JPH06838B2 - 樹脂組成物 - Google Patents

樹脂組成物

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JPH06838B2
JPH06838B2 JP59264391A JP26439184A JPH06838B2 JP H06838 B2 JPH06838 B2 JP H06838B2 JP 59264391 A JP59264391 A JP 59264391A JP 26439184 A JP26439184 A JP 26439184A JP H06838 B2 JPH06838 B2 JP H06838B2
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resin
acid
atom
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尚 多田
昭 縣
康明 井伊
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はその硬化物が優れた機械的性質を与える樹脂組
成物及びこの樹脂組成物を補補強材に含浸させて得られ
る複合材料用中間材に関する。
従来、複合材料のマトリツクス樹脂として各種の樹脂組
成物が使用されているが、特に熱硬化性樹脂の分野にお
いては樹脂自身の優れた機械的性質特に強度、伸度、耐
熱性に加え補強材との接着性が良好であり、補強材の強
度発現性が他の熱硬化性樹脂に比べて優れている点から
エポキシ樹脂が広く用いられてきた。しかし補強材の強
度発現率はまだ十分なものではなく特に圧縮特性の点で
低く、その改良が切望されていた。しかし樹脂自身の剛
性を向上させようとすると同時に耐熱性が上るため、必
要以上の性能を与えるほか、伸びを著しく低下させる欠
点を有しており一部の用途では使用できない状況であつ
た。
本発明者らは圧縮特性を中心に種々の機械的性質を向上
しうる複合材料用中間材を鋭意検討した結果、樹脂自身
の伸びを低下させずに著しく剛性を向上しうる添加剤を
見出し、それを配合したエポキシ樹脂−硬化剤系をマト
リツクス樹脂とした各種複合材料の機械的性質が著しく
向上することを確認した。
本発明は、エポキシ樹脂100重量部に対し、 一般式 及び (式中Xは酸素原子、硫黄原子又は基=N-R5、R1
2,R3,R4及びR5は同一でも異なつていてもよく、
水素原子、C1〜C17の飽和もしくは不飽和脂肪族基、
脂環基、芳香族基、複素環基、あるいはR1,R2
3,R4,R5はそれと結合する窒素原子と一緒になつ
て複素環残基を示し、これらの各基はハロゲン原子、ニ
トロ基、アルコキシ基、アリロキシ基もしくはアセチル
基で置換されていてもよい)で表される化合物各々1〜
100重量部及びポリアミン系もしくは酸性物質系硬化
剤からなる樹脂組成物又はこの樹脂組成物に硬化促進剤
を配合してなる樹脂組成物である。
一般式Iで表わされる化合物としては下記のアミンとカ
ルボン酸のアミド又はこれに対応するチオアミドがあげ
られる。カルボン酸としては脂肪酸例えば蟻酸、酢酸、
プロピオン酸等、芳香族酸例えば安息香酸があげられ
る。メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミ
ン、n−ブチルアミン、イソプロピルアミン、2−エチ
ルヘキシルオキシプロピルアミン、3−エトキシプロピ
ルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、ジブチルア
ミノプロピルアミン、ジイソブチルアミン、3−メトシ
シプロピルアミン、アリルアミン、二級ブチルアミン、
イソプロパノールアミン、2−エチルヘキシルアミン、
エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、シクロヘ
キシルアミン、ジシクロヘキシルアミン等の脂肪族アミ
ン、アニリン、p−アミノ安息香酸、3,4−キシリジ
ン、m−キシリレンジアミン、ジアミノジフエニルエー
テル等の芳香族アミ、ジベンジルアミン、ベンジルアミ
ン、アセトアルデヒドアンモニア、4−アミノピリジ
ン、1−アミノ−1−メチルピペラジン、N−アミノプ
ロピルモルホリン、ビスアミノプロピルピペラジン、ピ
ペラジン、2−ピペコリン、ピペリジン、ピロリジン5
−フルオルウラシル、N−メチルピペラジン、モルホリ
ン、β−アラニン、グリシルグリシン、グルタミン酸、
α−アミノ酪酸、α−アミノカプロン酸、グリシン等。
そのほか下記の化合物があげられる。アセトグアナミ
ン、3−アミノ−1,2,4−トリアゾールイソシアヌール
酸、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチル
イミダゾール、2−フエニルイミダゾール、2−ウンデ
シルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、
2,4−ジアミノ−6−〔2′−メチルイミダゾリル−
(1′)〕−エチル−S−トリアジン、2,4−ジアミノ−
6−〔2′−ウンデシルイミダゾリル−(1′)〕−エチ
ル−S−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−〔2′−
