JPS62297315A - 繊維強化プリプレグ用樹脂組成物およびその製法 - Google Patents
繊維強化プリプレグ用樹脂組成物およびその製法Info
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- JPS62297315A JPS62297315A JP13998786A JP13998786A JPS62297315A JP S62297315 A JPS62297315 A JP S62297315A JP 13998786 A JP13998786 A JP 13998786A JP 13998786 A JP13998786 A JP 13998786A JP S62297315 A JPS62297315 A JP S62297315A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、先進複合材料として、強度、弾性率、さらに
はこれらを比重で除した、比強度、比弾性率の大なるこ
とを要求される構造体に用いられるプリプレグに関する
。さらに詳しくは、プリプレグの粘着性と柔軟性を確保
しつつ、充分な耐熱性を保持し、耐水性とt#撃性の改
良がなされ、物性のバランスの優れた構造体を与えるプ
リプレグに関する。
はこれらを比重で除した、比強度、比弾性率の大なるこ
とを要求される構造体に用いられるプリプレグに関する
。さらに詳しくは、プリプレグの粘着性と柔軟性を確保
しつつ、充分な耐熱性を保持し、耐水性とt#撃性の改
良がなされ、物性のバランスの優れた構造体を与えるプ
リプレグに関する。
[従来の技術]
先進複合材料は、強化繊維と、マトリックス樹脂からな
る不均一材料であり、一般にプリプレグとよばれる中間
基材が中間材料として便利なため、マトリックス樹脂と
しては、プリプレグとするこ°との容易なエポキシ樹脂
が従来から使用されている。マトリックス樹脂は、強化
w4雑の種類的性能を複合材料の構造体として発現させ
るために重要な役割を担っており、特に、耐熱性、耐水
性、耐溶剤性、非t!雑軸方向の種類的強度といった物
性は、マトリックスfJ?を詣の物性をfJi著に仄映
する。
る不均一材料であり、一般にプリプレグとよばれる中間
基材が中間材料として便利なため、マトリックス樹脂と
しては、プリプレグとするこ°との容易なエポキシ樹脂
が従来から使用されている。マトリックス樹脂は、強化
w4雑の種類的性能を複合材料の構造体として発現させ
るために重要な役割を担っており、特に、耐熱性、耐水
性、耐溶剤性、非t!雑軸方向の種類的強度といった物
性は、マトリックスfJ?を詣の物性をfJi著に仄映
する。
従来から、特に耐熱性を要求される構造体は、特公昭5
5−25217に示されるようにテトラグリシジルジア
ミノジフェニルメタンと、ジアミノジフェニルスルホン
を主成分とするエポキシ樹脂系が用いられてきているが
、この系は耐熱性が良好である半面、靭性に乏しいため
、耐H撃性に劣るという欠点を有している。
5−25217に示されるようにテトラグリシジルジア
ミノジフェニルメタンと、ジアミノジフェニルスルホン
を主成分とするエポキシ樹脂系が用いられてきているが
、この系は耐熱性が良好である半面、靭性に乏しいため
、耐H撃性に劣るという欠点を有している。
他方、従来から熱可塑性樹脂であるポリスルホンをビス
フェノールA型エポキシ樹脂を主成分としたエポキシ樹
脂とブレンドする方法が知られており、(例えば、特公
昭46−17067、特公昭48−5107) 、靭性
や接着性の改善がなされているがそれにより得られたも
のは耐熱性の乏しいものであった。
フェノールA型エポキシ樹脂を主成分としたエポキシ樹
脂とブレンドする方法が知られており、(例えば、特公
昭46−17067、特公昭48−5107) 、靭性
や接着性の改善がなされているがそれにより得られたも
のは耐熱性の乏しいものであった。
さらに近年になり、テトラグリシジルジアミノジフェニ
ルメタンと4,4ゝ−ジアミノジフェニルスルホンを主
成分としたエポキシ樹脂系に対する靭性の改良のため、
ポリエーテルスルホンをはじめとする種々のポリマーを
エポキシ樹脂とブレンドすることによる改良が試みられ
ているが、(例えば、特開昭58−134126)耐熱
性、耐衝撃性、耐水性のバランスにおいて、充分に満足
すべき改良には、致っていない、また、パックナルら(
C−B、Bucknall et al) 、ポリ?−
(Poly−−mer )、24639 (1983)
あるいは、ディアマントら(J、Diamant e
t al) 、第29回ナショナルサンペシンポジウム
(29th National SAMPE Symp
、)、422 (1984)などの和文の中で、この手
法では樹脂の靭性をあられすに1c値にあまり改善がみ
られないとの報告がなされている。
ルメタンと4,4ゝ−ジアミノジフェニルスルホンを主
成分としたエポキシ樹脂系に対する靭性の改良のため、
ポリエーテルスルホンをはじめとする種々のポリマーを
エポキシ樹脂とブレンドすることによる改良が試みられ
ているが、(例えば、特開昭58−134126)耐熱
性、耐衝撃性、耐水性のバランスにおいて、充分に満足
すべき改良には、致っていない、また、パックナルら(
C−B、Bucknall et al) 、ポリ?−
(Poly−−mer )、24639 (1983)
あるいは、ディアマントら(J、Diamant e
t al) 、第29回ナショナルサンペシンポジウム
(29th National SAMPE Symp
