JPS6028427A

JPS6028427A - ルイス酸触媒反応を用いた反応性射出成形用材料

Info

Publication number: JPS6028427A
Application number: JP13698483A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Suetsugu; 憲一郎末次; Takao Inoue; 孝夫井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-07-26
Filing date: 1983-07-26
Publication date: 1985-02-13

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】産業上の利用分野本発明は、構造材料用、金属代替材料用の、機械的強度
、特に曲げ弾性率と生産性に優れた反応性射出成形（以
後ＲＩＭと略記する。）用樹脂組成物に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点従来、構造用、金属代替用の樹脂組成物は、ナイロンな
どの結晶性ポリアミドの結晶化度をあげたり、グラフト
剤や架橋剤を投入してグラフト化。

架橋化を行なったり、または複合化をおこなって、充填
繊維をベースポリマーに投入して繊維強化を行なったり
、織布などを積層化して、金属の機械的強度に近づける
のが一般的であった。また、結晶性ポリアミドにおいて
は、高結晶性ポリアミドは、引張り弾性率という点では
アルミニウムの物性値を越えているものの、曲げ弾性率
がアルミニラムに比べて極めて低いという欠点があった
。グラフト・架橋化においても、同様に、アルミニウム
の曲げ弾性率に比べるとグラフト・架橋化した樹脂組成
物の曲げ弾性率は極めて低かった。充填繊維を投入した
場合は、特に高弾性な炭素繊維を３０ｗｔ％以上、ベー
スポリマーに投入すると、アルミニウムの曲げ弾性率の
〆〜％にほぼ近いレベルまで到達できるが、いまだにア
ルミニウムを越える事はできない。また、現実には、３
０ｗｔ％以上の炭素繊維をベースポリマーに練り込むこ
とは難しいのが現状である。まだ、炭素繊維の織布。

アラミド繊維の織布などを積層すると、確かに曲げ弾性
率はアルミニウムレベルを越えるものの、成形物の生産
性がわるく、複雑な形状に適さないのが現状である。

一方、これに対して、特公昭５５−１０６２２３号には
、曲げ弾性率の優れだポリマーが提案されている。この
ポリマーは、曲げ弾性率が従来のポリアミドに比べて３
〜４割の飛躍的な向上を示しているものの、いまだにア
ルミニウムに比べて、はるかに低く、満足すべきもので
はなかった。

発明の目的本発明の目的は、上記欠点を解決し、機械的強度、特に
曲げ弾性率に優れ、生産性が高く、金属代替用材料とし
て有用なＲＩＭ用の樹脂組成物を提供することである。

発明の構成本発明者らは、前記、従来の問題に鑑み、鋭意研究を重
ねた結果、本発明にいたったものである。

すなわち発明者らは、エポキシ樹脂に０．０５ｗｔ％か
ら、ｓ、ｏｗｔ％のルイス（Ｌｅｗｉｓ　）酸触媒、ま
たはこの重量係のＬｅｗｉｓ酸触媒と１０体積係から了
○体積係の充填剤、または同じく同重量係のＬｅｗｉｓ
酸触媒と同１０〜７０体積係の充填剤と膨張化合物とか
らなるＲＩＭ用材料は、エポキシ樹脂の硬化速度がほぼ
３ｏ秒から２分以内という速硬化特性が優れており、か
つエポキシ樹脂が低粘度であるために、炭素繊維、アラ
ミド繊維、ガラス繊維、ミルドファイバー類が高体積分
率、つ捷ｐ７ｏ体積チ近く混入でき、このことから曲げ
弾性率が飛躍的に向上するという特性が優れており、ｔ
た、スピロオルジエステル類、ビシクロオルソエステル
類、スピロオルンカーボネイト類である膨張化合物を投
入する事から成形収縮率が極めて小さいという従来の樹
脂組成物にみられない全く新規な優れた材料であること
を発見したのである。

この組成物は、ルイス酸とエポキシ樹脂との組み合せに
より、従来あまり知られていなかったエポキシ樹脂の速
硬化という特性の改良がなされ、また、ルイス酸と膨張
化合物との組み合せにより、従来全く知られていなかっ
たエポキシ樹脂成形物の収縮をも改良する事ができたも
のである。本発明において、エポキシ樹脂はペースポリ
マーの働きをし、市販されているエポキシ樹脂であれば
よく、好ましくは、ビスフェノールＡタイプのエポキシ
樹脂が良い。充填剤は、ペースポリマーを強化する作用
をし、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ミルドフ
ァイバーなどを用いることができ好ましくは炭素繊維か
アラミド繊維を６０〜７０体積チ混入したものがよい。

