KR20210096135A

KR20210096135A - 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물

Info

Publication number: KR20210096135A
Application number: KR1020217018116A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 가토; 겐이치 다케우치
Original assignee: 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-08-04
Also published as: EP3889201A4; WO2020110493A1; CN113286840B; JP7198644B2; CN113286840A; EP3889201A1; JP2020084050A; US20220025106A1

Abstract

에폭시 수지 (A), 하기 식 (B-1)

[식 중, R¹ 은, 수소 원자, 할로겐 원자, 메톡시기 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기를 나타낸다.]
로 나타내는 화합물을 함유하는 경화제 (B), 및 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 를 함유하는 에폭시 수지 조성물로서, 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량에 대한 페놀성 수산기 함유량의 몰비가 0.25 ∼ 0.67 인 에폭시 수지 조성물, 그리고, 그 경화물이 제공된다.

Description

에폭시 수지 조성물 및 그 경화물

본 발명은 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물에 관한 것이다.

에폭시 수지는, 그 경화물이 내열성, 강도, 내약품성, 접착성 등이 우수한 점에서, 섬유 강화재용, 전자 부품용, 접착제용, 도료용 등, 다양한 용도에 적용되고 있다.

각종 용도에 있어서, 에폭시 수지를 함유하는 조성물 (이하,「에폭시 수지 조성물」이라고 한다.) 은, 통상적으로 그 조성물을 경화시키기 위한 경화제를 함유하고, 경화 촉진제를 추가로 함유시키는 경우도 있다〔예를 들어, 일본 공개특허공보 2015-083634호 (특허문헌 1) 및 일본 공개특허공보 2013-032510호 (특허문헌 2)〕.

일본 공개특허공보 2015-083634호 일본 공개특허공보 2013-032510호

에폭시 수지 조성물에는, 그 적용되는 용도에 따른 특성이 요구된다. 일반적으로, 에폭시 수지 조성물에는, 작업성의 관점에서 긴 포트 라이프가 요구되고, 또, 에폭시 수지 조성물의 경화물을 함유하는 제품의 생산성 관점에서 우수한 경화성 (저온 경화성, 속경화성) 이 요구된다.

또, 에폭시 수지 조성물의 경화물에는, 그 적용되는 용도에 따라서는 높은 내열성이 요구되고, 인장 특성이 요구되는 경우도 있다.

본 발명의 목적은, 양호한 포트 라이프 및 경화성을 가짐과 함께, 양호한 내열성 및 인장 특성을 나타내는 경화물을 부여하는 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 이하에 나타내는 에폭시 수지 조성물 및 경화물을 제공한다.

[1] 에폭시 수지 (A),

하기 식 (B-1) :

[화학식 1]

[식 중, R¹ 은, 수소 원자, 할로겐 원자, 메톡시기 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기를 나타낸다.]

로 나타내는 화합물을 함유하는 경화제 (B), 및

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C)

를 함유하는 에폭시 수지 조성물로서,

상기 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량에 대한 페놀성 수산기 함유량의 몰비가 0.25 ∼ 0.67 인, 에폭시 수지 조성물.

[2] 상기 에폭시 수지 (A) 는, 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지를 함유하는, [1] 에 기재된 에폭시 수지 조성물.

[3] 상기 화합물은, 융점이 150 ℃ 이하인, [1] 또는 [2] 에 기재된 에폭시 수지 조성물.

[4] 상기 몰비가 0.35 ∼ 0.5 인, [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 수지 조성물.

[5] 상기 경화제 (B) 는, 하기 식 (B-2) :

[화학식 2]

[식 중, R² 는, 수소 원자, 할로겐 원자, 메틸기 또는 메톡시기를 나타낸다.]

로 나타내는 화합물을 추가로 함유하는, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 수지 조성물.

[6] [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 수지 조성물의 경화물.

[7] [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 수지 조성물과 섬유를 포함하는 프리프레그.

[8] [1] ∼ [5] 중 어느 하나에 기재된 에폭시 수지 조성물의 경화물과 섬유를 포함하는 조성물.

양호한 포트 라이프 및 경화성을 가짐과 함께, 양호한 내열성 및 인장 특성을 나타내는 경화물을 부여할 수 있는 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물을 제공할 수 있다.

＜에폭시 수지 조성물＞

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물 (이하,「에폭시 수지 조성물」이라고도 한다.) 은, 하기 성분 :

에폭시 수지 (A),

경화제 (B), 및

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C)

를 함유한다.

경화제 (B) 는, 상기 식 (B-1) 로 나타내는 화합물 (이하,「화합물 (B-1)」이라고도 한다.) 을 함유한다.

이하, 에폭시 수지 조성물에 함유되거나 또는 함유될 수 있는 각 성분 및 에폭시 수지 조성물에 대해서 상세하게 설명한다.

또한, 본 명세서에 있어서 경화성 조성물에 함유되거나 또는 함유될 수 있는 각 성분으로서 예시하는 화합물은, 특별히 언급이 없는 한, 단독으로 또는 복수 종을 조합하여 사용할 수 있다.

〔1〕에폭시 수지 (A)

에폭시 수지 (A) 로는, 분자 내에 에폭시기를 1 개 이상 갖는 한 특별히 제한되지 않지만, 에폭시 수지 조성물의 경화성 그리고 경화물의 내열성 및 강도 등의 관점에서, 바람직하게는 분자 내에 에폭시기를 2 개 이상 갖는 에폭시 수지를 포함하고, 보다 바람직하게는 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지를 포함한다.

분자 내에 에폭시기를 2 개 이상 갖는 에폭시 수지로는, 예를 들어,

비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 AD, 비스페놀 S, 비페닐디올, 나프탈렌디올, 페놀류와 알데히드류를 축합 또는 공축합시켜 얻어지는 노볼락 수지 등의 다가 페놀 화합물과, 에피클로르하이드린의 반응에 의해서 얻을 수 있는 방향족 글리시딜에테르형 에폭시 수지 ;

1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 글리세린, 펜타에리트리톨, 소르비톨 등의 다가 알코올 화합물과, 에피클로르하이드린의 반응에 의해서 얻을 수 있는 지방족 글리시딜에테르형 에폭시 수지 ;

프탈산, 헥사하이드로프탈산, 다이머산 등의 다염기산과, 에피클로르하이드린의 반응에 의해서 얻을 수 있는 글리시딜에스테르형 에폭시 수지 ;

아닐린, 톨루이딘, 디아미노디페닐메탄, p-아미노페놀, p-아미노크레졸 등의 아민과, 에피클로르하이드린의 반응에 의해서 얻을 수 있는 글리시딜아민형 에폭시 수지 ;

대두유, 폴리부타디엔 등의 분자 내에 2 개 이상의 불포화 결합을 갖는 올레핀계 화합물이나, 인덴, 4-비닐-1-시클로헥센, 3-시클로헥센-1-카르복실산(3-시클로헥세닐)메틸 등의 분자 내에 2 개 이상의 불포화 결합을 갖는 고리형 올레핀 화합물을 과산 (과아세트산 등) 으로 산화시킴으로써 얻을 수 있는 지환 에폭시 수지등을 들 수 있다.

