KR20100030469A - Epoxy resin composition for hardening type prepreg - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An epoxy resin composition for curable prepreg is provided to be multifunctional, to ensure good solubility, prepreg production workability, high glass transition temperature, good temperature characteristic, and excellent chemical resistance. CONSTITUTION: An epoxy resin composition for curable prepreg is obtained by mixing 100 weight% tetraglycidylmethylenedianiline that is a tetrafunctional epoxy resin, 36 weight% 4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS) that is an aromatic amine-based hardener, and 0.5 weight% boron trifluoride-monoethylene amine that is a curing accelerator.

Description

경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물{Epoxy resin composition for hardening type prepreg}Epoxy resin composition for hardening type prepreg}

본 발명은 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다관능성이면서도 용해성이 좋아 프리프레그 제조 작업성이 우수하며, 높은 유리전이온도, 우수한 고온 특성, 그리고 우수한 내화학성, 고온에서의 기계적 물성치가 높고, 작업온도에서 매우 긴 가사시간을 보임으로서 대형 복합재료 구조물제작에 용이한 수지 조성으로 176℃(350℉) 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물을 제공코자 한 것이다.The present invention relates to an epoxy resin composition for a curable prepreg, and more particularly, has excellent polyfunctional and high solubility, and is excellent in prepreg manufacturing workability, high glass transition temperature, excellent high temperature property, and excellent chemical resistance and high temperature. It is to provide epoxy resin composition for 176 ° C (350 ° F) curable prepreg with high mechanical properties and very long pot life at working temperature.

일반적으로 보강섬유재인 프리프레그 소재는 고강도와 강한 탄성이 요구되는 각종 스포츠 기구나 항공기, 보트 등의 여러 산업분야에 널리 이용되고 있다.In general, the prepreg material, which is a reinforcing fiber material, is widely used in various industrial fields such as sports equipment, aircraft, boats, etc., which require high strength and strong elasticity.

이러한 프리프레그용으로는 에폭시 수지를 비롯한 열경화성 수지가 널리 이용되고 있으며, 최근에는 피이이케이(폴리에테르 에테르 케톤)[PEEK(polyether ether ketone)] 등의 열가소성 수지를 사용하려는 시도가 많았다. 어떤 고분자 소재를 사용하든지, 프리프레그 시트(Sheet)를 원료로 제품을 성형할 때는 성형금형 이나 치공구 등에 잘 붙고 자기들끼리도 잘 접착되어야 하며 적층이 잘못되었을 때도 쉽게 떨어져 섬유층이 망가지지 않아야 하는 등 최적으로 조절된 성질이 요구된다.Thermosetting resins, including epoxy resins, are widely used for such prepregs. Recently, there have been many attempts to use thermoplastic resins such as PEEK (polyether ether ketone). Whatever polymer material is used, it is optimally controlled when prepreg sheets are formed from raw materials, such as sticking to molding molds and tooling tools, and adhesives are adhered to each other, and the fiber layer does not break easily when lamination is wrong. Required properties.

또한, 에폭시 수지가 프리프레그용으로 사용되기 위해서는 잠재성 경화계 (latent curative system)이어야 하는데, 실온에서 점성(tack), 드레이퍼(drape), 아웃 타임(out time)을 떨어뜨리는 반응을 막기 위하여 실온 이하의 온도에서의 반응이 느려야 하는 반면 비교적 고온의 경화온도에서 경화반응이 빨리 진행되어야 한다. 현재 사용되고 있는 대부분의 잠재성 경화계는 실온에서의 반응(경화)을 완전히 배재하지 못한다.In addition, the epoxy resin must be a latent curative system in order to be used for prepreg, and at room temperature to prevent reactions that degrade tack, drape, and out time at room temperature. While the reaction at the following temperature should be slow, the curing reaction should proceed quickly at a relatively high curing temperature. Most of the latent curing systems in use today do not completely exclude the reaction at room temperature (cure).

프리프레그는 저온에서 운송되고 보관되어야하는 단점이 있으며, 사용 전에는 밀봉된 프리프레그를 실온까지 상승시킨 후 개봉하여 사용하여야 한다. 통상 프리프레그의 보관수명은 사용된 수지의 종류 및 성질에 따라 다소의 차이는 있으나 -20℃ 이하의 온도에서 보관 시 1년을 기준으로 한다.Prepreg has the disadvantage that it should be transported and stored at low temperature, and before use, the sealed prepreg should be opened and used after raising to a room temperature. In general, the shelf life of prepreg varies slightly depending on the type and nature of the resin used, but is based on one year when stored at a temperature below -20 ℃.