膨張化合物は、エポキシ樹脂の硬化収縮をおさえる作用
をし、スピロオルジエステル類ＣＩ　ｌ　ビシクロオル
ソエステル類ＣＩｔ　）、スピロオルジエステル類〔■
〕の化合物であればよい。好ましくは、それぞれの類に
ついて、次に示す分子構造式をもつものがよい。

ＣＩ〕Ｒはアルキル基、ｎは自然数、これを便宜上、以下にお
いて膨張化合物Ｉと呼ぶ。

〔■〕

Ｒはアルキル基、ｎは自然数、これを便宜上、以下にお
いて膨張化合物■と呼ぶ。

以下余白〔■〕Ｒ，Ｒ／はアルキル基、これを便宜上、以下において膨
張化合物■と呼ぶ。

Ｌｅｗｉｓ酸は、エポキシ樹脂を重合させる作用をし、
さらに膨張化合物の環を開環させて重合させる作用をす
る。Ｌｅｗｉｓ酸は、プロトン酸またはハロゲン化金属
であれば良い。好ましくは、ＥＰＲＸ−Ａ（加電化）で
あればよい。

実施例の説明次に本発明について実施例を用いて、さらに詳しく説明
する。

〔実施例１〕ビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂（エビコー）８
２８．油化シェル）に、１０ｗｔチの膨張化合物［Ｉ）
と、ルイス酸（ＥＰＲＸ−ｐ、、　旭を化）をそれぞれ
０．０５，０．１．Ｏ，！５，１，３．５ｗｔ％となる
ように加えた。さらにこの６つの場合に対して、１０，
３０，６０．７０体積チとなるように炭素繊維を混入し
た。このようにして得られた混合物を、１６０℃の金型
内に流し込み、その硬化時間を測定した。その硬化時間
を第１図に示している。硬化時間は高々４分以内だとい
う事がわかる。触媒を用いない場合の１２０分に比べ、
時間的に１／３Ｑ以内に短縮できたものである。この時
、ルイス酸の濃度が０　、０６ｗ　ｔ　％よりも低い時
は、はとんど触媒としての効果なく、エポキシ樹脂は硬
化しない。触媒濃度が６．０ｗｔ％以上では、樹脂中で
局部加熱が発生して暗茶色に焦げた。ルイス酸濃度、０
．０５，０．１，０．５，１．０゜３．０，５．０ｗｔ
％のそれぞれの濃度において炭素繊維の体積分率を、１
０，３０，５０．７０体積係とした場合の曲げ弾性率を
第２，３図に示した。

体積分率が１０％以下では曲は弾性率に対する効果が少
なく、７０％以上では、はぼ７０体積チの時の曲げ弾性
率に近い値が得られるだけであまり効果がなかった。こ
の時、ペースレジンの粘度が低いために３０体積チ以上
でも容易に繊維を混入することができた。次にスビロオ
ルンエステル類の膨張化合物〔Ｉ〕の効果をみるために
、炭素繊維を６０体積係混入した場合について、それぞ
れの成形物の成形収縮率を測定した。その結果を第１表
に示す。

第１表膨張化合物〔■〕を投入した場合と、投入しない場合と
で、成形収縮率が極端に異なることが分かる。

〔実施例２〕ヒスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂（エピコー）　
８２８．油化シェル）に、１０ｗｔ％の膨張化合物〔■
〕とルイス酸を、実施例１と同様にして混入した。さら
に得られた６つのルイス酸濃度のそれぞれの場合に、実
施例１と同様な体積分率だけのアラミド繊維（ケブラー
４９．デュポン社）を混入した。このようにして得られ
た混合物を、１５０℃の金型内に流し込み、その硬化時
間を測定し、さらにその試験片を切り出して曲げ弾性率
を測定した。これらの結果を、第４．　５．　６図に示
す。第４図より、硬化時間は高々３分以内だという事が
わかる。触媒を用いない場合の約１２０分に比べ、時間
的にかなり短縮できたものである。

この時も、ルイス酸の濃度が０．０５ｗｔ％よりも低い
時は、はとんど触媒としての効果はなく、エポキシ樹脂
は硬化しない。触媒濃度も約５．０ｗｔ％以上では、樹
脂中で局部加熱が発生して暗茶色に焦げた。第５図、第
６図から、体積分率が１０％以下、７０％以上では実施
例１と同様な事がいえた。またこの時、ベースレジンの
粘度が低いために、３０体積チ以上でも充分容易に混練
することができた。次にビシクロオルンエステル類の膨
張化合物〔「〕の効果をみるために、アラミド繊維を５
０体積係混入した場合について、それぞれの成形物の成
形収縮率を測定した。その結果を、第２表に示す。