상기 예시한 에폭시 수지는, 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지일 수 있다.

분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 방향족 글리시딜에테르형 에폭시 수지로는, 예를 들어, 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 비스페놀 F 형 에폭시 수지, 비스페놀 AD 형 에폭시 수지, 비스페놀 S 형 에폭시 수지, 비페닐디올형 에폭시 수지, 나프탈렌디올형 에폭시 수지를 들 수 있다.

분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 지방족 글리시딜에테르형 에폭시 수지로는, 예를 들어, 수소 첨가 비스페놀 A 형 에폭시 수지, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 폴리에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르를 들 수 있다.

분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 글리시딜에스테르형 에폭시 수지로는, 예를 들어, 프탈산디글리시딜에스테르, 헥사하이드로프탈산디글리시딜에스테르, 다이머산디글리시딜에스테르를 들 수 있다.

분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 글리시딜아민형 에폭시 수지로는, 예를 들어, 글리시딜아닐린, 글리시딜톨루이딘 등을 들 수 있다.

에폭시 수지, 나아가서는 에폭시 수지 조성물의 점도 및 경화성 그리고 경화물의 내열성 및 강도 등의 관점에서, 에폭시 수지 (A) 는, 바람직하게는 방향족 글리시딜에테르형 에폭시 수지이고, 보다 바람직하게는 비스페놀형 에폭시 수지이며, 더욱 바람직하게는 비스페놀 A 형 에폭시 수지이다.

에폭시 수지 (A) 는, 바람직하게는 액상 에폭시 수지를 포함하고, 보다 바람직하게는 에폭시 수지 (A) 가 1 종 또는 2 종 이상의 에폭시 수지를 포함하는 경우에 있어서, 에폭시 수지 (A) 전체로서 액상이다.

본 명세서에 있어서「액상」이란, 25 ℃ 에 있어서 유동성을 나타내는 것을 말한다. 본 명세서에 있어서「액상」인 물질은 통상적으로 점성을 나타내고, 그 점도는, 전자 스피닝법을 이용한 점도계 (EMS 점도계) 에 의한 25 ℃ 에서의 점도로서, 0.0001 ㎩·s ∼ 1000 ㎩·s 일 수 있고, 0.001 ㎩·s ∼ 500 ㎩·s 여도 된다.

「액상」인 경우에는, 1 이상의 성분이 다른 성분에 분산되어 있는 상태가 포함된다.

에폭시 수지 (A) 전체로서 액상인 경우로는, 예를 들어 이하의 경우를 들 수 있다.

a) 에폭시 수지 (A) 가 1 종의 액상 에폭시 수지로 이루어지는 경우

b) 에폭시 수지 (A) 가 2 종 이상의 액상 에폭시 수지의 혼합물인 경우

c) 에폭시 수지 (A) 가 1 종 이상의 액상 에폭시 수지와 1 종 이상의 고체 에폭시 수지의 혼합물이고, 그 혼합물이 액상인 경우

d) 에폭시 수지 (A) 가 2 종 이상의 고체 에폭시 수지의 혼합물이고, 그 혼합물이 액상인 경우

따라서, 에폭시 수지 (A) 는, 고체 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 본 명세서에 있어서「고체」란, 25 ℃ 에 있어서 고체인 것을 말한다. 고체 에폭시 수지는, 액상 에폭시 수지에 용해되어 있어도 되고, 분산되어 있어도 된다. 경화 반응을 균일하게 행하기 위해서, 고체 에폭시 수지는 균일하게 용해되어 있는 것이 바람직하다.

에폭시 수지 조성물의 점도를 바람직한 범위로 조정하는 관점에서, 에폭시 수지 (A) 의 점도 (2 종 이상의 에폭시 수지를 함유하는 경우에는, 그 2 종 이상의 에폭시 수지의 혼합물로서의 점도) 는, EMS 점도계에 의한 25 ℃ 에서의 점도로서, 바람직하게는 50 ㎩·s 이하이고, 보다 바람직하게는 40 ㎩·s 이하이며, 더욱 바람직하게는 20 ㎩·s 이하이다.

에폭시 수지 (A) 의 25 ℃ 에서의 점도는, 통상적으로 0.01 ㎩·s 이상이고, 0.1 ㎩·s 이상이어도 되며, 1 ㎩·s 이상이어도 된다.

분자 내에 에폭시기를 2 개 이상 갖는 에폭시 수지는, 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

비스페놀 A 형 에폭시 수지와 비페닐형 에폭시 수지를 병용하면, 양호한 내열성과 양호한 인장 특성의 양립에 유리하게 작용하는 경우가 있기 때문에 바람직하다.

에폭시 수지 (A) 는, 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지를 포함하는 것이 바람직하다.

에폭시 수지 (A) 는, 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지와, 분자 내에 에폭시기를 1 개 갖는 에폭시 수지 및 분자 내에 에폭시기를 3 개 이상 갖는 에폭시 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상의 에폭시 수지를 포함하고 있어도 된다.

에폭시 수지 (A) 에 있어서의 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지의 함유량은, 에폭시 수지 (A) 100 질량부 중, 예를 들어 50 질량부 이상이고, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 특성 (내열성 및/또는 인장 특성 등) 등의 관점에서, 바람직하게는 60 질량부 이상이고, 보다 바람직하게는 70 질량부 이상이며, 더욱 바람직하게는 80 질량부 이상이고, 더욱 더 바람직하게는 90 질량부 이상이고, 100 질량부여도 된다.

에폭시 수지 (A) 의 에폭시 당량 (2 종 이상의 에폭시 수지를 함유하는 경우에는, 그 2 종 이상의 에폭시 수지의 혼합물로서의 에폭시 당량) 은, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 인장 특성, 내열성 및 강도 등의 관점에서, 바람직하게는 30 g/eq ∼ 500 g/eq 이고, 보다 바람직하게는 40 g/eq ∼ 400 g/eq 이며, 더욱 바람직하게는 50 g/eq ∼ 300 g/eq 이고, 더욱 더 바람직하게는 50 g/eq ∼ 250 g/eq 이다.