エチル−4′−メチルイミダゾリル−(1′)−エチル−
S−トリアジン、2−フエニル−4−メチル−5−ヒド
ロキシメチルイミダゾール、2−フエニル−4,5−ジヒ
ドロキシメチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール
イソシアヌール酸付加物、2−フエニルイミダゾールイ
ソシアヌーム酸付加物等のイミダゾール類、5,5−ジメ
チルヒダントイソベンゾアナミン、1−メチロール−5,
5−ジメチルヒダントイン、メラミン、1,3−ジフエニル
グアニジンジ−o−トリルグアニジン、1−o−トリル
ビグアニド、4−ヒドロキシアセトアニリド、アセトア
セトアニリド等。
一般式IIで表わされる化合物としては例えば下記の化合
物があげられる。エピクロルヒドリン、フエニルグリシ
ジルエーテル、シクロヘキサンオキシド、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、ブタジエンオキシド、ジメ
チルペンタンオキシド、ジグリシジルエーテル、ブタン
ジオールジグリシジルエーテル、エチレングリコールジ
グリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジオキシ
ド、リモネンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロ
ペンテル)エーテル、ジビニルベンゼンジオキシド、レ
ゾルシンのジグリシジルエーテル、2−グリシジルフエ
ニルグリシジルエーテル、3,4−エポキシ−6−メチル
シクロヘキシルメチル、3,4−エポキシメチルシクロヘ
キサンカルボキシレート、ブチルグリシジルエーテル、
スチレンオキシド、p−ブチルフエノールグリシジルエ
ーテル、クレジルグリシジルエーテル、グリシジリメタ
クレート、アリルグリシジルエーテル、シクロヘキセン
ビニルモノオキシド、ジペンテンモノオキシド、α−ビ
ネンオキシド、3−(ペンタデシル)フエニルグリシジ
ルエーテル等の低分子エポキシ化合物。
本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂100重量部に対
し、化合物Iを1〜100重量部及び化合物IIを1〜1
00重量部の割合で含有する。化合物I及びIIの含有量
が1重量部未満では実質的効果を発現できない。また両
者共100重量部を越えると著しく耐熱性を低下させる
ため好ましくない。
化合物I及びIIの置換基R1、R2もしくはR3、R4のい
ずれかの組み合わせ中に芳香族基、複素環基等の剛性の
高い構造を有することが好ましい。
エポキシ樹脂としては例えば下記の化合物があげられ
る。ジフエニロールプロパン、ジフエニロールエタン、
ジフエニロールメタン等のジフエニロールアルカン類の
ポリグリシジルエーテル類、ノボラツク、レゾール等の
多価フエノール類、ポリグリシジルエーテル類のシクロ
ヘキサン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン
等の脂環式化合物のエポキシ化により生成されるエポキ
シ樹脂例えば3,4−エポキシ−6−メチル−シクロヘキ
サン−カルボン酸類の(3,4−エポキシ−6−メチル−
シクロヘキサン)−メチルエステル等、エチレングリコ
ール、グリセリン等の脂肪族ポリオキ化合物のポリ(エ
ポキシアルキル)エーテル類、芳香族、脂肪族カルボン
酸のグリシジルエステル類のようなカルボン酸のエポキ
シアルキルエステルなど。米国特許第3390037
号、同第2970983号、同第3067170号各明
細書に記載されているようなエポキシ樹脂と硬化剤の予
備縮合物であつてもよく、単なる化合物であつてもよ
い。これらは単独でも2種以上配合して用いてもよい。
本発明に用いられる硬化剤としては例えば下記の化合物
があげられる。o−フエニレンジアミン、m−フエニレ
ジアミン、4,4′−メチレンジアニリン、4,4′−ジアミ
ノフエニルスルホン、3,3′−ジアミノジフエニルスル
ホン、m−キシレンジアミン、トリエチレテトラミン、
ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、1,3−ジ
アミノシクロヘキサン、メンタンジアミン、シアノエチ
ル化ジエチレントリアミン、N−アミノエチルピペラジ
ン、メチルイミノビスプロピルアミン、アミノエチルエ
タノールアミン、ポリエーテルジアミン、ポリメチレジ
アミン等のポリアミン類、無水フタル酸、無水コハク
酸、無水マレイン酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水
ピロメリツト酸、無水ベンゾフエノンテトラカルボン
酸、無水トリメリツト酸、無水イタコン酸、無水シトラ
コン酸、無水ドデセニルコハク酸、無水フロレンデイツ
ク酸、メチルシクロペンタジエンの無水マレイン酸付加
物、無水メチルテトラヒドロフタル酸、無水マレイン酸
のトルイル酸付加物、無水シクロペンタンテトラカルボ
ン酸、無水アルキル化エンドアルキルキレンテトラヒド
ロフタル酸、エチレングリコールビストリメリ イト、
グリセリントリストリメリテイト等のポリカルボン酸
