｙｔｏｎ　　Ｍａ
ｙ）監修、マルセル・デツカ−（Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｋ
ｋｅｒ）　　（版権所有）　、１９６８年；および米国
特許第４，６０８，４０４号、第４．［ｉ０４，３１９
号および第４．６５８，２０７号明細書に記載されてい
るが、これらの文献は参考として本発明に包含される。

特に好ましいものは、米国特許第３．５３６，７３４号
明細書に教示されているフェノール化したシンクロペン
タジエンのグリシジル誘導体および／またはシンクロペ
ンタジエンオリゴマーであるエポキシ樹脂である。ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳお
よびビスフェノールにのようなビスフェノールのグリシ
ジルエーテルと、クレゾールおよびフェノールを基剤と
するノボラック樹脂のグリシジルエーテルも好ましい。

更に好適なものは、アミンおよびアミノフェノールのグ
リシジル誘導体、特にｐ−アミノフェノール、アニリン
、フェニレンジアミン、および４．４′２、４’−１２
，２′　−および他のメチレンジアニリンである。

エポキシ樹脂成分のほかに、本発明の樹脂系は示差的に
可溶性で非晶質の熱可塑性樹脂、好ましくは示差的に可
溶性で非晶質のポリスルホンを含有しなければならない
。「示差的に可溶性」とは、混合温度におけるエポキシ
樹脂系中への溶解性が最少限であり、硬化温度での溶解
性が速やか且つ完全である非晶質の熱可塑性樹脂を意味
する。かかる熱可塑性樹脂の溶解度曲線は、それぞれの
調製と硬化温度との間で比較的急勾配である。非晶質の
熱可塑性樹脂は混合温度では膨潤する程度であるが、例
えば効果温度では完全に溶解するのが好ましい。

特定のエポキシ樹脂における必要とする示差的溶解度は
、簡単な試験によって評価することができる。第一に、
非晶質の熱可塑性樹脂であって、３０ＬＩ１１未満の粒
度に粉砕し、好ましくは平均粒度が８〜１８１！ｆｌｌ
の範囲内であるものを、固形物の形態で残りの液化した
樹脂系成分に加える。本明細書で記載される粒度は、ブ
リンクマン粒度アナライザーＰＳＡ２０１０を用いて体
積粒度分布から決定された平均粒度である。粒子を混合
温度で約１０分間程度時々撹拌すると、樹脂中で膨潤す
る程度であるならば、それらの混合温度での溶解性は本
発明の実施に好適である。最悪の場合には、熱可塑性樹
脂は、この時間間隔では溶解度は約１０〜２０重量％と
なることがある。

次に、効果温度での溶解性を評価しなければならない。

この溶解性を評価するには、示差的に可溶性の非晶質の
熱可塑性樹脂粉末１０〜約５０重量％を含む完全な樹脂
系を、通常の効果温度で硬化する。この試験は、加熱し
た顕微鏡台上で行うのが好ましいが、ニートの樹脂プラ
ークの製造の任意の好都合な方法を用いて行ってもよい
。熱可塑性樹脂が、樹脂のゲル化時間の前または同時に
樹脂系に溶解して、単相系を生成する場合には、この硬
化温度での溶解性は本発明において好適に用いられる。

前記した「完全に溶解するＪという用語は、実質的に完
全な溶解が起こることを意味する。粒度が２０−未満の
総ての粒子が溶解するものとする。

しかしながら、総ての熱可塑性粉末がある範囲の粒度を
含むので、時には大きな粒子、特に粒度が３０−を上回
るものが樹脂中に部分的にのみ溶解していることを顕微
鏡で観察することが可能である。

好適な熱可塑性樹脂の粒子を観察するときには、相コン
トラスト顕微鏡法によって粒子の周りに対流バンドが良
好に形成されているのが観察されることもある。このよ
うな対流バンドは、エポキシにおいて熱可塑性樹脂が速
やかに可溶化することを示しているので、特定の示差的
に可溶性の熱可塑性樹脂の本発明における適合性を示し
ている。

本発明の示差的に可溶性の熱可塑性樹脂は、通常はプレ
プレグ化条件下でも溶解性はほとんどまたは全くない。

米国特許第３，７８４．４３３号明細書と同様に、繊維
の含浸条件下では、最少限度以下の程度、例えば３０重
量％未満の熱可塑性樹脂が溶解するのが好ましい。例え
ば、極めて小さな粒子、すなわち０．０５〜２１Ｊ１１
の粒子の幾らかまたは総てがこれらの条件下で溶解でき
るものと思われる。しかしながら、熱可塑性樹脂の大半
、好ましくは実質的に総ては、粒子の形態のままである
。実質的な量の粒子状の熱可塑性樹脂が存在することは
、顕微鏡によって評価することができる。しかしながら
、混合および硬化温度での溶解性条件が合う場合には、
適合性の最良の試験はプレプレグから製造した複合体の
衝撃後圧縮（ｃＡＩ）強度を測定することである。この
強度は、ボーイング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて測定
するときには、４０　Ｋｓｌより大きく、好ましくは４
５　Ｋｓｌより大きく、更に好ましくは、積層の厚み１
インチ当たり１５００インチ−ボンドの衝撃後では５０
　Ｋｓｉより大きい。

「非晶質ポリスルホン」という用語は、主としてエーテ
ル、アルキレン、およびアリーレン残基の間に散在する
スルホン基を含むポリマーを意味する。ポリスルホンは
、ポリエーテルスルホンと呼ばれることがあり、米国特
許第４，１７５．１７５号明細書、特に米国特許第３．
８４７．７５１号明細書に教示されている方法によって
製造することができる。

スルホン基のほかにエーテルおよびアルキレン基を含む
ポリスルホンは主に非晶質であり、本発明の実施に好適
なものである。これらのポリスルホンは、４．４’　−
ジヒドロキシジフェニルスルホン、ビスフェノールＡお
よび４．４′−ジヒドロキシビフェニルのような１８類
以上のジフェノールを、４，４′−ジクロロ−または４
，４′−ジフルオロジフェニルスルホン、４．４’　−
ジクロロジフェニルメタン、４．４’　−ジクロロビフ
ェニル、４．４’　−ジクロロジフェニルエーテルなど
と重合させることによって製造する。２種類を越える反
応性モノマーを用いるときには、添加を同時に行って異
質ポリマーを得ることができ、または１種類以上の七ノ
マーに対して逐次的にしてブロックまたはブロック異質
コポリマーを得ることができる。ポリスルホンは、４．
４’　−ビス［４−クロロフェニルスルホニル］ビフェ
ニルＣＩ−φ−５ｏ２−φ−φ−８Ｏ２−φ−ＣＩと、
ビスフェノール５ ＨＯ−φ−５Ｏ２−φ−ＯＨ の重合によって製造される。

