JPS61223022A - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents

硬化性樹脂組成物

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JPS61223022A
JPS61223022A JP6342885A JP6342885A JPS61223022A JP S61223022 A JPS61223022 A JP S61223022A JP 6342885 A JP6342885 A JP 6342885A JP 6342885 A JP6342885 A JP 6342885A JP S61223022 A JPS61223022 A JP S61223022A
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JP
Japan
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epoxy
aromatic
compound
formula
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Seiichi Hino
日野 征一
Shoichi Sato
正一 佐藤
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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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〕 本発明は良好な耐熱性を示すエポキシ系硬化性樹脂組成
物に関する。更に耐衝撃性の改良された耐熱性複合材料
に好適なエポキシ系硬化性樹脂組成物に関する。
〔従来の技術〕
補強用繊維、特に炭素繊維で補強されん炭素繊維強化プ
ラスチックス(CPRP)は重量あたりの強度、弾性率
が高く構造物の軽量化が期待されることからスポーツ、
レジャー、航空機分野を中心に工業分野へも用途を広げ
て来ている。
特にエポキシ系0FRPはエポキシ樹脂の加工性、物性
のバランスの良さから広くマトリックス樹脂として使用
されている。これらのうち、特に航空機分野に於いては
高い耐熱性、耐衝撃性、湿熱強度等が要求され、種々の
マトリックス樹脂系が提案されている。これら要求性能
のうち、耐衝撃性に関しては、熱可塑性樹脂を使用する
ことによりこれが大巾に改善されることが知られている
が、耐熱性の高い熱可塑性ctpRPは成形が難しいと
いう欠点を持ってい一一方エポキシ樹脂の耐衝撃性を改
良する為(ゴている。
〔発明の目的〕
本発明は上記難点を改良した。エポキシ樹脂の成形性、
耐熱性を保持しつつ、耐衝撃性の向上したO FI’t
P製造に好適なエポキシ系硬化性樹脂組成物を提供する
ものである。
即ち分子内に少なくとも1個以上のエポキシ基を有する
エポキシ化合物、芳香族ジアミン、及び一般式(1) (xFip価の芳香族基でアシ、2組のカルボニル基は
それぞれ隣接炭素原子に結合し、Yは2価の芳香族基で
あり、01%G、、G3及びG4は(R1は水素原子又
は有機基、2はハロゲン原子を表わす)であり、G1、
G鵞、G3及びG4の詐ちわされるエポキシ末端基含有
芳香族イミド化合物を含むエポキシ系硬化性樹脂組成物
を使用することにより、これより得られるO FRPの
耐熱性、耐衝撃性が良好であることが判明し、本発明に
到達した。
〔発明の構成〕
本発明の詳細な説明するに硬化性樹脂組成物を構成する
一成分である分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有
するエポキシ化合物としては種々のものが使用出来る。
ビスフェノールAのジグリシジルエーテルで代表される
エピビス系エポキシ化合物、フェノールノボラック又は
クレゾールノボラックのポリグリシジルエーテル等のノ
ボラック系エポキシ化合物、アミノンエノール、芳香族
ジアミンのグリシジル化合物の如きアミンエポキシ化合
物、更には脂肪族、脂環式エポキシ化合物等の1種又は
2種以上が使用できるが、耐熱性の点よル、多官能エポ
キシ化合物であるノボラック系エポキシ化合物、アミン
エポキシ化合物が好°ましい。
組成物を構成する芳香族ジアミンとしては種6   々
のものが使用できるが、たとえば式H,N−R−N)!