、)、422 (1984)などの和文の中で、この手
法では樹脂の靭性をあられすに1c値にあまり改善がみ
られないとの報告がなされている。
さらに、構造式[2]の硬化剤は、特開昭60−452
6.特開昭60−28421.特開昭60−58424
.特開昭60−197738.特開昭61−34020
.特開昭60−19512°2に見られる硬化剤である
が、これらは、いずれも既存のエポキシ樹脂や改質剤を
用いた組成物で検討されており、そのため耐熱性が低か
ったり、改質剤の添加量を多くすることができないなど
の問題を含んでいた。また、特開昭60−58424で
は、この系にポリエーテルイミドを添加して検討してい
るがさほどの効果は得られていない。
6.特開昭60−28421.特開昭60−58424
.特開昭60−197738.特開昭61−34020
.特開昭60−19512°2に見られる硬化剤である
が、これらは、いずれも既存のエポキシ樹脂や改質剤を
用いた組成物で検討されており、そのため耐熱性が低か
ったり、改質剤の添加量を多くすることができないなど
の問題を含んでいた。また、特開昭60−58424で
は、この系にポリエーテルイミドを添加して検討してい
るがさほどの効果は得られていない。
[抛明が解決しようとする問題点1
以上のように主として熱可塑性樹脂を既存のエポキシ樹
脂にブレンドする手法によって靭性の改良がなされてい
るが、この手法によると室温で固い熱可塑性樹脂を大量
に含む場合には、昇温時の粘度低下は抑えられるものの
、半面、室温付近での粘着性と柔軟性を損なう問題があ
った。逆に熱可塑性樹脂を少量だけ含む場合には、耐衝
撃性の改善効果が小さいという問題があった。このため
、エポキシ樹脂組成物を、たとえば、テトラグリシジル
ジアミノジフェニルメタンと、粘度の低いエポキシ希釈
剤とを混合するなどしてこの問題を解決しようとしてい
るが、耐熱性の低下を招くため、根本的な解決策とはな
っていなかった。そこで、この問題解決のため詳細な検
討を行った結果、新しい構造式を有する耐熱性が良好で
粘度の低いエポキシ樹脂を導、入することで、タックが
良好でされに特に耐熱性と耐衝撃性において改善がなさ
れ、予想以上に、優れた物性バランスを有する成形体を
与えるプリプレグが得られることを発見し本発明に散っ
た。
脂にブレンドする手法によって靭性の改良がなされてい
るが、この手法によると室温で固い熱可塑性樹脂を大量
に含む場合には、昇温時の粘度低下は抑えられるものの
、半面、室温付近での粘着性と柔軟性を損なう問題があ
った。逆に熱可塑性樹脂を少量だけ含む場合には、耐衝
撃性の改善効果が小さいという問題があった。このため
、エポキシ樹脂組成物を、たとえば、テトラグリシジル
ジアミノジフェニルメタンと、粘度の低いエポキシ希釈
剤とを混合するなどしてこの問題を解決しようとしてい
るが、耐熱性の低下を招くため、根本的な解決策とはな
っていなかった。そこで、この問題解決のため詳細な検
討を行った結果、新しい構造式を有する耐熱性が良好で
粘度の低いエポキシ樹脂を導、入することで、タックが
良好でされに特に耐熱性と耐衝撃性において改善がなさ
れ、予想以上に、優れた物性バランスを有する成形体を
与えるプリプレグが得られることを発見し本発明に散っ
た。
[問題点を解決するための手段]
すなわち本発明は次の構成を有する。
(1)0次の樹脂成分[A]、[B]、[C]を必須成
分とし、1.5℃/分の昇温過程における最低粘度が1
ボイス以上である繊維強化プリプレグ用樹脂組成物。
分とし、1.5℃/分の昇温過程における最低粘度が1
ボイス以上である繊維強化プリプレグ用樹脂組成物。
[A] 構造式[1]のエポキシ樹脂構造式[1]
ただし、R1、R2はいずれか一方がCHa+他方がH
を表す。
を表す。
[B] 構造式[2]の硬化剤
構造式[2]
ただし、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表す。
[C] +’R造式[3]のポリエーテルイミド構造
式[3] (2)0次の8!詣成分[A]、[B]、[C]を必須
成分とし、1.5℃/分の昇温過程における最低粘度が
1ポイズ以上である繊維強化プリプレグ用樹脂組成物を
製造量るに際して、[C]のポリエーテルイミドを粉砕
した後、100〜180℃で溶媒を用いずにエポキシ樹
脂に溶解し、1゜o0C以下に冷却の後、構造式[2〕
の硬化剤と混合することを特徴とする樹脂組成物の製法
。
式[3] (2)0次の8!詣成分[A]、[B]、[C]を必須
成分とし、1.5℃/分の昇温過程における最低粘度が
1ポイズ以上である繊維強化プリプレグ用樹脂組成物を
製造量るに際して、[C]のポリエーテルイミドを粉砕
した後、100〜180℃で溶媒を用いずにエポキシ樹
脂に溶解し、1゜o0C以下に冷却の後、構造式[2〕
の硬化剤と混合することを特徴とする樹脂組成物の製法
。
[A] 構造式[1]のエポキシ樹脂I R2
構造式[1]
ただし、R1、R2はいずれか一方がCHa +他方が
Hを表す。
Hを表す。
[B] 構造式[2]の硬化剤
構法式[2]
ただし、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表す。
[C] 構造式[3]のポリエーテルイミド構造式[
3コ 構造式[1]で表されるエポキシ樹脂はクレゾール類を
原料にして公知の反応の組合わせにより合成することが
可能である。原料となるクレゾールはm−クレゾールま
たは0−クレゾールであり、中間体であるアミンクレゾ
ールを経て目的物となる0合成ルートは以下の組合わせ
