JPH06157784A - 繊維含浸用樹脂組成物 - Google Patents

繊維含浸用樹脂組成物

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JPH06157784A
JPH06157784A JP30518092A JP30518092A JPH06157784A JP H06157784 A JPH06157784 A JP H06157784A JP 30518092 A JP30518092 A JP 30518092A JP 30518092 A JP30518092 A JP 30518092A JP H06157784 A JPH06157784 A JP H06157784A
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JP
Japan
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fiber
weight
epoxy resin
dicyandiamide
resin composition
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JP30518092A
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Taro Mihara
太郎 三原
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維強化樹脂複合材料とした時、高いILS
S値をもたらす繊維に含浸用樹脂組成物を提供する。 【構成】 (a) エポキシ樹脂、(b) 50%粒径が繊維の
直径の0.1〜3倍であるジシアンジアミド、及び(c)
ジシアンジアミドに対して不溶性または難溶性の溶剤、
からなる繊維含浸用樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は繊維強化複合材料の中間
体であるプリプレグを溶剤法で製造する為の繊維含浸用
樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】繊維強化複合材料は、種々の繊維とマト
リックス樹脂からなる材料である。繊維強化複合材料を
構造体として機械的性能を発現させる為には、繊維とマ
トリックス樹脂との接着力が重要な要素のひとつであ
る。接着力の目安としては成形体の層間剪断強度(以後
ILSSと称す)が通常測定される。
【0003】エポキシ樹脂は繊維に対する接着力にすぐ
れる為に、繊維強化複合材料用マトリックス樹脂として
多く使用されている。マトリックス樹脂としてエポキシ
樹脂組成物を用い、繊維に対する接着力を改善する方法
に付いては、従来から樹脂の組成構造を変えることが提
案されてきた。例えば特開昭55-25217号公報には、ジグ
リシジルアミノ基を有するエポキシ樹脂とジアミノジフ
ェニルスルホンを主成分としたエポキシ樹脂組成物が示
されている。また、特開平 2-11641号公報にはトリグリ
シジルアミノクレゾールとジシアンジアミドを主成分と
したエポキシ樹脂組成物が示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしならが、このよ
うなエポキシ樹脂組成物はその成分のエポキシ樹脂が一
般的なエポキシ樹脂に較べて高価であり、また、貯蔵安
定性に劣る等の欠点を有している。そこで、ことさらに
特殊なエポキシ樹脂を用いずとも高いILSSをもたら
す樹脂組成物を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A) エポキシ
樹脂、(B) 50%粒径が繊維の直径の0.1〜3倍のジ
シアンジアミド、及び(C) ジシアンジアミドに対して不
溶性または難溶性の溶剤、からなる繊維含浸用樹脂組成
物である。
【0006】(A) のエポキシ樹脂は、ことさらに特段な
ものでなく周知のものでよい。例えばビスフェノール系
エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化エポ
キシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステ
ル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、
複素環式エポキシ樹脂及びこれらの変成樹脂等の単独ま
たは混合樹脂が用いられる。
【0007】(B) のジシアンジアミドは、その50%粒
径が繊維の直径の0.1〜3倍であり、好ましくは0.