에폭시 수지의 에폭시 당량은, JIS K 7236 에 따라서 측정할 수 있다.

〔2〕경화제 (B)

경화제 (B) 는, 에폭시 수지 (A) 를 가교 경화시킬 수 있는 화합물을 함유한다. 그 화합물로서, 경화제 (B) 는, 상기 식 (B-1) 로 나타내는 화합물 (B-1) 을 함유한다.

상기 식 (B-1) 중, R¹ 은, 수소 원자, 할로겐 원자, 메톡시기 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기를 나타낸다.

경화제 (B) 는, 화합물 (B-1) 을 1 종 함유하고 있어도 되고, 2 종 이상 함유하고 있어도 된다.

에폭시 수지 조성물에 화합물 (B-1) 을 소정량 함유시킴으로써, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 양호한 내열성과 양호한 인장 특성의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.

R¹ 에 있어서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드원자를 들 수 있다.

R¹ 에 있어서의 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기로는, 지방족기 (알킬기 등), 지환족기 (시클로알킬기 등), 방향족기, 지방족기와 지환족기의 조합으로 이루어지는 탄화수소기, 그리고, 방향족기와 지방족기 및/또는 지환족기의 조합으로 이루어지는 탄화수소기 등을 들 수 있다.

탄화수소기의 탄소수는, 바람직하게는 1 ∼ 8 이다. 에폭시 수지 조성물의 점도의 관점에서 탄화수소기는 메틸기 또는 1-페닐에틸기이다.

R¹ 은, 바람직하게는 수소 원자 또는 탄화수소기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자이다.

화합물 (B-1) 이 갖는 2 개의 OH 기의 위치 관계는, 오르토 위치, 메타 위치, 파라 위치 중 어느 것이어도 되지만, 에폭시 수지 조성물의 점도를 저감하는 관점 및 에폭시 수지 조성물 중에서의 결정 석출을 억제하는 관점에서, 바람직하게는 오르토 위치 또는 메타 위치이고, 보다 바람직하게는 메타 위치이다.

화합물 (B-1) 은, 에폭시 수지 조성물의 점도를 저감하는 관점, 에폭시 수지 조성물 중에서의 결정 석출을 억제하는 관점, 및 에폭시 수지 조성물을 조제할 때의 용해 온도를 낮추는 관점에서, 바람직하게는 융점이 150 ℃ 이하인 화합물이고, 보다 바람직하게는 융점이 130 ℃ 이하인 화합물이다.

융점이 150 ℃ 이하인 화합물 (B-1) 로는, 예를 들어, 카테콜(1,2-디하이드록시벤젠), 레조르신(1,3-디하이드록시벤젠), 4-플루오로-1,3-디하이드록시벤젠, 2-클로로-1,3-디하이드록시벤젠, 4-클로로-1,3-디하이드록시벤젠, 2-메톡시-1,3-디하이드록시벤젠, 4-메톡시-1,3-디하이드록시벤젠, 5-메톡시-1,3-디하이드록시벤젠, 4-메틸-1,3-디하이드록시벤젠, 5-메틸-1,3-디하이드록시벤젠, 2-에틸-1,3-디하이드록시벤젠, 4-에틸-1,3-디하이드록시벤젠, 5-에틸-1,3-디하이드록시벤젠, 4-(1-페닐에틸)-1,3-디하이드록시벤젠 등을 들 수 있다.

하나의 바람직한 실시형태에 관련된 에폭시 수지 조성물에 있어서, 화합물 (B-1) 은 1,3-디하이드록시벤젠을 함유한다.

에폭시 수지 조성물은, 화합물 (B-1) 과 함께, 페놀성 수산기를 3 개 이상 갖는 화합물을 함유하고 있어도 된다. 그 화합물을 함유시킴으로써, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 특성 (내열성 및/또는 인장 특성 등) 을 더욱 개선할 수 있는 경우가 있다.

페놀성 수산기를 3 개 이상 갖는 화합물로는, 화합물 (B-1) 이 갖는 벤젠 고리에 직접 결합되는 수소 원자의 1 개를 수산기로 치환한 화합물, 페놀 수지, 노볼락 수지 등을 들 수 있다.

또, 에폭시 수지 조성물은, 화합물 (B-1) 과 함께, 페놀성 수산기를 1 개 갖는 화합물을 함유하고 있어도 된다. 페놀성 수산기를 1 개 이상 갖는 화합물로는, 페놀, 크레졸, 자일레놀, t-부틸페놀 등을 들 수 있다.

에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량에 대한 페놀성 수산기 함유량의 몰비는 0.25 ∼ 0.67 이 된다. 이로써, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 양호한 내열성과 양호한 인장 특성의 양립을 도모하는 것이 가능해진다.

「에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량」이란, 에폭시 수지 (A) 가 갖는 에폭시기의 수 (몰수) 를 말한다.

「페놀성 수산기 함유량」이란, 에폭시 수지 조성물 중의 페놀성 수산기 함유량으로서, 화합물 (B-1) 이 갖는 페놀성 수산기의 수 (몰수) 와, 화합물 (B-1) 이외의 페놀성 수산기를 갖는 페놀계 화합물이 갖는 페놀성 수산기의 수 (몰수) 의 합계를 말한다.

에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량에 대한 페놀성 수산기 함유량의 몰비를 상기 범위 내로 함으로써, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 양호한 내열성을 유지하면서, 양호한 인장 특성이 얻어지는 이유는 명확하지 않지만, 경화 반응에 있어서, 에폭시 수지 (A) 와 화합물 (B-1) 의 어덕트체 (부가 반응물) 가 적당한 양으로 생성되고, 이 어덕트체의 에폭시기끼리가 중합하여 경화물이 형성되도록 되기 때문으로 추정된다. 상기 어덕트체는, 에폭시 수지 (A) 가 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지인 경우, 예를 들어, 에폭시 수지 (A) 와 화합물 (B-1) 의 2 : 1 어덕트체 등이다. 이 어덕트체는, 양 말단에 에폭시기를 갖고 있고, 이들 에폭시기는, 다른 어덕트체 및/또는 에폭시 수지 (A) 의 에폭시기와의 반응점 (가교점) 이 된다.

상기 어덕트체는, 에폭시 수지 (A) 그 자체보다 가교점간의 거리가 긴 점에서, 인장 특성이 양호한 경화물이 얻어진다고 추정된다.

상기 몰비가 0.25 보다 작을 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 충분한 인장 특성이 얻어지지 않는다. 이것은, 상기 어덕트체의 생성량이 충분하지 않은 것이 요인으로 추정된다.