により成り立つ。
3コ 構造式[1]で表されるエポキシ樹脂はクレゾール類を
原料にして公知の反応の組合わせにより合成することが
可能である。原料となるクレゾールはm−クレゾールま
たは0−クレゾールであり、中間体であるアミンクレゾ
ールを経て目的物となる0合成ルートは以下の組合わせ
により成り立つ。
(ルート1)クレゾールを硝酸でニトロ化した後水添し
てアミンクレゾールとする。
てアミンクレゾールとする。
(ルート2)クレゾールを亜硝酸塩によりニトロソ化合
物としたのち水添してアミノクレゾールとする。
物としたのち水添してアミノクレゾールとする。
(ルート−3)アミノクレゾールとエピハロヒドリンの
反応により両者の付加物とする。
反応により両者の付加物とする。
(ルート4)アミンクレゾールとエピハロヒドリンの付
加物を、苛性アルカリにより閉環させエボ(ルート4) 構造式[1]のエポキシ樹脂での中では特に構造式[3
]のエポキシ樹脂が純度の良好な樹脂が得やすいため優
れている。
加物を、苛性アルカリにより閉環させエボ(ルート4) 構造式[1]のエポキシ樹脂での中では特に構造式[3
]のエポキシ樹脂が純度の良好な樹脂が得やすいため優
れている。
構造式[3]
構造式[1]のエポキシ樹脂は、粘度が低く、なおかつ
硬化物の弾性率と耐熱性が良好なため、比較的tiのポ
リエーテルイミドを組成物中に含んでも組成物のタック
を失わないという特長をもっている。また、トリグリシ
ジル−p−アミンフェノールに比較して室温における保
存性に優れるため組成物中に大きな割合で含むことがで
きる。
硬化物の弾性率と耐熱性が良好なため、比較的tiのポ
リエーテルイミドを組成物中に含んでも組成物のタック
を失わないという特長をもっている。また、トリグリシ
ジル−p−アミンフェノールに比較して室温における保
存性に優れるため組成物中に大きな割合で含むことがで
きる。
しかしながら、樹脂の伸度に乏しいため、他のエポキシ
樹脂と混合して用いることもまた本発明において、は好
都合である。混合して用いることの可能なエポキシ樹脂
としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニ
ルメタン、トリグリシジ。
樹脂と混合して用いることもまた本発明において、は好
都合である。混合して用いることの可能なエポキシ樹脂
としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニ
ルメタン、トリグリシジ。
ルーm−アミノフェノール、トリグリシジル−p−アミ
ノフェノール、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビス
フェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型
エポキシmlW、クレゾールノボラック型エポキシBi
MFj、ブロム化エポキシ樹脂、川原式エポキシ樹脂、
および下記に構造式を示す一群のエポキシ樹脂等が、あ
げられるが、構造式[1]のエポキシ樹脂と均一に混合
する限りにおいて1分子中に1個以上のグリシジル基を
有するエポキシ樹脂が使用可能である。
ノフェノール、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビス
フェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型
エポキシmlW、クレゾールノボラック型エポキシBi
MFj、ブロム化エポキシ樹脂、川原式エポキシ樹脂、
および下記に構造式を示す一群のエポキシ樹脂等が、あ
げられるが、構造式[1]のエポキシ樹脂と均一に混合
する限りにおいて1分子中に1個以上のグリシジル基を
有するエポキシ樹脂が使用可能である。
、ここで、Gは次の構造を表す。
本発明に用いられる構造式[2]の硬化剤は、特開昭6
0−4526.特開昭60−28421゜特開昭60−
58424.特開昭60−197738、特開昭61−
34020に見られる硬化剤であるが、これらは、いず
れも既存のエポキシ樹脂や改質剤を用いた組成物で検討
されており、引張り伸度の大きな硬化物を与えることが
知られている。しかしながら耐熱性が低かったり、改質
剤のfll電量多くすることができないなどの問題を含
んでいた。また、アミン活性水素当量が大きいため組成
物中に大きな割合で含む必要が生じ組成物の粘着性を疎
外する点で問題であった0本発明においては、耐熱性が
良好で、低粘度の新規エポキシ樹脂を用いることでこの
点の改良がなされた。
0−4526.特開昭60−28421゜特開昭60−
58424.特開昭60−197738、特開昭61−
34020に見られる硬化剤であるが、これらは、いず
れも既存のエポキシ樹脂や改質剤を用いた組成物で検討
されており、引張り伸度の大きな硬化物を与えることが
知られている。しかしながら耐熱性が低かったり、改質
剤のfll電量多くすることができないなどの問題を含
んでいた。また、アミン活性水素当量が大きいため組成
物中に大きな割合で含む必要が生じ組成物の粘着性を疎
外する点で問題であった0本発明においては、耐熱性が
良好で、低粘度の新規エポキシ樹脂を用いることでこの
点の改良がなされた。
本発明においては構造式[2]の中で特に次の化合物が
、物性の良好な硬化物を与えるため好ましい、さらに、
構造式[4]、構造式[5]の硬化剤がより好ましい。
、物性の良好な硬化物を与えるため好ましい、さらに、
構造式[4]、構造式[5]の硬化剤がより好ましい。
構造式[4]
、構造式[5]
