JPH0457821A

JPH0457821A - アラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0457821A
Application number: JP17107090A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Kuramoto; 蔵本　博義; Katsuhiko Katsuhata; 勝畑　勝彦
Original assignee: Toray Thiokol Co Ltd
Current assignee: Toray Thiokol Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-25

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〕本発明はアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物
に関し、特に可撓性に富み、強靭で耐アルカリ性に良好
であるとともに、アラミド繊維及びコンクリートに対し
て良好な接着性を示すアラミド繊維プリプレグ用エポキ
シ樹脂組成物に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近年、
いわゆるウォーターフロント開発の進展により各種のプ
ロジェクトが進行し、埠頭の開発、国際会議場、マリー
ナ等の整備、シーバース、海上橋の建設、海上空港の開
発、海岸部の道路橋の建設等か盛んに行われている。こ
のような海水中やスプラッシュゾーン、あるいは海岸部
における建造物では、塩害による鉄筋の腐食が起き、コ
ンクリートか大きく劣化することがある。また、このよ
うな臨海地における建造物に限らず、一般の鉄筋コンク
リート構造物にも劣化がみられ、問題となっている。

塩害等による鉄筋の腐食を防止するために、これまでさ
まざまな対策が実施されている。その一つに、炭素繊維
やアラミド繊維などの繊維系新素材をコンクリートの補
強材として使用する方法がある（たとえば日本経済新聞
社刊ｒ１９９０年ユーサー・メーカー交流）オーラム資
料Ｊ　１０３ベージ、特開平１１２５４０５号等）。

炭素繊維やアラミド繊維なとのａ維系新素材は鋼材より
大きな強度を有し、軽量で錆びず、また非磁性でもある
。このような特性を有する繊維系新素材は、すてに、塩
害の激しい一部の地域の道路橋などにコンクリートの補
強材として利用されつつある。

炭素繊維、アラミド繊維等を補強材として用いる場合、
エポキシ樹脂をマトリックス樹脂として使用することか
多い。というのは、エポキシ樹脂は、他の樹脂に比して
炭素繊維やアラミド繊維などとの接着性に良好で、また
機械的性質、耐薬品性も比較的良好であるからである。

このようなエポキシ樹脂を用いる技術の一例として、た
とえば、特開平１−１２５４０５号には、炭素繊維やア
ラミド繊維などを束状とし、未硬化のエポキシ樹脂に含
浸させこれを硬化させる方法が開示されている。

しかしながら、一般に、マトリックス樹脂の破断伸びは
補強材である炭素ａ維やアラミド繊維なとの繊維自身の
破断伸びよりも大きい。たとえば、アラミド繊維自身の
破断伸びは２〜４％程度であるのに対して、通常のヒス
フェノール型のエポキシ樹脂の硬化物の破断伸びは、一
般に２％以下である。

また、炭素繊維やアラミド繊維なとの繊維系新素材と、
マトリックス樹脂との接着性が良いことが必要不可欠で
あるか、従来のエポキシ樹脂では、他の樹脂に比しては
大きな接着性を有するとは言っても、その接着性はまだ
十分とは言えない。

そのような状況下で、アラミド繊維の高強度、高弾性の
性能を十分に生がすことができ、しかもコンクリートの
補強材として使用可能なアラミド繊維プリプレグ用のエ
ポキシ樹脂組成物の開発が望まれていた。

従って、本発明の目的は、可撓性に富み、強靭で耐アル
カリ性に良好であるとともに、アラミド繊維及びコンク
リートに対して良好な接着性を有するアラミド繊維プリ
プレグ用エポキシ樹脂組成物を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的に鑑み、同一分子中にイオウ原子とヒスフェノ
ール骨格を含むエポキシ樹脂組成物について鋭意検討を
重ねた結果、本発明者らは、特定のポリサルファイド変
性エポキシ樹脂と、アミン類とを含むエポキシ樹脂組成
物は、可撓性に富み、強靭で耐アルカリ性に良好で、し
かもアラミド繊維やコンクリ−１・に対して大きな接着
強度を有することを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ
樹脂組成物は、（ａ）一般式（ただし、Ｒ１及びＲ３はビスフェノール骨格を含む有
機基であり、Ｌハ（−Ｃ２１（４０Ｃ）（２０Ｃ，Ｈ，
−５，）。

で示されるポリサルファイド骨格（ただし、ｍは１〜３
て、ポリサルファイド骨格中のＳの平均含有量を表し、
ｎは１〜５０て、−分子中におけるポリサルファイド骨
格の平均含有量を表す。

