JPH06271651A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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JPH06271651A
JPH06271651A JP6357293A JP6357293A JPH06271651A JP H06271651 A JPH06271651 A JP H06271651A JP 6357293 A JP6357293 A JP 6357293A JP 6357293 A JP6357293 A JP 6357293A JP H06271651 A JPH06271651 A JP H06271651A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
weight
component
curing
Prior art date
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Pending
Application number
JP6357293A
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English (en)
Inventor
Shinsuke Kobayashi
伸介 小林
Norio Tsujioka
則夫 辻岡
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的低温において短時間で硬化完了し、硬
化物特性の温度依存性が小さく、かつ破断歪みが大きく
て強靭な硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物を提供す
る。 【構成】 A、エポキシ樹脂100重量部 B、分子内に二級アミン部分三個のみからなるトリアミ
ンと、分子内に二級アミン部分二個のみからなるジアミ
ンの重量比率が、1:15〜1:0.6である芳香族二
級アミンとエポキシ樹脂の予備縮合物60〜400重量
部 C、ジシアンジアミドおよびその誘導体もしくは有機酸
ヒドラジド化合物の中から選ばれた少なくとも一種類の
硬化剤 D、硬化促進剤 を含有してなるエポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明のエポキシ樹脂組成物は、
繊維強化コンポジットあるいはフィルム強化コンポジッ
ト用プリプレグのマトリックス樹脂として有用である。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂は力学物性、成形性、コス
トなどのトータルバランスに優れるため、ガラス繊維、
炭素繊維、アラミド繊維などを強化材としたコンポジッ
ト用のマトリックス樹脂として広く利用されている。特
に強化材として炭素繊維を組み合わせたCFRPは、炭
素繊維が有する優れた比強度、比弾性率を活かし、OA
機器などのハウジングやプレミアムスポーツ用品として
広く利用されてきている。さらに近年では航空宇宙関連
機器や一般産業用などの構造材としても使用され始めて
きている。
【0003】このような用途拡大に伴い、エポキシ樹脂
をマトリックス樹脂としたプリプレグやCFRPに対し
て次のような要求が高まってきた。まず第一に硬化時間
の短縮化の要求である。短時間硬化が可能であれば成型
サイクルの短縮、エネルギーコストの節約が可能となり
経済性が高くなる。第二に硬化温度により硬化物特性や
構造が大きく変化しないといった要求である。この事
は、肉厚の影響などにより硬化温度斑が生じる場合でも
均一な硬化物が得られ、物性や信頼性の向上につなが
る。
【0004】第三に強靭化の要求である。この要求に対
しては強化材、マトリックス樹脂、硬化剤、添加剤など
の観点から改良が試みられており、最近ではマトリック
ス樹脂硬化物の破断歪みが大きくなるとコンポジットの
破壊靭性が向上し、さらにコンポジットの強度のバラツ
キが減少し、信頼性も高くなることが明らかになってき
た。
【0005】特に強靭化に関しては、たとえば特公昭6
2−51974号公報や特開平2−105816号公報
に、特定構造の二級アミン化合物を硬化剤や添加剤とし
て含有する樹脂組成物が提案されている。このような樹
脂組成物を用いたプリプレグは従来のものに比較して靭
性に優れるものであるが、硬化特性にかかわる前記の第
一、第二の要求特性を充分満足するものではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、貯蔵
安定性を低下させることなく、比較的低温でも短時間で
硬化完了し、硬化温度依存性が小さく、しかも破断歪み
が大きく強靭な硬化物が得られるエポキシ樹脂組成物を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる課題