상기 몰비가 0.67 보다 클 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 충분한 내열성이 얻어지지 않는다. 이것은, 상기 어덕트체의 생성량이 지나치게 많아, 가교점의 수가 감소하기 때문으로 추정된다.

양호한 내열성과 양호한 인장 특성의 양립을 도모하는 관점에서, 상기 몰비는, 바람직하게는 0.3 이상이고, 보다 바람직하게는 0.35 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.4 이상이다. 또, 상기 몰비는, 바람직하게는 0.6 이하이고, 보다 바람직하게는 0.55 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.5 이하이다. 상기 몰비가 이 범위이면, 양호한 내열성과 양호한 인장 특성의 양립을 도모할 수 있고, 특히 파단 신도 특성을 높일 수 있다. 따라서 상기 몰비는, 바람직하게는 0.3 ∼ 0.6 이고, 보다 바람직하게는 0.35 ∼ 0.55 이며, 더욱 바람직하게는 0.4 ∼ 0.5 이다.

에폭시 수지 조성물에 있어서의 화합물 (B-1) 의 함유량은, 상기 몰비가 상기 범위 내로 되는 한 특별히 제한되지 않지만, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대해서, 예를 들어 7.3 질량부 ∼ 19.4 질량부이고, 바람직하게는 8.7 질량부 ∼ 16.0 질량부이며, 보다 바람직하게는 10.2 질량부 ∼ 14.5 질량부이다.

경화제 (B) 는, 상기 식 (B-2) 로 나타내는 화합물 (이하, 화합물 (B-2) 라고도 한다.) 을 추가로 함유하고 있어도 된다.

상기 식 (B-2) 중, R² 는, 수소 원자, 할로겐 원자, 메틸기 또는 메톡시기를 나타낸다.

경화제 (B) 는, 화합물 (B-2) 를 1 종 함유하고 있어도 되고, 2 종 이상 함유하고 있어도 된다.

에폭시 수지 조성물에 화합물 (B-2) 를 함유시키는 것은, 에폭시 수지 조성물의 저점도화에 유리해질 수 있다.

또, 에폭시 수지 조성물에 화합물 (B-2) 를 함유시키는 것은, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 인장 특성을 더욱 높이는 데 유리해질 수 있다. 이 때, 경화물의 내열성을 저하시키지 않고, 파단 신도 특성을 더욱 높일 수 있다.

R² 에 있어서의 할로겐 원자로는, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드원자를 들 수 있다.

R² 는, 융점의 관점에서, 바람직하게는 수소 원자, 메틸기 또는 메톡시기이고, 보다 바람직하게는 수소 원자이다.

하나의 바람직한 실시형태에 관련된 에폭시 수지 조성물에 있어서, 화합물 (B-1) 이 1,3-디하이드록시벤젠을 함유하고, 에폭시 수지 조성물이 추가로 화합물 (B-2) 를 함유하면서, 또한, 화합물 (B-2) 가 디하이드로쿠마린 (R² : 수소 원자) 을 함유한다.

에폭시 수지 조성물이 화합물 (B-2) 를 함유하는 경우, 에폭시 수지 조성물에 있어서의 화합물 (B-2) 의 함유량은, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대해서, 예를 들어 0.1 질량부 이상이고, 상기 효과를 보다 효과적으로 발현시키는 관점에서, 바람직하게는 1 질량부 이상이며, 보다 바람직하게는 2 질량부 이상이다.

에폭시 수지 조성물에 있어서의 화합물 (B-2) 의 함유량이 과도하게 지나치게 크면, 에폭시 수지 조성물의 경화가 불충분해질 수 있다. 따라서, 에폭시 수지 조성물이 화합물 (B-2) 를 함유하는 경우, 에폭시 수지 조성물에 있어서의 화합물 (B-2) 의 함유량은, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대해서, 바람직하게는 50 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 40 질량부 이하이며, 더욱 바람직하게는 30 질량부 이하이다.

에폭시 수지 조성물이 화합물 (B-1) 과 함께 화합물 (B-2) 를 함유하는 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화성의 관점에서, 에폭시 수지 조성물에 있어서의 화합물 (B-1) 의 함유량에 대한 화합물 (B-2) 의 함유량의 비는, 질량비로, 바람직하게는 0.01 ∼ 6.9 이고, 보다 바람직하게는 0.06 ∼ 4.6 이며, 더욱 바람직하게는 0.14 ∼ 3.0 이다.

에폭시 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 상기한 것 이외의 다른 에폭시 수지용 경화제를 추가로 함유하고 있어도 된다. 다른 에폭시 수지용 경화제는, 종래 공지된 경화제여도 된다.

단, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 내열성 및 인장 특성 등의 관점에서, 경화제 (B) 에 있어서의 다른 에폭시 수지용 경화제의 함유량은, 경화제 (B) 의 전체 양을 100 질량부로 할 때, 바람직하게는 20 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 10 질량부 이하이며, 더욱 바람직하게는 5 질량부 이하이고, 더욱 더 바람직하게는 1 질량부 이하 (예를 들어 0 질량부) 이다.

〔3〕이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C)

본 명세서에 있어서「경화 촉진제」란, 경화 반응을 촉진시키는 기능을 갖는 제 (劑) 를 말한다. 여기서 말하는「촉진」에는, 경화 반응을 개시시키는 경우도 포함된다.

본 발명에서는, 경화 촉진제 중에서도, 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 를 사용한다. 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 를 사용함으로써, 에폭시 수지 조성물에 있어서, 양호한 포트 라이프와 양호한 경화성 (속경화성 등) 을 양립시킬 수 있다. 이것은, 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 가 에폭시 수지 (A) 끼리의 경화 반응 및 에폭시 수지 (A) 와 화합물 (B-1) 및 화합물 (B-2) 의 경화 반응을 효과적으로 개시 및/또는 촉진시킬 수 있음과 함께, 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 가 일반적으로는 잠재성을 갖고 있기 때문에, 포트 라이프의 연장에 유리하게 작용하기 때문으로 추정된다.

또, 경화 촉진제로서 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 를 사용하는 것은, 비교적 저온에서의 경화 반응을 가능하게 하는 데도 유리하고, 또, 에폭시 수지 조성물의 보존 안정성을 높이는 데도 유리한다.

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

「잠재성」이란, 에폭시 수지의 존재 하, 또는, 에폭시 수지 및 경화제의 존재 하에 있어서도 실온 (25 ℃) 에서는 안정적으로 저장할 수 있는 한편, 열, 광 또는 압력 등에 의해서 경화 반응을 촉진시키는 기능을 발현할 수 있는 성질을 말한다.