基、ポリカルボン酸無水物基もしくはそれらの混合基を
有する酸性物質類。硬化触媒としては例えば下記の化合
物があげられる。三弗化硼素モノエチルアミン錯化合
物、三弗化硼素ピペリジン錯化合物等の三弗化硼素錯
体、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチル
イミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフエニルホ
スフアイト、ブタンテトラカルボン酸、1,8−ジアザー
ビシクロ−(5.4.0)−ウンデセン−7、N−(3−ク
ロロ−4−メトキシフエニル)−N′,N′−ジメチルウ
レア、N−(4−クロロフエニル)−N′,N′−ジメチ
ルウレア、N−(3−クロロ−4−エチルフエニル)−
N′,N′−ジメチルウレア、N−(3−クロロ−4−メ
チルフエニル)−N′,N′−ジメチルウレア、N−(3,4
−ジクロロフエニル)−N′,N′−ジメチルウレア、N
−(4−エトキシフエニル)−N′,N′−ジメチルウレ
ア、N−(4−メチル−3−ニトロフエニル)−N′,
N′−ジメチルウレア等の尿素化合物。エポキシ樹脂と
硬化剤の組み合わせ及び量比は一般に言う量論近傍が好
ましく、硬化触媒を含む場合は更に硬化剤を量論より若
干低目で用いることが好ましい。また化合物I及びIIが
硬化に寄与しうる官能基を有している場合には、その化
合物中の官能基に応じて硬化剤を低減することが好まし
い。化合物I及びIIは主としてアミン系硬化剤のエポキ
シ樹脂に有効であるが、酸無水物系に対してもある程度
の効果は発揮する。これらの添加剤がエポキシ樹脂の剛
性向上に有効に働く理由は明らかでないが、エポキシ基
の開環に伴ない発生する水酸基と硬化時に化合物IとII
が反応して生じる水酸基との間に比較的強固な水素結合
を形成しているためと考えられる。
本発明の樹脂組成物を用いて複合材料用中間材を製造す
る場合の補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロ
ン繊維、シリコーンカーバイド繊維等の無機繊維のほ
か、ポリーp−フエニレンテレフタルアミド、ポリ−p
−ベンズアミド、ポリアミドヒドラジド等の有機繊維か
らなるチヨツプ状、ヤーン状、テープ状、シート状、編
物状、マツト状、紙状物、アスベスト、マイカ、タルク
等があげられ、これらを単独もしくは2種以上混合して
用いることができる。また用途により顔料、染料、安定
剤、可塑剤、滑材、タール、アスフアルト、他の補強材
などを用いることができる。補強材の含有率は5〜80
容量%が好ましい。またエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹
脂や熱可塑性樹脂を併用することもできる。
本発明の樹脂組成物は、化合物I及びIIを含有している
ため、曲げ強度及び弾性率が著しく向上し、剛性も優れ
ている。またこの樹脂組成物を補強材に含浸させること
により、特に剛性の向上した複合材料用中間材が得られ
る。この中間材は航空機などの新しい分野に用いること
もできる。
実施例1〜18及び比較例1〜11 下記表に示した化合物I及びIIをそれぞれ10 Phrの
割合でエポキシ樹脂(エピコート828:シエル化学社
製)100重量部に混ぜ、温度60℃で10分間撹拌し
た均一に混合した。次いでこの系にジアミノジフエイル
メタンを30重量部加え、60℃10分間均一に混合し
樹脂組成物(A)を得た。この樹脂組成物(A)を用い、セル
キヤスト法によ90℃×1時間及び130℃×1時間の
硬化条件で樹脂板を成形し、曲げ試験を行つた。その結
果は下記表に示す。また樹脂組成物(A)を炭素繊維に均
一に含浸させ、一方向に引きそろえてシート状プリプレ
グを作製した。このプリプレグを積層して金型にて90
℃×1時間及び130℃×1時間、7Kg/mm2の条件で
硬化させて、コンポジツトを作製した。このコンポジツ
トの曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ伸度及び層間剪断強度
の測定結果もあわせて下記表に示す。本発明の樹脂組成
物では樹脂板物性が大幅に向上し、またコボジツト物性
においても著しく機械的性質が向上することが知られ
た。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エポキシ樹脂100重量部に対し、一般式 及び (式中Xは酸素原子、硫黄原子又は基=N-R5、R1
    2,R3,R4及びR5は同一でも異なつていてもよく、
    水素原子、C1〜C17の飽和もしくは不飽和脂肪族基、脂
    環基、芳香族基、複素環基、あるいはR1,R2,R3
    4,R5はそれと結合する窒素原子と一緒になつて複素
    環残基を示し、これらの各基はハロゲン原子、ニトロ
    基、アルコキシ基、アリロキシ基もしくはアセチル基で
    置換されていてもよい)で表される化合物各々1〜10
    0重量部及びポリアミン系もしくは酸性物質系硬化剤か
    らなる樹脂組成物又はこの樹脂組成物に硬化促進剤を配
    合してなる樹脂組成物。
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