JPH08134328A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱性、機械的強度、強靭性に優れたエポキ
シ樹脂組成物を提供する。 【構成】 （Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）Ｎ−フェニル
マレイミド−スチレン共重合体と、（Ｃ）下記一般式 【化１】 （式中、Ｘ，Ｙは、水素原子または水酸基であり、少な
くとも１つが水酸基である。）で表される共重合体とか
らなるエポキシ樹脂組成物（共重合体（Ｃ）中、Ｘのみ
に水酸基を有する場合、水酸基を有する単量体のモル比
は、４〜６モル％であり、（Ｂ）と（Ｃ）の合計量は１
２．０〜１３．５重量部であり、（Ｂ）／（Ｃ）の重量
比は４．７／１〜３．５／１である。）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強靭性などに優れたエ
ポキシ樹脂組成物に関する。該エポキシ樹脂組成物は、
接着剤、封止材などの各種成形材料、および自動車、船
舶などの産業用複合材料のマトリックスなどとして用い
られる。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂は、優れた耐熱性、電気特
性、機械的性質を有する反面、脆いという欠点がある。
近年、繊維強化プラスチックス（ＦＲＰ）などの高性能
複合材料への用途の拡大に伴い、強靭化が要求されてい
る。エポキシ樹脂を強靭化する方法には、カルボキシル
末端を有するブタジエン−アクリロニトリルゴムのよう
な反応性エラストマーの添加が知られている。

【０００３】それ以外にも、エポキシ樹脂の改質方法
が、「Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｉ
ｎ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｅｐｏｘ
ｉｅｓＰａｒｔ１，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．，２１，
２４６２（１９８６），Ａ．Ｆ．Ｙｅｅ，Ｒ．Ａ．Ｐｅ
ａｒｓｏｎ」、「Ｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇ ｍｅｃｈａｎ
ｉｓｍ ｉｎ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ
ｅｐｏｘｉｅｓ Ｐａｒｔ２，Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃ
ｉ．，２１，２４７５（１９８８），Ｐｅａｒｓｏｎ
ｅｔ ａｌ」、特開平６−１２８４６０号、特開平３−
２７７６５３号、特開平３−１５７４４６号などに記載
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術には、次のような欠点がある。カルボキシル末
端を有するブタジエン−アクリロニトリルゴムをエポキ
シ樹脂に添加した場合、エポキシ樹脂は強靭化するもの
の、曲げ強度、曲げ弾性率の低下や耐熱性の目安となる
ガラス転移温度の低下を招くことがあり、有効な改質方
法とはいえない。また、カルボキシル末端を有するブタ
ジエン−アクリロニトリルゴム以外の改質剤を用いた場
合でも、エポキシ樹脂の機械的強度と耐熱性を維持しつ
つ、強靭化させるのは困難とされている。したがって、
本発明の目的は、耐熱性や機械的強度を低下させること
なく、エポキシ樹脂を強靭化させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
請求項１の発明は、（Ａ）エポキシ樹脂１００重量部
と、（Ｂ）下記一般式

【化５】 で表されるＮ−フェニルマレイミド−スチレン共重合体
と、（Ｃ）下記一般式

【化６】 （式中、Ｘは、水素原子または水酸基を表す。共重合体
（Ｃ）中、水酸基を有する単量体のモル比は、４〜６モ
ル％である。）で表される共重合体とからなり、（Ｂ）
と（Ｃ）の合計量が１２．０〜１３．５重量部であり、
（Ｂ）／（Ｃ）の重量比が４．７／１〜３．５／１であ
るエポキシ樹脂組成物、を提供する。

【０００６】請求項２の発明は、（Ａ）エポキシ樹脂
と、（Ｂ）下記一般式

【化７】 で表されるＮ−フェニルマレイミド−スチレン共重合体
と、（Ｄ）下記一般式

【化８】 （式中、Ｘ，Ｙは、水素原子または水酸基を表し、Ｘ，
Ｙの少なくとも１つが水酸基である。ただし、Ｘのみに
水酸基を有する場合を除く。）で表される共重合体とか
らなるエポキシ樹脂組成物、を提供する。

【０００７】請求項１の発明を以下に説明する。本発明
で用いられるエポキシ樹脂としては、任意のエポキシ樹
脂を用いることができる。特に好ましく用いられるもの
として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などが挙げら
れる。改質剤として、（Ｂ）下記一般式

【化９】 で表されるＮ−フェニルマレイミド−スチレン共重合
体、および（Ｃ）下記一般式

【化１０】 （式中、Ｘ，Ｙは、水素原子または水酸基を表す。共重
合体（Ｃ）中、水酸基を有する単量体のモル比は、４〜
６モル％である。）で表される共重合体が用いられる。

【０００８】このうち、共重合体（Ｂ）は、強靭化のた
めに働く。本発明の組成物において、共重合体（Ｂ）は
相分離し、共重合体（Ｂ）相が破壊時に塑性変形するこ
とでエネルギーを吸収し、靭性が向上するものと考えら
れる。共重合体（Ｃ）は、曲げ強度の向上のために働
く。共重合体（Ｃ）は、相分離したエポキシ樹脂相と共
重合体（Ｂ）相の界面の接着剤の役目をすることで、界
面に集中する応力を分散させ、曲げ強度を大きくするも
のと考えられる。共重合体（Ｃ）中の水酸基を有する単
量体の含有量は、共重合体（Ｃ）の全単量体中、４〜６
モル％であり、好ましくは４〜５モル％である。４モル
％より小さいと、エポキシ樹脂と反応する水酸基が少な
いため、曲げ強度が低下し、６モル％より大きいと、水
酸基が多すぎて改質剤Ｂが完全にエポキシマトリックス
に組み込まれてしまうため、曲げ強度が低下する可能性
がある。共重合体（Ｂ）および（Ｃ）は、例えばラジカ
ル重合法によって製造することができる。分子量は、共
重合体（Ｂ），（Ｃ）ともに、量平均分子量で２５〜３
５万、好ましくは３０万前後である。