この重合は、生成するポリスルホン（ポリエーテルスル
ホン）のガラス転移温度Ｔｇが２００℃より高く、好ま
しくは２３０℃より高く、最も好ましくは２５０℃を上
回るような条件で行う。インペリアル・ケミカル・イン
ダストリーズ（ＩｍｐｅｒｌａｌＣｈｅｍｉｃａｌ　Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）からＨＴＡポリスルホンとして発
売されている好ましいポリスルホンのＴｇは、約２６５
℃である。

アルキルおよびエーテル以外の結合基を有するポリスル
ホンも、結晶化度が低いすなわち１０％未満であり、好
ましくは５％未満である場合には本発明に用いることが
できる。熱可塑性樹脂は完全に非晶質であるのが好まし
い。

熱可塑性樹脂は、末端基が反応性であるか、またはフェ
ノキシまたはアルコキシ基のようなエポキシ基と反応し
ない基が末端基に付加することができる。好ましいポリ
スルホンは末端基が付加されている。このような末端基
付加法は当該技術分野において周知であり、−膜内には
単官能性試薬、例えば４−ヒドロ牛ジフェニルフェニル
メタンまたは４−クロロフェニルスルホニルベンゼンを
反応混合物に導入することによって行う。或いは、ヒド
ロキシ末端基を有するポリスルホンを、周知の末端付加
法、例えばアルカリ金属または強塩基で金属化した後ハ
ロゲン化アルキルと反応させることによって重合の後に
末端付加することができる。

靭性を最大にするのに必要な示差的に可溶性の非晶質の
ポリスルホンの量は、他の樹脂系成分の選択によって変
化するが、−膜内には繊維補強剤を除外した総樹脂重量
に対して１０〜約５０重量％である。更に好ましくは、
ポリスルホンの量は、１５〜２５重量％である。量が多
くなれば、系の靭性は高くすることができるが、加工お
よび使用の容易さが犠牲になる。これより低い量を、特
に可溶性熱可塑性樹脂、すなわち混合温度で完全にまた
は少なくとも実質的に可溶性のものと共に用いることが
できる。このような熱可塑性樹脂には、低分子量ポリス
ルホン、ポリエーテルイミド、および熱可塑性ポリイミ
ドが挙げられる。

示差的に可溶性の非晶質ポリスルホンは、微細に分割し
なければならない。粒子は１０％以下の粒子が３０１Ｊ
Ｉｌより大きく、５０１ＪＩＩより大きなものはほとん
どなく、９５％は３５ｕｍより小さなものである。更に
好ましくは、はとんどの粒子が２５１ＪＩＩＩより小さ
く、メジアン粒度が５〜１８．のちのが最も好ましい。

重量百分率では、比較的少量、すなわち１５重量％未満
の粒子が１Ｉｕｌより小さい。また、重量百分率では、
粒子の約８０重量％が２〜２０−の粒度にあることが好
ましい。

これらの微粒子の粒度は、室温でまたは低温でボールミ
ル、サンドミルジェットミルなどのような通常の方法に
よって行うことができる。或いは、これらの粒子は、噴
霧乾燥のような溶液からの粒度減成法により、スピニン
グディスクに対して熱可塑性樹脂の高粘度溶液を衝突さ
せることによって生成するミストを噴霧乾燥することに
より、または特に高剪断条件下での溶液沈澱によって製
造することができる。これらの方法、特に溶液沈澱によ
って製造された粒子は一層球形に近い粒子形状を有する
ので、重量の表面積に対する比率が高くなる。これらの
粒子では、不規則な形状と表面を有する小さな粒子を製
造する方法を用いるときよりも、多量の熱可塑性樹脂を
使用することができる。

示差的に可溶性の非晶質のポリスルホン熱可塑性樹脂粉
末は、混合温度で溶融したエポキシ樹脂に導入される。

混合温度での溶解性は低いので、長時間の混合が可能で
あり、極めて均一な生成物が生成する。可溶性の熱可塑
性樹脂を用いるときには、これらを示差的に可溶性のポ
リスルホンの前、中または後に導入することができる。

一般的には、触媒は混合の終了時近くで加える。次に、
生成物を、最終プレプレグの所望な樹脂含量によって溶
融成形または押出（コーティング）して厚みがｌ０ＩＪ
！１〜２００．の薄いフィルムとする。

非理想的な硬化条件を用いるときには、エポキシ樹脂の
ゲル化時間は示差的に可溶性の非晶質のポリスルホンを
硬化中に溶解させることができるだけでなく、比較的均
一な方法で層間領域から拡散させることができるような
時間とすることができることを観察した。これらの条件
下で硬化されるプレプレグはベース樹脂系より靭性が高
いが、本発明の精確な実施によって可能な極めて高い耐
衝撃性は得られない。

熱硬化性樹脂系のゲル化時間を調整することによって、
非晶質ポリスルホンの層間領域からの移動を実質的に防
止することができることを意外にも見出した。ゲル化時
間を適性に調整することによって、非晶質ポリスルホン
の濃度勾配の最大値が層間の中央に位置する複合体を生
じるとも考えられる。

この技法は一般的なものであり、樹脂の混合温度では熱
可塑性樹脂粒子がほとんど溶解せず、硬化温度では実質
的に溶解し、好ましくは完全に溶解するかぎり、且つ樹
脂系のゲル化時間が、層間領域からの熱可塑性樹脂の実
質的的な移動が防止され、実質的または完全な溶解が促
進されるようにする場合には、ビスマレイミドおよびシ
アネートエステル樹脂を含む任意のベース樹脂系と共に
、または任意の示差的に可溶性のエンジニアリング熱可
塑性モプラスチックと共に用いることができる。