본 발명에 사용되는 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 바람직하게는 열에 의해서 경화 반응을 촉진시키는 기능을 발현할 수 있는 성질 (열잠재성) 을 갖는다.

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 이미다졸 화합물에 부가체가 부가된 화합물이다. 부가체의 부가에 의해서 잠재성이 부여된다. 부가체는, 예를 들어, 이미다졸 화합물과의 반응에 의해서 이미다졸 고리의 N 원자, 바람직하게는 1- 위치의 N 원자에 결합될 수 있는 화합물이다. 그 결합은, 통상적으로 공유 결합이다.

부가체는, 양호한 잠재성을 부여할 수 있는 화합물인 것이 바람직하고, 예를 들어, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, (메트)아크릴계 화합물, 우레아 화합물 등을 들 수 있다.

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 이미다졸 화합물에 상기 부가체를 반응시킴으로써 얻어지는 고분자 화합물인 것이 바람직하다.

또, 상기 부가체를 추가로 페놀 수지 등과의 고용체로 하거나, 유기산이나 붕산 화합물 등으로 표면 처리를 해도 된다.

이와 같이 하여 제조된 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 통상적으로 0.5 ∼ 50 ㎛ 정도의 입경으로 분쇄되고, 에폭시 수지에 분산되어 사용된다.

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 일반적으로 에폭시 수지에 대한 상온에서의 용해성이 낮은 점에서, 에폭시 수지와 혼합된 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는 열잠재성을 나타내는 경우가 많다.

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 는, 공지된 특허문헌, 예를 들어, 일본 공개특허공보 소59-053526호, 일본 공개특허공보 소60-004524호, 일본 공개특허공보 소60-072917호, 일본 공개특허공보 2005-206744호, 일본 공개특허공보 평06-073156호, 일본 공개특허공보 평06-172495 호, 일본 공개특허공보 2008-214567호, 일본 공개특허공보 2014-177525 호 등에 기재되어 있는 방법으로 제조할 수 있다.

이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 로서 시판품이 사용되어도 된다. 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 의 시판품으로는, 모두 상품명으로,「후지큐어 FXR-1020」,「동 FXR-1030」,「동 FXR-1032」,「동 FXR-1081」,「동 FXR-1121」,「동 FXR-1131」(이상, 주식회사 T＆K TOKA 제조) ;「아데카하드너 EH-5011S」,「동 EH-5046S」(이상, 주식회사 ADEKA 제조) ;「큐어덕트 P-0505」(시코쿠 화성 공업 주식회사 제조) ;「아미큐어 PN-23」,「동 PN-23J」,「동 PN-31」,「동 PN-31J」,「동 PN-40」,「동 PN-40J」,「동 PN-50」,「동 PN-F」,「동 PN-H」(이상, 아지노모토 파인 테크노 주식회사 제조) 등을 들 수 있다.

에폭시 수지 조성물은, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 한, 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 이외의 다른 경화 촉진제를 1 종 또는 2 종 이상 함유하고 있어도 된다.

다른 경화 촉진제로는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 제 3 급 아민 화합물 및 그 염, 이미다졸 화합물 (비(非)어덕트형), 이미다졸륨염, 트리페닐포스핀이나 포스포늄염 등의 인계 화합물, 카르복실산 금속염, 2,3-디하이드로-1H-피롤로[1,2-a]벤즈이미다졸 (TBZ) 등을 들 수 있다.

상기 효과를 보다 효과적으로 발현시키는 관점에서, 경화 촉진제에 있어서의 다른 경화 촉진제의 함유량은, 경화 촉진제의 전체 양을 100 질량부로 했을 때, 바람직하게는 20 질량부 이하이고, 보다 바람직하게는 10 질량부 이하이며, 더욱 바람직하게는 5 질량부 이하이고, 더욱 더 바람직하게는 1 질량부 이하 (예를 들어 0 질량부) 이다.

에폭시 수지 조성물에 있어서의 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C) 의 함유량은, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대해서, 예를 들어 1 질량부 ∼ 50 질량부이고, 상기 효과를 보다 효과적으로 발현시키는 관점에서, 바람직하게는 2 질량부 ∼ 40 질량부이고, 보다 바람직하게는 3 질량부 ∼ 30 질량부이며, 더욱 바람직하게는 5 질량부 ∼ 20 질량부이며, 더욱 더 바람직하게는 5 질량부 ∼ 15 질량부이다.

〔4〕기타의 배합 성분

에폭시 수지 조성물은, 상기 서술한 성분 이외의 다른 배합 성분을 추가로 함유할 수 있다.

다른 배합 성분으로는, 예를 들어, 고무 입자, 무기 입자 (금속, 금속 산화물 등으로 이루어지는 입자), 난연제, 표면 처리제, 이형제, 항균제, 레벨링제, 소포제, 요변제, 열안정제, 광안정제, 자외선 흡수제, 착색제, 커플링제, 계면 활성제, 금속 알콕시드, 열가소성 수지, 희석제 등을 들 수 있다.

다른 배합 성분은, 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

고무 입자의 첨가에 의해서, 에폭시 수지 조성물의 경화물에 있어서, 양호한 내열성을 유지하면서, 인성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또한, 에폭시 수지 조성물의 저점도화를 추가로 고려할 때, 고무 입자를 첨가하는 경우에는, 상기 서술한 화합물 (B-2) 를 함께 첨가하는 것이 바람직한 경우가 있다.

고무 입자로는, 예를 들어, 코어 쉘형 아크릴 고무 입자, 표면 수식형 아크릴 고무 입자, 가교 NBR 입자, 실리콘 고무 입자 등을 들 수 있다. 이들 고무 입자는, 종래 공지된 것이어도 된다. 고무 입자의 평균 입자경은, 예를 들어, 0.05 ㎛ ∼ 1 ㎛ 정도이고, 바람직하게는 0.2 ㎛ ∼ 0.5 ㎛ 이다.

고무 입자는, 1 종만을 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.

고무 입자로서 시판품이 사용되어도 되고, 미리 에폭시 수지에 고무 입자가 분산된 분산품을 사용해도 된다. 고무 입자 또는 그 분산품의 시판품으로는, 모두 상품명으로,「아크리세트 BPA328」(주식회사 닛폰 촉매 제조) ;「카네에이스 MX-153」,「동 MX-154」,「동 MX-257」,「동 MX-960」(이상, 주식회사 카네카 제조) ;「스타필로이드 AC」시리즈 (아이카 공업 주식회사 제조) ;「파랄로이드 EXL」시리즈 (다우사 제조) ;「메타블렌」(미츠비시 케미컬 주식회사 제조) ;「XER-91」(JSR 주식회사 제조) ;「GENIOPERLP52」(아사히 화성 워커 실리콘 주식회사 제조) 등을 들 수 있다.