2〜2倍である。ジシアンジアミドの粒径が該範囲であ
れば、繊維表面や繊維間でのジシアンジアミドの分布が
適度に均一となって、高いILSSを発現すると推定さ
れる。なお、ここで50%粒径とは、粒度累積分布の5
0%値である。粒度累積分布の測定は、例えばJIS Z882
0 液相沈降法による粉体の粒子径分布測定方法がある。
【0008】このような粒径のジシアンジアミドを得る
為の方法は限定されるものではなく、未粉砕の市販ジシ
アンジアミドをジェット粉砕機のごときもので粉砕し、
必要によって分級することによって得られる。
【0009】ジシアンジアミドの量は、(A) のエポキシ
樹脂100重量部に対して2〜15重量部である。2重
量部未満あるいは15重量部以上であると繊維強化複合
材料の高いILSSが発現しにくい。
【0010】(C) の溶剤は、エポキシ樹脂は溶解する
が、ジシアンジアミドは不溶か難溶のものが該当する。
つまり、ジシアンジアミドを固体粒子状で繊維に含浸用
樹脂組成物中に懸濁している状態とするものであれば良
い。例えばドリクロロエチレン、塩化メチレン、アセト
ン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン等の単独
または混合溶剤が該当する。
【0011】溶剤の量は、本発明の樹脂組成物中の樹脂
濃度が10〜70重量%程度となる範囲である。 該樹
脂濃度は、目標とするプリプレグ中の樹脂含有率と含浸
工程から出る繊維束中の樹脂液含有量とに応じて調節さ
れる。なお、成形物の物性上、プリプレグ中の樹脂含有
率は20〜50重量%特に25〜40重量%が好まし
い。
【0012】なお、ジシアンジアミドを溶解する溶剤を
用いると、溶解したジシアンジアミドが、溶剤の揮散に
より大きな粒子となって析出することから、ILSSが
低下すると考えられる。
【0013】本発明において、ジシアンジアミドの他に
他の公知の硬化剤を混合して使用することも可能であ
る。例えば、3,3’−ジアミノジフェニルスルフォ
ン、4,4’−ジアミノジフェニルスルフォン、ジアミ
ノジフェニルメタン、ビスフェノールS、ビスフェノー
ルA、テトラメチルグアニジン、フェノールボラック樹
脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族アミン、イミダ
ゾール誘導体、酸無水物、三弗化硼素錯体等である。
【0014】本発明において、エポキシ樹脂組成物の硬
化を促進する為に、公知の促進剤を用いても良い。例え
ば、尿素誘導体、イミダゾール誘導体、三弗化硼素のア
ミン錯体、三級アミン、三級アミンのカルボン酸塩等が
挙げられる。なかでも低温硬化性並びにシェルフライフ
の点では、ジクロロフェニル−1,1ジメチルウレアの
ごとき尿素誘導体が望ましい。
【0015】前述の(A) 、(B) 、(C) の3成分と、その
他の剤とから繊維含浸用樹脂組成物とするには、これが
均一に混合できれば、いかなる方法でもよく、ことさら
に限定されない。(B) のジシアンジアミドの固結や、2
次凝集を防止し、均一に混合し易くするため、予め(A)
のエポキシ樹脂の一部と混合しておいてもよい。
【0016】本発明の樹脂組成物を含浸させる繊維とし
ては、繊維強化複合材料を形成する繊維であって、例え
ば炭素繊維、黒鉛繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、
アルミナ繊維、ボロン繊維、窒化ケイ素繊維、芳香族ポ
リアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、等を例示する
ことができる。また、使用目的によっては2種以上の繊
維を併用することもできる。この該繊維は、繊維強化複
合材料として周知の使用形態と同じく集合した形態で用
いられる。つまり、多数の単繊維からなる繊維束、複数
の繊維束を一方向に引き揃えたもの、一方向に引き揃え
たものを方向を変えて重ね合わせたもの、製織して布状
にしたもの、などである。
【0017】本発明の樹脂組成物を該繊維に含浸させて
プリプレグとするにはいわゆる溶剤法又はウェット法と
称される方法による。つまり、該樹脂組成物を入れた容
器に、該繊維を浸して通過させ、溶剤を揮散させる方法
である。
【0018】得られるプリプレグは、繊維の使用形態に
より、ストランド状、一方向引き揃えシート状、織物状
のプリプレグとなる。このプリプレグをドライフィラメ
ントワイディング法、プレス法、オートクレーブ法、な
どにより所定の形状に成形することにより、繊維強化複
合材料成形体が得られる。
【0019】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物を含浸して
得られたプリプレグを用いて成形した繊維強化複合材料
は、高いILSSを示す。むろん、本来高いILSSを
示すエポキシ樹脂を用いると、さらに高いILSSとな
る。
【0020】
【実施例】本発明を実施例にて詳細に示す。実施例にて
用いた装置、方法は以下の通り。 ・ジシアンジアミドの粉砕機:日本ニューマチック工業
(株)製ジェット粉砕機PJM200SC型。 ・粒度累積分布:島津製作所(株)遠心沈降式粒度分布
測定装置CP-50 型を用いて測定した。 ・樹脂板のILSS:ASTM−D2344に準拠して
測定した。
【0021】実施例1 ビスフェノール系エポキシ樹脂(スミエポキシELA1
28、住友化学工業(株)製)16重量部、ビスフェノ
ール系エポキシ樹脂(スミエポキシESA011、住友
化学工業(株)製)18重量部、ノボラック系エポキシ
樹脂(スミエポキシESCN220、住友化学工業
(株)製)33重量部、ノボラック系エポキシ樹脂(E
CN9511、チバガイギー社製)33重量部に、ジシ
アンジアミド(日本カーバイド工業(株)製ヂシアンヂ
アミド2000)50%粒径3μmに粉砕したもの4.
