JPS6215570B2 - - Google Patents
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- JPS6215570B2 JPS6215570B2 JP59070891A JP7089184A JPS6215570B2 JP S6215570 B2 JPS6215570 B2 JP S6215570B2 JP 59070891 A JP59070891 A JP 59070891A JP 7089184 A JP7089184 A JP 7089184A JP S6215570 B2 JPS6215570 B2 JP S6215570B2
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Landscapes
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Epoxy Resins (AREA)
Description
本発明は、N・N−グリシジルアミノフエニル
グリシジルエーテルまたは/およびN・N−ジグ
リシジルアニリンからなるエポキシ樹脂と、ジア
ミノジフエニルスルホンとを主成分とする炭素繊
維複合体製造用、硬化性エポキシ樹脂組成物に関
するものである。 炭素繊維は軽量であり、しかも高強度、高弾性
率であるゆえに、スポーツ用品、構造体分野に、
樹脂との複合体として広く使用されつつある。 これら複合体の物性は炭素繊維の物性に支配さ
れることは勿論である。 しかしながら、炭素繊維の高物性をこれら複合
体中に有効に発現させるために果す、樹脂成分の
役割もまた極めて大きく、どのような樹脂成分を
選ぶか、慎重に検討する必要がある。 樹脂に要求される重要な性質のひとつに、炭素
繊維に対する接着力があけられ、樹脂の組成構造
を変えることにより、改善検討が行なわれてい
る。 樹脂と炭素繊維との接着力の目安として成型体
の層間せん断強度が測定されることが多い。層間
せん断強度が高い成型体は一般に曲げ強度等の他
の物性にもすぐれている。 エポキシ樹脂は他の一般の樹脂に比較し、炭素
繊維に対する接着力にすぐれ、高強度の複合体を
与えるため、炭素繊維用マトリツクス樹脂として
好んで使用される。 エポキシ樹脂は一般に硬化剤を用いて硬化し、
実用に供されるが、得られた成型体の物性は、使
用されるエポキシ樹脂硬化剤のそれぞれに大きく
影響される。 しかしながら、一般にはエポキシ樹脂と炭素繊
維との成型体の層間せん断強度は7〜9Kg/mm2に
とどまり、10Kg/mm2以上の成型体を得ることは極
めて困難である。したがつて従来のこれらエポキ
シ樹脂は炭素繊維の優秀な性能を十分生かすため
には不十分である。 本発明者らは炭素繊維に対して、従来一般に使
用されているエポキシ樹脂よりも接着力のすぐれ
たエポキシ樹脂を見出すべく鋭意検討を続けた結
果、本発明に到達した。 すなわち、N・N−ジグリシジルアミノ基を分
子内に有するエポキシ樹脂が、ジアミノジフエニ
ルスルホンとの組合せにおいて、特に良好な性質
を示すことを見出したのである。 すなわち、本発明エポキシ樹脂組成物は炭素繊
維との組み合せにおいて、従来越えることが困難
であつた層間せん断強度10Kg/mm2を越え、12Kg/
mm2以上の成型体を容易に与えるのである。 本発明に使用されるエポキシ樹脂は、N・N−
ジグリシジル−m−アミノフエニルグリシジルエ
ーテル;N・N−ジグリシジル−p−アミノフエ
ニルグリシジルエーテル;N・N−ジグリシジル
アニリンであり、これらはそれぞれ、ベークライ
ト−ERL−0500(ユニオンカーバイド社商標)、
スミエポキシ−ELM−120(住友化学株式会社商
標);GAN(日本化薬(株)、商標)として市販さ
れている。 これら樹脂中、とくにスミエポキシELM−120
およびベークライトERL−0500は、本発明エポ
キシ樹脂組成物の一方の主成分であるジアミノフ
エニルスルホンとの溶解性にすぐれ、例えば炭素
繊維プリプレグを製造する際の装置の回路づま
り、その他の障害がなく、好ましく用いられる。 また、他のエポキシ樹脂を混合して使用しても
良く、他のアミンで硬化可能なエポキシ樹脂例え
ば、ビスフエノール−Aのグリシジルエーテル系
エポキシ樹脂、ノボラツク樹脂のグリシジルエー
テル系エポキシ樹脂などを混合して用いても良
い。さらに他の改質剤例えばポリアミド樹脂など
を混合しても良いし、エポキシ樹脂またはそれら
混合物中に含有されるエポキシ基の等量以下のア
ミン類、酸無水物などエポキシ基と反応する化合
物と前もつて反応させ、望ましい粘度に調整して
おくことも可能である。 これら混合された、または一部反応させた、エ
ポキシ樹脂を使用する場合には該エポキシ樹脂中
のN・N−ジグリシジルアミノ基含有エポキシ樹
脂またはそれに由来する樹脂が、30重量パーセン
ト以上、好ましくは50重量パーセント以上含有さ