）である。）で示されるポリサルファイド変性エポキシ
樹脂、及び（ｂ）アミン類を含有し、硬化後の破断伸びか５％以上であることを特
徴とする。

また本発明のコンクリート補強用のアラミド繊維プリプ
レグ用エポキシ樹脂組成物は、（ａ）一般式（ただし、Ｒ１及びＲ３はビスフェノール骨格を含む有
機基であり、Ｒ２は（’−Ｃ２Ｈ４０ＣＨ２０Ｃ２Ｈ４
’−３ｊ。−で示されるポリサルファイド骨格（ただし
、ｍは１〜３て、ポリサルファイド骨格中のＳの平均含
有量を表し、ｎは１〜５０で、−分子中におけるポリサ
ルファイド骨格の平均含有量を表す。）である。）で示
されるポリサルファイド変性エポキシ樹脂、及び（ｂ）アミン類を含有し、硬化後の破断伸びか５９６以上であることを
特徴とする。

本発明を以下詳細に説明する。

本発明において使用するポリサルファイド変性エポキシ
樹脂は、下記一般式（１）により表されるものである。

上記一般式（１）中のＲｏ及びＲ３はヒスフェノール骨
格を含む有機基である。上記ビスフェノール骨格を含む
有機基としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＡＤ型エポキン樹脂、ハロゲン化ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ハロケ
ン化ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂なと、またはこれ
らと類似の分子構造を含むものを挙げることかできる。

また、上記一般式（１）中のＲ２は下記一般式（２）に
より示されるポリサルファイド骨格である。

（−Ｃ２Ｈ＜０ＣＨ２０Ｃ２Ｈ４−Ｓ、）、、−・・・
（２）上記一般式（２）中における、Ｓの平均含有量ｍ
の範囲は１〜３であり、好ましくは１．５〜２，５であ
る。

さらにポリサルファイド骨格の平均含有量ｎの範囲は１
〜５０であり、好ましくは２〜３０である。

ポリサルファイド骨格の平均含有量ｎか１未満であると
通常のビスフェノール型エポキシ樹脂と同等になり、ま
たｎか５０を超えると粘度が高くなり、使用しずらくな
る。

このようなポリサルファイド変性エポキシ樹脂としては
、２５°Ｃにおける粘度か３０００ポイズ以下のものが
好ましく、例えば、東しチオコール■製ｒＦＬＥＰ−１
０Ｊ、ｒＦＬＥＰ−５０Ｊ、ｒＦＬＥＰ−６０Ｊ等を挙
げることができる。

なお、本発明においてはポリサルファイド変性エポキシ
樹脂を単独で使用するのが望ましいか、必要に応じてポ
リサルファイド変性エポキシ樹脂に少量のビスフェノー
ル型エポキシ樹脂を混合して使用することもできる。

本発明では、上述したポリサルファイド変性エポキシ樹
脂にアミン類を配合する。

本発明で使用されるアミン類としては、例えば、トリエ
チレンテトラミン、イソフォロンジアミン、１．３−ビ
ス（アミノメチル）シクロヘキサン、ｍ−キシレンジア
ミン、ペンタエチレンへキサミン、シクロヘキシルアミ
ン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メ
タン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、３，３−
ジアミノジフェニルスルホン、４．４’−ジアミノジフ
ェニルスルホン、ｍ　−フェニレンジアミン、Ｎ−シア
ノエチルキシリレンジアミン、Ｎ−ベンジルエチレンジ
アミン、１−（２−アミノエチル）ピペラジン、ジメチ
ルアミノメチルフェノール、２−エチル−４−メチルイ
ミダゾール、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯塩、変
性ポリアミン（例えば、旭電化工業銖製［アデカハード
ナーＥＨ−２２０Ｊ　、旭電化工業■製「アデカハード
ナーＥＨ−２３０Ｊ　、旭電化工業■製「アデカハー）
−ナーεＨ−５］Ｊ　、エイ・シー・アイ・ジャパン・
リミテッド製［アンカミンＭＣＡ　Ｊ、油化シェルエポ
キシ■製「エポメートＮ−００１Ｊ、油化シェルエポキ
シ■製［エポメー）　Ｂ−００２ＷＪ、油化シェルエポ
キシ相製［エビキュア３０１２Ｊ　、住人化学工業■製
「スミキュアーＡＦＪ　、大部産業■製「ダイトフラー
ルＸ−１９４２Ｊ　、大部産業■製「ダイトフラールＸ
−２３９２」、富士化成工業■製［フジキュア＃５００
１　Ｊ　、富士化成工業■製［フジキュア＃５４２０　
Ｊ　、三洋化成工業相製「リアクトＣＡ−１０１Ｊ等か
挙げられる。