本発明を実施するための特定の樹脂系の適合性を評価す
るためには、第一に、ベース樹脂系における熱可塑性樹
脂の示差的溶解性を確定しなければならない。次に、触
媒を増加された量で含み、したがってゲル化時間が連続
的に減少する一連の同様な樹脂系を製造することができ
る。最後に、繊維強化プレプレグを樹脂系から製造して
、積層して複合体として、硬化して、衝撃後圧縮強さに
ついて試験することができる。前記の濃度勾配を確定す
ることができる完全な溶解と熱可塑性樹脂の移動との間
で特有の折衷を行うことができるゲル化時間により、Ｃ
ＡＩ値が最大の複合体を生成することになる。中間層に
おける示差的な可溶性の熱可塑性樹脂をトラッピングし
、熱可塑性樹脂濃度勾配を形成するこの技法による典型
的なビスマレイミドおよびシアネート樹脂系は１例えば
米国特許第４．１１０，３６４号、同第４．１００．１
４０号および同第４．８４４，０３９号明細書及び欧州
特許ＥＰ−Ａ−ｏ　２３０６３１号明細書に見出すこと
ができる。

示差的に可溶性の熱可塑性樹脂は、ポリスルホン、ポリ
エーテルスルホン、ポリフェニレンオキシドから、およ
びガラス転移温度が十分高く且つ必要とする示差的溶解
性を有する任意のクラスの熱可塑性樹脂から選択するこ
とができる。一般的に、分子量が非常に低い熱可塑性樹
脂、例えば分子量が約８．０００〜１２，０００未満の
ものは、一般的には混合温度で完全に溶解してしまうの
で好適ではない。結晶性熱可塑性樹脂も、一般的には好
適ではなく、ポリエーテルケトンのようなポリマーは硬
化温度での溶解度が限定されているため作用しないと思
われる。熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、少なくとも
１８０℃、好ましくは２００℃より高く、最も好ましく
は２５０℃より高い。任意の特定の熱可塑性樹脂が好適
であるかどうかの評価は、示差的に可溶性の非晶質ポリ
スルホンと共に前記した通りである。

エポキシ樹脂は単独では用いられず、好適な硬化剤、触
媒、コモノマー、レオロジー調節剤、増粘剤、充填剤、
エラストマー性強化剤、反応性希釈剤、可溶性熱可塑性
樹脂、および当業者に周知の他の添加剤と併用される。

硬化材という用語は、エポキシ基と反応するモノマーま
たはオリゴマーを意味する。一般には、このような硬化
剤の分子量は比較的低く、フェノール性ヒドロキシル、
第一級または第二級アミン、アミドまたは無水物である
反応性官能基を有する。好ましい硬化剤は、モノマー性
またはオリゴマー性アミン官能性ボリアリーレンであっ
て、アリーレン基の間にはジアミノジフェニルに置ける
ような単純な共有結合性橋または１〜８個の炭素原子を
有するアルキレン、エーテル、スルホン、ケトン、カー
ボネート、カルボキシレート、カルボキサミドなどから
成る群から選択される結合基がある。

特に好ましいものは、アミン官能性ポリアリーレンであ
って、結合基がアルキレン、エーテル、スルホンおよび
ケトンであるものである。このようなポリアリーレンお
よびそれらの合成製造法は、米国特許第４，１７５，１
７５号および第４．８５８．２０８号明細書に記載され
ており、これらの特許明細書は参考として本発明に包含
される。好ましい硬化剤の分子量は約８（１０未満であ
り、好ましくは約８００未満であり、最も好ましくは約
４５０未満である。硬化剤として特に好ましいものは、
３．３′−ジアミノジフェニルスルホンおよび４，４′
−ジアミノジフェニルスルホン、特に後者である。これ
らの硬化剤の混合物を用いることもできる。アミノ−水
素／エポキシ基の化学量論は、好ましくは０．６〜１．
８の範囲であり、更に好゛ましくは０．８〜１．２であ
り、最も好ましくは約１．０〜１．２である。

フェノール性硬化剤には、単純なビスフェノール、例え
ばビスフェノールＡ、ビスフェノールＦビスフエノール
Ｓおよびビスフェノールに；フェノール化シンクロペン
タジエンオリゴマーであってその製造法が米国特許第３
，５３６，７３４号明細書に記載されているもの；フェ
ノール性ヒドロキシル官能性フェノールおよびクレゾー
ルに由来するノボラック樹脂；および前節で記載したの
と同様なフェノール末端ポリアリーレンがある。３個以
上のフェノール性ヒドロキシルを有する硬化剤では、架
橋密度の高い樹脂を生成する。このような硬化剤の例は
、数種類のノボラック樹脂のほかに、１゜１．２．２−
テトラキス［４−ヒドロキシフェニル］エタン、テトラ
ヒドロキシベンゾフェノンおよびテトラヒドロキシビフ
ェニルがある。

硬化剤として有用なものには、スルファニルアミドのよ
うなアミド、および分子量が極めて小さいポリアミドオ
リゴマーおよびその無水物がある。

このような硬化剤の例は、前掲の文献に見出すことがで
きる。

触媒は、エポキシ樹脂系を配合するときに必要なことが
ある。かかる触媒は、当業者に周知である。アミン官能
性硬化剤を用いるときには、触媒作用は所望によるもの
が一般的であり、第三級アミン、およびモノエチルアミ
ンと三フッ化ホウ素との錯体のようなアミンの錯体を用
いることができる。しかしながら、フェノール性官能性
硬化剤または強化オリゴマーを用いるときには、エポキ
シ−フェノール反応は触媒されなければならない。

好適な触媒はホスフィン、例えばトリフェニルホスフィ
ン、およびヘキシルジフェニルホスフィン；−膜内には
塩化メチレンまたはＮ−メチルピロリドンのような不活
性溶媒の存在下で、または米国特許第３，８４３，６０
５号明細、書に記載の方法で、トリオルガノホスフィン
とマレイミドとの反応によって製造されるＮ−［３−ホ
スホラニリデニルー１−アザーシクロベンタ−２，５−
ジオン］基を有する化合物、例えばｐ−アミンフェノー
ルまたは４．４′　−メチレンジアニリンのマレイミド
である。

コモノマーは、分子量が比較的小さなモノマーまたはオ
リゴマーであって、本発明のエポキシ樹脂系の硬化中に
それら自身とまたは非エポキシ官能性の系成分と実質的
に反応するものと定義することができる。エポキシ官能
基との幾つかの反応が起きることもある。このようなコ
モノマーの例であって、少量で含まれるものは、不飽和
化合物、例えばアリルフタレート、スチレン、およびジ
アリル−およびジプロペニルビスフェノール；マレイミ
ド、例えば４．４′−メチレンアニリンのマレイミド、
トルエンジアミン、２，２．４−トリメチルヘキサンジ
アミンおよび他のアミノ官能性中間体、例えば前記のア
ミノ末端ポリアリーレンオリゴマー；およびシアネート
官能性樹脂、例えばハロゲン化シアンとビスフェノール
のにようなニーまたは多官能性フェノール、特に前記の
フェノール化シンクロペンタジエンである。これらのシ
アネートコモノマーは、それら自身と反応して、トリア
ジン構造を形成しまたはエポキシ基と反応してオキサゾ
リニル結合を形成することができる。