れていることが望ましい。 本発明の他の主成分であるジアミノジフエニル
スルホンは、4・4′−ジアミノジフエニルスルホ
ンまたは3・3′−ジアミノジフエニルスルホンあ
るいはこれらの混合物である。他の硬化剤または
硬化促進剤を併用することも勿論可能であり例え
ば三弗化ホウ素アミン錯体との併用は好ましい。 本発明組成物におけるジアミノジフエニルスル
ホンの使用割合はエポキシ樹脂またはエポキシ樹
脂混合物中の全エポキシ基量から理論的に計算さ
れる量を1とした場合 0.4〜1.4 の範囲、とくに好ましくは 0.5〜1.0 の範囲である。 本発明組成物は炭素繊維複合体として好ましく
用いられるが、この場合に使用される炭素繊維と
は、一定方向に配列されたテープ、シート状物;
マツト状物;布状物など、どのような形態の炭素
繊維にも適用でき、さらに、ガラス繊維、他の有
機繊維などを含有していても勿論かまわない。 以下、実施例にもとづき説明を加える。 実施例 1 市販各種エポキシ樹脂と硬化剤の組み合せにつ
いて、一方向性炭素繊維成型体を製作し、得られ
た成型体の層間せん断強度および曲げ強度を測定
した結果を表1にまとめて記した。 表1の成型体は以下のように作製されたもので
ある。 (1) それぞれのエポキシ樹脂、硬化剤を表1に記
した割合で混合し、固形物含量60重量パーセン
トのメチルエチルケトン溶液を作製する。 (2) 作製した樹脂溶液に炭素繊維(トレカT−
300:東レ(株)商標)を含浸しつつ、シリコーン
はく離紙を巻きつけたドラム上に巻き取る。樹
脂溶液の付着量は、含浸後の炭素繊維を間隔を
調節された2本のガラス棒ではさんで巻き取る
ことによつて調節した。 (3) ドラムから、はく離紙上に巻き取られた炭素
繊維を切り開いて取り外し、熱風乾燥機中で、
120℃に〜10分間保ち乾燥しプリプレグを作製
した。プリプレグ中の炭素繊維含有量は60重量
パーセントに調節した。 (4) 得られたプリプレグを、成型後の炭素繊維含
有量が60体積パーセントになるようにマツチド
ダイ金型(深さ2.5mm、幅6.0mm、長さ150mm)
に仕込み、所定温度に加熱された熱プレスで1
時間加熱加圧成形し、得られた成形体を更に電
熱乾燥器で所定条件でポストキユアを行なつ
た。 表1の結果の測定方法は次の通りである。 (1) 層間せん断強度:長さ16.5mm、幅6mm、厚さ
2.5mmの板状試験片を用いる。スパン間隔14.5
mmの支点(先端半径2mm)においた試験片の中
央を先端半径5mmの圧子でおさえて3点曲げ試
験おこなう。クロスヘツド速度1.25mm/分であ
る。スパン間隔Lmm、試料厚さ、amm、試料幅
bmm、破断荷重PKgとしたとき 層間せん断強度=3P/4ab(Kg/mm2) で計算される。 (2) 曲げ強度:長さ70mm、幅6mm、厚さ2.5mmの
板状試験片を用いる。スパン間隔60mmで、他は
層間せん断強度の場合と同様に行ない、次の式
で計算される。 曲げ強度=3PL/2a2b(Kg/mm2) 表1の結果から、本発明組成物が他の系と比較
して、曲げ強度層間せん断強度においてすぐれて
いることがわかる。
グリシジルエーテルまたは/およびN・N−ジグ
リシジルアニリンからなるエポキシ樹脂と、ジア
ミノジフエニルスルホンとを主成分とする炭素繊
維複合体製造用、硬化性エポキシ樹脂組成物に関
するものである。 炭素繊維は軽量であり、しかも高強度、高弾性
率であるゆえに、スポーツ用品、構造体分野に、
樹脂との複合体として広く使用されつつある。 これら複合体の物性は炭素繊維の物性に支配さ
れることは勿論である。 しかしながら、炭素繊維の高物性をこれら複合
体中に有効に発現させるために果す、樹脂成分の
役割もまた極めて大きく、どのような樹脂成分を
選ぶか、慎重に検討する必要がある。 樹脂に要求される重要な性質のひとつに、炭素
繊維に対する接着力があけられ、樹脂の組成構造
を変えることにより、改善検討が行なわれてい
る。 樹脂と炭素繊維との接着力の目安として成型体
の層間せん断強度が測定されることが多い。層間
せん断強度が高い成型体は一般に曲げ強度等の他
の物性にもすぐれている。 エポキシ樹脂は他の一般の樹脂に比較し、炭素
繊維に対する接着力にすぐれ、高強度の複合体を
与えるため、炭素繊維用マトリツクス樹脂として
好んで使用される。 エポキシ樹脂は一般に硬化剤を用いて硬化し、
実用に供されるが、得られた成型体の物性は、使
用されるエポキシ樹脂硬化剤のそれぞれに大きく
影響される。 しかしながら、一般にはエポキシ樹脂と炭素繊
維との成型体の層間せん断強度は7〜9Kg/mm2に
とどまり、10Kg/mm2以上の成型体を得ることは極
めて困難である。したがつて従来のこれらエポキ
シ樹脂は炭素繊維の優秀な性能を十分生かすため
には不十分である。 本発明者らは炭素繊維に対して、従来一般に使
用されているエポキシ樹脂よりも接着力のすぐれ
たエポキシ樹脂を見出すべく鋭意検討を続けた結