本発明において、アミン類の配合量は使用するアミン類
中の活性水素当量によって異なる。アミン類の配合量は
、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂のエポキシ当量と
使用するアミン類の活性水素当量とから計算される化学
当量（エポキシ基１モル当たりアミン類の活性水素１モ
ル）の０．７〜１．５倍か好ましい。化学当量の１．５
倍を超えるアミン類を使用した場合、あるいは、化学当
量の０゜７倍未満のアミン類を使用した場合は、ポリサ
ルファイド変性エポキシ樹脂とアミン類との反応か不完
全となり、接着性、耐薬品性なとか悪化するので好まし
くない。

本発明のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物
は主としてポリサルファイド変性エポキシ樹脂とアミン
類により構成されるか、さらに必要に応じて、反応希釈
剤なとの相溶性あるいは親和性のある高分子物質を添加
することかできる。

本発明のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物
は、好ましくはコンクリート構造物の補強用複合材料樹
脂として用いられるが、さらに、一定方向に配列された
テープ、シート状物、マット状物、織物等、種々の形態
のアラミド繊維にも適用できる。また、炭素繊維、ポロ
ン繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維等のプリプレグ用
エポキシ樹脂組成物としても使用できる。

〔作　用〕

上述したように、本発明のアラミド繊維プリプレグ用エ
ポキシ樹脂組成物は、ポリサルファイド変性エポキシ樹
脂とアミン類とを配合している。

このためポリサルファイド変性エポキシ樹脂か有する良
好な耐アルカリ性、接着性及び濡れ性を持つ。

また、本発明のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂
組成物は、コンクリートなとの無機材料に対する接着性
か極めて良好であるので、優れたコンクリート補強材を
提供することかできる。

〔実施例〕

次に、本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳細に
説明する。

実施例１ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製“ＦＬＥＰ−１０”）１００重量部と、トリエチレン
テトラミン９重量部とを混合して、アラミド繊維プリプ
レグ用エポキシ樹脂組成物とした。

実施例２ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製“ＦＬＥＰ−１０”　）　１００重量部と、ｍ−キシ
レンシアミン１０重量部とを混合して、アラミド繊維プ
リプレグ用エポキシ樹脂組成物とした。

実施例３ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製“ＦＬＥＰ−１０”）１００重量部と、イソフォロン
ジアミン１２重量部とを混合して、アラミド繊維プリプ
レグ用エポキシ樹脂組成物とした。

実施例４ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製”ＦＬＥＰ−６０”＞　ｉｏｏ重量部と、変性ポリア
ミン（富士化成工業相製、“フジキュア＃５００１″）
３５重量部とを混合して、アラミド繊維プリプレグ用エ
ポキシ樹脂組成物とした。

実施例５ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製“ＦＬＥＰ−６０”）１００重量部と、変性ポリアミ
ン（旭電化工業■製、“アデカハートナーＥＨ−２３０
”）２７重量部とを混合して、アラミド繊維プリプレグ
用エポキシ樹脂組成物とした。

実施例６ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製“ＦＬＥＰ−６０”）１００重量部と、変性ポリアミ
ン（油化シェルエポキシ■製、゛エボメートＢ−００２
Ｗ”）３４重量部とを混合して、アラミド繊維プリプレ
グ用エポキシ樹脂組成物とした。

実施例７ポリサルファイド変性エポキシ樹脂（東しチオコール■
製“ＦＬＥＰ−６０”）１００重量部と、変性ポリアミ
ン（大部産業■製、“ダイトフラールＸ−２３９２”）
２Ｓｆｆｉ量部とを混合して、アラミド繊維プリプレグ
用エポキシ樹脂組成物とした。

比較例１ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
■製“エピコート８２８”）１００重量部と、トリエチ
レンテトラミン５重量部とを混合して、アラミド繊維プ
リプレグ用エポキシ樹脂組成物とした。

比較例２ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ
■製“エピコート８２８ジ１００重量部と、変性ポリア
ミン（旭電化工業■製、“アデカハードナーＥＨ−２３
０“）４０重量部とを混合して、アラミド繊維プリプレ
グ用エポキシ樹脂組成物とした。