本明細書に記載のコモノマーは、一般的には極めて少量
、例えばせいぜい２０重量％未満で用いられる。

本発明の実施に有用なエラストマー性強化剤には、官能
価したブタジェン／アクリロニトリルエラストマーがあ
る。かかるエラストマーは、ヒドロキシ、カルボキシル
およびアミノ官能性であってよく、ビー◆エフ・グツド
リッチ・カンパニ（Ｂ、Ｆ、　Ｇｏｏｄｒｌｃｈ　Ｃｏ
、）　、アルコン、オハイオからハイカー（ＩＩＹｃＡ
Ｒ）■という商標で市販されているもの、およびプロテ
ウス（ＰＲＯＴＥＵＳ）ゴムの商品名でグツドリッチか
ら発売されている軽度に架橋し、軽度のカルボキシレー
ト官能性ＡＢＳゴムである。

ジェイ・ニス・リッフル（Ｊ、Ｓ、　ＲｌｆＴＩｅ）ら
によって、「エポキシネットワーク用のエラストマー性
ポリシロキサン改質剤：官能性オリゴマーおよびネット
ワーク形成の研究（Ｅｌａｓｔｍｅｒｉｃ　Ｐｏ１ｙｓ
ｉｌｏ−ｘａｎｅ　Ｍｏｄｉｒｌｅｒｓ　ｆｏｒ　Ｅｐ
ｏｘｙ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：　５ｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆ
　Ｐｕｎｅｔｌｏｎａｌ　Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓ　ａｎｄ
　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｆｏｒｍａ−ｔｌｏｎ　５ｔｕｄ１
ｅｓ）　Ｊエポキシ樹脂化学Ｉｔ　（ＥｐｏｘｙＲｅｓ
ｉｎ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　Ｉｔ）　、バラエル（Ｂａ
ｕｅｒ）監修、エイ・シー・ニス・シンポジウム・シリ
ーズ、米国化学会、ワシントン、デイ−シー・に開示さ
れている官能性ポリシロキサンエラストマーも好適であ
る。特に好適なものは、米国特許出願第０７／１００５
１４号明細書に記載されている第二級アミン末端ポリシ
ロキサンである。

エラストマー性強化剤を、エポキシネットワークを均質
に改質できるような量および方法で加えることができる
。しかしながら、このような場合には、硬化樹脂の弾性
率および熱的安定性が悪影響を受ける。一般的な樹脂系
の乾燥ガラス転移温度も減少する。−層靭性の高い系を
、不連続な粒子の形態でのエラストマーをエポキシマト
リックス樹脂とＩｎ　５ｕｔｕで架橋しまたは別個に生
成させ、三本ロールミルのような通常の技法によって樹
脂系に配合することによって生成させたものを、不連続
な粒子の形態で加えることによって製造される。エラス
トマー性強化剤の量は、広範囲に亙って、例えば樹脂系
の総量の０．５〜約５０重量％で変化させることができ
るが、１０重量％未満であるのが好ましい。

示差的に可溶性の熱可塑性樹脂と共に本発明に有用な熱
可塑性のポリイミドは、少なくとも硬化サイクル中では
他の樹脂系成分に完全にまたは実質的に可溶性であるこ
とが好ましい。ある種のポリイミドは、可溶性の熱可塑
性樹脂として用いるときには、特に高いエポキシ系の強
化性能を示す。

これらのポリイミドは、一般的にはそれらのジアンハイ
ドライドおよびジアミンコモノマーが非対称であるため
、他のものよりも構造が不規則である。特に、これらの
ポリイミドの分子量が約２０．０００ダルトン以上であ
り、非フタルイミド炭素の９０％以下が芳香族構造のも
のである反復構造を有することが好ましい。「フタルイ
ミド」炭素とは、ポリイミドのイミド環中に含まれるカ
ルボニル炭素原子および無水物基の炭素であってこれら
の炭素は最初に芳香族性無水物基に含まれているかまた
は脂肪族性二無水物から誘導されるものから誘導される
カルボニル炭素原子を意味する。無水物基と第一級アミ
ンとの反応によって得られるイミド基は、それぞれ２個
の「フタルイミド」炭素原子を有する。「非フタルイミ
ド炭素という用語は、「フタルイミド」炭素意外の反復
単位中の総ての炭素を包含する。

本発明に有用な熱可塑性ポリイミドは、二無水物とジア
ミンとの反応によって製造することができる。この反応
は、成分の少なくとも１個の融点を上回る温度でニート
で起こることがあり、または溶液でも起こる。二無水物
とジアミンとのモル量を注意深く処理することにより、
生成するポリイミドの分子量はかなり広範囲に調整する
ことができる。ピリジンのような触媒の使用は、ポリイ
ミドの合成を促進する上で有用であることがある。

ポリイミドの合成法は、カーク−オスマー（Ｋｌｒｋ−
Ｏｔｈｓｅｒ）の、化学技術の百科事典（Ｅｎｃｙｃｌ
ｏｐｅｄ１ａｏｆ’　Ｃｈｅｇｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ）　、第１８巻、ウィーリーーインターサイエ
ンス（ｗｌ　Ｉｃｙ−１ｎｔｅｒｓｅｌｅｎｅｅ）、７
０４〜７１９頁に見出すことができる〇本発明に有用な
ポリイミドは、例えばピロメリット酸二無水物、３．３
’−ビス［フタリル〕エーテルニ無水物、またはベンゾ
フェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）のよう
な芳香族二無水物を、ｌ、６−ヘキサンジアミンまたは
２゜２．４−トリメチルヘキサン−１，６−ジアミンの
ような脂肪族ジアミン、１．６−ビス［４−アミンフェ
ニル］ヘキサンまたは５（６）−アミン−１−（４−−
アミンフェニル）−１，３，３−トリメチルインダン（
ＡＡＴＩ）のような重要な脂肪族または環状脂肪族構造
を有する芳香族性ジアミンと縮合することによって製造
することができる。