4重量部、1,1−ジメチル−3−(3,4−ジクロロ
フェニル)尿素(ディーピーハードナー95、デュポン
社製)4.4重量部、及びトリクロロエチレンを混合
し、固形物含量45重量%のエポキシ樹脂組成物溶液を
調製した。
【0022】次にこの樹脂溶液中に、炭素繊維(マグナ
マイトIM7、ハーキュレス社製、単繊維直径約5μ
m、12000フィラメイト、繊度0.45g/m)を連
続して浸漬して引き出し、次いで約60℃の温風を吹き
付けて予備乾燥しながら、離型紙を巻き付けた直径32
cmのドラムにピッチ1.71mmで巾20cmに巻き取り、
さらにこのドラムを真空オーブン中80℃で一時間保ち
溶剤を揮散させた後切り開いてプリプレグシートを作成
した。このプリプレグシートの炭素繊維目付けは263
g/mm2 で、樹脂含有量は35重量%であった。得られた
プリプレグシートを切断して、繊維が同一方向になるよ
うに積層し、オートクレーブ内で真空バッグ法によりバ
ッグ内を減圧にし、バッグ外圧力6kg/cm2で80℃で2
時間加圧加熱したのち3℃/分の速度で120℃まで昇
温し、120℃でさらに2時間加熱して硬化させた。得
られた硬化板のILSSは、11.2kg/mm2であった。
【0023】実施例2 テトラブロモビスフェノールA(ブロモケムファーイー
スト(株)製)13重量部、ビスフェノール型エポキシ
樹脂(スミエポキシELA128、住友化学工業(株)
製)13重量部、2−エチル4−メチルイミダゾール
(キュアゾール2E4MZ、四国化成工業(株)製)
0.0019重量部を充分混合した後、170〜180
℃で3時間反応させて得られた臭素化エポキシ樹脂、グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂(スミエポキシELM4
34、住友化学工業(株)製)74重量部に、50%粒
径3μmに粉砕したジシアンジアミド2.4重量部、
1,1−ジメチル−3−(3,4−ジクロロフェニル)
尿素4.4重量部とにトリクロロエチレンを混合し、固
形物含量20重量%のエポキシ樹脂溶液を調製した。次
にこの液中に、炭素繊維(マグナマイトIM7、ハーキ
ュレス社製、単繊維直径約5μm、12000フィラメ
ント、繊度0.45g/m )を連続して浸漬して引き出
し、次いで160〜180℃の熱風オーブン内を通して
乾燥し、巻き取り機に取りストランド状のプリプレグを
得た。
【0024】このストランド状プリプレグの樹脂含有量
は34重量%であった。このストランドプリプレグを巻
出機にかけて巻き出し、離型紙を巻き付けた直径32cm
のドラムに、ピッチ1.71mmで巾20cmに巻き取っ
た。この時、離型紙に対する粘着性を与える為に、ドラ
ム上の巻き付け位置に温風を吹き付けた。その後、これ
を切り開いてプリプレグシートを作成した。得られたプ
リプレグシートを切断して、繊維が同一方向になるよう
に8枚を積層し、熱プレスにて140℃で1時間保持し
て硬化し、さらに140℃のオーブン内で7時間加熱し
て硬化板を得た。得られた硬化板のILSSは、12.
5kg/mm2であった。
【0025】実施例3 実施例2において、ジシアンジアミドの量を6.4重量
部にした以外は同様に行った。得られた硬化板のILS
Sを測定したところ、13.6kg/mm2であった。
【0026】実施例4 実施例2における樹脂組成物溶液の調製において、ジシ
アンジアミドの量を4.4重量部とした以外は、同様に
行った。該溶液を用いて、実施例2と同様に行いプリプ
レグシートを作成した。得られたプリプレグシートを切
断して、繊維が同一方向になるように8枚積層し、オー
トクレーブ内で真空バッグ法によりバッグ内を減圧に
し、バッグ外圧力6kg/cm2で80℃で3時間加圧加熱し
たのち3℃/分の速度で150℃まで昇温し、150℃
でさらに5時間加熱して硬化させた。 得られた硬化
板のILSSは、12.7kg/cm2であった。
【0027】実施例5 実施例1において炭素繊維として、高弾性率炭素繊維
(トレカM46J、東レ(株)製、繊維直径約5μm、
6000フィラメント、繊度0.22g/m )用い、ドラ
ムに巻付けるピッチを1.0mmとした以外は、実施例1
と同様に行った。得られた硬化板のILSSは、10.