を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。す
なわち本発明は、 A、エポキシ樹脂100重量部 B、分子内に二級アミン部分三個のみからなるトリアミ
ンと、分子内に二級アミン部分二個のみからなるジアミ
ンの重量比率が、1:15〜1:0.6である芳香族二
級アミンとエポキシ樹脂の予備縮合物60〜400重量
部 C、ジシアンジアミドおよびその誘導体もしくは有機酸
ヒドラジド化合物の中から選ばれた少なくとも一種類の
硬化剤 D、硬化促進剤 を含有してなるエポキシ樹脂組成物に関するものであ
る。
【0008】本発明のA成分としては、芳香族、脂肪
族、脂環式、ヘテロ環式、ナフタレン環式などのグリシ
ジルエーテル型、グリシジルアミン型、グリシジルエス
テル型エポキシ樹脂など従来公知のエポキシ樹脂を使用
することが可能である。これらは単独あるいは二種類以
上混合して用いてもよい。B成分の予備縮合物は、トリ
アミンとジアミンの重量比率が1:15〜1:0.6、
好ましくは1:10〜1:2であればトリアミンとエポ
キシ樹脂、ジアミンとエポキシ樹脂をそれぞれ別々に予
備縮合して用いても、あるいはこれらのアミンをあらか
じめ混合したものとエポキシ樹脂を予備縮合して用いて
もよい。これらの予備縮合物は二級アミン部分がエポキ
シ樹脂と反応し、三級アミン化することによって保存時
の安定性と硬化時の触媒的効果を生じ、さらに芳香族環
構造とトリアミンに基づく分岐構造を有することによっ
て耐熱性と靭性とを高度にバランスさせていると考えら
れる。添加量としては、A成分100重量部に対し60
〜400重量部であればよく、65〜250重量部であ
ればより好ましい。トリアミンに対するジアミンの重量
比率が15を超えたり、添加量が60重量部未満である
場合、靭性に優れた硬化物が得られるが、一方で耐熱性
が不足してしまい、実用に適さない。トリアミンに対す
るジアミンの重量比率が0.6未満であったり、添加量
が400重量部を越える場合、逆に硬化物として耐熱性
は優れるが、破断歪みが小さくなり脆くなってしまうた
め、本発明の達成が困難となる。
【0009】芳香族二級アミンの例としては、炭素数1
〜3のN−アルキルアニリンもしくはその誘導体とホル
ムアルデヒドの反応によって得られるN,N´−ジメチ
ル−4,4´−ジアミノジフェニルメタン、N,N´−
ジメチル−3,3´−ジアミノジフェニルメタン、N,
N´−ジメチル−2,2´−ジアミノジフェニルメタ
ン、N,N´−ジエチル−4,4´−ジアミノジフェニ
ルメタンなどのジアミンやトリアミン、また4,4´−
ジクロロジフェニルスルホンもしくはその誘導体と炭素
数1〜3のアルキルアミンの反応によって得られるN,
N´−ジメチル−4,4´−ジアミノジフェニルスルホ
ン、N,N´−ジエチル−4,4´−ジアミノジフェニ
ルスルホンなどのジアミンなどがあげられる。これらの
ジアミン、トリアミンはそれぞれ一種もしくは二種以上
使用してもよい。
【0010】また予備縮合に用いるエポキシ樹脂として
は、A成分と同一でも異なっていてもさしつかえない
が、室温(約23℃)において液状もしくは半固形状が
好ましく、二官能性エポキシ樹脂がより好ましい。例と
してビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェ
ノールS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、ビスフェノールADジグリシジルエ
ーテル、ナフタレンジグリシジルエーテル、ヘキサヒド
ロビスフェノールAジグリシジルエーテル、ポリプロピ
レングリコールジグリシジルエーテル、フタル酸ジグリ
シジルエーテル、ダイマー酸ジグリシジルエステルなど
がある。これらは一種もしくは二種以上使用してもよ
い。
【0011】これらのアミンとエポキシ樹脂の予備縮合
物は、従来公知の方法によって得ることができる。アミ
ンに対してエポキシ樹脂を過剰量加えて予備縮合物を得
る場合、B成分の予備縮合物とは、未反応のエポキシ樹
脂を含まないものを示す。C成分の硬化剤例としては、
ジシアンジアミドやo−トリルビグアニド、ジフェニル
ビグアニドなどのジシアンジアミド誘導体、アジピン酸
ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどの有機酸
ヒドラジド化合物をあげることができるが、潜在硬化
性、力学物性、耐熱性等のバランスを考慮するとジシア
ンジアミドが特に好ましい。添加量は、A成分とB成分
の合計を100重量部とした場合、1〜15phr、好
ましくは2〜10phrである。添加量が1phr未満
であると硬化が不十分であり、力学物性、耐熱性のも低
い硬化物しか得られない。また15phrを越える場合
は硬化物中に未硬化状態の硬化剤が残存し、力学物性の
低下を招くし、また不経済である。
【0012】D成分の硬化促進剤は、公知の化合物を使
用できるが、尿素化合物がより好ましい。具体例とし