有用なポリイミドは、モノマーであって、二無水物残基
が脂肪族または環状脂肪族炭素原子を有し、アミノ基が
芳香族系に結合しているものの反応によっても製造する
ことができる。このようなモノマーの混合物も有用であ
る。ポリイミンであって、二無水物またはジアミンまた
は両者が、オキシド、スルフィド、スルホンおよびカー
ボネートなどのような点在する低分子量のへテロ基を有
するものも有用である。かかるヘテロ基が存在するとき
には、直接芳香族基を橋掛は結合している基のそれぞれ
の原子は、前記および下記に例示される計算を行う上で
炭素原子として数える。したがって、オキシドとスルフ
ィド基は、メチレン基のように処理され、カーボネート
基はプロピレン基のように処理された。かかるポリイミ
ンは、構造 （但し、ＸとＹは、 のような反応性モノマーの一つの残基で有り得る末端基
であるか、またはアミノまたは無水物官能価と反応性の
単官能性キャツピング剤であってもよ＜、ｎはポリイミ
ンの分子量が約２０．０００より大きくなるような整数
であり、ＲおよびＲ１はそれぞれ非無水物および非アミ
ノモノマー残基である）を特徴とする反復単位を有する
。

特に好ましいものは、ポリイミドであり、二無水物また
はジアミン、特に後者は非対称であるため、結晶化度が
低くまたは全く非晶質であるものである。かかるポリイ
ミドはチバーガイギー・コーポレーション（ｃ１ｂａ−
Ｇｅｌｇｙ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｌｏｎ）からマトリミド
（ＭＡＴＲＩＭＩＤ）■５２１８という商標で市販され
ており、２５℃でＮ−メチルピロリドン中で０．５１ｉ
量％濃度で測定した固有粘度は＞０．８２ｄｌ／　ｇで
ある。

これらの最も好ましいポリイミドの分子量は、２０．０
００ダルトンよりも大きく、好ましくは５０，０００ダ
ルトンより大きく、最も好ましくは約１００．０００の
範囲である。

示差的に可溶性の熱可塑性樹脂以外の本発明の樹脂系成
分は、通常の方法で混合およびブレンドする。液体エポ
キシ樹脂と固形のエポキシ樹脂の混合物を用いるときに
は、後者を液体エポキシ中にスラリー混合して最終的な
樹脂系が適当な粘着性とドレープ性を示すようにするこ
とができる。

スラリー混合温度は、９０℃未満であることが好ましく
、更に好ましくは４０℃〜８０℃の間である。このよう
な方法では、固形のエポキシは粒状の形態であるのが好
ましく、最も好ましくは球状またはほぼ球状の形態であ
り、平均粒度が１０−未満であり、好ましくは５ＬＬ１
１％最も好ましくは２−未満である。ポリイミドまたは
他の可溶性熱可塑性樹脂を用いるときには、これを混合
中に加えてよく、または他の成分を配合する前に溶融し
て混合物とすることができる。粒子の粒度が３０．未満
、好ましくは２０未満、最も好ましくは１０１Ｊｌ１１
未満である場合に非示差的可溶性の熱可塑性樹脂の粒子
を含んでいる樹脂混合物を用いることができるが、可溶
性の熱可塑性樹脂の総ては樹脂混合物中に溶解するのが
好ましい。次に、示差的に可溶性の熱可塑性樹脂を、一
般的には高乃至中程度の剪断の条件下にて次に樹脂系に
懸濁する。

通常のエポキシ系の混合温度は、一般的には６０℃〜１
３０℃である。示差的に可溶性の非晶質ポリスルホンを
添加するのはこの範囲内であるが、樹脂の粘度が適当で
ある場合には低混合温度で加えるのが有利である。粘度
は、フィルム化の前に除去される溶媒を加えることによ
って減少することがある。しかしながら、この方法は揮
発生成分を完全に除去することは困難であるので好まし
くない。

多数のプレプレグの総を積層することによって製造され
る複合体は、通常の硬化法、例えば１５０℃〜２００℃
、好ましくは１７０℃〜１８０℃の温度で数時間によっ
て硬化される。仕上げされたプレプレグ中の示差的に可
溶性の熱可塑性樹脂の分布は確実には知られていない。

硬化の際に、示差的に可溶性の熱可塑性樹脂は実質的に
エポキシ樹脂に溶解するが硬化の後には熱可塑性樹脂に
富む材料の中間層を形成するものと思われる。このよう
なプレプレグからの最良の複合体では、この中間層は通
常の光学顕微鏡によって検出されないが、増加した熱可
塑性樹脂の濃度の勾配は、反射型紫外螢光顕微鏡によっ
て示すことができる。この層が存在することは、本発明
の要件に合う示差的に可溶性の非晶質の熱可塑性樹脂を
米国特許第３，７８４゜４３３号明細書に開示されてい
るようにフィルム含浸法によって繊維補強されたプレプ
レグの製造に用いられるときに生じる靭性の著しい増加
にとって重要であると思われる。不運なことには、本発
明の樹脂系は溶液含浸が困難であるが、溶液含浸の後に
、通常のホットメルト法、フレキソ印刷法のような印刷
法、またはプレプレグ上でのフィルムの噴霧によりポリ
スルホンを含有する追加の層のコーティングの使用をプ
レプレグ製造法として利用できる。溶液含浸用の受容可
能な溶媒はアセトンである。

本発明の強化されたエポキシ樹脂系を、フィルム接着剤
または繊維補強プレプレグの製造のためのマトリックス
樹脂として、用いることができ、好ましくは後者を使用
する。最も好ましい用途では、本発明のエポキシ樹脂系
を用いて炭素繊維補強複合体を積層するのに用いられる
炭素繊維を含浸するのに用いられる。かかる複合体は、
航空産業および輸送産業に広汎に使用される。

「炭素繊維」という用語は、アクリロニトリル繊維また
はピッチを含有する炭素を熱分解して、分子構造とは無
関係にその含有物がほぼ全部が炭素である繊維を生成さ
せることによって製造される繊維を意味する。かかる繊
維は、従来は「グラファイト」　「炭素／グラファイト
Ｊ　　ｒｃ／ＧＪまたは「炭素」繊維と呼ばれていた。

これらの繊維は、現在では一般に「炭素」繊維と呼ばれ
ている。

炭素繊維は、単一方向性の繊維または糸の束の形態で供
給することができ、或いは布に織ることができる。単一
方向性の糸の形態で供給されるときには、かかる糸の多
くは、好適なマトリックス樹脂で含浸することによって
平坦で単一方向性のプレプレグに用いられる。