!(こζでRは30個までの炭素原子を有するコ価の芳
香族基でアシ、更に酸素原子、窒素原子、ケイ素原子、
リン原子および類似の不活性基をも任意に含有し得る)
で示される芳香族ジアミンの1種又は2種以上が使用で
きる。
好適なRとしては置換基を有する又は有し碌い単環式又
は複環式芳香族基、又はこれらが直接炭素−炭素結合も
しくは2価の連結基によって結合された複数の芳香族基
等を挙げることができる。2価の連結基としては一〇−
1−SO,−1−8−1−GO−%l〜3個の炭素原子
を有するアルキレン基等であるが、具体的には耐熱性の
点より2価の連結基が一8O!−である参、参′−ジア
ミノジフェニルスルホン、3.!’−ジアミノジフェニ
ルスルホンが好ましい。
組成物を構成する(1)の構造を有するエポキシ末端基
含有イミド化合物は対応するアミノ末端基化合物、即ち
一般式(I) で表わされるアミノ末端基含有芳香族化合物をグリシジ
ル化することによって得ることができる。
(If)式で示されるアミノ末端基含有芳香族イド化合
物はN−メチルーコーピロリドン、N。
N−ジメチルホルムアミド、m−クレゾール等の極性溶
媒中で芳香族テトラカルボン酸又はその誘導体とそル過
剰の芳香族ジアミンとの反応により得ることができる。
芳香族テトラカルボ゛ ン酸としてはピロメリット酸、
J、!’、41.41’−ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、J、!’、+1.参’−ジフェニルエーテルテト
ラカルボン酸、 3.!’、u、II’ −ビフェニル
テトラカルボン酸、コ、3,6.7−す7タレンテトラ
カルボン酸、コ、J、4A、J−チオフェンテトラカル
ボン酸、コツ−一ビス(3,*−yカルボキシフェニル
)プロパン等及びこれらの異性体の1種又は2種以上が
使用される。これら芳香族テトラカルボン酸成分は低級
アルキルエステル、二無水物等の誘導体の形として使用
することができるが、その反応性から二無水物を使用す
ることが好ましい。アミノ末端基含有芳香族イミド化合
物の原料としで用いられる芳香族ジアミンは先に記した
本発明組成物の構成成分である芳香族ジアミンが使用さ
れるが、生成物の溶解性の点から、アルキル置換体又F
im −配向ジアミンが好ましい。具体的には一9ψ−
トリレンジアミン、 J、J’−ジメチル−a−’−ジ
アミノジフェニルメタノン、 J、J’−ジエチル−φ
、μ′−ジアミノジフェニルメタン、J、J’−ジアミ
ノジフェニルメタン、J、J’−ジアミノジフェニルス
ルホン、J、!’−ジアミノベンゾフェノy等を挙げ、
ることかできる。
以上によって得られ次アミノ末端基含有芳香R雷 ハロゲン原子、R1は水素原子又は有機基を示す)で表
わされるエピハロヒドリンと反応させ、次いで塩基を用
いて脱ハロゲン化水素反応を行うことにより本発明組成
物の一成分であるエポキシ末端基含有芳香族イミド化合
物を得ることができる。上記R1における有機基として
は、アルキル基、アリール基が好適であり、使用される
エピハルヒドリンとしては、置換基のないエピクロルヒ
ドリンの他に、β−メテルエビハ帛iトリン、β−エチ
ルエピハロヒドリン、β ツー香族イミド化合物との反
応は特開昭5タ−l≦tzsi号に記載の方法、有機カ
ルボン酸存在下に付加反応、閉環反応を順次行うことに
より遂行できる。付加反応の際、必要に応じて第参級ア
ンモニウム塩、Ll化合物を使用することにより反応を
促進することができる。脱ハロゲン化水素による閉環反
応には種々の塩基性化合物が使用できる。水酸化ナトリ
ウムのようなアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウムの
ようなアルカリ金属炭酸塩、水酸化カルシウムのような
アルカリ土類金属水酸化物、酢酸ナトリウのような有機
酸アルカリ塩、トリエチルアミンのような有機アミン類
、l、t−ジアザビシクロ(j、$、O)ウンデセン−
7のような二環式アミジン類が使用出来る。
これらアミノ末端基含有イミド化合物とエピハロヒドリ
ンとの反応は無溶媒でも行われ得るが、反応の円滑性、
均−性等から溶媒中で行うことが望ましい。使用し得る
溶媒としてはアミノ末端基含有イミド化合物製造時に使
用し得るアミド系溶媒が挙げられる。
本発明は、このようにして得られたエポキシ末端基含有
イミド化合物を、前述したエポキシ化合物、及び芳香族
ジアミンと配合することに1)達成される。エポキシ化
合物とエポキシ末端基含有イミド化合物の配合比率は重
量比で70〜りO/り0−10と巾広く選択できるが、
エポキシ化合物が少なくなると組成物の融点が高くカヤ
