JPWO2018070470A1 - 繊維強化複合材料用樹脂組成物及びそれを用いた繊維強化複合材料 - Google Patents
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Abstract
Description
X−(CH2NH2)n (1)
(式中、Xは炭素数1〜16のn価の有機基を表し、nは2又は3を表す。)
好ましいアミン化合物(C)としては、下記式(2)または(3)で表されるジアミンがある。
また、上記繊維強化複合材料の硬化物である。さらに、上記繊維強化複合材料を、レジントランスファー成形法、またはリキッドコンプレッション成形法で成形することを特徴とする成形体の製造方法である。
これらのエポキシ樹脂のうち、粘度の観点から、1分子中に2つ以上のエポキシ基を有するE型粘度計により測定した25℃における粘度が30000mPa・s以下のエポキシ樹脂が好ましい。
より具体的には、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、またはジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が好ましく用いられる。
X−(CH2NH2)n (1)
(式中、Xは炭素数1〜16のn価の有機基を表し、nは2又は3を表す。)
アミン化合物(C)は、アミノメチル基を一分子中に2又は3個有する。アミノメチル基は、エポキシ基やアクリロイル基との反応性が高く速硬化性に優れる。また、一分子中にアミノメチル基を二つ以上有することで、加熱硬化時に架橋密度の高い耐熱性に優れた成形物が得られる。
これらは、主剤および硬化剤に含まれる成分との反応性や粘度等を考慮して、いずれかに配合することができる。主剤又は硬化剤に含まれる成分と反応する配合は、避けることになる。
注入温度が低いと流動性が低下し、成形型及び繊維への充填不良が起こり好ましくない。また、注入温度が高いとバリが発生したり、注入時に樹脂の硬化が始まりタンク内や成形型内での樹脂が硬化し充填不良が発生するため好ましくない。また、成形時間は短すぎると十分に充填されず、長すぎると型内での樹脂が硬化し成形不良が起こるとともに生産性の低下が起こるため好ましくない。本発明の繊維強化複合材料用樹脂組成物は、上記のような比較的低い注入温度にて成形型への注入、含浸が可能となり、また短い硬化時間で型からの離形ができる硬化物を得ることができる。
YD−128:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学製、粘度(25℃)12000mPa・s)
YDF−170:ビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学製、粘度(25℃)2500mPa・s)
YDPN−6300:フェノールノボラック型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学製)
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート(粘度(50℃)19mPa・s)
DTMPTA:ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(粘度(50℃)55mPa・s)
PETTA:ペンタエリスリトールテトラアクリレート(粘度(50℃)130mPa・s)
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート(粘度(25℃)180〜800mPa・s)
DPETTA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(粘度(50℃)940mPa・s)
PEGDA:ポリエチレングリコールジアクリレート(粘度(25℃)13mPa・s)
TETA:トリエチレンテトラミン
CDA:ビス(アミノメチル)シクロヘキサン
NBDA:ビス(アミノメチル)ノルボルナン
IPDA:イソホロンジアミン
PACM:4,4−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)
混合する前の主剤および硬化剤についてE型粘度計コーンプレートタイプ(東機産業株式会社:RE80H)を用いて25℃で測定した。測定開始から60秒経過後の値を、初期粘度の値とした。
また、主剤については、60℃に加熱された真空オーブンの中に入れ真空度1.0kPaにて24時間静置させてから、E型粘度計を用いて同様に粘度の測定を実施し、測定開始から60秒経過後の値を、24時間経過後の粘度の値とした。そして、主剤の粘度増加率を、下記式を用いて算出した。
主剤の粘度増加率=100×(24時間経過後の粘度/初期粘度)−100