繊維または織られた炭素繊維の布の平行な糸を含浸する
には、米国特許第３．７８４，４３３号明細書に教示さ
れているようなフィルム含浸法が一膜内ニ用いられる。

この方法では、未硬化のマトリックス樹脂の薄いフィル
ムを製造して、剥離紙またはフィルムで一時的に支持す
る。適当な樹脂含量を有する樹脂含浸した繊維を製造す
るためには、かかるマトリックス樹脂フィルムの厚みお
よび表面積当たりの重量は様々である。この樹脂含量は
約ｌＯ〜約６０重量％で変化することができるが、２５
〜約４５重量％であるのが好ましく、層プレプレグ重量
に対して３０〜約４０重量％であるのが最も好ましい。

ニートの樹脂フィルムを製造した後、フィルムをその支
持体からストリップし、一連の加熱ローラーなどによっ
て繊維基剤と共に供給して、液体樹脂を溶融して繊維基
剤とする。この技法が呼ぶ「フィルム化」は、フィルム
の重量を適当に調製することによって繊維基剤の一方か
らまたは両方から行うことができる。本発明の実施では
、二重フィルム化を用いるのが最も望ましいが、単一フ
ィルム法を用いても良好な結果を得ることもできる。

これらの含浸の後にプレプレグを剥離紙またはフィルム
によって両側で支持して、一般的には周囲以下の温度で
保存し、将来の使用に備える。この使用に当たっては、
プレプレグをそれらの剥離紙基材からストリップして、
多層を互いに積層させる。この積層または「レイアップ
コの後、組立体を真空にして、「デバルクコした後、こ
の組立体を高温で、一般的には中程度の圧で硬化させて
複合体とする。

最も望ましいのは、複合体が高弾性率、高い引張強さお
よび圧縮強さ、耐衝撃によって誘発される損傷性および
優れた耐溶媒性を示すことである。

更に、これらの特性は熱時および冷時、および高および
低湿度の条件下で保持されることが望ましい。理想的に
は、激しい衝撃の後の複合耐の圧縮強さは、その衝撃前
の値と余り変わらない。しかしながら、実際には、これ
らの衝撃後圧縮（ｃＡＩ）値は、衝撃前の値よりかなり
小さくなる。したがって、ＣＡＩ値はプレプレグと商業
的に実行可能な複合体の製造における有用性を評価する
のに極めて重要である。本発明のプレプレグでは、１５
００インチ−ボア１フ Ｋｓｌより大きく、更に好ましい態様ではＣＡＩが４５
　Ｋｓｌより大きい複合体を通常の方法で製造すること
ができ、これらの値は両方とも第三期強化（すなわちエ
ラストマー性粒子）なしであり、更に改良することがで
きる。

以下の実施例は本発明の実施を例示するためのものであ
り、本発明の範囲を制限するためのものではない。総て
の部は特に断らないかぎり、Ｉｎｋ部である。

実施例１（比較例） エポキシ樹脂組成物は、ビスフェノールＦのビスグリシ
ジルエーテルを５００部と、フェノールで処理したシン
クロペンタジエンから得られる米国特許第３．５８３，
７３４号明細書に記載のエポキシ樹脂（　ＤＣＰＤエポ
キシ）であってエポキシ官能価が約２、２であるものを
１５００部とＤＥＲ　６６２を１０（１部とから製造し
た。樹脂を２７０丁（１３３℃）まで加熱し、均一にな
るまで攪拌した。１６０丁（７１”Ｃ）まで冷却した後
、４，４−ジアミノジフェニルスルホン硬化剤を８５４
部とＢＦ　３ＭＥＡ触媒を６部加え、樹脂はコーティン
グ用に貯蔵した。

実施例２ 実施例１の古注を、ビスフェノールＦエポキシ４６６部
、ＤＣＰＤエポキシ９３３部およびジアミノジフェニル
スルホン５９９部を用いて行ったが、この樹脂系に、Ｉ
ＣＩ　ＨＴＡポリスルホンであってレーザー粒度分析器
で測定した平均粒度が１３μｍであるもの５００部を１
６０″Ｆ　（７１’Ｃ）で加えた。混合を１５〜３０分
間続けることによって、ポリスルホンのわずかの膨潤以
外は、全く見られなかった。

実施例３ 実施例２にしたがって行なったが、マトリミド（ＭＡＴ
ＲＩＭＩＤ）■５２１８ポリイミド熱可塑性樹脂２５０
部とＨＴＡポリスルホン２５０部を加えた。ポリイミド
は、添加温度１６０″Ｆ　（７１”Ｃ）で部分的から完
全な溶解性まで示したが、）ＩＴＡでは溶解が見られな
かった。

実施例４（比較例） 実施例２にしたがって行なったが、ＩＣＩから得られる
ピーク（　ＰＥＥＫ）■１５０ポリエーテルケトン熱可
塑性樹脂であって平均粒度が８、５μｍであるものをＩ
Ｔ＾ポリスルホンの代わりに用いた。

実施例５（比較例） 樹脂配合物は、実施例２のように、ＤＣＰＤエポキシを
５００部、ビスフェノールＦエポキシを２５０部および
４．４−ジアミノジフェニルスルホンを３３０部用いて
製造した。この混合物に、ＢＤＴＡ　。

ＭＤＡおよびＴＤＡから製造したポリイミドであって非
フタルイミド炭素含量の９０〜９２％が芳香族炭素であ
り、レンジング・ニー・ジー（Ｌｅｎｚｌｎｇ　ＡＧ）
からポリイミドＰ８４として発売されているものを２７
０部加えた。ポリイミドは、膨潤も溶解もしなかった。

実施例６〜８ 実施例２に類似した方法で、ＨＴＡを１５、２５および
３０重量％含む組成物を製造した。ＨＴＡを１５重量％
含む組成物は、「トーレイ・パール（Ｔｏｒａｙｐｅａ
ｒｌｓ）　Ｊとして知られている充填剤である粉砕した
硬化エポキシ樹脂も５重量％濃度で含む〇実施例９（比
較例） 実施例２に類似した方法で、ＩＩＴＡポリスルホンを１
０’！！（ｆｆｉ％含む組成物を製造した。この組成物
もまた、充填剤として粉砕した硬化エポキシを１０重量
％含んでいた。