【０００９】共重合体（Ｂ）と（Ｃ）の添加量は、エポ
キシ樹脂１００重量部に対して、合計で１２．０〜１
３．５重量部、好ましくは１２．５〜１３．０重量部で
ある。１２．０重量部未満では、強靭化が不十分とな
り、１３．５重量部を超えると、曲げ強度が低下する可
能性がある。共重合体（Ｂ）と（Ｃ）の添加量の比は、
（Ｂ）／（Ｃ）の重量比で４．７／１〜３．５／１、好
ましくは４．２／１〜４．０／１である。（Ｂ）の比率
が大きくなると、曲げ強度が低下し、（Ｃ）の比率が大
きくなると、強靭化が不十分となる可能性がある。

【００１０】硬化剤としては、任意の硬化剤を用いるこ
とができる。好ましいものとしては、アミン系の硬化剤
が挙げられる。配合量は、エポキシ樹脂に対して、化学
量論量とするのが好ましい。硬化剤以外にも、必要に応
じて種々の添加剤、充填材、補強材を加えることができ
る。

【００１１】以上、請求項１の発明について説明した
が、請求項２の発明についても同様に考えられる。すな
わち、理論的にみて、共重合体（Ｄ）中、Ｙのみに水酸
基を有する場合やＸ，Ｙともに水酸基を有する場合につ
いても、Ｘのみに水酸基を有する場合と同様の効果を奏
すると考えられる。

【００１２】

【実施例】以下、請求項１の発明の実施例について説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。表１
に、エポキシ樹脂組成物の硬化物を作製するための各材
料の配合割合を示す。エポキシ樹脂として、油化シェル
エポキシ株式会社製の「エピコート８２８」（商品名）
を、硬化剤として、ｐ，ｐ´−ジアミノジフェニルスル
ホン（東京化成工業株式会社製）を用いた。本発明で
は、これ以外にも必要に応じて種々の添加剤、充填材、
補強材を加えることができる。

【表１】 次に、作製方法を示す。

【００１３】実施例１、２ 表２に示す配合割合で、エポキシ樹脂と量平均分子量が
約３０万の共重合体（Ｂ）を１６０℃で１時間、よく溶
解させた後、質量平均分子量が約３０万の共重合体
（Ｃ）を加えて１６０℃で１時間溶解させた。次に、温
度を１２０℃まで下げた後、硬化剤を加え、１２０℃で
１時間溶解させ、この混合物を型に注いだ。この混合物
を１２０℃で１時間保った後、１８０℃で５時間保ち、
硬化物を得た。硬化物の物性値を表２に示す。サンプル
数は５以上である。

【００１４】比較例１〜８ 表２に示す配合割合で、実施例１、２と同様な手順で組
成物を作製した。比較例１は、共重合体（Ｂ）および
（Ｃ）を添加しない例である。比較例２，３は、共重合
体（Ｃ）における水酸基を有する単量体のモル比、およ
び共重合体（Ｂ）と（Ｃ）の合計量が本発明の範囲外の
例である。比較例４，５は、共重合体（Ｂ）と（Ｃ）の
合計量が本発明の範囲外の例である。比較例６，７は、
共重合体（Ｂ）と（Ｃ）の重量比が本発明の範囲外の例
である。比較例８は、共重合体（Ｂ）のみを添加した例
である。硬化物の物性値を表２に示す。サンプル数は５
以上である。

【表２】

【００１５】表２から明らかなように、実施例１、２
は、比較例１〜８よりも良好な物性を示している。例え
ば、実施例１と比較例１を比較すると、実施例１の破壊
靭性値は、比較例１と比べて２倍以上大きく、曲げ強度
の値も同程度となっている。また、曲げ弾性率の値も、
比較例１と比べて大きく、ガラス転移温度の値は同程度
となっている。

【００１６】

【発明の効果】本発明にかかるエポキシ樹脂組成物は、
耐熱性および機械的強度高い強靭性を有し、エポキシ樹
脂組成物を用いることのできる全ての製品に適用するこ
とができる。特に、自動車部品への適用の例として、電
気部品である基板や封止材料、ドアのアウター、インナ
ーの接着剤などを挙げることができる。また、さらに繊
維で強化することにより、機械的性質が向上し、リーフ
スプリングやサスペンションなどに用いることができる
他、今後、外板部品や構造材料への用途が予想される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂１００重量部と、
   （Ｂ）下記一般式 【化１】 で表されるＮ−フェニルマレイミド−スチレン共重合体
   と、（Ｃ）下記一般式 【化２】 （式中、Ｘは、水素原子または水酸基を表す。共重合体
   （Ｃ）中、水酸基を有する単量体のモル比は、４〜６モ
   ル％である。）で表される共重合体とからなり、（Ｂ）
   と（Ｃ）の合計量が１２．０〜１３．５重量部であり、
   （Ｂ）／（Ｃ）の重量比が４．７／１〜３．５／１であ
   るエポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）下記一般式 【化３】 で表されるＮ−フェニルマレイミド−スチレン共重合体
   と、（Ｄ）下記一般式 【化４】 （式中、Ｘ，Ｙは、水素原子または水酸基を表し、Ｘ，
   Ｙの少なくとも１つが水酸基である。ただし、Ｘのみに
   水酸基を有する場合を除く。）で表される共重合体とか
   らなるエポキシ樹脂組成物。