에폭시 수지 조성물에 있어서의 고무 입자의 함유량은, 에폭시 수지 (A) 100 질량부에 대해서, 예를 들어 1 질량부 ∼ 100 질량부이고, 상기 효과를 보다 효과적으로 발현시키는 관점에서, 바람직하게는 5 질량부 ∼ 80 질량부이며, 보다 바람직하게는 10 질량부 ∼ 50 질량부이다.

에폭시 수지 조성물에 있어서의 고무 입자의 함유량은, 조성물 전체에 대해서, 예를 들어 1 질량％ ∼ 50 질량％ 이고, 상기 효과를 보다 효과적으로 발현시키는 관점에서, 바람직하게는 2 질량％ ∼ 30 질량％ 이며, 보다 바람직하게는 5 질량％ ∼ 20 질량％ 이다.

〔5〕에폭시 수지 조성물

에폭시 수지 (A), 화합물 (B-1) 및 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C), 그리고 임의로 첨가되는 기타의 성분을 함유하는 본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물은 바람직하게는 액상이다. 「액상」의 의미는 상기 서술한 바와 같다.

액상의 에폭시 수지 조성물에 있어서, 그것에 함유되는 모든 성분은, 용해되어 있는 상태여도 되고, 1 이상의 성분이 다른 성분에 분산되어 있는 상태여도 된다.

본 발명에 관련된 액상의 에폭시 수지 조성물은, 비교적 낮은 점도를 가질 수 있다. 비교적 낮은 점도는, 에폭시 수지 조성물을 사용한 제품의 생산성 및 작업성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지 조성물의 경화물과 섬유 등을 포함하는 성형재 (조성물) 를 제조하기 위한 방법은, 섬유의 직물이나 섬유속에 에폭시 수지 조성물을 함침시키는 공정을 포함하는 바, 저점도의 에폭시 수지 조성물을 사용함으로써, 에폭시 수지 조성물의 함침성을 높일 수 있다.

에폭시 수지 조성물의 점도는, EMS 점도계에 의한 25 ℃ 에서의 점도로서, 바람직하게는 50 ㎩·s 이하이고, 보다 바람직하게는 40 ㎩·s 이하이며, 더욱 바람직하게는 35 ㎩·s 이하이고, 더욱 더 바람직하게는 20 ㎩·s 이하이다. 에폭시 수지 조성물의 25 ℃ 에서의 점도는, 통상적으로 0.01 ㎩·s 이상이고, 0.1 ㎩·s 이상이어도 되며, 1 ㎩·s 이상이어도 된다.

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물은, 비교적 긴 포트 라이프를 가질 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지 조성물은, 당초의 점도의 2 배가 될 때까지의 시간이 0.5 일 이상, 나아가서는 1 일 이상, 나아가서는 2 일 이상, 나아가서는 3 일 이상, 나아가서는 5 일 이상일 수 있다.

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물은, 양호한 경화성을 나타낼 수 있다. 즉, 에폭시 수지 조성물은, 비교적 짧은 열 경화 시간 동안에, 및/또는, 비교적 저온에서 충분히 경화시킬 수 있다.

＜경화물＞

본 발명에 관련된 경화물은, 상기 본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물을 경화시켜 이루어지는 것이다.

본 발명에 관련된 경화물은, 상기 본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물의 경화물이기 때문에, 양호한 내열성과 양호한 인장 특성을 양립할 수 있다.

본 발명에 관련된 경화물은, 예를 들어, 110 ℃ 이상, 나아가서는 115 ℃ 이상, 나아가서는 120 ℃ 이상, 나아가서는 130 ℃ 이상의 유리 전이 온도를 나타낼 수 있다.

본 발명에 관련된 경화물은, JIS K 7161-1 및 JIS K 7161-2 에 준거하는 인장 강도나 파단 신도에 있어서, 예를 들어, 인장 강도가, 30 ㎫ 이상, 나아가서는 45 ㎫ 이상, 나아가서는 60 ㎫ 이상일 수 있고, 또, 파단 신도가, 예를 들어, 4.5 ％ 이상, 나아가서는 5.5 ％ 이상, 나아가서는 6.5 ％ 이상, 나아가서는 7.5 ％ 이상일 수 있다.

본 발명에 관련된 경화물은, 양호한 인성을 나타낼 수 있다. 본 발명에 관련된 경화물은, ASTM D5045-14 에 준거하는 파괴 인성 K_1C 가, 예를 들어, 0.5 ㎫·m^1/2 이상, 나아가서는 0.8 ㎫·m^1/2 이상, 나아가서는 1 ㎫·m^1/2 이상, 나아가서는 1.2 ㎫·m^1/2 이상, 나아가서는 1.4 ㎫·m^1/2 이상, 나아가서는 1.5 ㎫·m^1/2 이상일 수 있다.

본 발명에 관련된 경화물은, JIS K 7139A-2 에 따라서 덤벨 시험편을 제작하고, 이 시험편에 대해서 JIS K 7161-1 및 JIS K 7161-2 에 준거하며, 10 ㎜/분의 인장 속도로 인장 시험을 실시했을 때, 파단시에 네킹을 일으킨다는 성질을 나타낼 수 있다.

네킹이란, 덤벨 시험편의 파단면의 주변에 있어서 시험편의 단면적이 국부 적으로 감소되는 것으로서, 경화물이 소성 변형을 나타내는 것을 의미한다.

상기 성질은, 경화물이 양호한 인장 특성을 나타내는 경우의 지표가 되는 것이다.

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물은, 경화물의 내열성이 우수하고, 인장 특성도 우수한 점에서 다양한 용도에 적용할 수 있고, 예를 들어, 접착제, 전자 부품의 봉지, 섬유에 대한 함침용 수지 조성물로서 사용할 수 있다. 또, 본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물은, 저점도 (25 ℃ 에서 50 ㎩·s 이하) 에서 함침성이 우수하고, 가열에 의해서 단시간 (예를 들어 135 ℃, 15 분) 에 경화되며, 생산성이 우수한 점에서, 전자 부재의 봉지나, 섬유에 대한 함침용 수지 조성물로서 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명은, 상기 경화물을 함유하는 제품 또는 부품에도 관한 것이다. 그 제품의 일례는, 상기 경화물과 섬유 등을 포함하는 성형물 (조성물) 이다. 상기 경화물을 함유하는 제품 또는 부품은, 예를 들어 섬유와 같이, 에폭시 수지 조성물 유래 성분 (경화물) 이외의 성분을 함유하고 있어도 된다.