120℃に加熱しておいたゲル化試験機(日新科学製)のプレート上に樹脂組成物を添加し、フッ素樹脂棒を用いて一秒間に2回転の速度で攪拌し、樹脂組成物の硬化が進行し可塑性を失うまでに要した時間をゲル化時間とした。
動的粘弾性試験機を用いて、ガラス転移温度測定用試験片を昇温速度5℃/分、曲げモード、測定周波数10Hzの条件で測定し、損失弾性率(E’’)の最大値をガラス転移温度とした。
(A)成分としてYD−128を95部、(B)成分としてTETTAを5部使用し、これらを150mLのポリ容器へ入れ、真空ミキサー「あわとり練太郎」(シンキー社製)を用いて、室温下で5分間攪拌しながら混合し、主剤を得た。(C)成分としてNBDAを21.8部、レゾルシノール2.2部を150mLのポリ容器へ入れ、真空ミキサーを用いて、室温下で5分間攪拌しながら混合し、硬化剤を得た。
得られた主剤と硬化剤を10℃以下まで冷却した後、主剤50部と硬化剤12部を150mLのポリ容器へ入れ、真空ミキサーを用いて、室温下で20秒攪拌し繊維強化複合材料用樹脂組成物を得た。
(A)〜(C)成分として表1および表2に記載された組成にて各原料を使用した以外は、実施例1と同様の混合条件にて繊維強化複合材料用樹脂組成物を作製し、加えて実施例1と同様の成形手法にてガラス転移温度測定用試験片を作製した。
Claims (12)
- エポキシ樹脂(A)と一分子中に(メタ)アクリロイル基を三つ以上有する(メタ)アクリレート化合物(B)を含む主剤と、下記一般式(1)で表されるアミン化合物(C)を含む硬化剤で構成され、主剤と硬化剤の質量比が85:15〜65:35の範囲である二液硬化型の樹脂組成物であって、エポキシ樹脂(A)中にビスフェノールA型エポキシ樹脂が75〜100質量%含有され、前記主剤のE型粘度計により測定した25℃における粘度が10000mPa・s以下であり、前記硬化剤のE型粘度計により測定した25℃における粘度が800mPa・s以下であることを特徴とする繊維強化複合材料用樹脂組成物。
X−(CH2NH2)n (1)
(式中、Xは炭素数1〜16のn価の有機基を表し、nは2又は3を表す。) - 一般式(1)のXが、炭素数6以上の脂環構造を有するn価の炭化水素基、芳香環構造を有するn価の炭化水素基、又は脂肪族炭化水素基であり、上記脂環構造、又は脂肪族炭化水素基は、その内部に二級アミン構造を有し得るものである請求項1に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- (メタ)アクリレート化合物(B)が、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、またはジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- 主剤中のエポキシ樹脂(A)と(メタ)アクリレート化合物(B)の質量比が、96:4〜70:30の範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- 主剤について、1.0kPaの真空度にて60℃で24時間経過後の粘度上昇率が、16%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- 繊維強化複合材料用樹脂組成物を、130℃で5分間熱処理して硬化させた硬化物のガラス転移温度が110℃以上を示すことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の繊維強化複合材料用樹脂組成物に、強化繊維を配合してなることを特徴とする繊維強化複合材料。
- 強化繊維の体積含有率が45〜70%である請求項8に記載の繊維強化複合材料。
- 請求項8または9に記載の繊維強化複合材料の硬化物。
- 請求項8または7に記載の繊維強化複合材料を、レジントランスファー成形法、またはリキッドコンプレッション成形法で成形することを特徴とする成形体の製造方法。
- ビスフェノールA型エポキシ樹脂を75〜100質量%含有するエポキシ樹脂(A)と一分子中に(メタ)アクリロイル基を三つ以上有する(メタ)アクリレート化合物(B)を含み、E型粘度計により測定した25℃における粘度が10000mPa・s以下である主剤と、下記一般式(1)
X−(CH2NH2)n (1)
(式中、Xは炭素数1〜16のn価の有機基を表し、nは2又は3を表す。)
で表されるアミン化合物(C)を含む硬化剤を用意すること、
主剤を50〜90℃に加温し、硬化剤を20〜60℃に加温し、主剤と硬化剤の質量比が85:15〜65:35の範囲となるように二液硬化型の繊維強化複合材料用樹脂組成物とすること、これに強化繊維を配合して繊維強化複合材料とすること、次いでこの繊維強化複合材料を金型にて加熱硬化、成形することを特徴とする成形体の製造方法。
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