JPS63168428A

JPS63168428A - 機械的特性を有する複合材料

Info

Publication number: JPS63168428A
Application number: JP61311271A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kamiide; 上出　一男; Tetsuji Takada; 高田　哲治; Yoshiaki Tsurita; 釣田　良昭
Original assignee: Koei Chemical Co Ltd
Current assignee: Koei Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-07-12

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）本発明は優れた機械的特性を有する硬化性複合材料に関
するものである。

詳シくは、エポキシ樹脂、（メタ）アクリレート及び硬
化剤からなる組成物と有枦充填物及び／又は無機充填物
を配合してなる硬化性複合材料に関するものである〇（従来技術及び本発明が解決しようとする間顧点）エポ
キシ樹脂系の硬化性複合材料は他の樹脂の複合材料に比
べて１）硬化収縮が少ないこと、２）補強材との接着力
が優れていること、３）硬化物の物性が優れていること
等の利点を有しており広い分野に応用されている。現在
広く使用されているエポキシ樹脂系の硬化性複合材料は
エポキシ樹脂と　：硬化剤からなる組成物に有接、無棒
の充填剤を配合したものである。しかしながら、かかる
複合材料はその一部は常温で成形できるが、多くのもの
は高温成形を必要とし、成形加工が煩雑である。

また種々の機械的特性の点で今まで充分とは云いμく、
利用分野から機械的特性例えば圧縮強實。

衝撃強摩、引張シ強度１曲げ強度等の改善が強く望まれ
ている。

本発明は優れた機械的特性を有し、成形の容易なエポキ
シ樹脂系の硬化性複合材料を提供することにある。

（間頭点を解決するための手段）本発明は（ａ）エポキシ樹脂、　（ｂ）　（メタ）アク
リレート及び（ｃ）硬化剤からなる（メタ）アクリレー
ト変性エポキシ樹脂組成物と（ｄ）有枦充填物及び／又
は無ぎ充填物を配合してなる硬化性複合材料に関するも
のである。

本発明の特筆すべき点は、ｖ温硬化、常圧成形で得られ
た複合材料であっても従来の硬化性複合材料より、圧縮
強ｇ、ｋｆ撃強廖、引張り強度１曲げ強度などに優れた
栖械的特性を有しておシ、硬化時に極めて収縮率が小さ
いという特徴を持っていることである。

更に、得られた複合材料は短期間のうちに優れた枦械的
特性を示し、他の材料のように一定の物性が得られる迄
の養生期間が不要という特徴も併せ持っている。

次に本発明について詳細に説明するＱ本発明の複合材料はエポキシ樹脂、（メタ）アクリレー
ト０．及び硬化剤からなる（メタ）アクリレート変性エ
ポキシ樹脂組成物と無接充填物及び／又は有接充填物を
配合し通常、常澤、常圧で硬化させることにより容易に
得る事が出来る。（メタ）アクリレート変性エポキシ樹
脂と無接充填物及び／又は有枦充填物との配合比は用途
により轟然変わるが、一般的には（メタ）アクリレート
変性エポキシ樹脂１０〜９０重量部と＃根充填物及び／
又は有接充填物９０〜１０重量部とを配合した複合材料
が優れた櫻械的特性を示すことが出来るＯ（メタ）アクリレート変性エポキシ樹脂組成物に無機及
び／又は有機充填物を配合して硬化させる方法は特に限
定する本のではないが、一般的には十分に混合された（
メタ）アクリレート変性エポキシ樹脂組成物に無接充填
物及び／又は有接充填物を配合し型枠に注型すると数１
０分〜数時間で硬化し本複合材を得ることができる。

本複合材を構成する（メタ）アクリレート変性エポキシ
樹脂組成物は、エポキシ樹脂、（メタ）アクリレート及
び硬化剤からなる。

エポキシ樹脂と（メタ）アクリレートの配合比は使用す
る用途によシ選択されるものであり、特に限定されるも
のではないが、エポキシ樹脂４０〜９５重景重景（メタ
）アクリレート−４：′Ｏ〜５重量部、好ましくはエポ
キシ樹脂６０〜９０重置皿（メタ）アクリレート４０〜
１０重量部の配合比が望ましい。