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물을 섬유에 대한 함침용 수지 조성물로서 사용하는 경우에 대해서, 이하에 설명한다.

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물과 병용하는 섬유로는, 유리 파이버, 아라미드 섬유, 케나프 섬유 등의 섬유를 사용할 수 있다. 섬유의 표면에는 공지된 사이징 처리를 실시해도 된다.

본 발명에 관련된 에폭시 수지 조성물과 섬유를 복합화하여 성형물을 제작하는 방법으로는, 공지된 방법을 이용할 수 있다. 그 방법으로는, 구체적으로는,

섬유에 에폭시 수지 조성물을 함침하여, 맨드릴 등의 성형 금형에 감아 성형하고, 가열 경화시키는, 웨트 필라멘트 와인딩법 ;

섬유에 에폭시 수지 조성물을 미리 함침시킨 토 프리프레그를 준비하고, 토 프리프레그를 맨드릴 등의 성형 금형에 감아 성형하고, 가열 경화시키는, 드라이 필라멘트 와인딩법 ;

섬유의 직물을 제작하고, 금형에 섬유 직물을 적층하고 프레스 가압하여 제작한 프리폼에, 에폭시 수지 조성물을 진공 함침하여, 가열 경화하는, 레진 트랜스퍼 몰드법 ;

섬유의 직물에 에폭시 수지 조성물을 미리 함침시킨 프리프레그를 준비하고, 맨드릴 등의 성형 금형에 감아 성형하고, 가열 경화시키는, 시트 와인딩법 ;

섬유의 직물에 에폭시 수지 조성물을 미리 함침시킨 프리프레그를 준비하고, 금형에 프리프레그를 적층하여, 프레스로 가열·가압 경화시키는, 프레스 성형법 ;

섬유의 직물에 에폭시 수지 조성물을 미리 함침시킨 프리프레그를 준비하고, 프리프레그를 성형 지그에 재치 (載置) 하여 백 필름으로 덮고, 오토클레이브 내에서 가열·가압 경화시키는, 오토클레이브 성형법 ;

등을 들 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 기재하여, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 의해서 한정되는 것은 아니다. 예 중에서, 함유량 내지 사용량을 나타내는 ％ 및 부는, 특별히 기재가 없는 한 질량 기준이다.

＜실시예 1 ∼ 12, 비교예 1 ∼ 6＞

(1) 에폭시 수지 조성물의 조제

하기 표 1 및 표 2 에 나타내는 각 성분을, 하기 표 1 및 표 2 에 나타내는 배합량으로 혼합하여, 에폭시 수지 조성물을 조제하였다. 표 1 및 표 2 에 있어서, 각 성분의 배합량의 단위는 질량부이다. 모든 실시예 및 비교예에 있어서, 얻어진 에폭시 수지 조성물은 액상이었다 (25 ℃ 에서 유동성 있음).

표 1 및 표 2 의「OH/EP 몰비」의 난에, 주입량으로부터 산출되는, 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량에 대한 페놀성 수산기 함유량의 몰비를 기재하였다.

또한, 고무 입자를 첨가한 예에 있어서는, 고무 입자가 에폭시 수지에 분산된 조성물을 에폭시 수지 조성물 조제용의 배합 성분으로서 사용하였다.

표 1 및 표 2 에 나타나는 각 배합 성분의 상세한 것은 다음과 같다.

〔a〕에폭시 수지 1 : 미츠비시 케미컬 주식회사 제조의 액상 에폭시 수지 상품명「jER828」(비스페놀 A 형 에폭시 수지, 에폭시 당량 : 약 190 g/eq, 점도 : 약 15 ㎩·s (25 ℃))

〔b〕에폭시 수지 2 : 미츠비시 케미컬 주식회사 제조의 고체 에폭시 수지 상품명「jER YX4000」(비페닐형 에폭시 수지, 에폭시 당량 : 약 190 g/eq, 융점 : 약 105 ℃)

〔c〕경화제 1 : 1,3-디하이드록시벤젠 (레조르신)

〔d〕경화제 2 : 디하이드로쿠마린

〔e〕경화제 3 : 비스페놀 A (2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판)

〔f〕경화 촉진제 1 : 주식회사 T＆K TOKA 제조의 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 상품명「후지큐어 FXR-1121」(잠재성)

〔g〕경화 촉진제 2 : 주식회사 ADEKA 제조의 이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 상품명「아데카하드너 EH-5011S」(잠재성)

〔h〕경화 촉진제 3 : 시코쿠 화성 공업 주식회사 제조의 이미다졸계 경화 촉진제 상품명「큐어졸 2E4MZ」(비어덕트형, 비잠재성, 화학명 : 2-에틸-4-메틸이미다졸)

〔i〕경화 촉진제 4 : 디시안디아미드

〔j〕고무 입자 1 : 주식회사 닛폰 촉매 제조의 상품명「아크리세트 BPA328」에 함유되는 아크릴 고무 입자 (에폭시 수지인 상기 상품명「jER828」에 아크릴 고무 입자가 분산된 조성물). 이 조성물에 함유되는 에폭시 수지의 배합량은, 표 1 의「에폭시 수지 1」의 난에 기재된 배합량에 포함되어 있다.

(2) 에폭시 수지 조성물 및 그 경화물의 평가

(2-1) 에폭시 수지 조성물의 점도 및 포트 라이프

약 2 g 의 에폭시 수지 조성물을 4.7 ㎜ 알루미늄 구상 프로브와 함께 시료관에 봉입하였다. 이 시험관을 25 ℃ 로 설정된 쿄토 전자 공업 주식회사 제조 EMS 점도계 (EMS-1000) 에 세트하고, 모터 회전수 1000 rpm, 측정 시간 2 분 또는 1 분, 측정 간격 30 초의 조건에서 에폭시 수지 조성물의 점도를 측정하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

비교예 1 의 에폭시 수지 조성물에 대해서는, 점도가 높았기 때문에, 온도 30 ℃ 에서 점도를 측정하였다.

측정 후의 시료관을 25 ℃ 항온조 내에서 보관하면서, 상기 EMS 점도계로 에폭시 수지 조성물의 점도를 모니터링하였다. 보관 개시 점도의 2 배가 될 때까지의 시간 (일) 으로서 포트 라이프를 구하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

비교예 1, 3 및 4 에 대해서는 포트 라이프의 측정을 행하지 않았다.