アラミド繊維との接着性の測定上記各側のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成
物の接着性を評価するために、テフロンシート上にアラ
ミド繊維（デュポン・東し・ケブラー■製、“ケプラー
４９”）を固定して、その上からアラミド繊維プリプレ
グ用エポキシ樹脂組成物を塗布した。２０°Ｃて７日間
放置して硬化させた後、テフロンシートをはずし、アラ
ミド繊維を引っ張って、アラミド繊維とアラミド繊維プ
リプレグ用エポキシ樹脂組成物との接着性を調へた。

測定結果を配合物及び割合とともに第１表に示す。

硬化物物性の測定上記各側のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成
物を２０°Ｃて７日間放置して硬化させたものについて
、破断強度、破断伸びをＪＩＳ　Ｋ　７１１３「プラス
チックの引張り試験」に従って測定した。

試験結果を第１表に示す。

上記各側のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成
物を、直径１０ｃｍ、厚さ２　ｍｍのシート状にして２
０°Ｃて７日間放置して硬化させた。硬化物を１０％水
酸化ナトリウム水溶液に１力月間浸漬して、硬化物の外
観の変化を調へた。

試験結果を第１表に示す。

コンクリ−１・どの接着強さの測定上記各例のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成
物で、４０ｍｍ　ｘ　４０ｍｍ　ｘ　８０ｍｍの十分に
乾燥した２つのコンクリートブロックを接着し、２０°
Ｃ（湿度５５％）で７日間放置し、硬化・させた。この
サンプルを用いて、エポキシ樹脂組成物とコンクリート
との接着強さをＪＩＳ　Ａ　６０２４　ｒ建設補修用エ
ポキシ樹脂」に従って測定した。

試験結果を第１表に示す。なお「コンクリート破壊」と
は、コンクリートブロックの接着面（エポキシ樹脂組成
物の接着層）での破壊は起こらず、コンクリートブロッ
ク内での破壊か生じたことを示す。一方、「エポキシ樹
脂破壊」とは、コンクリートブロックには変化がなく、
接着層（エポキシ樹脂層）のみか破壊されたことを示す
。

第１表より明らかなように、本発明のアラミド繊維プリ
プレグ用エポキシ樹脂組成物は、アラミド繊維によく接
着する。また、硬化物の破断伸びは５％以上となってい
る。一方、比較例におけるアラミド繊維プリプレグ用エ
ポキシ樹脂組成物では、アラミド繊維との接着性か不十
分てあり、硬化物の破断伸びは２％以下となっていた。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明のアラミド繊維プリプレグ
用エポキシ樹脂組成物は、ポリサルファイド骨格を有す
るエポキシ樹脂を主成分としているため、耐アルカリ性
、耐薬品性、耐久性、強靭性に優れている。

また、本発明のアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂
組成物は、アラミド繊維のみならずコンクリートに対し
て大きな接着性を発現するとともに、破断伸びも大きい
。

以上の特徴を有する本発明のアラミド繊維プリプレグ用
エポキシ樹脂組成物は、コンクリートの補強材などの土
木建築用複合材料マトリックスのみならず、自動車用複
合材料マトリックス、船舶用複合材料マトリックス、産
業用複合材料マトリックスなどに好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｒ＿１及びＲ＿３はビスフェノール骨格を含
む有機基であり、Ｒ＿２は（−Ｃ＿２Ｈ＿４ＯＣＨ＿２
ＯＣ＿２Ｈ＿４−Ｓ＿ｍ）＿ｎ−で示されるポリサルフ
ァイド骨格（ただし、ｍは１〜３で、ポリサルファイド
骨格中のＳの平均含有量を表し、ｎは１〜５０で、一分
子中におけるポリサルファイド骨格の平均含有量を表す
。）である。）で示されるポリサルファイド変性エポキシ
樹脂、及び（ｂ）アミン類を含有し、硬化後の破断伸びが５％以上であることを特
徴とするアラミド繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物
。
（２）（ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、Ｒ＿１及びＲ＿３はビスフェノール骨格を含
む有機基であり、Ｒ＿２は（−Ｃ＿２Ｈ＿４ＯＣＨ＿２
ＯＣ＿２Ｈ＿４−Ｓ＿ｍ）＿ｎ−で示されるポリサルフ
ァイド骨格（ただし、ｍは１〜３で、ポリサルファイド
骨格中のＳの平均含有量を表し、ｎは１〜５０で、一分
子中におけるポリサルファイド骨格の平均含有量を表す
。）である。）で示されるポリサルファイド変性エポキシ
樹脂、及び（ｂ）アミン類を含有し、硬化後の破断伸びが５％以上であることを特
徴とするコンクリート補強用のアラミド繊維プリプレグ
用エポキシ樹脂組成物。