て、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメ
チルウレア、1−1´−4(メチル−m−フェニレン)
ビス(3,3´−ジメチルウレア)などがあげられる
が、これらは単独でも二種以上混合して使用してもよ
い。添加量はA成分とB成分の合計を100重量部とし
た場合、0.5〜15phrであればよく、1〜12p
hrであればより好ましい。添加量が0.5phr未満
では十分な促進効果が得られず、15phrを越える場
合は、不経済であるばかりか貯蔵安定性が悪化したり力
学物性の低下を招き好ましくない。
【0013】さらに本発明の特性を損なわない程度に、
熱可塑性樹脂や無機粉体等を添加してフロー特性やタッ
ク特性の調整等をおこなってもさしつかえない。本発明
のエポキシ樹脂組成物は、炭素繊維強化コンポジット、
アラミドフィルムコンポジット、あるいはこれらのイン
ターリーフコンポジット用として特に好ましく使用でき
るが、さらにガラス繊維、ボロン繊維、有機繊維などF
RP用の強化材として用いられるものすべてに対して有
用である。
【0014】以下実施例により本発明をより詳細に説明
する。
【0015】
【実施例1】A成分としてビスフェノールAジグリシジ
ルエーテル(EEW;190)100重量部、B成分と
して、N,N´−ジメチル−4,4´−ジアミノジフェ
ニルメタン(芳香族二級ジアミン)及びその三量体(芳
香族二級トリアミン)の混合物であってトリアミンとジ
アミンの重量比率が1:3.3である芳香族二級アミン
とビスフェノールAジグリシジルエーテル(EEW;1
90)との予備縮合物140重量部、C成分の硬化剤と
してジシアンジアミド4.2phr、さらにD成分の硬
化促進剤として3−(3,4−ジクロロフェニル)−
1,1−ジメチルウレア3.4phrを60℃にて混合
し、エポキシ樹脂組成物を得た。
【0016】130℃に加熱したホットプレート上でス
トロークキュア法によりゲルタイムを測定したところ6
分28秒であった。また130℃において30分間硬化
させた硬化物を約10mg精秤し、温度範囲30℃〜3
00℃、昇温速度10℃/分の条件下でDSCにより反
応率を求めたところ100%に到達していた。なお反応
率は次式により計算で求めた。
【0017】反応率=(硬化前の樹脂組成物の総発熱量
−硬化物の残存発熱量)÷硬化前の樹脂組成物の総発熱
量×100 また、120℃、130℃、140℃の各温度で60分
間硬化させた硬化物を用いて、ガラス転移温度(Tg)
を測定したところ、それぞれ115℃、115℃、11
5℃であり、硬化温度による変化はなかった。Tgは硬
化物10mgを30℃〜300℃まで10℃/分で昇温
して得られたDSCチャートの吸熱開始温度として求め
た。
【0018】さらに60℃にて加熱脱泡後、100℃に
予熱した金型に流し込み、130℃まで昇温した後30
分間硬化して厚さ3mmの樹脂成型板を得た。これを1
2.7mm×100mmに切り出し、スパン間距離48
mmで曲げ試験を実施したところ、破断歪みは14.5
%であった。これらの結果を表1に示した。
【0019】
【実施例2】実施例1においてB成分の芳香族二級アミ
ンのトリアミンとジアミンの重量比率が1:2.2であ
り予備縮合物の添加量が200重量部である以外は実施
例1と同様に実施した。結果を表1に示した。
【0020】
【実施例3】実施例1においてB成分の芳香族二級アミ
ンのトリアミンとジアミンの重量比率が1:9.0であ
り予備縮合物の添加量が200重量部である以外は実施
例1と同様に実施した。結果を表1に示した。
【0021】
【実施例4】実施例1においてA成分のエポキシ樹脂が
ビスフェノールAジグリシジルエーテル(EEW;19
0)60重量部とフェノールノボラック・ポリグリシジ
ルエーテル(EEW;180)40重量部の混合物、B
成分の予備縮合物添加量が65重量部である以外は実施
例1と同様に実施した。結果を表1に示した。
【0022】
【実施例5】実施例1においてC成分であるジシアンジ
アミンの添加量が4.0phr、D成分である3−
(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレ
アの添加量が10phrである以外は実施例1と同様に
実施した。結果を表1に示した。
【0023】
【実施例6】実施例1においてC成分であるジシアンジ
アミンの添加量が5.0phr、D成分である3−
(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレ
アの添加量が1phrである以外は実施例1と同様に実
施した。結果を表1に示した。
【0024】
【比較例1】実施例1において、C成分未添加で、D成
分である3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−
ジメチルウレアの添加量が3phrである以外は実施例