成形が困難となるし、逆に多くなると耐衝撃性の効果が
少なくなる為、通常30〜70 / 70〜30の範囲
が好ましい。又芳香族ジアミンの量はエポキシ基全量に
対しアミノ基活性水素当量として00.2〜−2.0好
ましくは0.2〜八λの範囲である。又必要に応じて一
般的なエポキシ樹脂の硬化促進剤であるイミダゾール類
、BF3・アミン錯体等を添加することができる。
これら3成分を混合するには通常有機溶剤が使用される
。これら有機溶剤としては先に挙げたアミド系溶剤の他
、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、テ
トラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤が使
用される。
これら3成分の溶液に補強用繊維を含浸することにより
、耐衝撃性の改良された耐熱性0FRPを与えるプリプ
レグを製造することができるが、更に耐熱性の良好な接
着剤、被覆材、成形物等にも利用可能であり、その際目
的に応じて炭素粉末、各種金属、金属酸化物、シリカ、
アスベスト等の添加剤、補強剤を混入することができる
〔実施例〕
以下実施例によって本発明の詳細な説明するが、特許請
求の範囲を超えない限りこれらに限定されるものではな
い。
参考例1 エポキシ末端基含有芳香族イミド化合物(以下イミド化
合物Aと略す)の合成 滴下ロート、温度計、冷却器、攪拌機を装備した500
d四ロフラスコ中で2.参−ジアミノトルエン!7,1
.ttM−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略す
)に溶解し、窒素雰囲気下λoo′Cまで昇温した。こ
の溶液に、無水J j’ $ 参’−ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸441、JPをMMX’  /II−に
溶解した溶液を約30分間で滴下し、200′C参時間
、反応により生成する水を11MPと共に留去させなか
らイミド化を行った。反応後冷却し大量の脱塩水に注い
でアミノ末端基含有イミド化合物を析出させた。F別後
大量のメタノールで洗浄し、io。
Cto時間真空乾燥を行った。生成物の赤外線吸収スペ
クトルには1級アミノ基に起因する!310.J4Ar
Oα−1のコ本の吸収、又イミド基に起因する/710
,720α−1の吸収が明らかであった。
次いで得られたアミノ末端基含有イミド化合物gotと
エビフルルヒドリン3コタfとを氷酢酸JOOfの存在
下10℃、6時間反応を行った。−夜室温に放置後エタ
ノール!00m1で稀釈し、脱塩水に注いでエピクロル
ヒドリン付加物を析出させた。τ別後脱塩水で数回洗浄
後ioo℃でjO時間真空乾燥を行った。得られたエピ
クロルヒドリン付加物rotを乾燥N、N−ジメチルホ
ルムアミド(以下DMFと略す)sootに溶解し、乾
燥窒素下/、I−ジアザビシクロ(j、参、0 )クン
デセン−7ultf;加え≠oc 4時間反応を行つ九
。反応終了後無水酢酸で中和し、大量の脱塩水/エタノ
ール混合液に注いでイミド化合物Aを析出させた。脱塩
水で数回洗浄を行い、az℃で10時間真空乾燥を行っ
た。得られたイミド化合物ムの赤外線吸収スペクトルに
は/710,7JOan−”の吸収があきらかであり九
。又核磁気共鳴吸収スペクトルよりエポキシ化率はほぼ
10チであった。
参考例λ エポキシ末端基含有芳香族イミド化合物(以下イミド化
合物Bと略す)の合成 芳香族ジアミンとして29μmジアミノトルエンに替え
て3,3′−ジエチル−φ、参′−ジアミノジフェニル
メタンを使用して参考例1とほぼ同じ操作で、アミン末
端基含有イミド化合物、エビクロルヒト1Jン付加物を
経由してイミド化合物Bを合成した。赤外線吸収スペク
トルでイミド基の吸収を確認し、核磁気共鳴スペクトル
でエポキシ化率を求めたところ11%であった。
実施例1 参、参′−ジアミノジフェニルスルホン(以下DD日と
略す)64!重量部、参考例!で得られたイはド化合物
A 100重量部をメチルエチルケトン(以下MBKと
略す)4cPO重量部に溶解して樹脂組成物3!重量%
の溶液を調製した。この溶液の浴に炭素繊維(東し社製
、@トレカT−4too”)を連続的に浸漬してドラ五
Kまきとシ、加熱乾燥してエポキシプリプレグを製造し
た。
祷られたプリプレグを一方向に10枚積層しc、I/ 
j O〜7 t Ottm He (D高真空下3.3
℃/閣)昇温速度で加熱し九、izo℃到達時7に97
cdの圧力で加圧し、更に昇温を続け、110℃に参時
間保持して硬化反応を行った。一旦冷却して復圧、脱型
後220℃オープン中でぶ時間後硬化を行い、厚さ2.