また、これらの硬化剤はアミンの活性水素力fエポキシ
樹脂のエポキシ基に対して、0.4−1゜5当量の割合
で含むことが好ましい。
樹脂のエポキシ基に対して、0.4−1゜5当量の割合
で含むことが好ましい。
また、本発明において、三フッ化ホウ素モノエチルアミ
ン、N−(3,4−ジクロロフェニル)−N’、N’−
ジメチルウレアなどの重合触媒を用いることも可能であ
る。また、他の硬化剤、例えば少量のジシアンジアミド
を添加することも可能である。 一 本発明に用いる構造式[3]で示される熱可塑性8i詣
を、エポキシ樹脂にブレンドする手法は、例えば、特公
昭46−17067あるいは、特公昭48−5107に
ポリスルホンをエポキシ樹脂にブレンドする手法として
、公知である。しかしながら、該当する特許によると、
耐熱性は低く本発明による手法との差は歴然としている
。また、パックナル(C,B、Bucknall )ら
は、ポリ?−(POlymer) 24639 (19
83)に代表される一連の報告の中でテトラグリシジル
ジアミノジフェニルメタンあるいはまた、トリグリシジ
ル−P−アミノフェノールと、ジアミノジフェニルスル
ホンのmJR系にポリエーテルスルホンを加えたが、樹
脂の破壊靭性を表すに+c値にさしたる効果は、見出さ
れなかったと述べている。またディアマント(J、Di
amant)らも、第29回ナショナル サンペ シン
ポジウム(29th National SAMPE
Symposium) 422 (1984)におい
て、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンと、ジ
アミノジフェニルスルホンのエポキシ樹脂系に、ポリエ
ーテルスルホンや、ポリエーテルイミドを添加したが、
さしたる効果がないと論じている。このように、熱可塑
性IJRのブレンドは、既存のエポキシ樹脂を用いて検
討されていたが、本発明においては、エポキシ樹脂とし
て新たな構造を有するモノマーを用いた点に改良のポイ
ントがある。
ン、N−(3,4−ジクロロフェニル)−N’、N’−
ジメチルウレアなどの重合触媒を用いることも可能であ
る。また、他の硬化剤、例えば少量のジシアンジアミド
を添加することも可能である。 一 本発明に用いる構造式[3]で示される熱可塑性8i詣
を、エポキシ樹脂にブレンドする手法は、例えば、特公
昭46−17067あるいは、特公昭48−5107に
ポリスルホンをエポキシ樹脂にブレンドする手法として
、公知である。しかしながら、該当する特許によると、
耐熱性は低く本発明による手法との差は歴然としている
。また、パックナル(C,B、Bucknall )ら
は、ポリ?−(POlymer) 24639 (19
83)に代表される一連の報告の中でテトラグリシジル
ジアミノジフェニルメタンあるいはまた、トリグリシジ
ル−P−アミノフェノールと、ジアミノジフェニルスル
ホンのmJR系にポリエーテルスルホンを加えたが、樹
脂の破壊靭性を表すに+c値にさしたる効果は、見出さ
れなかったと述べている。またディアマント(J、Di
amant)らも、第29回ナショナル サンペ シン
ポジウム(29th National SAMPE
Symposium) 422 (1984)におい
て、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンと、ジ
アミノジフェニルスルホンのエポキシ樹脂系に、ポリエ
ーテルスルホンや、ポリエーテルイミドを添加したが、
さしたる効果がないと論じている。このように、熱可塑
性IJRのブレンドは、既存のエポキシ樹脂を用いて検
討されていたが、本発明においては、エポキシ樹脂とし
て新たな構造を有するモノマーを用いた点に改良のポイ
ントがある。
さらに、マトリックス樹脂の粘度挙動は硬化の過程にお
いて重要な意味をもっている。すなわち、積層したプリ
プレグを加圧下において加熱すると、樹脂はまず粘度が
低下し強化ua推が動きやすくなる。さらに、加熱が進
むと、樹脂は硬化し強化繊維は固定される。そこで、こ
の間に強化繊維の配向に乱れが生じると、I&終的に得
られたCFRPの繊維の配向が乱雑となるため物性が低
下してしまう0以上の理由により昇温時の粘度挙動、特
に最低粘度が重要とな葛、最低粘度の下限はプリプレグ
中の樹脂含有量や積層の枚数や硬化方法(プレス使用、
オートクレーブ使用)や硬化条件(温度、圧力)により
著しく異なるため、−概に規定できないが、オートクレ
ーブを用いた成形では、一般には1ポイズ以上、より好
ましくはlOボイス以上が適し、プレス成形では10ポ
イズ以上、さらには好ましくは30ポイズ以上が適する
。積層枚数が増えるとさらに最低粘度の高い81詣系(
例えば30〜80ポイズ)が最適となる。
いて重要な意味をもっている。すなわち、積層したプリ
プレグを加圧下において加熱すると、樹脂はまず粘度が
低下し強化ua推が動きやすくなる。さらに、加熱が進
むと、樹脂は硬化し強化繊維は固定される。そこで、こ
の間に強化繊維の配向に乱れが生じると、I&終的に得
られたCFRPの繊維の配向が乱雑となるため物性が低
下してしまう0以上の理由により昇温時の粘度挙動、特
に最低粘度が重要とな葛、最低粘度の下限はプリプレグ
中の樹脂含有量や積層の枚数や硬化方法(プレス使用、
オートクレーブ使用)や硬化条件(温度、圧力)により
著しく異なるため、−概に規定できないが、オートクレ
ーブを用いた成形では、一般には1ポイズ以上、より好
ましくはlOボイス以上が適し、プレス成形では10ポ
イズ以上、さらには好ましくは30ポイズ以上が適する