硬化ｎＩも用途により赤択されるが、一般的に常温硬化
を行なう場合は活性水素を有する脂肪族アミン類、芳香
族アミン類等を単独或は併用で使用出来る。この時のア
ミン類の使用量は、エポキシ樹脂と（メタ）アクリレー
トを合算した組成物に対し当量モル使用することが望ま
しい。また、これらのアミン類と含窒素複素環化合物ポ
リアミドアミン、各種変性アミン類等と併用しても常温
硬化が可能である０更に、低温硬化、例えば氷点下〜０
℃という［ｉ！下において硬化させる場合はメルカｆタ
ン、ポリスルフィド等の含硫黄有榊化合物を使用すると
効果的である。また、用途によって加熱硬′化を必要と
する場合には有接カルボン酸無水物類、有梗過酸化物、
ジンアンジアミド、アミン類とＢＦ、の金声錯塩等の潜
在硬化剤が使用出来る。

使用するエポキシ樹脂は一分子内にエポキシ基を２つ以
上有するものであれば使用することが出！脂、例、ｔば
ビスフェノールＡ５．ビスフェノールＡＤ！ｆ）、ビス
フェノールＦ型、ビスフェノールＳ型、水添ヒスフェノ
ールＡ型、レゾール型、ノボラック型の各エボキン樹脂
、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリ
セリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトー
ル等の多価アルコール型エポキシ検脂が単独ヌは２種以
上併用して使用出来る。

（メタ）アクリレ−ｇ、て具体的ｊ？’Ｆｉ、ｎ−へキ
シル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレ
ート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒド
ロキシ（メタ）アクリレート、２−エトキシブチル（メ
タ）アクリレート、ノニルフェノキシエチル（メタ）ア
クリレート等の単官能（メタ）アクリレート類、ジエチ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、１・４−ブチレフングリコールジ（メタ）アクリレート、ｌ、６−へサキーンクリコールジ（メタ）アクリレート、ネオベンチ
ルグリコールジ（メタ）アクリレート等の２官能（メタ
）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）ア
クリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリ
レート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレ
ート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレ
ート。

ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、
ジトリメチロールグロバンテトヲ（メタ）アクリレート
、グリセリントリ（メタ）アクリレート等の多官能（メ
タ）アクリレート、及びエポキシ樹脂、ウレタンにアク
リル酸を２倍モル以上付加した、エポキシアクリレート
類、ウレタンアクリレート類等が使用出来る。

更に硬化剤であるアミン類として具体的にはエチレンジ
アミン、・−争・Ｏ＃―・−ｅｅ・・＊　Ｉｌｌ・・−
響・・−−・・・参・・＃Ｑ−−豐・参拳トリエチレン
テトフミン、・・・・９豐・−＃會−拳−・ｔ・２−ヒ
ドロキシエチルアミノゾロビルアミン、イミノビスプロ
ピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン等の脂肪
族アミン類、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノベン
ゼン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン類
、Ｎ−アミノエチルビベフジン、Ｎ−アミノデロビルピ
ベヲジン、Ｎ−７ミノエチルピベリジン、アミノピペコ
リン等のアミノ基を有する含窒素複素環化合物が使用出
来る。

他の硬化剤を例示すると、前記アミン類をアルキル基で
変性したアミン類、ジシアンジアミド。

ジメチルベンジルアミン、トリブチルアミン、ジメｆ　
ルＶ　クロヘキシルアミン等の第８Ｒアミン類。

無水コハク酸、無水フタル酸、ポリアゼフィン酸等の有
稗カルボン酸無水物及び有接、過酸化物をあげることが
出来る。

無機及び有様充填物としては、砂、セメント。

マイカ、砕石、鉱さい、ガラス竣維、ガフス粉末。

シリカ、シリカアルミナ、アルミナ繊ｍ、水ｍ化アルミ
ニウム、水酸化マグネシウム、度酸カルシウム、水酸化
カルシウム等の態様充填物、カーボン給惟、アヲミド繊
維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、有様マイクロバ
ルーン、パルプ等の有機充填物を単独又は２種以上併用
して使用することが出来る。