vft!%の硬化片を作製した。
得られた硬化片より巾10MM、厚さ2■、長さioa
mの試験片を作製し万能衝撃試験機(東洋精機製作新製
)にて工txo6衝撃試験を行つ友結果、2ir辞−c
In/d(ノツチなし)であった。
又TMA法で得られ九ガラス転移温度はコ01℃であっ
た。
実施例2 実施例1で使用したアミンエポキシ化合物ioo重量部
、I)DB  16重量部、比較例1で得られ次イミド
化合物A!0重量部をMKKJIJtに溶解して樹脂組
成物35重量%の溶液を調製した。この溶液を使用して
実施例1と同様の操作でプリプレグの製造、積層、硬化
反応を行い厚さ21tM%VfA$%の硬化片を作製し
た。
得られた硬化物の工zod衝撃強度は/12に9−cm
 / aAであり、ガラス転移温度は275℃であった
実施例3 実施例1で使用したアミンエポキシ化合物100重量部
、DI)847重量部、参考例コで得られたイミド化合
物B 100重量部をMODKut1重量部に溶解して
樹脂組成物35重量%の溶液を調製した。この溶液を使
用して実施例/と同様の操作でプリプレグの製造、積層
、硬化反応を行い厚さコ簡、Vf47 %の硬化片を作
製した。
得られた硬化物の工god衝撃強度はコot岬−crn
/cIIであり、ガラス転移温度は203℃であつ念。
比較例1 実施例1で使用し次アミンエポキシ化合物100重量部
、DD8  参#重量部の2成分をM11iKK溶解し
て3j重量−の樹脂溶液を調製し次。この溶液を使用し
て実施例1と同様の操作でプリプレグの製造、積層、硬
化反応を行い厚さコ■、Vf j j %の硬化片を作
製した。
得られた硬化物の工ff1o(l衝撃強度は/ 参J 
4−an / ctAであり、ガラス転移温度は2/I
℃であつ次。
〔発明の効果〕
本発明に係る硬化性樹脂組成物は、工、ポキシ樹脂の成
形性、耐熱性を保持しつつ、耐衝撃性が向上しているの
でCFR1’製造に好適である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)a)分子内に少なくとも1個のエポキシ基を有す
    るエポキシ化合物 b)芳香族ジアミン 及びc)一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼…( I ) (Xは4価の芳香族基であり、2組の カルボニル基はそれぞれ隣接炭素原子に 結合し、Yは2価の芳香族基であり、G_1、G_2、
    G_3及びG_4は水素原子、 ▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、化学
    式、表等があります▼ (R_1は水素原子又は有機基、Zはハロゲン原子を表
    わす)であり、G_1、G_2、G_3及びG_4の少
    なくとも1つは▲数式、化学式、表等があります▼ である。nは1以上の整数を示す。)で表わされるエポ
    キシ末端基含有芳香族イミド化合物 の3成分を含む硬化性樹脂組成物。
JP6342885A 1985-03-29 1985-03-29 硬化性樹脂組成物 Granted JPS61223022A (ja)

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