実施例１０（比較例） 実施例２に類似した方法で、ミツイ（Ｍｌｔｓｕｉ）Ｔ
ＰＩを２０重量％含む樹脂組成物である熱可塑性樹脂ポ
リイミドを製造した。

実施例１１ 実施例２に類似した方法で、ＢＡＳＦ Ａｋｔｌｅｎｇｅｓｅｌ　ｌ５ｃｈａｆ’ｔの製品であ
るＥ　１０００ポリスルホンを２０重量％含み且つ分子
ｆｉＭｖが約２９，０００ダルトンである樹脂組成物を
製造した。

実施例１２ 樹脂系は、ＤＣＰＤエポキシを１２４０．、ビスフェノ
ールＦエポキシを３１０　ｇ、　４．４−ジアミノジフ
ェニルスルホンを４５０　ｇおよび平均粒度が５，９−
のＨＴＡ非晶質のポリスルホンを５００ｇ含むことを除
き、実施例２にしたがって製造した。プレプレグは、Ｂ
ＡＳＦ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからセリオン（ｃｅｌ
　Ｉｏｎ）■０４０−８００Ｘの名称で発売されている
中間弾性率の炭素繊維であって、面繊維重量が１４５ｔ
ｒ　／　ｎｆであるものから製造した。

プレプレグおよび複合体の製造 フィルムは、二重フィルム形成法を用いて、実施例のそ
れぞれの樹脂から製造し、ハークルズ（Ｈｅｒｃｕ　Ｉ
　ｅｓ）から発売されている一方向のＩＭ−７０である
中間弾性率の炭素繊維を含浸させるのに用いた。樹脂含
量は、完成したプレプレグの重量に対して表示上では３
３重量％であった。プレプレグの製造法にしたがって、
擬等方性ラミネート［＋４５．０、−４５．９０］　４
ｓを製造し、ボーイング（Ｂｏｅｌ　ｎｇ）試験法ＢＳ
８７２８０を用いて衝撃後の圧縮（ｃＡＩ　）について
試験した。試験の結果は、下記に示す。示されたＣＡＩ
値は、１５００１ｎ−１ｂ／Ｉｎの衝撃後に測定した。

表−■ 実施例　　　熱可塑性型 １（Ｊｔ較例）なし ２　　　　　非晶質の ポリスルホン２ ３　　　　　非晶質の ポリスルホン ポリイミド ４　（比較例）　ＰＥＥＫ ５　（比較例）ポリイミド３ ６　　　　　非晶質の ポリスルホン２ ７　　　　　非晶質の ポリスルホン２ ８　　　　　非晶質の ポリスルホン ９（ｉｔ較例）非晶質の ポリスルホン １０　（比較例）ミツイＴＰ１ １１　　　　　　ＥｌｏｏＯＰＥ５ １２　　　　　　非晶質の ポリスルホン 量　　　ＣＡＩ　　損傷面ｉｌ！’ なし　　３７　　　１０．３ ２０％　　４８．３　　５．８５ ４９．９ ４ ２５．７ １５％ ４８．６ ５．２８ ２５％ ４７．２ ４．８４ ３０％ ５５．２ ３．６８ ３１？０　　　１４．８ ２３．０　　　３５．５ ４３．０ ７．１０ ２０％ ４３．５ １９５ ’　ｃｄの損傷面積。

２示差的に可溶性のＨＴＡ非晶質のポリスルホン。

３ポリイミド２０８０であってＴＤＡ　、　ＭＤＡおよ
びベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物の残留物を
含み、レンジング・ニー・ジーから発売されている。

４衝撃時に離層、試験不能。

５他の実施例に関する繊維の変化。

表は、本発明の優れた点を示す。示差的に可溶性の非晶
質ポリスルホンを２０重量％用いる実施例３により、ベ
ースの未改質エポキシ樹脂系に比較して約３０％上回る
ＣＡＩの改良が生じるが、比較実施例４．５およびｌＯ
では、他の熱可塑性樹脂が同一の濃度でＣＡＩが実際に
減少することを示す。比較実施例９は、有効であるポリ
スルホンの量に対する下限があり、１０重量％の濃度で
は、複合体のＣＡＩが実際に減少することを示す。しか
しながら、実施例３では、この前記の示差的に可溶性の
ポリスルホンの下限１０重量％が、他の可溶性熱可塑性
樹脂と組み合わせた場合に効果的であることを示す。実
施例１１は、ＨＴＡ以外の示差的に可溶性の熱可塑性樹
脂は、エポキシ樹脂の靭性を増加するのに有用であるこ
とを示す。