에폭시 수지에 부가하여 다양한 종류의 경화제 및 촉매(반응촉진제) 뿐만 아니라 특수 사용조건에 적합한 충진제를 갖는 프리프레그용 에폭시 수지조성물이 개발되어 왔다. 프리프레그 제조에 사용되는 에폭시수지의 예가 많이 알려져 있다. 다양한 점도, 활성반응기의 수 (에폭시당량과 연관), 및 다양한 구조를 갖는 수지가 사용되고 있다. 경화 전 수지의 점도를 조절하거나 내충격성 향상, 및 다른 물성을 개선하기 위하여 보통 소량의 첨가제를 사용한다.In addition to epoxy resins, epoxy resin compositions for prepregs having various kinds of curing agents and catalysts (reaction accelerators) as well as fillers suitable for special use conditions have been developed. Many examples of epoxy resins used in prepreg production are known. Resins with various viscosities, number of active reactors (associated with epoxy equivalents), and various structures are used. Small amounts of additives are usually used to control the viscosity of the resin before curing, to improve impact resistance, and to improve other physical properties.

에폭시 화합물과 같이 사용되는 경화제로는 아민계, 산무수물계, 산 등이 있 는데, 산무수물계 화합물은 수분 등에 의해서 쉽게 무수물기[안하이드라이드(anhydride)]가 깨어져서 이것이 반응을 개시하고 촉매의 역할도 같이 할 수가 있으므로 주로 방향족 아민계 화합물이 많이 사용되고 있다.Curing agents used with epoxy compounds include amines, acid anhydrides, and acids. Acid anhydride-based compounds easily break anhydride groups (anhydrides) due to moisture, which initiates the reaction. Since it can also play a role, many aromatic amine compounds are mainly used.

많은 경우, 방향족 아민계 화합물이 사용되고 있음을 알 수 있으며, 지방족 아민계 경화제들은 저온 및 실온에서 에폭시기와 반응성이 너무 커서 보관 수명이 매우 짧기 때문에 거의 사용되지 않는다. 디시아노디아마이드[Dicyandiamide(DICY)]는 145~154℃ 에서 분해하여 질소를 포함한 다른 반응성 화합물로 변하는데 이 화합물이 경화제의 역할을 한다. 경화제 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스)[4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS)]는 용해성이 나빠 에폭시 수지에 완전히 녹지 않을 수도 있는데, 이러한 나쁜 용해성에 의해서 일정한 온도 이상에서 경화되는 잠재성 경화특성을 나타낸다. 경화제는 에폭시기와 거의 정량적으로 반응하도록 설계되며 실제 사용할 때 최적 물성을 얻도록 혼합비를 조절하기도 한다.In many cases, it can be seen that an aromatic amine-based compound is used, and the aliphatic amine-based curing agents are rarely used because of their high reactivity with the epoxy group at low temperature and room temperature, and their storage life is very short. Dicyandiamide (DICY) decomposes at 145-154 ° C. to other reactive compounds, including nitrogen, which acts as a curing agent. The curing agent 4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS) [4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS)] is poorly soluble and may not be completely dissolved in the epoxy resin. It exhibits latent curing characteristics. The curing agent is designed to react almost quantitatively with the epoxy group and to adjust the mixing ratio to obtain optimum physical properties in actual use.

짧은 시간 내에 경화반응을 완결시키기 위하여, 즉 경화반응을 촉진시키기 위하여 촉매(catalysts)류를 사용하게 된다. 보론트리플루오라이드(BF3)[Borontrifluoride(BF3)]는 모노에틸아민(monoethylamine)과 착체(complex)를 형성하여 잠재성 경화제의 특성을 나타내게 된다. 그 밖의 여러 가지 아민이 사용될 수 있으며 실제로는 최종구조물의 특성, 프리프레그 제조공정성, 작업성, 및 보관/운송 등의 요구사항을 만족하도록 에폭시 화합물, 경화제, 및 촉매를 설계하 고 조합하여 그 조성을 결정하게 된다.In order to complete the curing reaction in a short time, that is, to promote the curing reaction (catalysts) is used. Borontrifluoride (BF 3 ) [Brontrifluoride (BF 3 )] forms a complex with monoethylamine (monoethylamine) to exhibit the properties of the latent curing agent. Various other amines may be used and in practice, the epoxy compounds, curing agents, and catalysts may be designed and combined to meet the requirements of the final structural properties, prepreg manufacturing processability, workability, and storage / transportation. Will be decided.