共に低収縮性であることを特徴としておシ広い範囲の用
途に使用することが出来る。

複合材料の用途としては土木材料、建築材料。

土木工事や建築などの補修用材料、ゴルフクラブヘッド
及びシャフト、ポーリング部品などのスポーツ用品材料
、自動車部品材料、交通標識用材料。

電子部品材料、及びシェルモールド用材料などにト変性
エポキシ樹脂組成物に川砂又は砕砂を配合した接合材料
は優れた機械的特性が室温、常圧下でも短時間で得られ
、コンクリート、モルタルのように長時ｒｗＪＩｌ！Ｉ
生の必要がないＱ本複合材料をコンクリート、モルタル
に替えて土木工事に使用すれば、工事期間の短縮、工事
費用の削減が容易に図れる。

また、（メタ）アクリレート変性エポキシ樹脂組成物に
、補強材としてカーボン繊維を配合して室温硬化させた
複合材料は衝撃強廖、衝撃耐久性に優れ、スポーツ用品
材料に使用すると有用である０更に（メタ）アクリレート変性エポキシ樹脂組成物に、
鉱さい、例えばシリコン鉄等を配合した複合材料は耐摩
耗性に極めて優れておシ、床、道路等への材料として有
用である。

また溶融シリカ等との複合材料は寸法安定性に極めて優
れておシミ子部品材料等の用途に使用出来る〇次に実施例をあげて説明する◇ 実施例−１ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９０
）６０重量部とトリメチロールプロパントリアクリレー
ト４０重量部を室温において十分攪拌混合した。この混
合液に硬化剤としてトリエチレンテトラミン１７．５重
り部を加え、十分混合した後、カーボン絣＃（１０■チ
ツプ）を１８〜５０重量部を配合し型枠に注型した。

１時間后、硬化した複合材料を型枠から取り出し、５０
℃で１２時間、后硬化を行なった。

この複合材料の機械的物性として圧縮強廖、衝撃強岸、
引張強彦１曲げ強岸９曲げ弾性率を測定した。

その結果を表−１に示す０く物性測定法〉・衝撃強度：シャルビー衛撃強彦測定装置を使用してＪ
ＩＳＫ−６９１１法に基いて測定したＯ表　　　−１米比較例に掲げたテストピースの硬化条件は室温１２時
間、１００℃８時間で硬化させた。

実施例−２ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当ｆｔ１９
０）７０重量部とペンタエリスリトールトリアクリレー
ト８０重量部を室温において十分に攪拌混合した。この
混合液に硬化剤としてトリエチレンテトラミン１６．８
重量部、充填物としてガｊス粉末（日本板硝子製、ＲＥ
Ｖ−３）　１２．９〜５０重量部を加えて十分に攪拌混
合した。この組成物を室温において型枠に注型した。１
時間后硬化した複合材料を型枠よシ取シ出し５０℃にお
いて１２時間後硬化を行ない実施例−１と同様に機械的
物性を測定した。