これらの系は、すべて単一相であることに留意しなけれ
ばならない。バックナールとバートリッジによって注目
された最初の溶融−均一系の硬化による相分離は、本発
明の組成物には見られなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硬化性のエポキシ樹脂組成物の靭性を増加する方法
   であって、この組成物に、総組成物に対して約１５重量
   ％〜約５０重量％の示差的に可溶性の粒子状の熱可塑性
   樹脂を加えて成り、前記の熱可塑性樹脂の実質的な量が
   未硬化樹脂系において粒子状のままであり、且つ前記の
   樹脂組成物を硬化すると、前記の熱可塑性樹脂なしの同
   じ組成物に比較して靭性が増加し、相分離をほとんど示
   さないことを特徴とする方法。 ２、前記の示差的に可溶性の熱可塑性樹脂が非晶質ポリ
   スルホンである、請求項１に記載の方法。 ３、前記の非晶質ポリスルホンが約２０〜約３０重量％
   の量で存在する、請求項２に記載の方法。 ４、熱可塑性樹脂含有エポキシ樹脂系が、中間的なモジ
   ュラスの炭素繊維強化プレプレグであって、これをボー
   イング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて積層して硬化する
   と、６．６８ｋＪ／ｍの衝撃の後に２７５ＭＰａより大
   きな衝撃後圧縮を有するものを製造可能である、請求項
   ３に記載の方法。 ５、熱可塑性樹脂含有エポキシ樹脂系が、中間的なモジ
   ュラスの炭素繊維強化プレプレグであって、これをボー
   イング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて積層して硬化する
   と、６．６８ｋＪ／ｍの衝撃の後に３１０ＭＰａより大
   きな衝撃後圧縮を有するものを製造可能である、請求項
   ３に記載の方法。 ６、熱可塑性樹脂含有エポキシ樹脂系が、中間的なモジ
   ュラスの炭素繊維強化プレプレグであって、これをボー
   イング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて積層して硬化する
   と、６．６８ｋＪ／ｍの衝撃の後に３４０ＭＰａより大
   きな衝撃後圧縮を有するものを製造可能である、請求項
   ３に記載の方法。 ７、（ａ）官能価が約２以上であるエポキシ樹脂と、 （ｂ）芳香族ジアミンまたはジフェノール硬化剤と、 （ｃ）粒子状の示差的に可溶性のエンジニアリングサー
   モプラスチック１５〜約５０重量％であって、前記の粒
   子の平均直径が２μｍ〜約３５μｍであるものとを含ん
   で成る熱硬化性エポキシ樹脂系であって、 前記の組成物を硬化したとき、熱可塑性樹脂に富む領域
   とエポキシ樹脂に富む領域とへの実質的な相分離が起こ
   らないことを特徴とする系。 ８、前記の示差的に可溶性のエンジニアリングサーモプ
   ラスチックが非晶質ポリスルホンである、請求項７に記
   載の熱硬化性樹脂。 ９、前記の芳香族ジアミン硬化剤が、４， 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およびそれらの混合物から成る群
   から選択される、請求項８に記載の熱硬化性樹脂。 １０、官能価が２以上である前記のエポキシ樹脂が、フ
   ェノール化したシンクロペンタジエンのグリシジルエー
   テル、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡ、Ｎ，Ｎ，
   Ｎ′，Ｎ′−テトラグリシジルメチレンジアニリンおよ
   びＮ，Ｎ，Ｏ−トリス［グリシジル］−ｐ−アミノフェ
   ノールから成る群から選択される、請求項８に記載の熱
   硬化性樹脂。 １１、（ａ）プレプレグの重量に対して３０〜約９０重
   量％の量の炭素線維強化剤と、 （ｂ）請求項７に記載のエポキシ樹脂とを含んで成る熱
   硬化性プレプレグ。 １２、エポキシ樹脂系が請求項８に記載のエポキシ樹脂
   系である、請求項１１に記載のプレプレグ。 １３、エポキシ樹脂系が請求項９に記載のエポキシ樹脂
   系である、請求項１１に記載のプレプレグ。 １４、エポキシ樹脂系が請求項１０に記載のエポキシ樹
   脂系である、請求項１に記載のプレプレグ。 １５、ボーイング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて製造し
   て衝撃を加えた擬等方性パネルが、６．６８ｋＪ／ｍの
   衝撃の後に２７５ＭＰａより大きな衝撃後圧縮を有する
   、請求項１１に記載のプレプレグ。 １６、ボーイング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて製造し
   て衝撃を加えた擬等方性パネルが、６．６８ｋＪ／ｍの
   衝撃の後に３１０ＭＰａより大きな衝撃後圧縮を有する
   、請求項１２記載のプレプレグ。 １７、ボーイング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて製造し
   て衝撃を加えた擬等方性パネルが、６．６８ｋＪ／ｍの
   衝撃の後に３１０ＭＰａより大きな衝撃後圧縮を有する
   、請求項１３記載のプレプレグ。 １８、ボーイング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて製造し
   て衝撃を加えた擬等方性パネルが、６．６８ｋＪ／ｍの
   衝撃の後に３４０ＭＰａより大きな衝撃後圧縮を有する
   、請求項１１記載のプレプレグ。 １９、ボーイング試験法ＢＳＳ７２６０に準じて製造し
   て衝撃を加えた擬等方性パネルが、６．６８ｋＪ／ｍの
   衝撃の後に３４０ＭＰａより大きな衝撃後圧縮を有する
   、請求項１２記載のプレプレグ。 ２０、（ａ）官能価が約２以上であるエポキシ樹脂と、 （ｂ）芳香族ジアミンまたはジフェノール硬化剤と、 （ｃ）粒子状の示差的に可溶性のエンジニアリングサー
   モプラスチック１０〜約３０重量％であって、前記の粒
   子の平均粒度が２μｍ〜約３５μｍであるものと、 （ｄ）樹脂混合温度で樹脂系に可溶性であるかまたは実
   質的に可溶性のエンジニアリング熱可塑性プラスチック
   ５〜約２０重量％を含んで成る熱硬化性エポキシ樹脂系
   であって、 前記の樹脂系から製造した中間的なモジュラスの炭素線
   維強化複合体が、６．６８ｋＪ／ｍの衝撃の後に２７５
   ＭＰａより大きな衝撃後圧縮を得ることができる、熱硬
   化性エポキシ樹脂系。 ２１、前記の可溶性エンジニアリング熱可塑性プラスチ
   ック（ｄ）がポリイミド熱可塑性プラスチックである、
   請求項２０に記載の樹脂系。 ２２、前記の芳香族ジアミン硬化剤が、３，３′−ジア
   ミノジフェニルスルホンと４，４′−ジアミノジフェニ
   ルスルホンから成る群から選択される、請求項２０に記
   載の樹脂系。 ２３、前記の芳香族ジアミン硬化剤が、３，３′−ジア
   ミノジフェニルスルホンと４，４′−ジアミノジフェニ
   ルスルホンから成る群から選択される、請求項２１に記
   載の樹脂系。 ２４、熱硬化性マトリックス樹脂含浸繊維強化プレプレ
   グから製造した繊維強化複合体において、中心層部分に
   相分離しない熱可塑性グラディエントを設定する方法で
   あって、 （ａ）プレプレグマトリックス樹脂として熱硬化性ベー
   ス樹脂系を用いて、 （ｂ）前記のベース樹脂系に、平均粒度が２μｍ〜約３
   ５μｍの示差的に可溶性の熱可塑性樹脂１５〜約５０重
   量％を懸濁させて、熱可塑性樹脂粒子含有樹脂系を形成
   させ、 （ｃ）繊維補強剤を前記の熱可塑性樹脂粒子含有樹脂で
   含浸することによって熱硬化性プレプレグを製造して、
   熱可塑性粒子が繊維の平面に対して外側に配置された前
   記の粒子の主要な重量部で非均一に分布するようにし、 （ｄ）ベース樹脂のゲル化時間を調整して、前記の熱硬
   化性プレプレグ（ｃ）の硬化中に熱可塑性粒子の実質的
   に完全な溶解が起こるが層間領域からの実質的な分散が
   防止されるようにして、繊維強化の平面の間に熱可塑性
   グラディエントが形成されてその最大値がこれらの平面
   を実質的に媒介するように設定することを含んで成る方
   法。 ２５、ゲル化時間の調整を触媒の添加によって行う、請
   求項２４に記載の方法。