낮은 점도의 수지는 전 수지 조성물(system)의 점도를 낮추고 프리프레그의 제조를 용이하게 하며 경화 시 수지의 유동성을 좋게 하기 때문에 사용하며, 에폭시 관능기 정도가 다른 방향성 에폭시 수지가 가교밀도를 조절하기 위하여 사용한다. 공정 및 작업성 (processing and handling characteristics)을 향상시키고 성형물의 요구물성을 만족시키기 위하여 에폭시 화합물의 형태나 그 사용량이 변경할 수 있다. Low viscosity resin is used because it lowers the viscosity of the entire resin system, facilitates the preparation of prepreg, and improves the fluidity of the resin during curing.In order to control the crosslinking density of aromatic epoxy resins with different epoxy functional groups use. The shape or amount of epoxy compound can be changed to improve processing and handling characteristics and to meet the properties of moldings.

섬유강화복합재료는 우수한 물성을 바탕으로 기존의 금속제품을 대체하여 일반산업용 구조물 뿐 만아니라 항공우주산업용 구조물까지 다양하게 적용되고 있으며 그 수요가 급증할 것으로 예측된다. 또한, 탄소섬유 및 탄소섬유를 바탕으로 한 프리프레그 등의 소재는 세계수요의 폭증으로 이 소재를 필요로 하는 관련 업체가 큰 어려움을 격고 있는 시점이기도 하다.Fiber-reinforced composite materials have been applied to various structures not only for general industrial structures but also for aerospace industries by replacing existing metal products based on excellent physical properties, and the demand is expected to increase rapidly. In addition, carbon fiber and prepreg materials based on carbon fibers are also a time when companies that require these materials are experiencing great difficulties due to the surge in world demand.

기존 121℃(250℉) 에폭시 수지를 이용한 항공용 2차 구조물 복합재료 제조기술에 비하여 1차구조물에 사용되는 탄소섬유강화 에폭시 수지 복합재료의 중요성 대두 및 이로 인한 강인성이 부여된 첨단 소재의 개발이 중요시되고 있으며, 낮은 온도에서의 저장성 향상을 위하여 고온용 176℃(350℉) 에폭시와 고내열 수지 및 이를 바탕으로 하는 프리프레그는 고온경화용 수지조성 확보, 수지배합 기술개발에 관한 기술이 더욱 요구되고 있는 실정이다.The importance of carbon fiber-reinforced epoxy resin composites used for primary structures compared to the existing technology for manufacturing secondary structure composites for aviation using 121 ℃ (250 ℉) epoxy resins, and the development of advanced materials In order to improve the storage at low temperature, high temperature 176 ℃ (350 ℉) epoxy and high heat-resisting resin and prepreg based on this require more technology for securing resin composition for high temperature curing and developing resin compounding technology. It's happening.