第　２　表膨張化合物〔■〕を投入した場合と、投入しない場合と
で、成形収縮率が実施例１と同様に極端に異なることが
わかる。

〔実施例３〕実施例１と同様にしてビスフェノールＡタイプのエポキ
シ樹脂（エピコート８２８．　油化シェル）に、ＩＱｗ
ｔ％　の膨張化合物（１）と濃度の異なるルイス酸を混
入した。さらに得られた６つのルイス酸濃度のそれぞれ
の場合に、実施例１と同様な体積分率のガラス繊維（４
０９Ｃ，日東紡）を混入した。このようなそれぞれの場
合のものを、実施例１と同様に硬化時間と曲げ弾性率を
測定した。その結果を第７図に示す。この場合も、実施
例１，２と同様に硬化時間は高々３分以内だという事が
わかる。またガラス繊維の体積分率が１０チ以下、７０
％以上では、実施例１，２と同様なことがいえた。次に
、スピロオルンカーボネイト類の膨張化合物〔■〕の効
果をみるだめに、実施例１，２と同様に、その成形収縮
率を測定した。

その結果を第３表に示す。

以下余白第３表膨張化合物〔■〕を投入した場合と、投入しない場合と
で、成形収縮率が実施例１，２と同様に極端に異なるこ
とがわかる。

発明の効果本発明はルイス酸と、エポキシ樹脂と膨張化合物との組
み合せにより、ルイス酸触媒によってエポキシ樹脂が速
硬化し、さらに同じルイス酸で、従来熱硬化性樹脂の特
性の１つであった硬化収縮を膨張化合物の重合開始剤と
して使用できるために硬化収縮をおさえることが可能と
なり、高速度。

高Ｎ度で成形が行なわれることに効果を発揮するもので
ある。さらにベースレジンが低粘度であるために充填剤
の体積分率を７０％近くまで増加させることができ、従
来、得られにくかった高強度材料の生産性のよい製造に
効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、膨張化合物［１］（１ｏｗｔ％）と戻入し、
ルイス酸濃度と炭素繊維の体積分率を変化させた場合、
それぞれに対応する曲げ弾性率の相関図、第４図は、膨
張化合物［：Ｉｌ］（１ｏｗｔ係）〔■〕を投入し、ル
イス酸濃度とアラミド繊維の体積分率を変化させた場合
、それぞれに対応する曲げ弾性率の相関図、第７図は、
膨張化合物〔■〕（１０ｗｔ％）とガラス繊維を投入し
た場合の、ル膨張化合物［１１Ｄを投入し、ルイス酸濃
度とガラス繊維の体積分率を変化させた場合、それぞれ
に対応する曲げ弾性率の相関図である。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図ルイス歇ｆＬ！Ｌ　（婬％〕＠２図Ｊ　、１１ｇｍ＝）イネｎ　（（１％ｔ第３図ツタ（翠、４表ｆＦＡ、ｔ　のイオ（活ｆ（イさ・竿　
（４オ（イ１−〜＠４図ルイスｍｓ　５Ｊ）’Ｋ　＜ｗｔ　Ｖｏ＞第５図アラぐｒ磁層ｉ１本積合卑　（１本横７Ｄ）第６図了ラミ）ご責ｍ論トイ本ａ“づδ・牢（イ１く４１瞬’
ｈ　）第７図ルイ人Ｉ物場ｕ度Ｃｗｔ帰２第８図

Claims

【特許請求の範囲】（１）エポキシ樹脂に、０．０５ｗｔ％から５．０ｗｔ
％のルイス酸触媒を、捷たけこの重量係のルイス酸触媒
と１０体積襲から７０体積係の充填剤、または同じく同
重量係のルイス酸触媒と同体積チの充填剤と膨張化合物
を混入したことを特徴とするルイス酸触媒反応を用いた
反応性射出成形用材料。（２）蕃諮ルイス酸触媒は、プロトン酸またはハロ出成
形用材料。する特許請求の範囲第１項記載のルイス酸触媒反応を用
いた反応性射出成形用材料。（４）　半合膨張化合物は、スビロオルンエステル類ビ
シクロオルソエステル類、スピロオルン力−ボネイト類
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のル
イス酸触媒反応を用いた反応性射出成形用材料。