JPS6189223A - 複合材料用樹脂組成物 - Google Patents

複合材料用樹脂組成物

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JPS6189223A
JPS6189223A JP20983484A JP20983484A JPS6189223A JP S6189223 A JPS6189223 A JP S6189223A JP 20983484 A JP20983484 A JP 20983484A JP 20983484 A JP20983484 A JP 20983484A JP S6189223 A JPS6189223 A JP S6189223A
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JP
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epoxy
polyamide
composite material
polyepoxide
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JP20983484A
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Toshio Muraki
村木 俊夫
Masanori Nakahara
中原 雅則
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Toray Industries Inc
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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、靭性の優れた複合材料用樹脂組成物に関する
ものである。
〔従来の技術〕
炭素SaW、ガラス!INおよび芳香族ポリアミドtu
Iなどの強化材とエポキシ樹脂からなる複合材料は、そ
の高い比強度、比弾性率を生かしてゴルフシャフトや釣
竿などのプレミア・スポーツ用途および航空機等の構造
材用途に広く使用されている。しかし、これらの複合材
料に使用されているエポキシ樹脂は、更に大きな強度や
強靭性を必要とする用途には性能が不十分であり、靭性
の優れたエポキシ樹脂の出現が強く望まれている。
エポキシ樹脂の靭性の向上に関して多くの技術が提案さ
れてるいる。その手法の一つは、エポキシ樹脂にアクリ
ロニトリル−ブタジェン共重合体などのゴムを添加した
債、エポキシ樹脂を硬化させてゴム相を分散相として形
成させることによりクラックの発生を防止したり、接着
強度の向上を図るものである(例えば、特開昭57−2
1450号公報)。他の手法には、ポリスルホン、ボリ
アリレートなどの熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂に添加・
混合し硬化樹脂のクラックの伝播を抑制したり、この樹
脂を使用して炭素taB強化強化材料の靭性を向上させ
る方法がある(例えば、THEBRITISHPOLY
MERJOURNA L、 VOL、15 、 MAR
CH,1983,P、71,28THSAMPE  S
YMPO8ItJM、1983.P、361、特開昭5
8−134126)。しかし、これらの手法は複合材料
の靭性を飛躍的に向上させるには不満足であり、更にこ
れらのゴムや熱可塑性樹脂を混合するとエポキシ樹脂の
粘度が非常に高くなり、プリプレグの製造あるいは成形
工程で強化材との含浸性不良が生じ易いこと、エポキシ
樹脂と改質剤に共通溶媒を使用しないと両者の均質な混
合が不可能な場合が多いなiの問題がある。
エポキシ樹脂の各種ポリアミド樹脂による改質も古くか
ら研究されている。特公昭40−1874号公報は、エ
ポキシ樹脂とメタノール可溶ナイロンからなる接着性組
成物を、特開昭55−71771号公報はエポキシ樹脂
、アルケニルフェノール重合体および共重合ナイロンあ
るいはナイロン12からなる構造用接着剤組成物を、特
開昭56−152832号は固体状エポキシ樹脂、固体
レゾール型フェノール樹脂および直鎖状ポリアミド樹脂
からなる塗膜用粉体エポキシ樹脂組成物を開示している
。また、米国特許2,705.223号、2,986.