이에 본 발명자는 다관능성이면서도 용해성이 좋아 프리프레그 제조 작업성이 우수하며, 높은 유리전이온도, 우수한 고온 특성, 그리고 우수한 내화학성, 고온에서의 기계적 물성치가 높고, 작업온도에서 매우 긴 가사시간을 보임으로서 대형 복합재료 구조물제작에 용이한 수지 조성으로 176℃(350℉) 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 연구 개발하여 완성한 것이다.Therefore, the present inventors have excellent multi-functionality and high solubility, and are excellent in prepreg manufacturing workability, high glass transition temperature, excellent high temperature property, excellent chemical resistance, high mechanical properties at high temperature, and show very long pot life at working temperature. The present invention has been completed by researching and developing the present invention to provide an epoxy resin composition for a 176 ° C. (350 ° F.) curable prepreg with a resin composition that is easy to manufacture a large composite structure.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 4관능성을 갖는 에폭시 수지인 테트라글리시딜메틸렌디아닐린(tetraglycidylmethylenedianiline)과, 방향족 아민계 경화제인 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스)[4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS)]와, 경화촉진제인 보론트리플루오라이드-모노에틸렌 아민(BF3-MEA) [BoronTrifluoride- Monoethylene Amine(BF3-MEA)]을 조합한 수지조성물을 메틸에틸케톤[엠이케이(MEK)] 용액에 혼합 조성하여 176℃(350℉) 에폭시 고내열 수지의 수지 배합에 적용하여 1차구조물에 사용되는 탄소섬유강화 에폭시 수지 복합재료, 낮은 온도에서의 저장성 향상과 강인성이 부여될 수 있게 하였다.In the present invention, tetraglycidyl methylene dianiline (tetraglycidylmethylenedianiline), a tetrafunctional epoxy resin, and 4,4'-diaminodiphenyl sulfone (DIES), which is an aromatic amine curing agent. '-diaminodiphenylsulfone (DDS)], a curing accelerator is a boron trifluoride-amine monoethylenically (BF 3 -MEA) [BoronTrifluoride- monoethylene amine (BF 3 -MEA)] of methyl ethyl ketone to a resin composition combining [Em MEK] Carbon fiber-reinforced epoxy resin composites used in primary structures by mixing them in solution and applying them to the resin formulation of 176 ° C (350 ° F) epoxy high heat-resistant resins. Made it possible.

본 발명에서 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물에 의하면 다관능성이면서도 용해성이 좋아 프리프레그 제조 작업성이 우수하다.According to the epoxy resin composition for curing prepreg in the present invention, it is polyfunctional and has good solubility and is excellent in prepreg manufacturing workability.

높은 유리전이온도, 우수한 고온 특성, 그리고 우수한 내화학성, 고온에서의 기계적 물성치가 높고, 작업온도에서 매우 긴 가사시간을 보임으로 대형 복합재료 구조물제작에 용이하다.It has high glass transition temperature, excellent high temperature property, excellent chemical resistance, high mechanical properties at high temperature, and very long pot life at working temperature, making it easy to manufacture large composite structures.

본 발명은 에폭시 수지조성물에 있어서, 화학식(Ⅰ)로 표시되는 4관능성을 갖는 에폭시 수지인 테트라글리시딜메틸렌디아닐린(tetraglycidylmethylenedianiline), 화학식(Ⅱ)로 표시되는 방향족 아민계 경화제인 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스)[4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS)], 그리고 화학식(Ⅲ)로 표시되는 경화촉진제인 보론트리플루오라이드-모노에틸렌 아민(BF3-MEA) [BoronTrifluoride- Monoethylene Amine(BF3-MEA)]을 중량비 100/36/0.5중량%로 혼합하여 수지조성물을 구성하고, 메틸에틸케톤(MEK) 용액 30~200 중량%를 첨가하여 하용토록 한 것을 그 특징으로 한다.The present invention relates to tetraglycidyl methylenedianiline (tetraglycidylmethylenedianiline), which is an epoxy resin having a tetrafunctionality represented by the general formula (I), and an aromatic amine curing agent represented by the general formula (II) in the epoxy resin composition. '-Diaminodiphenylsulfone (dies) [4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS)], and a boron trifluoride-monoethylene amine (BF 3 -MEA), a curing accelerator represented by the formula (III) [BoronTrifluoride -Monoethylene Amine (BF 3 -MEA)] was mixed in a weight ratio of 100/36 / 0.5% by weight to form a resin composition, and the methyl ethyl ketone (MEK) solution was added for 30 to 200% by weight for its use. do.

(Ⅰ) (Ⅰ)

Figure 112008064302197-PAT00001
Figure 112008064302197-PAT00001

(Ⅱ)(Ⅱ)

Figure 112008064302197-PAT00002
Figure 112008064302197-PAT00002

(Ⅲ)(Ⅲ)