。積層枚数が増えるとさらに最低粘度の高い81詣系(
例えば30〜80ポイズ)が最適となる。
昇温過程の粘度は、コーンプレート式回転粘度計あるい
は、B型粘度計を用いて測定できる。昇温速度は、一般
に0.5〜5℃が適尚であるが、昇温速度を変化させる
と粘度挙動も変化するので一般には毎分1〜2℃の昇温
速度で測定することが好ましい。
は、B型粘度計を用いて測定できる。昇温速度は、一般
に0.5〜5℃が適尚であるが、昇温速度を変化させる
と粘度挙動も変化するので一般には毎分1〜2℃の昇温
速度で測定することが好ましい。
以−ヒの要因を勘案すると、本発明に適した組成は次の
様に示される。
様に示される。
1)耐熱性を重視する場合
■構造式[1]のエポキシ樹脂
好適 5〜100重量部
さらに好J 10〜90を置部
■テトラグリシジルジアミノジフェニルメタントリグリ
シジル−!n−アミノフェノールトリグリシジル−p−
アミンフェノールから選ばれるエポキシ樹月旨 好適 0〜90を全部 さらにり子適 O〜 80r[置部 ■ビスフェノールA型エポキシ樹脂 ビスフェノールF型エポキシ樹脂 フェノールノボラック型エポキシ[1Mから選ばれるエ
ポキシ樹脂 好適 O〜 40重量部 さらに好適 O〜 30:Ii量置 部ポリエーテルイミド 好適 0〜50ffi量部 さらに好適 10〜401i量部 ■構造式[2]の硬化剤 好適 20〜80!II量部 さらに好適 30〜703i量部 2)u性を重視する場合 ■構造式[1]の、エポキシ樹脂 好適 5〜7oTLi部 さらに好適 lO〜 50重量部 ■テトラグリシジルジアミノジフェニルメタントリグリ
シジル−m−アミンフェノールトリグリシジル−p−ア
ミノフェノールから選ばれるエポキシ樹脂 好JO〜 60重量部 さらに好適 0〜50重量部 ■ビスフェノールA型エポキシ8!詣 ビスフェノールF型エポキシ樹脂 フェノールノボラック型エポキシ(M脂から選ばれるエ
ポキシ8!詣 好適 O〜 801重量部 さらに好適 20〜70重量部 ■ポリエーテルイミド 好適 0〜50重量部 さらに好適 10〜40!i量部 ■措造式[2]の硬化剤 好適 20〜80!量部 さらに好適 30〜70!i量部 本発明における樹脂組成物の製法は、構造式[3]のポ
リエーテルイミドを粉砕したのち、100℃〜180℃
で溶媒を用いずにエポキシ樹脂に溶解し、100℃以下
に冷却ののち構造式[2]の硬化剤と混合する方法であ
る。ポリエーテルイミドの粉砕をすることによりエポキ
シ樹脂とポリエーテルイミドを短時間でかつ無溶媒で均
一に混合することが可能となる。ポリエーテルイミドの
粉砕方法としては、衝撃式粉砕機による方法が良好であ
る。他のジェット粉砕機による方法、沈殿法による方法
はあまり良い結果が得られない、また、衝撃式粉砕機は
、粉砕時に液体窒素やドライアイス等により冷却を行う
ものが、本発明の目的により適している。衝撃式粉砕機
は、特にそのタイプを限定しないが、ブレード(羽根)
をモーターで回転し、ライナー(ブレードのぶつかる壁
)とブレードとのあいだで粉末が衝撃を受けるタイプの
粉砕機が好ましい0本発明に用いる熱可塑性樹脂は、粉
砕により200μm以下の粒径とすることが好ましいが
150μm以下がより好ましい。
シジル−!n−アミノフェノールトリグリシジル−p−
アミンフェノールから選ばれるエポキシ樹月旨 好適 0〜90を全部 さらにり子適 O〜 80r[置部 ■ビスフェノールA型エポキシ樹脂 ビスフェノールF型エポキシ樹脂 フェノールノボラック型エポキシ[1Mから選ばれるエ
ポキシ樹脂 好適 O〜 40重量部 さらに好適 O〜 30:Ii量置 部ポリエーテルイミド 好適 0〜50ffi量部 さらに好適 10〜401i量部 ■構造式[2]の硬化剤 好適 20〜80!II量部 さらに好適 30〜703i量部 2)u性を重視する場合 ■構造式[1]の、エポキシ樹脂 好適 5〜7oTLi部 さらに好適 lO〜 50重量部 ■テトラグリシジルジアミノジフェニルメタントリグリ
シジル−m−アミンフェノールトリグリシジル−p−ア
ミノフェノールから選ばれるエポキシ樹脂 好JO〜 60重量部 さらに好適 0〜50重量部 ■ビスフェノールA型エポキシ8!詣 ビスフェノールF型エポキシ樹脂 フェノールノボラック型エポキシ(M脂から選ばれるエ
ポキシ8!詣 好適 O〜 801重量部 さらに好適 20〜70重量部 ■ポリエーテルイミド 好適 0〜50重量部 さらに好適 10〜40!i量部 ■措造式[2]の硬化剤 好適 20〜80!量部 さらに好適 30〜70!i量部 本発明における樹脂組成物の製法は、構造式[3]のポ
リエーテルイミドを粉砕したのち、100℃〜180℃
で溶媒を用いずにエポキシ樹脂に溶解し、100℃以下
に冷却ののち構造式[2]の硬化剤と混合する方法であ
る。ポリエーテルイミドの粉砕をすることによりエポキ
シ樹脂とポリエーテルイミドを短時間でかつ無溶媒で均
一に混合することが可能となる。ポリエーテルイミドの
粉砕方法としては、衝撃式粉砕機による方法が良好であ
る。他のジェット粉砕機による方法、沈殿法による方法
はあまり良い結果が得られない、また、衝撃式粉砕機は
、粉砕時に液体窒素やドライアイス等により冷却を行う
ものが、本発明の目的により適している。衝撃式粉砕機
は、特にそのタイプを限定しないが、ブレード(羽根)
をモーターで回転し、ライナー(ブレードのぶつかる壁
)とブレードとのあいだで粉末が衝撃を受けるタイプの
粉砕機が好ましい0本発明に用いる熱可塑性樹脂は、粉
砕により200μm以下の粒径とすることが好ましいが