539号および特開昭58−53913号公報は、ダイ
マー酸系ポリアミドとエポキシ樹脂からなる組成物ある
いはこの組成物と強化繊維からなるプリプレグを開示し
ている。
これらの特許で使用されるダイマー酸系ポリアミドは、
実質的に十分な量の末端基を有しエポキシ樹脂の硬化剤
として反応させるべく使用されている。以上に例示した
エポキシ樹脂とポリアミド樹脂からなる組成物は、複合
材料の靭性を向上させるという観点から見ると性能的に
不満足であり、またその構成においても本発明と明らか
に異なる。
更に、エポキシ樹脂と反応性を有するダイマー酸系ポリ
アミドとエポキシ樹脂からなる組成物は、反応に伴なう
粘度の上昇が大きく樹脂の混合工程や強化材とのプリプ
レグ化工程等において均質な製品を取得するうえで不都
合となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、靭性の優れた複合材料用樹脂組成物を提供す
ることを一つの目的とし、本発明の他の目的は、樹脂組
成物の製造および複合材料用プリプレグの製造・成形工
程において適度の粘度を有し均質な製品を与える強靭な
複合材料用樹脂組成物を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は (1)下記[A]、[B’、 ]および[C]を必須成
分として配合してなる複合材料用樹脂組成物[A]  
ポリエポキシド [8]  芳香族アミン硬化剤 [C]  高分子ダイマー酸系ポリアミド(2)上記(
1)において[8]成分がジアミノジフェニルスルホン
である複合材料用樹脂組成物(3)上記(1)において
[C]酸成分、ポリアミド1g当り5 X 10−″4
モル当量以下の末端基濃度を有する高分子量ダイマー酸
系ポリアミドである複合材料用樹脂組成物 に関するものである。
本発明で使用し得るポリエポキシドは、分子中に平均し
て一個より多いエポキシ基を有する化合物であり、この
エポキシ基は末端基として存在するものであってもよく
、また分子内部にあってもよい。ポリエポキシドは、飽
和あるいは不飽和の脂肪族、環状脂肪族、芳香族または
複素環式化合物であってもよく、更にハロゲン原子、水
[、エーテル基等を含む化合物であってもよく、例えば
、ビスフェノールA%FおよびSのグリシジル化合物、
タレゾールノボラックまたはフェノールノボラックのグ
リシジル化合物、芳香族アミンのグリシジル化合物およ
び環状脂肪族エポキシ樹脂などがある。
そのようなポリエポキシドの具体例には、1.4−ビス
(2,3−エポキシプロポキシ)ベンゼン、4.4′−
ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ジフェニルエーテ
ルがある。
ポリエポキシドの別の例として多価フェノールのグリシ
ジル化合物がある。これに使用し得る多価フェノールと
しては、例えばレゾルシノール、カテコール、ヒドロキ
ノン、2.2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン(ビスフェノールA)、2.2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)ブタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)
スルホン(ビスフェノールS)、ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)メタン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)
メタン、3.9−ビス(3−メトキシ、4−ヒドロキシ
フェニル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔
5,5〕ウンデカン、更にハロゲン含有フェノールとし
て2.2−ビス(4−ヒドロキシテトラブロモフェニル
)プロパンなどが含まれる。
ポリエポキシドの別の例として、多価アルコールのグリ
シジル化合物がある。この目的に使用し得る多価アルコ
ールとしては、例えばグリセロール、エチレングリコー
ル、ペンタエリスリトール、2.2−ビス(4−ヒドロ
キシシクロヘキシル)プロパンなどが挙げられる。
内部エポキシ基を有するポリエポキシドの例として、4
− (1,2−エポキシエチル)−1,2−エポキシシ
クロヘキサン、ビス(2,3−エポキシシクロベンチル
)エーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−
(3,4−エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート
などが挙げられる。
ポリエポキシドの別の例として、芳香族アミンのグリシ
ジル化合物がある。この目的に使用し得る芳香族アミン
としては、ジアミノジフェニルメタン、メタキシリレン
ジアミン、m−7ミノフエノール、p−7ミノフエノー
ルなどがある。
これらのポリエポキシドのうち、ごスフエノールAのジ
グリシジルエーテル、クレゾールノボラックあるいはフ
ェノールノボラックのグリシジル化合物、ジアミノジフ
ェニルメタンのグリシジル化合物およびアミノフェノー
ルのグリシジル化合物が好ましく使用される。
本発明で使用される芳香族アミン系硅化剤の具体例とし
