JPS59207920A - 耐熱性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

耐熱性エポキシ樹脂組成物

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JPS59207920A
JPS59207920A JP8331383A JP8331383A JPS59207920A JP S59207920 A JPS59207920 A JP S59207920A JP 8331383 A JP8331383 A JP 8331383A JP 8331383 A JP8331383 A JP 8331383A JP S59207920 A JPS59207920 A JP S59207920A
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JP
Japan
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epoxy resin
weight
parts
resin composition
dicyandiamide
Prior art date
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Pending
Application number
JP8331383A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Minamizawa
南澤 毅
Yasuhisa Nagata
康久 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Rayon Co Ltd
Toho Beslon Co Ltd
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Publication date
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  • Epoxy Resins (AREA)

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】 本発明は、耐熱性に優れしかも成形がしやすく、ボイド
のない良好な成形物ができるプリプレグ用エポキシ樹脂
組成物に関するものである。
近時、航空機の軽量化のために炭素繊維を中心とするI
I維強化複合材料が多く使われるようになった。これら
複合材料はプリプレグを成形して製造される場合が多い
が、複合材料の特性、成形性等はプリプレグに使用され
ているマトリックス樹脂の特性に大きく依存する。従来
航空機用の炭素繊維強化エポキシ樹脂プリプレグに使用
されているマトリックスのエポキシ樹脂組成物は、18
0℃で硬化し耐熱性に優れ且つ優れたコンポジット特性
を有するが、成形条件が複雑で且つボイドができやすく
製品の品質、歩留りが良くなかった。例えば成形温度の
設定は、室温から10〜140℃まで1〜b 120〜140℃で30〜60分子備硬化した後、18
0℃まで昇渇し180℃で1〜5時間硬化させるという
複雑な成形条件をとる必要があった。
しかも、できた成形物にはボイドがしばしば発生し、製
品の品質及び歩留りが悪い。
本発明者らは、耐熱性及びコンポジット特性を低下させ
ないで成形条件を単純化し且つ製品の品質、歩留りの良
い180℃硬化タイププリプレグ用エポキシ樹脂組成物
について検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は (A)エポキシ樹脂 (B)アミン置換ジフェニルスルホン (C)ジシアンジアミド及びその硬化促進剤を含有する
ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物である。本組成物
を用いることにより 180℃の硬化温度まで直接昇温
することができ且つ成形物にボイドの発生がなく複合材
料の品質1歩留りも大幅に向上させることができる。し
かも、複合材料はコンポジット物性と耐熱性にも優れて
いる。本発明において用いられるエポキシ樹脂はその種
類に制限がなく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フ
ェノニルノボラック型エポキシ樹脂、タレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂
、脂環式エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、臭
素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂等である。
耐熱性及びコンポジット物性、特に層間幽断強度(以下
r I LSSJという)の観点からグリシジルアミン
型エポキシ樹脂とノボラック型エポキシ樹脂の合計が全
エポキシ樹脂1oo重量部に対し70重量部以上で且つ
グリシジルアミン型エポキシ樹脂が10重量部以上であ
ることが望ましい。
ここでグリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、N、
N  −ジグリシジルアミノ基を少くとも一つ有するも
の、例えばN、 N、 N ′、、、、 N =  −
テトラグリシジル−ビス(アミノフェニル)メタン、〔
アラルダイトM Y −720(チバ・ガイギル社製〉
、エポトートYH434(東部化成社製))、N、N、
O−トリグリシジルm−7ミノフエノー、ル(エボトー
トYDM120(東部化成社製))、N、N、O−トリ
グリシジルP−アミンフェノール等がある。
は例えば、エピコート 152、エピコート 154(
シェル化学社製)、アラルダイトE P N 1138
、E P N 1139 (チバ・ガイギル社製〉、ダ
ウエポキシ[)EH11,1、DEN438.0EN4
39、XD7855(タウケミカル社製) 、EPPN
 201(日本生薬社製)、エビクロンN740(大日
本インキ化学工業社製)等が挙げられる。
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、チバ・
ガイギーE CN 1235、E CN 1273、E
CN 1280. E CN 1299 (チバ・ガイ
ギル社製)EOCN102、EOCN103、EOCN
 104(日本生薬社製)などがある。
CB)成分のアミノ置換ジフェニルスルホンは硬化剤で
あって、具体的には下式の4.4′  −ジアミノジフ