Figure 112008064302197-PAT00003
Figure 112008064302197-PAT00003

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 상기 화학식의 4관능성을 갖는 에폭시 수지인 테트라글리시딜메틸렌디아닐린(tetraglycidylmethylenedianiline), 방향족 아민계 경화제인 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스)[4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS)], 그리고 경화촉진제인 보론트리플루오라이드-모노에틸렌 아민(BF3-MEA)[BoronTrifluoride- Monoethylene Amine(BF3-MEA)]를 함유하여 섬유강화 에폭시 수지 개발에 기여하거나 121℃(250℉)에 비하여 강인성이 부여된 제품 개발 및 낮은 온도에서의 저장성 향 상을 갖는 프리프레그용 에폭시 수지조성물에 관한 것이다.The present invention relates to tetraglycidyl methylenedianiline, which is an epoxy resin having the tetrafunctionality of the above formula, and 4,4'-diaminodiphenylsulfone (dies) [4,4'-], which is an aromatic amine curing agent. diaminodiphenylsulfone (DDS)], a curing accelerator and a boron trifluoride-amine monoethylenically contribute to fiber-reinforced and contains a (BF 3 -MEA) [BoronTrifluoride- monoethylene amine (BF 3 -MEA)] developed an epoxy resin, or 121 ℃ ( Epoxy resin composition for prepreg with improved product development and improved storage properties at low temperatures compared to 250 ° F.).

본 발명은 상기 화학식(Ⅰ)로 표시되는 4관능성을 갖는 에폭시 수지인 테트라글리시딜메틸렌디아닐린(tetraglycidylmethylenedianiline), 상기 화학식(Ⅱ)로 표시되는 방향족 아민계 경화제인 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스)[4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS)] 그리고 상기 화학식(Ⅲ)으로 표시되는 경화촉진제인 보론트리플루오라이드-모노에틸렌 아민(BF3-MEA) [BoronTrifluoride- Monoethylene Amine(BF3-MEA)]의 함량비가 조성비, 즉 에폭시/DDS/BF3-MEA/MEK의 중량비를 100/36/0.5/30 중량%로 한 수지용액의 점도는 코팅하기에 적당했으며, 30, 50, 80℃ 오븐에서 2일간 방치한 경우도 점도 증가가 그리 크지 않은 것으로 관찰되었다.The present invention is tetraglycidyl methylene dianiline, which is an epoxy resin having a tetrafunctional epoxy group represented by the above formula (I), and 4,4'-diamino, which is an aromatic amine curing agent represented by the above formula (II). Diphenylsulfone (dies) [4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS)] and boron trifluoride-monoethylene amine (BF 3 -MEA), a curing accelerator represented by the formula (III) [BoronTrifluoride- Monoethylene Amine ( BF 3 -MEA)] ratio of composition, that is, the viscosity of the resin solution having a weight ratio of 100/36 / 0.5 / 30% by weight of epoxy / DDS / BF 3 -MEA / MEK, was suitable for coating. It was also observed that the viscosity increase was not so large even when left in an oven at 80 ° C. for 2 days.

도 1은 본 발명에서 제공하는 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물의 온도와 시간에 따른 점도변화를 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the viscosity change with temperature and time of the curable epoxy resin composition for prepreg provided in the present invention.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 이 수지조성물은 시간경과에 따른 점도증가 비율이 매우 낮음을 알 수 있다. As can be seen in Figure 1 it can be seen that this resin composition has a very low rate of viscosity increase over time.

또한, 2관능성 디글리시딜 에테르 비스페놀 에이[Diglycidyl ether of bispenol-A(DGEBA)]계 에폭시 수지를 사용한 필라멘트 와인딩 수지의 경우 초기점도의 약 2배가되는데 걸리는 시간, 즉 포트 라이프(pot life)가 보통 10-12시간인 것과 비교하면 이 수지조성물은 비교적 낮은 온도에 방치시 반응성이 매우 느린 것으로 분석되었다. 그리고 방치한 온도가 높을수록 점도증가폭이 큰 것으로 나타는데, 이는 열경화반응에 의해서 가교화가 진행되는 열경화성 수지조성물의 일반적인 경향이다. In addition, in the case of a filament winding resin using a bifunctional diglycidyl ether bispenol-A (DGEBA) -based epoxy resin, it takes about twice the initial viscosity, that is, pot life. The resin composition was found to be very responsive when left at a relatively low temperature compared to the average of 10-12 hours. In addition, the higher the temperature left, the greater the increase in viscosity, which is a general tendency of thermosetting resin composition to undergo crosslinking by thermosetting reaction.

표1은 25℃와 50℃에서의 저장성을 확인하기 위하여 이 온도에서의 시간경과에 따른 점도변화를 브룩필드(Brookfield) 및 가드너(Gardner) 법으로 나타낸 것이다.Table 1 shows the viscosity change over time at this temperature by the Brookfield and Gardner method to confirm the shelf life at 25 ℃ and 50 ℃.