その結果を表−２に示す〇トピースの成形ができなかった口実施例−３ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１７５
）８０重量部と、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート２０重量部を室温において十分攪拌混合したＯこの
混合液に硬化剤としてＥＰＯＭＩＫ　Ｑ−６５５（三井
石油化学製、ポリアミド−アミン）６２部を加え十分混
合した中に、癖砕砂５号÷６４８重量部を配合し十分に
混合した後、室物性の測定を行なったＯその結果を表−８に示す０未収縮率測定方法：　ＪＩＳＡ　１１２９に基いて泪１
１入しπＯビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ
当量１９０）８０重量部とトリメチロールプロパントリ
アクリレート２０重量部を室温において十分に攪拌混合
した０この混合液に硬化剤としてトリエチレンテトラミ
ツ１５．２重量部と充填物として、シリコン鉄・（０，
３〜１．２沸ム粉砕品、Ｆｅ８０％５ｉ０２１４〜１５
％、その他Ｔ１等）チタン鉄（０，３−２，４ｍ／ｍ粉
砕品）又はクロム鋼（０，５〜８ｍ／ｍ粉砕品）を４６
１重量部加えて混合し、型枠に注型した０室温硬化２４
時間后に型枠から取り出し耐摩粍テストを行なった０その結果を表−４に示す０来比較例の配合では実施例−４と同条件でテストピース
の成形ができなかった◇ 試験方法：テーバ−型摩耗試験器によシ荷重２５０９８
０００回転時の減量を測定した０実施例−５ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当ｊｆｋ１
９０）６０重量部とトリメチロールプロパントリアクリ
レート４０重量部を室温において十分に攪拌混合した中
に水酸化アルミニウム、又は水酸化マグネシウム４００
重量部を加え十分に混練した。この組成物に硬化剤とし
てトリエチレンテトフミン１５．２重量部を加えて十分
に混合し、型枠に注型した。室温で１時間硬化し型枠か
ら取出し、５０℃で１２時間、后硬化を行なった０この
複合材料の摩耗試験を行なった０この結果を表−５に示す０表　　　−５摩耗試験法：　ＪＩＳＫ　７２０４摩耗輪によるプラス
チックの摩耗試験方法を用いた。

本比較例の配合では実施例−５と同条件でテストピース
の成形はできなかった。

５ｉｌ！施例−６ビスフェノールＡｆｉｌエポキシ樹脂（エポキシ当量１
９０）８０重量部とトリメチロールプロパントリアクリ
レート２０重量部を室温で十分攪拌混合した中に溶融シ
リカ（龍森■製、ＲＤ−３）　２６９重量部を加え、十
分に混練した。この組成物に硬化剤としてトリエチレン
テトラミツ１５．２重量部を加えて十分に混合し型枠に
注型した０室温硬化１時間で型枠から取シ出し、成形物
の寸法安定性をテストした。　その結果を表−６に示す
０米収縮率測定方法：　ＪＩＳＫ６９１１−５・７によ
る方法で測定した。比較例の配合では実施例−６と同条
件では硬化しなかった０（発明の効果）このように本発明の複合材料は室温、常圧で容易に成形
ができ且、種々の機械的特性が従来技術よシ優れている
。

更にエポキシ楠脂、アクリレート、硬化剤、無機充填物
及び有機充填物の種類、配合比を選択することによシ非
常に広い範囲での応用が可能であるＯ

Claims

【特許請求の範囲】１）（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）（メタ）アクリレート
及び（ｃ）硬化剤からなる（メタ）アクリレート変性エ
ポキシ樹脂組成物と（ｄ）有機充填物及び／又は無機充
填物を配合してなる硬化性複合材料。２）（ａ）エポキシ樹脂と（ｂ）（メタ）アクリレート
の配合比がエポキシ樹脂４０〜９５重量部、（メタ）ア
クリレート６０〜５重量部の範囲である特許請求の範囲
第１項記載の複合材料。３）硬化剤が脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、含
窒素複素環化合物、ポリスルフィド化合物、酸無水物、
及び酸無水物と有機過酸化物からなる群より選ばれる少
なくとも１種以上である特許請求の範囲第１項記載の複
合材料。４）無機充填物が砂、セメント、マイカ、砕石、鉱さい
、ガラス繊維、ガラス粉末、シリカ、シリカアルミナ、
アルミナ繊維、アルミナ粉末、水酸化アルミニウム、水
酸化マグネシウム、炭酸カルシウム又は水酸化カルシウ
ムである特許請求の範囲第１項記載の複合材料。５）有機充填物がカーボン繊維、アラミド繊維、ポリエ
ステル繊維、ナイロン繊維、有機マイクロバルーン又は
パルプである特許請求の範囲第１項記載の複合材料。