ては、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメ
タン、ジアミノジフェニルスルホ     いンなどが
挙げられ、特にジアミノジフェニルスルホンが好ましく
使用される。更に、三フフ化ホウ素・アミン錯体、イミ
ダゾール化合物などを硬化促進剤として使用することも
できる。
本発明で使用される高分子mダイマー酸系ポリアミドと
は、不飽和高級脂肪酸を三員化して得られるダイマー酸
を主成分とするジカルボン酸とエチレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミンなどのジアミンから製造されるポリ
アミドである。用いられる不飽和高級脂肪酸は乾性油、
半乾性油、またはこれらの遊離酸またはこれらの酸の単
純な脂肪族アルコールエステル、特にリノール酸に富ん
だ原料の重合によって得られる。ここでいうダイマー酸
は個々のダイマー酸はもちろんダイマー酸混合物も含む
ダイマー酸混合物はたいてい、大部分が二〇体であるが
、三量体、高重合体、単量体も含まれている。
種々のダイマー酸が用いられるがリノール酸またはリル
ン酸に富む物質の重合により得られたものが入手しやす
い。この高分子量ダイマー酸系ポリアミドとしては例え
ばリルン酸のグイマーから得られるものが“マクロメル
ト″(ヘンケル日本社製)の商標で販売されている。本
発明で使用される高分子量ポリアミドは、およそ100
〜200℃の範囲に軟化Illを有する固形ポリアミド
であり、特に末端アミノ基および末端カルボキシ基の合
計量がポリアミド10当り5 X 10−”モル当量以
下であるものが好ましく使用される。本発明で使用する
ポリアミドは十分高分子命であることが特に重要であり
、低分子量で末端基量が多くポリエポキシドと反応性の
高いポリアミドは複合材料性向上効果が小さいうえ、ポ
リエポキシドとポリアミドを混合する工程および強化材
に含浸してプリプレグを製造する工程で両者が反応し粘
度が高くなるため8品質のプリプレグの製造が困難にな
る。ポリアミドの使用量は、ポリエポキシドおよび硬化
剤の合計ωiooam部に対し、5〜1001m部好ま
しくは10〜30重聞部使用される。ポリアミドの使用
量が5重a部以下の場合には、複合材料の靭性向上効果
が小さく、一方100重量部より多い場合には均質な混
合が困難になるとともに樹脂の耐熱性が大きく低下する
本発明の各成分の混合方法に特に制限はなく、各成分の
性状や、目的とする配合物の混合状態あるいは分散状態
に応じて適宜好ましい方法を選択することができる。混
合方法の一例として(A)、(B)および(C)の各成
分が溶解する溶媒を使用して比較的低温で均一溶液とす
る方法があり、他の例として溶媒を使用せずに比較的高
温で各成分を混合する方法がある。後者の場合には、ポ
リエポキシドとポリアミドは先ず高温で溶解させたのち
温度を下げ、次いで硬化剤を混合する方法が好ましく使
用される。
〔作用〕
本発明では、ポリエポキシド、芳香族アミン系硬化剤お
よび高分子量ダイマー酸系ポリアミドを組合わせること
により、エポキシ樹脂の脆さが改良され強靭な複合材料
用樹脂組成物が提供される。
芳香族アミン系硬化剤は、硬化物の耐熱性向上をもたら
し、高分子量ダイマー酸系ポリアミドは、各成分の配合
工程および強化材に含浸してプリプレグを製造する工程
における不均質ないし不都合な粘度上昇を併なうことな
くエポキシ樹脂の靭性向上をもたらす。
〔実施例〕
以下の実施例によって本発明を更に詳細に説明する。実
施例中の各成分の量は重固部を表わし、ポリエポキシド
の内容は以下のとおりである。
エポキシA:ビスフェノールAジグリシジルエーテル、
油化シェルエポキシ(株)製 エピコート828゜ エポキシB:ビスフェノールAジグリシジルエーテルオ
リゴマ、油化シェルエポキシ (株)製エピコート1001゜ エポキシCニジアミノジフェニルメタンのテトラグリシ
ジル化合物、住友化学(株) 製ELM434゜ エポキシD:テトラプロムピスフェノールAジグリシジ
ルエーテル、大日本インキ (株)製エビクロン152゜ 実施例1 エポキシA100部およびダイマー酸系ポリアミド“マ
クロメルト”6238(軟化温度138℃、末端基ff
11.7x10−4モル当m10)33部をフラスコに
入れ、攪拌下オイルバスで150℃に加熱した。3時間
すると透明な粘稠液が得られた。この溶液にジアミノジ
フェニルスルホン32部を添加しすばやく均一溶解させ
た。フラスコを減圧にして脱泡後、配合樹脂を成形型に
注型し180℃で2時間硬化さけ厚さ2mの半透明硬化
板を得た。硬化物のガラス転移温度(示差差動熱m計を
使用し、40℃/分の昇温速度で測定)は175℃であ
り、島津オートグラフl5−5000を用いてクロスヘ
ッド速度2.5m/分の条件で測定した引張破断伸度は
667%であった。
同様にしてポリアミドを添加せずに、エポキシAおよび
ジアミノジフェニルスルホン混合物から硬化板を作製し
た。このもののガラス転移温度は186℃であり、破断
伸度は6.0%であった。
本実施例から、硬化物の大巾なガラス転移温度の低下を
伴なうことなくダイマー酸系ポリアミドが均質に分散さ
れた硬化物が得られることが明らかにされた。
実施例2 実施例1の“マクロメルト”6238の代りに、゛マク
ロメルト”6224(軟化温度126℃、末端基m2.