150μm以下がより好ましい。
粉砕後にふるい、あるいは気流分級機により大きな粒子
を除くことは組成物中に未溶解の粒子をなくすることに
大きな効果がある。
を除くことは組成物中に未溶解の粒子をなくすることに
大きな効果がある。
本発明の樹脂組成物にさらに液状ゴムや固形ゴムやシリ
カ微粉末を添加することも可能である。
カ微粉末を添加することも可能である。
これらの手法により眉間剥離力を強化することが可能で
ある。
ある。
本発明の組成物は、先進襠合材料のマトリックスfUJ
Rとして用いられるが、その強化uANには、炭素繊維
、アラミド!1itlt、炭化ケイTE、 m Kl、
アルミナttutt、ボロン繊維、タングステンカーバ
イド繊維があげられ、これらは、組合わせて用いること
が可能であり、繊維の形状は限定されない。
Rとして用いられるが、その強化uANには、炭素繊維
、アラミド!1itlt、炭化ケイTE、 m Kl、
アルミナttutt、ボロン繊維、タングステンカーバ
イド繊維があげられ、これらは、組合わせて用いること
が可能であり、繊維の形状は限定されない。
また本発明によるプリプレグは、硬化後にプリプレグ間
に強固に接着された層として存在するいわゆるインター
リーフ層と組合わせて用いることができる。インターリ
ーフ層は、特にその成分を限定ぎれないが、例えば次の
ような成分のものが用いられる。
に強固に接着された層として存在するいわゆるインター
リーフ層と組合わせて用いることができる。インターリ
ーフ層は、特にその成分を限定ぎれないが、例えば次の
ような成分のものが用いられる。
■、ポリアミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテル
イミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の
熱可塑性樹脂 ■ ■の熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂やフェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂の混合物■ 、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と、
液、状ゴム、固形ゴム、あるいはまた無aJRの微粉末
から構成される組成物また、構造式[1]のエポキシ樹
脂をインターリーフ層の成分の一部として用いるこ、と
も可能である。
イミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の
熱可塑性樹脂 ■ ■の熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂やフェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂の混合物■ 、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と、
液、状ゴム、固形ゴム、あるいはまた無aJRの微粉末
から構成される組成物また、構造式[1]のエポキシ樹
脂をインターリーフ層の成分の一部として用いるこ、と
も可能である。
以下は、実施例を開示してさらに詳細に本発明を説明す
る。
る。
[実施例]
実m例1 ポリエーテルイミドの衝撃式粉砕機による粉
砕 エンジニアリングプラスチック(株)から入手した、ポ
リエーテルイミドULTEM100O5kgを、液体窒
素を用いて冷却が可能な衝撃式粉砕機である、リンレッ
クスミルLX−0(ホソカワミクロン/大阪ガス商標)
を用いて粉砕した。
砕 エンジニアリングプラスチック(株)から入手した、ポ
リエーテルイミドULTEM100O5kgを、液体窒
素を用いて冷却が可能な衝撃式粉砕機である、リンレッ
クスミルLX−0(ホソカワミクロン/大阪ガス商標)
を用いて粉砕した。
この時内部の温度を一80℃に保った。粉砕には、2.
5時間を要した。粉砕後150μmの分級を行った。得
られた粉末の粒度分布を粉砕前と共に図1に示す、また
同様に、液体窒素を用いない衝撃式粉砕機であるファイ
ンピクトリーミルFVP−1(ホソカワミクロン(株)
商標)を用いて粉砕を行った。これにより得られた粒度
分布も図1と同様であった。
5時間を要した。粉砕後150μmの分級を行った。得
られた粉末の粒度分布を粉砕前と共に図1に示す、また
同様に、液体窒素を用いない衝撃式粉砕機であるファイ
ンピクトリーミルFVP−1(ホソカワミクロン(株)
商標)を用いて粉砕を行った。これにより得られた粒度
分布も図1と同様であった。
実施例2〜・7および、比較例1,2
本件においては、強化繊維を含まないで、樹脂組成物を
硬化させた場合と、炭素!!維プリプレグを作成して、
成形しコンポジットとした場合の物性を測定した0表1
に、樹脂組成を一部してまとめ、表2には、強化wt推
を含まない樹脂硬化物の物性を、表3には、コンポジッ
ト物性を一括してまとめた。また、以降は、実施例2〜
7、比較例1.2といった呼称により、表1に示す樹脂
組成を表現することとする。
硬化させた場合と、炭素!!維プリプレグを作成して、
成形しコンポジットとした場合の物性を測定した0表1
に、樹脂組成を一部してまとめ、表2には、強化wt推
を含まない樹脂硬化物の物性を、表3には、コンポジッ
ト物性を一括してまとめた。また、以降は、実施例2〜
7、比較例1.2といった呼称により、表1に示す樹脂
組成を表現することとする。
構造式[3]のエポキシ樹脂は本文中のルート1.3.