ェニルスルホン(DDS)、下式の3.3” 、4.4
− −テトラジアミノシフLニルスルホン(TDS)、 を例示することができる。DDSの単独使用又はDDS
とTDSとの併用が好適である。
ジシアンジアミドの硬化促進剤としては、下式(ただし
X、Yは同−又は異なりてH,CQ。
OCHsを表わす) の尿素化合物が主に用いられる。このうち3(3,4−
ジクロルフモニル)−1,1−ジメチル尿素は、これを
用いるとボイドのない高強度の成彫物が得られるので特
に好ましい。同硬化促進剤として他にイミダゾール化合
物特に2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチ
ルイミダゾールや2−フェニル−4,5−ヒドロキシメ
チルイミダゾールも使用できる。
本発明樹脂組成物における硬化剤系のうちCB)成分は
、全エポキシ樹脂ioomm部に対し通常15〜50重
量部特に好ましくは20〜45重量部含有させる。含有
量が15部より少いと成形物の耐熱性が低下し、逆に5
0部より多くなると成形物の耐水性が低下する。
硬化剤系の使方の成分である(C)成分はジシアンジア
ミド及びその硬化促進剤であり、これらはぞれぞれ0.
2〜2.0重量部特に好ましくは0.5〜1.1置火部
含有させる。
(C)成分の何れかが0.2重量部より少くてもプレキ
ュアを必要とするようになり好ましくない。また、逆に
2.0重量部を越えると成形物の耐熱性が低下する。
本発明エポキシ樹脂組成物にあっては、硬化剤成分とし
て(B)成分と(C)成分とを併用するため、得られる
複合材料は物性及び成形操作性において優れている。
すなわち、硬化剤系がCB)成分単独の場合には一旦プ
レギュアをしたのち更に昇温しで硬化反応を完了するこ
とが必要であるが、(B)成分と(C)成分を併用づ−
ることによって、成形時の加熱を直接成形温度にまで高
めることができ、このl〔め成形操作を単純化して、生
産性の向上を達成することができる。また、成形して得
られた複合材料はボイドがなく高品質である。
硬化剤系としての(B)成分と(C)成分の比は、(C
)成分全量の1重量部に対しくB)成分8〜40重量部
である。
本発明樹脂組成物には、他の成分として、反応性液状エ
ラストマー例えば両末端にカルボキシル基を有する液状
のアクリロニトリル−ブタジェン共重合体をエポキシ樹
脂と予備反応さゼた形で含有させることもできる。更に
二[〜リルゴムを加えてもよい。ニトリルゴムとしては
、ムーニー粘度が100℃で40〜110、アクリロニ
リトル含量20〜45重愚%のものが使用される。
またコモノマーとしてアクリル酸、メタクリル酸の少く
とも1つを2重量%以下含有するカルボキシ基変成ニト
リルゴムも使用され、ILSS向上の面から好ましい結
果を与える。その他の成分として、無機充填剤例えばシ
リカ微粉末、マイクロバルーン等あるいは難燃剤三酸化
アンチモン等を加えてもよい。
以下、本発明の実施例を比較例とともに示す。
実施例1 N、N、N′、N−−ブトラグリシジル−ビス(アミノ
フェニル)メタン、アラルダイトMY−720(チバ・
ガイギー社製) yoog1フェノールノボラック型エ
ポキジェポキシ樹脂エポキシEPN1138(チバ・ガ
イギー社製) 150p、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、1ピコート1002(シェル化学社製) 150
g、硬化剤として4.4′−ジアミノジフェニルスルホ
ン(D D S ) 3oog1ジシアンジアミド10
g、ジシアンジアミドの硬化促進剤どして3(3,4−
ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素12Qをメ
チルエヂルケトンに溶かし40重量%溶液としICに の樹脂溶液を炭素繊維目付200a/m ’の平織物に
含浸させた後80℃で1vi間乾燥させ、樹脂含有14
2E1i ffi%のプリプレグを得た。このプリプレ
グを14枚積層しオートクレーブ成形によりオートクレ
ーブ圧3.5kg/cm’ 、昇温速度1.5℃/分で
180℃まで昇温し180℃で2時間硬化した。できた
成形板は、繊維体積含有率(Vf)が63%であり、ま
たボイドがなく測定温度23℃の層間剪断強度が8.0
kg/n+m’であった。
比較例1 実施例1の樹脂組成物からジシアンジアミド及び3(3
,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素を除
いた樹脂組成物を用いて実施例1と同様にしてプリプレ
グを作り、更に実施例と同様の条件で成形板を作った。
できた成形板はIIM体積含有率が70%でボイドが多
く測定温度23℃の層間剪断強度が6.1kg/ mm
’であOIc。
また硬化条件を1.5℃/分で120℃まで昇温し、こ
の温度で1時間維持し、更に 1.5℃/分で 180
℃に昇温し、この温度にて2時間維持づる2段階にて硬
化させたところ、その成形物は繊維体積含有率65%で
測定温度23℃の層間剪断強度が8.0kg/mm’で
あった。この場合層間剪断強度は良好であるが、これは
煩雑な2段階硬化による結果である。
実施例2〜15及び比較例2〜3 エポキシ樹脂組成物の組成を変えて実施例1と同様にし
て成形物を得た。その結果を第1、第2表に示J。同時
に比較例についても示す。
なお、 をアラルダイ1〜M Y−720と等重量比で反応させ
た反応混合物の形で加えた。
■イミダゾール系硬化促進剤どしては、2−フェニル−
4−メチルヒドキシイミダゾールを用いlこ 。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記成分(A、)(B)(C)を含有するエポキ
    シ樹脂組成物。 (A)エポキシ樹脂 (B)アミノ置換ジフェニルスルホン (C)ジシアンジアミド及びその硬化促進剤
  2. (2)(A)成分のエポキシ樹脂がグリシジルアミン型
    エポキシ樹脂(al)とノボラック型エポキシ樹脂〔a
    2〕を必須成分とし、且つ全エポキシ樹脂ioo重量部
    に対し〔al)を10重量部以上、(al)+(a2)
    を10重量部以上含有する特許請求の範囲(1)のエポ
    キシ樹脂組成物。
  3. (3)(B)成分が全エポキシ樹脂100重量部に対し
    15〜50重量部で且つ(C)成分のジシアンジアミド
    及びその硬化促進剤がそれぞれ0.2〜2.0重量部で
    ある特許請求の範囲(1)のエポキシ樹脂組成物。
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