果、本発明に到達した。 すなわち、N・N−ジグリシジルアミノ基を分
子内に有するエポキシ樹脂が、ジアミノジフエニ
ルスルホンとの組合せにおいて、特に良好な性質
を示すことを見出したのである。 すなわち、本発明エポキシ樹脂組成物は炭素繊
維との組み合せにおいて、従来越えることが困難
であつた層間せん断強度10Kg/mm2を越え、12Kg/
mm2以上の成型体を容易に与えるのである。 本発明に使用されるエポキシ樹脂は、N・N−
ジグリシジル−m−アミノフエニルグリシジルエ
ーテル;N・N−ジグリシジル−p−アミノフエ
ニルグリシジルエーテル;N・N−ジグリシジル
アニリンであり、これらはそれぞれ、ベークライ
ト−ERL−0500(ユニオンカーバイド社商標)、
スミエポキシ−ELM−120(住友化学株式会社商
標);GAN(日本化薬(株)、商標)として市販さ
れている。 これら樹脂中、とくにスミエポキシELM−120
およびベークライトERL−0500は、本発明エポ
キシ樹脂組成物の一方の主成分であるジアミノフ
エニルスルホンとの溶解性にすぐれ、例えば炭素
繊維プリプレグを製造する際の装置の回路づま
り、その他の障害がなく、好ましく用いられる。 また、他のエポキシ樹脂を混合して使用しても
良く、他のアミンで硬化可能なエポキシ樹脂例え
ば、ビスフエノール−Aのグリシジルエーテル系
エポキシ樹脂、ノボラツク樹脂のグリシジルエー
テル系エポキシ樹脂などを混合して用いても良
い。さらに他の改質剤例えばポリアミド樹脂など
を混合しても良いし、エポキシ樹脂またはそれら
混合物中に含有されるエポキシ基の等量以下のア
ミン類、酸無水物などエポキシ基と反応する化合
物と前もつて反応させ、望ましい粘度に調整して
おくことも可能である。 これら混合された、または一部反応させた、エ
ポキシ樹脂を使用する場合には該エポキシ樹脂中
のN・N−ジグリシジルアミノ基含有エポキシ樹
脂またはそれに由来する樹脂が、30重量パーセン
ト以上、好ましくは50重量パーセント以上含有さ
れていることが望ましい。 本発明の他の主成分であるジアミノジフエニル
スルホンは、4・4′−ジアミノジフエニルスルホ
ンまたは3・3′−ジアミノジフエニルスルホンあ
るいはこれらの混合物である。他の硬化剤または
硬化促進剤を併用することも勿論可能であり例え
ば三弗化ホウ素アミン錯体との併用は好ましい。 本発明組成物におけるジアミノジフエニルスル
ホンの使用割合はエポキシ樹脂またはエポキシ樹
脂混合物中の全エポキシ基量から理論的に計算さ
れる量を1とした場合 0.4〜1.4 の範囲、とくに好ましくは 0.5〜1.0 の範囲である。 本発明組成物は炭素繊維複合体として好ましく
用いられるが、この場合に使用される炭素繊維と
は、一定方向に配列されたテープ、シート状物;
マツト状物;布状物など、どのような形態の炭素
繊維にも適用でき、さらに、ガラス繊維、他の有
機繊維などを含有していても勿論かまわない。 以下、実施例にもとづき説明を加える。 実施例 1 市販各種エポキシ樹脂と硬化剤の組み合せにつ
いて、一方向性炭素繊維成型体を製作し、得られ
た成型体の層間せん断強度および曲げ強度を測定
した結果を表1にまとめて記した。 表1の成型体は以下のように作製されたもので
ある。 (1) それぞれのエポキシ樹脂、硬化剤を表1に記
した割合で混合し、固形物含量60重量パーセン
トのメチルエチルケトン溶液を作製する。 (2) 作製した樹脂溶液に炭素繊維(トレカT−
300:東レ(株)商標)を含浸しつつ、シリコーン
はく離紙を巻きつけたドラム上に巻き取る。樹
脂溶液の付着量は、含浸後の炭素繊維を間隔を
調節された2本のガラス棒ではさんで巻き取る
ことによつて調節した。 (3) ドラムから、はく離紙上に巻き取られた炭素
繊維を切り開いて取り外し、熱風乾燥機中で、
120℃に〜10分間保ち乾燥しプリプレグを作製
した。プリプレグ中の炭素繊維含有量は60重量
パーセントに調節した。 (4) 得られたプリプレグを、成型後の炭素繊維含
有量が60体積パーセントになるようにマツチド
ダイ金型(深さ2.5mm、幅6.0mm、長さ150mm)
に仕込み、所定温度に加熱された熱プレスで1
時間加熱加圧成形し、得られた成形体を更に電
熱乾燥器で所定条件でポストキユアを行なつ
た。 表1の結果の測定方法は次の通りである。 (1) 層間せん断強度:長さ16.5mm、幅6mm、厚さ
2.5mmの板状試験片を用いる。スパン間隔14.5
mmの支点(先端半径2mm)においた試験片の中
央を先端半径5mmの圧子でおさえて3点曲げ試
験おこなう。クロスヘツド速度1.25mm/分であ
る。スパン間隔Lmm、試料厚さ、amm、試料幅
bmm、破断荷重PKgとしたとき 層間せん断強度=3P/4ab(Kg/mm2) で計算される。 (2) 曲げ強度:長さ70mm、幅6mm、厚さ2.5mmの
板状試験片を用いる。スパン間隔60mmで、他は
層間せん断強度の場合と同様に行ない、次の式