4の方法により合成された0表1中のELM434は住
人化学工業く株)S/のテトラグリシジルジアミノジフ
ェニルメタン、EP828は油化シェルエポキシ(株)
製のビスフェノールA型エポキシ樹脂である。EPC8
30は大日本インキ工業(株)製のビスフェノールF型
エポキシ樹脂である。摺、造式[4]の硬化剤はイハラ
ケミカル(株)製のCUA−4を用いた。構造式[5]
の硬化剤は公知の方法によりジニトロ安息香酸エステル
を中間体として合成した。また、ULTEMはエンジニ
アリングプラスチック(株)から入手した、ポリエーテ
ルイミドULTEM100Oを実施例1により粉砕した
ものである。
4の方法により合成された0表1中のELM434は住
人化学工業く株)S/のテトラグリシジルジアミノジフ
ェニルメタン、EP828は油化シェルエポキシ(株)
製のビスフェノールA型エポキシ樹脂である。EPC8
30は大日本インキ工業(株)製のビスフェノールF型
エポキシ樹脂である。摺、造式[4]の硬化剤はイハラ
ケミカル(株)製のCUA−4を用いた。構造式[5]
の硬化剤は公知の方法によりジニトロ安息香酸エステル
を中間体として合成した。また、ULTEMはエンジニ
アリングプラスチック(株)から入手した、ポリエーテ
ルイミドULTEM100Oを実施例1により粉砕した
ものである。
強化tuM1を含まない樹脂硬化物の物性は、次の様に
して測定した。
して測定した。
(方法) 表1に示されるエポキシ樹脂とポリエーテル
イミド(含まれる場合のみ)を、所定量だけ丸底ビーカ
ーに秤量し、160℃のオイルパスにて加熱し均一混合
させる。その後、真空脱泡をしてから、厚さ2mmの型
に流しこみ180℃2時間の硬化により硬化板を得た。
イミド(含まれる場合のみ)を、所定量だけ丸底ビーカ
ーに秤量し、160℃のオイルパスにて加熱し均一混合
させる。その後、真空脱泡をしてから、厚さ2mmの型
に流しこみ180℃2時間の硬化により硬化板を得た。
その硬化板を切出して、JIS K−7113に準じ
て引張試験を行った。また、DSCの昇温過程によりに
よりガラス転移温度(T g)を、また、40時間沸水
浸漬における重量増加率により、吸水率を求めた。
て引張試験を行った。また、DSCの昇温過程によりに
よりガラス転移温度(T g)を、また、40時間沸水
浸漬における重量増加率により、吸水率を求めた。
また、硬化以前の樹脂配合物のタックを判定してこれら
の結果を表2に示した。
の結果を表2に示した。
次に、これらの樹脂組成物を溶媒を用いずに調合し、そ
れを用いてCFクロスプリプレグを作製し、成型してC
FRP物性を測定した。
れを用いてCFクロスプリプレグを作製し、成型してC
FRP物性を測定した。
[樹脂調合方法(実施例2の場合)コ
小型ニーグーに構造式[3]のエポキシ樹脂を500g
、ELM434を400g、EP828を100g秤量
し150℃に加熱混合した。そこに実施r!AI 1に
より得た微粉末状のポリエーテルイミド150gを添加
して0.5時間強力に攪拌した。これによりポリエーテ
ルイミドが完全に溶解したことを、位相差顕微鏡による
観察で確認した。
、ELM434を400g、EP828を100g秤量
し150℃に加熱混合した。そこに実施r!AI 1に
より得た微粉末状のポリエーテルイミド150gを添加
して0.5時間強力に攪拌した。これによりポリエーテ
ルイミドが完全に溶解したことを、位相差顕微鏡による
観察で確認した。
この後、ニーダ−を60℃に冷却して、構造式[4]の
硬化剤600gを加えさらに攪拌し樹脂組成物を得た。
硬化剤600gを加えさらに攪拌し樹脂組成物を得た。
昇温過程の粘度は、コーンプレート型粘度計を用いて、
毎分1.5℃の昇温速度で測定した。実施例2と比較例
1の粘度曲線を、図1に示した。
毎分1.5℃の昇温速度で測定した。実施例2と比較例
1の粘度曲線を、図1に示した。
離型紙にこの樹脂を押広げ、トレカクロス7373(東
しく株)商標)と圧着することによりプリプレグを作製
し、た、成形後のm雑の重量含有率が59%となるよう
に樹脂の厚さを調節した。
しく株)商標)と圧着することによりプリプレグを作製
し、た、成形後のm雑の重量含有率が59%となるよう
に樹脂の厚さを調節した。
得られたプリプレグを疑似等友釣に24枚積層してオー
トクレーブ中で6kgf/mm2の加圧下で180℃で
2時間の成形を行いC−F RPを得た。この成形体の
厚さは平均5.0)であった。
トクレーブ中で6kgf/mm2の加圧下で180℃で
2時間の成形を行いC−F RPを得た。この成形体の
厚さは平均5.0)であった。
このCFRPを高さ150mm、幅100mmに切断し
、衝撃後圧縮試験を行った。試験片の中央に落錘試験に
より1500ポンドインチ/インチの衝撃を与えたのち
にASTM D−695に従い圧縮強度試験を行った
。結果は表2に衝撃後圧縮強度として表示した。
、衝撃後圧縮試験を行った。試験片の中央に落錘試験に
より1500ポンドインチ/インチの衝撃を与えたのち
にASTM D−695に従い圧縮強度試験を行った
。結果は表2に衝撃後圧縮強度として表示した。
実施例2〜7はポリエーテルイミドを15ti部含むに
もかかわらず比較例1と同様に樹脂組成物の粘着性は良
好である。比較例2は粘着性に欠はプリプレグに適して
いないことが判明した。構造式[3]のエポキシ樹脂が
低粘度であることがポリエーテルイミドを15ffi量
部合みながらも十分な粘着性を有することに寄与してい
る0表2に示した強化しない樹脂硬化物の引張物性から
は実施例2〜7はいずれも強度、弾性率、伸度が良好で
あることを示しまたガラス転移温度も比較例2を上回っ
ている。兼な、吸水率も比較例と同等である。これらの
値から実施例はいずれも耐熱性や耐水性が良好な組成物
であることが確認された。
もかかわらず比較例1と同様に樹脂組成物の粘着性は良
好である。比較例2は粘着性に欠はプリプレグに適して
いないことが判明した。構造式[3]のエポキシ樹脂が
低粘度であることがポリエーテルイミドを15ffi量
部合みながらも十分な粘着性を有することに寄与してい
る0表2に示した強化しない樹脂硬化物の引張物性から
は実施例2〜7はいずれも強度、弾性率、伸度が良好で
あることを示しまたガラス転移温度も比較例2を上回っ
ている。兼な、吸水率も比較例と同等である。これらの
値から実施例はいずれも耐熱性や耐水性が良好な組成物
であることが確認された。
また、特に実/it!i例2,3,6.7は耐熱性に優
れ実施例4,5は靭性に優れることが理解される。
れ実施例4,5は靭性に優れることが理解される。
表3にはコンポジットのi=を衝撃試験の結果を示すが
いずれも比較例2を上回った。このことから、ポリエー
テルイミドの含量が増加することによりコンポジットの
耐衝撃性が向上することが理解され、本発明による組成
物が酎fat M性に優れたコンポジットを与えること
がこれにより証明された。
いずれも比較例2を上回った。このことから、ポリエー
テルイミドの含量が増加することによりコンポジットの