점 도 계Viscometer 25℃저장성(cps)25 ℃ storage (cps) 50℃저장성(cps)50 ℃ storage (cps) Brook FieldBrook field #2, 60rpm, 1min# 2, 60 rpm, 1min 초기 : 153Initial: 153 초기 : 102Initial: 102 6hr경과 : 1706hr elapsed: 170 3hr 경과 : 107After 3hr: 107 20hr경과 : 19920hr elapsed: 199 6hr 경과 : 124After 6hr: 124 30hr경과 : 198Elapsed 30hr: 198 11hr경과 : 15511hr Elapsed: 155 76hr경과 : 213  Elapsed 76hr: 213 45hr경과 : 169 Elapsed 45hr: 169 6일 경과 : 236 After 6 days: 236 2일 경과 : 1872 days elapsed: 187 7일 경과 : 247 After 7 days: 247 9일경과 : 3699 days pass: 369 13일 경과 : 272After 13 days: 272 10일경과 : 38010 days elapsed: 380 14일 경과 : 279After 14 days: 279 12일경과 : 402Elapsed 12 days: 402 23일 경과 : 270After 23 days: 270 20일경과 : 51020 days pass: 510 25일 경과 : 32025 days passed: 320 26일경과 : 620    Elapsed 26 days: 620 28일 경과 : 327After 28 days: 327 28일경과 : 680    Elapsed 28 days: 680 36일경과 : 387Elapsed 36 days: 387 30일경과 : 710     30 days elapsed: 710 Gardner(25℃)Gardner (25 ℃) 초기 : G-HInitial: G-H 초기 : G+     Initial: G + 1일경과 : H-Day 1: H- 1일경과 : H-I   Day 1: H-I 2일경과 : H+Day 2: H + 2일경과 : J   Day 2 elapsed: J 3일경과 : H+Day 3: H + 5일경과 : K-L   Day 5: K-L 20일 경과 : K-LAfter 20 days: K-L 10일경과 : O-  10 days elapsed: O- 25일경과 : L-25 days pass: L- 20일경과 : P20 days pass: P 30일경과 : M    30 days elapsed: M 30일경과 : T+이상30 days elapsed: More than T +

표1의 결과로 분석해볼 때, 고온경화용인 본 에폭시 수지조성물은 전체적으로 비교적 낮은 온도에서의 저장 안정성은 매우 양호했으며 이러한 특성으로 미루어 볼 때, 프리프레그 제조 시 작업성과 제조한 프리프레그 저장 안정성도 매우 우수한 것을 알 수 있다.As a result of the analysis of Table 1, the epoxy resin composition for high temperature curing has a very good storage stability at relatively low temperature as a whole, and in view of these characteristics, workability and prepreg storage stability are also very high. It can be seen that it is excellent.

이하에서 본 발명을 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

[실험예]Experimental Example

결정한 에폭시/DDS 수지조성물의 경화양상과 경화물의 특성을 파악하기 위하여 조성과 경화주기를 변수로 수지시편을 제작하였으며, 그 상태를 확인하고 특성을 조사하였다. In order to understand the curing pattern and characteristics of the cured epoxy / DDS resin composition, the resin specimens were prepared with the composition and curing cycle as variables.

이때 에폭시/DDS/BF3-MEA에서 각 조성의 혼합비는 100/36/0.5 중량%이며 직경 10cm인 오픈 알루미늄 금형을 사용하였다. 수지시편 제작의 상세사항은 다음과 같다. At this time, the mixing ratio of each composition in the epoxy / DDS / BF 3 -MEA was 100/36 / 0.5% by weight and used an open aluminum mold having a diameter of 10cm. Details of resin specimen preparation are as follows.

C-1: Epoxy/DDS [80℃(12h)+120℃(2h)+175℃(4h)]C-1: Epoxy / DDS [80 ° C. (12h) + 120 ° C. (2h) + 175 ° C. (4h)]

C-2: Epoxy/DDS/BF3-MEA [80℃(12h)+120℃(2h)+175℃(4h)]C-2: Epoxy / DDS / BF 3 -MEA [80 ° C. (12h) + 120 ° C. (2h) + 175 ° C. (4h)]

C-3: Epoxy/DDS/BF3-MEA [80℃(4h)+120℃(2h)+155℃(4h)]C-3: Epoxy / DDS / BF 3 -MEA [80 ° C. (4h) + 120 ° C. (2h) + 155 ° C. (4h)]