で計算される。 曲げ強度=3PL/2a2b(Kg/mm2) 表1の結果から、本発明組成物が他の系と比較
して、曲げ強度層間せん断強度においてすぐれて
いることがわかる。
【表】
【表】
【表】
実施例 2
スミエポキシ−ELM−120について、硬化剤と
して4・4′−ジアミノジフエニルスルホンを用
い、その量を変えて実施例1と同様にして、炭素
繊維成型体を作成し、物性を測定した結果を表2
に示した。また参考データとして、おのおのの組
成の樹脂単独についての熱変形温度を併記した。 本発明樹脂系は、樹脂と硬化剤の割合を比較的
広い範囲例えば、モル比0.4〜1.4の範囲で変えて
も良好な硬化物を与えることがわかる。
して4・4′−ジアミノジフエニルスルホンを用
い、その量を変えて実施例1と同様にして、炭素
繊維成型体を作成し、物性を測定した結果を表2
に示した。また参考データとして、おのおのの組
成の樹脂単独についての熱変形温度を併記した。 本発明樹脂系は、樹脂と硬化剤の割合を比較的
広い範囲例えば、モル比0.4〜1.4の範囲で変えて
も良好な硬化物を与えることがわかる。
【表】
実施例 3
スミエポキシELM−120と、ノボラツク樹脂の
グリシジルエーテル形樹脂(エポキシ価178)を
種々の割合で混合し、4・4′−ジアミノジフエニ
ルスルホンを硬化剤として、炭素繊維成型体を作
成し、物性を測定した。結果を表3に示した。
グリシジルエーテル形樹脂(エポキシ価178)を
種々の割合で混合し、4・4′−ジアミノジフエニ
ルスルホンを硬化剤として、炭素繊維成型体を作
成し、物性を測定した。結果を表3に示した。
【表】
実施例 4
スミエポキシELM−120およびベークライト
ERL−0500の4・4′−ジアミノジフエニルスルホ
ンとの溶解性を検討した。 メチルエチルケトンを溶媒として使用した場合
の溶解性を表4−1に示した。所定の割合の樹脂
を硬化剤を50℃で所定濃度にメチルエチルケトン
に溶解したのち20℃に一夜放置し、結晶が析出す
るかどうかを見た。メチルエチルケトンはプリプ
レグ製造時にもつとも一般的に使用される溶媒で
ある。 溶媒を使用せず、樹脂に4・4′−ジアミノジフ
エニルスルホンをとかす場合の溶解性について表
4−2に示した。
ERL−0500の4・4′−ジアミノジフエニルスルホ
ンとの溶解性を検討した。 メチルエチルケトンを溶媒として使用した場合
の溶解性を表4−1に示した。所定の割合の樹脂
を硬化剤を50℃で所定濃度にメチルエチルケトン
に溶解したのち20℃に一夜放置し、結晶が析出す
るかどうかを見た。メチルエチルケトンはプリプ
レグ製造時にもつとも一般的に使用される溶媒で
ある。 溶媒を使用せず、樹脂に4・4′−ジアミノジフ
エニルスルホンをとかす場合の溶解性について表
4−2に示した。
【表】
【表】
【表】
実施例 5
スミエポキシELM−120 39.6部は4・4′−ジア
ミノジフエニルメタン2部を添加し、130℃で3
時間加熱、反応せしめた。反応終了時の反応物の
粘度は130℃で140センチポイズであつた。 得られた樹脂に4・4′−ジアミノジフエニルス
ルホン18部およびメチルエチルケトン40部を加え
て溶解し、実施例1と同様にして成型体を作成し
た。 成型体の物性は 曲げ強度 195Kg/mm2 層間せん断強度 12.5Kg/mm2 であつた。 比較例 実施例5において、“スミノポキシ”ELM−
120 39.6部に硬化剤として4・4′−ジアミノフエ
ニルメタン2部と4・4′−ジアミノジフエニルス
ルホン18部 18部をメチルエチルケトン40部に溶
解した樹脂組成物を用いて、実施例1と同様にし
て成型体を作成した。 成型体の層間せん断強度は8.2Kg/mm2であつ
た。
ミノジフエニルメタン2部を添加し、130℃で3
時間加熱、反応せしめた。反応終了時の反応物の
粘度は130℃で140センチポイズであつた。 得られた樹脂に4・4′−ジアミノジフエニルス
ルホン18部およびメチルエチルケトン40部を加え
て溶解し、実施例1と同様にして成型体を作成し
た。 成型体の物性は 曲げ強度 195Kg/mm2 層間せん断強度 12.5Kg/mm2 であつた。 比較例 実施例5において、“スミノポキシ”ELM−
120 39.6部に硬化剤として4・4′−ジアミノフエ
ニルメタン2部と4・4′−ジアミノジフエニルス
ルホン18部 18部をメチルエチルケトン40部に溶
解した樹脂組成物を用いて、実施例1と同様にし
て成型体を作成した。 成型体の層間せん断強度は8.2Kg/mm2であつ
た。
Claims (1)
- 1 N・N−ジグリシジルアミノフエニルグリシ
ジルエーテルまたは/およびN・N−ジグリシジ
ルアニリンからなるエポキシ樹脂と、ジアミノジ
フエニルスルホンとを主成分とする、炭素繊維複