1と同様に実施した。結果を表1に示した。
【0025】
【比較例2】比較例1においてA成分、B成分のかわり
にビスフェノールAジグリシジルエーテル(EEW;1
90)100重量部と芳香族一級アミンである4,4´
−ジアミノジフェニルスルホン9重量部との予備縮合混
合物を用いた以外は比較例1と同様に実施した。結果を
表1に示した。
【0026】
【比較例3】実施例1において比較例2と同様にA成
分、B成分のかわりにビスフェノールAジグリシジルエ
ーテル(EEW;190)100重量部と芳香族一級ア
ミンである4,4´−ジアミノジフェニルスルホン9重
量部との予備縮合混合物を用いた以外は実施例1と同様
に実施した。結果を表1に示した。
【0027】
【比較例4】実施例4においてB成分未添加で、C成分
であるジシアンジアミンの添加量が4.0phr、D成
分である3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−
ジメチルウレアの添加量が3.0phrである以外は実
施例4と同様に実施した。結果を表1に示した。
【0028】なお、表1中の略語は次のとおりである。 EBA:ビスフェノールAジグリシジルエーテル、EP
N:フェノールノボラック・ポリグリシジルエーテル、
DDS:4,4´−ジアミノジフェニルスルホン、ph
r:樹脂全体を100としたときの添加量。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、比較的
長いゲルタイムを有しているにもかかわらず、一端硬化
が開始すると短時間で硬化が完了する。また架橋構造と
関係が深いTgは、120℃〜140℃の範囲の硬化温
度でほとんど変化しないため、プリプレグの内厚の影響
などにより温度斑が生じた場合でも、均一な硬化物を得
ることが出来る。しかも樹脂成型板の曲げ破断歪みが大
きく強靭という特性も示す。従って、コンポジット用あ
るいはプリプレグ用のマトリックス樹脂として特に有効
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A、エポキシ樹脂100重量部 B、分子内に二級アミン部分三個のみからなるトリアミ
    ンと、分子内に二級アミン部分二個のみからなるジアミ
    ンの重量比率が、1:15〜1:0.6である芳香族二
    級アミンとエポキシ樹脂の予備縮合物60〜400重量
    部 C、ジシアンジアミドおよびその誘導体もしくは有機酸
    ヒドラジド化合物の中から選ばれた少なくとも一種類の
    硬化剤 D、硬化促進剤 を含有してなるエポキシ樹脂組成物。
JP6357293A 1993-03-23 1993-03-23 エポキシ樹脂組成物 Pending JPH06271651A (ja)

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JP6357293A JPH06271651A (ja) 1993-03-23 1993-03-23 エポキシ樹脂組成物

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JP6357293A JPH06271651A (ja) 1993-03-23 1993-03-23 エポキシ樹脂組成物

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JPH06271651A true JPH06271651A (ja) 1994-09-27

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ID=13233106

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JP6357293A Pending JPH06271651A (ja) 1993-03-23 1993-03-23 エポキシ樹脂組成物

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JP (1) JPH06271651A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342324A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Nippon Steel Corp 繊維強化複合材ホイル用エポキシ樹脂

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342324A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Nippon Steel Corp 繊維強化複合材ホイル用エポキシ樹脂

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