C-4: Epoxy/DDS/BF3-MEA [80℃(4h)+120℃(2h)+155℃(24h)]C-4: Epoxy / DDS / BF 3 -MEA [80 ° C. (4h) + 120 ° C. (2h) + 155 ° C. (24h)]

C-5: Epoxy/DDS/BF3-MEA [80℃(4h)+120(40h)C-5: Epoxy / DDS / BF 3 -MEA [80 ° C. (4 h) +120 (40 h)

실험결과 C-1과 C-2는 권장 경화주기에 따라 비교적 고온인 175℃에서 경화시키는 경우에 해당하는데, 그 차이는 경화촉진제의 사용 여부이다. 이 경우 80℃에서 노출시간을 다소 길게 한 것은 용매로 사용한 MEK의 완전제거 및 80℃에서 노출에 따른 점성거동을 정성적으로 확인하기 위한 것이었다. 두 경우 모두 80℃에서 12시간 노출 후의 상태는 오븐 내에서는 유동성이 있으나 실온에서는 약간의 유동성을 보이는 등 겔화가 어느 정도 진행된 것으로 보였다. 그리고 부가해서 120℃에서 2시간 노출한 후의 수지는 오븐 내에서는 약간의 유동성이 있었으나, 실온에서는 연노랑색의 무른(brittle) 고체 상태였다. 경화촉진제인 BF3-MEA의 사용유무의 영향은 거의 없는 것으로 보였다. 최종경화과정인 17℃에서 4시간 노출한 후 시편은 두 경우 모두 연노랑색의 육안상 결함이 전혀 없는 깨끗한 상태로 얻어졌다. Experimental results C-1 and C-2 correspond to the case of curing at a relatively high temperature of 175 ℃ according to the recommended curing cycle, the difference is the use of a curing accelerator. In this case, the longer exposure time at 80 ° C was to qualitatively confirm the complete removal of MEK used as a solvent and the viscous behavior of exposure at 80 ° C. In both cases, the gelation progressed somewhat after 12 hours of exposure at 80 ° C., although it was fluid in the oven but slightly fluid at room temperature. In addition, the resin after exposure at 120 ° C. for 2 hours had some fluidity in the oven, but was a pale yellow, brittle solid at room temperature. There was little effect of the use of BF 3 -MEA as a curing accelerator. After 4 hours of exposure at 17 ° C for the final curing, the specimens were obtained in both cases with a clear, yellow-free visual defect.

아울러 일반적인 이관능성 에폭시 수지와 방향족 아민계 경화제로 조합되는 수지 조성물의 경회주기로 많이 이용되는 최종경화온도 155℃로 경화시켜 그 상태를 비교 검토하였다.(C-3, C-4)In addition, the state of the resin composition combined with a general difunctional epoxy resin and an aromatic amine curing agent was cured at a final curing temperature of 155 ° C., which is frequently used as a cycle for cure.

C-3인 경우 155℃에서 4시간을, 그리고 C-4인 경우 155℃에서 비교적 긴 24시간을 노출시켰다. 그 결과 두 경우 모두 육안으로는 정상적으로 경화된 것 같이 보이는 시편이 얻어졌다. 아울러 C-5인 경우는 최종경화온도를 비교적 낮은 온도인 120℃로 설정한 후 40시간 오븐에 서 경화시킨 경우에 해당한다. 이 경우도 육안으로는 전혀 결함을 관찰할 수 없는 연노랑 색의 시편이 얻어졌다. 이들 시편들의 열적 특성과 기초물성을 시험하였으며 그 실험과정의 일부를 아래에 설명하였으며, C-2의 결과치를 표2에 나타내었다.4 hours at 155 ° C. and 24 hours at 155 ° C. for C-3. As a result, in both cases a specimen was obtained that appeared to be hardened normally with the naked eye. In addition, C-5 corresponds to a case where the final curing temperature is set at a relatively low temperature of 120 ° C. and then cured in an oven for 40 hours. In this case as well, a light yellow specimen was obtained in which no defect could be observed by the naked eye. The thermal and basic properties of these specimens were tested and some of the experimental procedures are described below, and the results of C-2 are shown in Table 2.