合体製造用、硬化性エポキシ樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7089184A JPS606722A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 炭素繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7089184A JPS606722A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 炭素繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7585474A Division JPS515400A (ja) | 1974-07-04 | 1974-07-04 | Tansosenipuripureguyo ehokishijushisoseibutsu |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS606722A JPS606722A (ja) | 1985-01-14 |
JPS6215570B2 true JPS6215570B2 (ja) | 1987-04-08 |
Family
ID=13444600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7089184A Granted JPS606722A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 炭素繊維プリプレグ用エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS606722A (ja) |
Families Citing this family (7)
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JPS61166826A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | エポキシ樹脂組成物 |
US4956411A (en) * | 1988-02-05 | 1990-09-11 | Mitsubishi Rayon Company, Ltd. | Epoxy resin composition for composite material from m- or o-substituted triglycidylaminophenols, diaminodiphenylsulfone and latent curing agents |
WO2000039188A1 (fr) | 1998-12-25 | 2000-07-06 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Composition de resine epoxyde, preimpregne, et rouleau a base de resine renforcee avec des fibres de renforcement |
JP2001278949A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-10-10 | Toray Ind Inc | エポキシ樹脂組成物、プリプレグ及び繊維強化複合材料 |
JP2002363253A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-18 | Toray Ind Inc | 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 |
JP4396274B2 (ja) * | 2001-11-07 | 2010-01-13 | 東レ株式会社 | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料の製法および繊維強化複合材料 |
JPWO2022202086A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4954500A (ja) * | 1972-10-19 | 1974-05-27 |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP7089184A patent/JPS606722A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4954500A (ja) * | 1972-10-19 | 1974-05-27 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS606722A (ja) | 1985-01-14 |
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