1X10−4’E/L当ffl/Q)を使用uポリエポ
キシドとポリアミドからなる透明溶液を得た。この溶液
にジアミノジフェニルスルホンを添加し均一に溶解した
樹脂組成物を得た。
実施例3 エポキシA60部、エポキシ840部および“マクロメ
ルト”6238を31部およびジアミノジフェニルスル
ホン24部を使用して、実施例1と同様の方法で樹脂組
成物を調製した。これを180℃で2時間硬化させたと
ころ透明な硬化板が得られた。このことは、エポキシ樹
脂とポリアミドが分子状に混合されていることを示して
いる。
実施例4 エポキシA60部、エポキシ840部、ジアミノジフェ
ニルスルホン24部および“マクロメルト”6238の
34部をトリクレン/エタノール混合浴(1(1/1比
)240部に溶解し透明な溶液を調製した。この溶液を
、東しく株)製“°トレカ”T300使用平械クロスに
樹脂含量が41%になるように塗布・含浸させた。1日
風乾後、加熱乾燥して溶媒を除去したところ、タック性
とドレープ性のある均質なプリプレグが得られた。この
プリプレグを24枚積層し、オートクレーブを使用して
180℃、2時間、圧力6kg10(の条件で硬化させ
、厚さ約5薗の複合材を得た。この複合板に先端R16
++nの錘を使用して680kg・CM/cl(試料厚
さ)の落錘エネルギーを与えた。この衝撃試験により生
じた損傷の度合を、キャノン・ホロソニック社製超音波
探傷映像装置M400B型を用いて測定した。
損傷面積を表1に示す。
実施例5 実施例4の“マクロメルト”6238の代りに“マクロ
メルト”6900を使用した以外は実施例4と同様にし
て複合材を作製し、衝撃試験を行なった。結果を表1に
示す。
比較例1 実施例4のポリエポキシドおよびジアミノジフェニルス
ルホンをメチルエチルケトン190部に溶解し、実施例
4と同様にして作製した複合材の衝撃試験を行なった。
結果を表1に示す。
実施例6 エポキシA35部、エポキシ035部、エポキシ035
部、′マクロメルト”6900を20部およびジアミノ
ジフェニルスルホン34部からなる樹脂組成物について
、実施例4と同様にして複合材を作製し衝撃試験を行な
った。結果を表1に示す。
比較例2 実施例6のポリエポキシドおよびジアミノジフェニルス
ルホンをメチルエチルケトン190部に溶解し、実施例
4と同様にして複合材を作製し衝撃試験を行なった。結
果を表1に示す。          1(表  1 〔発明の効果〕 (1)  複合材料の衝撃によるIQmが減少する。
(2)  溶媒の使用または不使用により均質な樹脂組
成物の調製ができる。
(3)  耐熱性の高い樹脂組成物が従供される。
(4)  品質の安定したプリプレグ、複合材料]が作
製できる。
(5)  特殊な条件を必要とぜず、オートクレーブを
用いて成形できる。
(6)  構成成分の組合せにより透明な樹脂組成物″
あるいは硬化樹脂が得られる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記[A]、[B]および[C]を必須成分とし
    て配合してなる複合材料用樹脂組成物。 [A]ポリエポキシド [B]芳香族アミン系硬化剤 [C]高分子量ダイマー酸系ポリアミド
  2. (2)特許請求の範囲第(1)項において[B]成分が
    ジアミノジフェニルスルホンである複合材料用樹脂組成
    物。
  3. (3)特許請求の範囲第(1)項において[C]成分が
    、ポリアミド1g当り5×10^−^4モル当量以下の
    末端基濃度を有する高分子量ダイマー酸系ポリアミドで
    ある複合材料用樹脂組成物。
JP20983484A 1984-10-08 1984-10-08 複合材料用樹脂組成物 Granted JPS6189223A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013159696A (ja) * 2012-02-03 2013-08-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd エポキシ樹脂組成物とこれを用いたプリプレグ、該プリプレグから製造された繊維強化複合樹脂成形体。
WO2017130659A1 (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 東レ株式会社 エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料

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