표 2는 C-2(Epoxy(1) /DDS(2) /BF3-MEA(3) [80℃(12h)+120℃(2h)+175℃ (4h)]) 경화물에 대한 평가 항목 및 평가 결과를 나타낸 것이다.Table 2 shows the evaluation items for C-2 (Epoxy (1) / DDS (2) / BF 3 -MEA (3) [80 ° C (12h) + 120 ° C (2h) + 175 ° C (4h)]) And the evaluation results.

평가 항목     Evaluation item 단위unit 결과치Result 평가 방법Assessment Methods 1. 수지 void contentResin void content %% 2.25 2.25 ASTM D2734ASTM D2734 2. 인장 강도2. Tensile Strength MPaMPa 67.367.3 ISO 527 ISO 527 3. 인장탄성계수3. Tensile modulus of elasticity GPaGPa 2.53 2.53 ISO 527ISO 527 4. 굴곡강도 (r.t/121℃)4. Flexural Strength (r.t / 121 ℃) MPaMPa 120.3 58.8 120.3 58.8 ISO 178 ISO 178 5. 굴곡탄성 계수 (r.t/121℃)5. Flexural modulus of elasticity (r.t / 121 ℃) GPaGPa 3.15 1.923.15 1.92 ISO 178  ISO 178 6. 수지 밀도6. Resin Density g/cmㅃg / cm ㅃ 1.201.20 밀도 측정Density measurement 7. 유리전이 온도 (열적 특성)7. Glass transition temperature (thermal characteristic) % % 181.5181.5 HDT (ASTM D648)HDT (ASTM D648) 8. 수축률8. Shrinkage %% 0.380.38 치수정밀 측정Precision measurement

(주) (week)

(1) : 4관능성을 갖는 에폭시 수지인 테트라글리시딜메틸렌디아닐린 (tetraglycidylmethylenedianiline)으로 EPIKOTETM Resin 497(Hexion 제품)을 사용함.(1): EPIKOTE Resin 497 (manufactured by Hexion) was used as tetraglycidyl methylenedianiline, a tetrafunctional epoxy resin.

(2) : 방향족 아민계 경화제인 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스) [4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS)]으로 EPIKURETM Curing Agent 962(Hexion 제품)를 사용함.(2): EPIKURE TM Curing Agent 962 (manufactured by Hexion) was used as an aromatic amine curing agent, 4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS) [4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS)].

(3) : 경화촉진제인 보론트리플루오라이드-모노에틸렌 아민 (Boron Trifluoride-MonoethyleneAmine)으로 BF3-MEA(Hexion 제품)을 사용함.(3): BF 3 -MEA (Hexion) was used as a boron trifluoride-monoethylene amine as a curing accelerator.

상기한 바와 같이 구체적 실시예를 기준으로 본 발명의 기술적 사상을 설명하였으나, 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 단순한 설계변경이나 관용수단의 치환 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.Although the technical spirit of the present invention has been described with reference to specific embodiments as described above, the protection scope of the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and a simple design change within a range that does not change the technical gist of the present invention. In the case of substitution of common means, the scope of the present invention is clearly clarified.

도 1은 본 발명에서 제공하는 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물의 온도와 시간에 따른 점도변화를 나타낸 그래프1 is a graph showing the viscosity change with temperature and time of the curable epoxy resin composition for prepreg provided in the present invention

Claims (1)

에폭시 수지조성물에 있어서,In the epoxy resin composition, 중량비로 4관능성을 갖는 에폭시 수지인 테트라글리시딜메틸렌디아닐린 (tetraglycidylmethylenedianiline) 100중량%에 대하여,With respect to 100 weight% of tetraglycidyl methylene dianiline which is an epoxy resin which has a tetrafunctional by weight ratio, 방향족 아민계 경화제인 4,4'-디아미노디페닐술폰(디디에스) [4,4'-diaminodiphenylsulfone(DDS)] 36중량%와,36 weight% of 4,4'-diaminodiphenylsulfone (DDS) which is an aromatic amine hardening | curing agent, 경화촉진제인 보론트리플루오라이드-모노에틸렌 아민 (Boron Trifluoride-MonoethyleneAmine) 0.5 중량%를 혼합한 것을 특징으로 하는 경화형 프리프레그용 에폭시 수지조성물. An epoxy resin composition for a curable prepreg, wherein 0.5 wt% of boron trifluoride-monoethyleneamine is used as a curing accelerator.
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