0kg/mm2であった。
【0028】実施例6 実施例2のエポキシ樹脂組成物溶液の調製において、ト
リクロロエチレンを減らし、固形物含量を45重量%と
した以外は、同様に行った。次にこの溶液を用いて、実
施例5と同様に行い、プリプレグシートを作成した。こ
のプリプレグシートの炭素繊維目付は225g/mm2で、
樹脂含有量は41重量%であった。得られたプリプレグ
シートから実施例4と同様にして硬化板とした。得られ
た硬化板のILSSは、9.6kg/mm2であった。
【0029】比較例1 実施例1のトリクロエチレンに代えて、メチルセロソル
ブとテトラヒドロフランの重量比が10対1の混合溶剤
を使用して、完全に溶解した均一溶液とた以外は、同様
に行った。得られた硬化板のILSSは、8.9kg/mm2
であった。
【0030】比較例2 実施例2における樹脂組成物溶液の調製において、ジシ
アンジアミドを4.4部とし、トリクロロエチレンに代
えて、メチルセロソルブとテトラヒドロフランの重量比
が10対1の混合溶剤を使用して、完全に溶解した固形
物含量45重量%均一溶液とした。続いて該溶液を用
い、実施例2と同様に行ってプリプレグを作成し、続い
てドラムに巻付けるピッチを2.0mmとした以外は、実
施例2と同様に行ってプリプレグシートを作成した。こ
のプリプレグシートの炭素繊維目付は215g/mm2 で、
樹脂含有量は40重量%であった。得られたプリプレグ
シートを用いて、実施例4と同様にして硬化板とした。
得られた硬化板のILSSは、11.6kg/mm2であっ
た。
【0031】比較例3 テトラブロモビスフェノールA13重量部、ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂13重量部、2−エチル4−メチル
イミダゾール0.0019重量部を十分に混合した後、
170〜180℃で3時間反応させて得られた臭素化エ
ポキシ樹脂にさらにグリシジルアミン型エポキシ樹脂7
4.5重量部、ジシアンジアミド6.6重量部、1,1
−ジメチル−3−(3,4−ジクロロフェニル)尿素
4.4重量部とを55℃で充分に撹拌混合し、これを用
いて塗工装置によって樹脂塗膜を作製した。次にこの塗
膜を用いて、無溶剤方式の一方向引き揃えプリプレグ装
置を用いて、炭素繊維(マグナマイトIM7、ハーキュ
レス社製、単繊維直径約5μm、12000フィラメン
ト、繊度0.45g/m )100本をピッチ1.80mmで
一方向に引き揃えた巾180mmの繊維束列に対して含浸
して、繊維目付251g/mm2、樹脂含量33重量%のプ
リプレグシートを得た。得られたプリプレグシートを用
いて、実施例4と同様にして、硬化板を得た。得られた
硬化板のILSSは、11.2kg/mm2であった。
【0032】比較例4 実施例5のトリクロロエチレンに代えて、メチルセロソ
ルブとテトラヒドロフランの重量比が10対1の混合溶
剤を使用して完全に溶解した均一溶液とた以外は、同様
に行った。得られた硬化板のILSSは、6.7kg/mm2
であった。
【0033】比較例5 実施例6のトリクロロエチレンに代えてメチルセロソル
ブとテトラヒドロフランの重量比が10対1の混合溶剤
を使用して完全に溶解した固形物含量45重量%溶液と
した以外は、同様に行った。得られた硬化板のILSS
は、8.2kg/mm2であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A) エポキシ樹脂、(B) 50%粒径が繊維
    の直径の0.1〜3倍であるジシアンジアミド、及び
    (C) ジシアンジアミドに対して不溶性または難溶性の溶
    剤、からなる繊維含浸用樹脂組成物。
JP30518092A 1992-11-16 1992-11-16 繊維含浸用樹脂組成物 Pending JPH06157784A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2503503A (en) * 2012-06-29 2014-01-01 Gurit Uk Ltd Prepregs for manufacturing composite materials

Cited By (3)

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