耐衝撃性が向上することが理解され、本発明による組成
物が酎fat M性に優れたコンポジットを与えること
がこれにより証明された。
[本発明の効果]
本発明による樹脂組成物を用いることにより耐衝撃性が
良好で耐μm耐水性に優れなおかつ充分に粘着性を有し
成形性に優れたプリプレグを得ることができる。 ・
良好で耐μm耐水性に優れなおかつ充分に粘着性を有し
成形性に優れたプリプレグを得ることができる。 ・
図1は実施例1の粉砕後の粒度分布を示す、単位は重量
%である。 図2は実施例2と比較例1の昇温過程における粘度挙動
を示す。 0 25 45 75.100150 直径 μm 図1・ ポリエーテルイミドの粉砕後 の粒度分布 温度 ℃ 図2 樹脂組成物の昇温過程における 粘度挙動
%である。 図2は実施例2と比較例1の昇温過程における粘度挙動
を示す。 0 25 45 75.100150 直径 μm 図1・ ポリエーテルイミドの粉砕後 の粒度分布 温度 ℃ 図2 樹脂組成物の昇温過程における 粘度挙動
Claims (2)
- (1)、次の樹脂成分[A]、[B]、[C]を必須成
分とし、1.5℃/分の昇温過程における最低粘度が1
ポイズ以上である繊維強化プリプレグ用樹脂組成物。 [A]構造式[1]のエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式[1] ただし、R_1、R_2はいずれか一方がCH_3、他
方がHを表す。 [B]構造式[2]の硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式[2] ただし、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表す。 [C]構造式[3]のポリエーテルイミド ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式[3] - (2)、次の樹脂成分[A]、[B]、[C]を必須成
分とし、1.5℃/分の昇温過程における最低粘度が1
ポイズ以上である繊維強化プリプレグ用樹脂組成物を製
造するに際して、[C]のポリエーテルイミドを粉砕し
た後、100〜180℃で溶媒を用いずにエポキシ樹脂
に溶解し、100℃以下に冷却の後、構造式[2]の硬
化剤と混合することを特徴とする樹脂組成物の製法。 [A]構造式[1]のエポキシ樹脂 ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式[1] ただし、R_1、R_2はいずれか一方がCH_3、他
方がHを表す。 [B]構造式[2]の硬化剤 ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式[2] ただし、Rは炭素数3〜6のアルキレン基を表す。 [C]構造式[3]のポリエーテルイミド ▲数式、化学式、表等があります▼ 構造式[3]
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13998786A JPS62297315A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 繊維強化プリプレグ用樹脂組成物およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13998786A JPS62297315A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 繊維強化プリプレグ用樹脂組成物およびその製法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62297315A true JPS62297315A (ja) | 1987-12-24 |
Family
ID=15258300
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13998786A Pending JPS62297315A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 繊維強化プリプレグ用樹脂組成物およびその製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62297315A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03119024A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-21 | Tonen Corp | エポキシ樹脂組成物 |
JPH03143917A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-19 | Tonen Corp | エポキシ樹脂組成物 |
CN101880444A (zh) * | 2010-07-15 | 2010-11-10 | 沈阳航空航天大学 | 含杂环结构链延长型双马来酰亚胺增韧增强环氧树脂及其制备方法 |
WO2011034040A1 (ja) | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 東レ株式会社 | バインダー組成物、強化繊維基材、プリフォームおよび繊維強化複合材料とその製造方法 |
-
1986
- 1986-06-18 JP JP13998786A patent/JPS62297315A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03119024A (ja) * | 1989-09-30 | 1991-05-21 | Tonen Corp | エポキシ樹脂組成物 |
JPH03143917A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-19 | Tonen Corp | エポキシ樹脂組成物 |
WO2011034040A1 (ja) | 2009-09-16 | 2011-03-24 | 東レ株式会社 | バインダー組成物、強化繊維基材、プリフォームおよび繊維強化複合材料とその製造方法 |
US9062203B2 (en) | 2009-09-16 | 2015-06-23 | Tory Industries Inc. | Binder composition, reinforcing-fiber base material, preform, fiber-reinforced composite material, and manufacturing method therefor |
CN101880444A (zh) * | 2010-07-15 | 2010-11-10 | 沈阳航空航天大学 | 含杂环结构链延长型双马来酰亚胺增韧增强环氧树脂及其制备方法 |
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