(2-2) 에폭시 수지 조성물의 경화성

에폭시 수지 조성물을 135 ℃ 로 가열한 실리콘 금형에 흘려 넣고, 동 온도에서 15 분간 유지하여, 에폭시 수지 조성물층의 경화 반응을 행하였다.

경화 반응 후에 실리콘 금형을 기울여, 액 늘어짐이 발생되는지의 여부를 육안으로 확인하고, 하기 평가 기준에 따라서 에폭시 수지 조성물의 경화성 (속경화성) 을 평가하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

A : 액 늘어짐은 발생되지 않고, 경화 반응 후의 에폭시 수지 조성물층은 충분히 경화되어 있어, 에폭시 수지 조성물은 속경화성을 갖는다.

B : 액 늘어짐이 발생된 점에서, 경화 반응 후의 에폭시 수지 조성물층의 경화가 불충분하여, 에폭시 수지 조성물은 속경화성을 갖지 않는다.

비교예 1 에 대해서는 경화성의 평가를 행하지 않았다. 비교예 4 의 에폭시 수지 조성물은, 상기 경화 반응을 행하면, 에폭시 수지 조성물층에 눌음이 발생되어, 물성 측정을 행할 수 있는 경화물이 얻어지지 않았다.

(2-3) 경화물의 유리 전이 온도 (Tg)

상기 (2-2) 에서 얻어진 에폭시 수지 조성물의 경화물의 약 40 ㎎ 을 알루미늄 셀에 칭량하고, 주식회사 시마즈 제작소 제조 시차 주사 열량계 (DSAC-60A) 를 사용하여, 유리 전이 온도 (Tg) 를 측정하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

25 ℃ 부터 135 ℃ 까지 15 ℃/분의 승온 속도로 승온하여, 135 ℃ 에서 20 분간 유지한 후, 135 ℃ 부터 30 ℃ 까지 -10 ℃/분의 강온 속도로 냉각시키고, 다시 30 ℃ 부터 200 ℃ 까지 10 ℃/분의 승온 속도로 승온했을 때에 관측되는 DSC 곡선의 계단상 변화의 중간점을 Tg (℃) 로 하였다.

비교예 1, 3 및 4 에 대해서는 Tg 의 측정을 행하지 않았다.

(2-4) 경화물의 인장 특성

에폭시 수지 조성물의 경화물에 대해서, JIS K 7161-1 및 JIS K 7161-2 에 준거하여 인장 특성을 측정하였다.

구체적으로는, 에폭시 수지 조성물을 실리콘 금형에 흘려 넣고, 상기 (2-2) 와 동일한 온도 조건에서 경화시킴으로써, JIS K 7139A-2 에 따른 덤벨 시험편을 얻었다.

얻어진 시험편에 대해서, 주식회사 시마즈 제작소 제조 오토 그래프 (AGX-10kNXplus) 를 사용하여 JIS K 7161-1 및 JIS K 7161-2 에 준거하여 10 ㎜/분의 속도로 인장 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다. 파단 신도의 측정에 있어서는, 비디오식 비접촉 신장 폭 계 (TRView) 를 사용하여, 표선간 거리를 산출하였다.

비교예 1, 3 및 4 에 대해서는 인장 특성의 측정을 행하지 않았다.

또한, 실시예 1 ∼ 12 의 경화물로부터 상기 시험편을 제작하고, 주식회사 시마즈 제작소 제조 오토 그래프 (AGX-10kNXplus) 를 사용하여 JIS K 7161-1 및 JIS K 7161-2 에 준거하여 10 ㎜/분의 속도로 인장 시험을 행한 바, 파단시에 네킹을 일으켰다.

(2-5) 경화물의 파괴 인성

6 ㎜ 의 두께를 갖는 에폭시 수지 조성물의 경화물에 대해서, ASTM D5045-14 에 준거하여 파괴 인성 K_1C 를 측정하였다.

구체적으로는, 에폭시 수지 조성물을 실리콘 금형에 흘려 넣고, 상기 (2-2) 와 동일한 온도 조건에서 경화시킴으로써, 6 ㎜ × 150 ㎜ × 150 ㎜ 의 경화물을 얻었다. 이 경화물로부터 절삭 가공에 의해서 6 ㎜ × 60 ㎜ × 12 ㎜ 의 시험편을 제작하고, 30°t 1.0-등각 슬라이스날로 노치 가공을 행한 후, 예비 균열 가공을 행하였다.

예비 균열 가공 후의 시험편에 대해서, 인스트론사 제조 만능 재료 시험기 (5966 형) 를 사용하여 ASTM D5045-14 에 준거하여, 1 ㎜/분의 속도로 굽힘 시험을 행하여, 파괴 하중을 측정하였다.

또, 상기 6 ㎜ × 150 ㎜ × 150 ㎜ 의 경화물로부터 절삭 가공에 의해서 6 ㎜ × 150 ㎜ × 12 ㎜ 의 시험편을 제작하고, 30°t 1.0-등각 슬라이스날로 노치 가공을 행한 후, 예비 균열 가공을 행하였다.

예비 균열 가공 후의 시험편에 대해서, 인스트론 제조 만능 재료 시험기 5966 형을 사용하여, 2.6 ㎜/분의 속도로 굽힘 시험을 행하고, 0.2 ％ 내력 (耐力) 을 측정하였다.

얻어진 굽힘 시험의 0.2 ％ 내력으로 항복 응력을 대용 (代用) 하여, 파괴 인성 K_1C (㎫·m^1/2) 를 산출하였다. 결과를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.

파괴 인성 K_1C 의 측정은, 실시예 3, 6, 7 및 12 에 대해서 행하였다.

Claims

에폭시 수지 (A),
하기 식 (B-1) :

[식 중, R¹ 은, 수소 원자, 할로겐 원자, 메톡시기 또는 탄소수 1 ∼ 12 의 탄화수소기를 나타낸다.]
로 나타내는 화합물을 함유하는 경화제 (B), 및
이미다졸 어덕트형 경화 촉진제 (C)
를 함유하는 에폭시 수지 조성물로서,
상기 에폭시 수지 조성물 중의 에폭시기 함유량에 대한 페놀성 수산기 함유량의 몰비가 0.25 ∼ 0.67 인, 에폭시 수지 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 에폭시 수지 (A) 는, 분자 내에 에폭시기를 2 개 갖는 에폭시 수지를 함유하는, 에폭시 수지 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 화합물은, 융점이 150 ℃ 이하인, 에폭시 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몰비가 0.35 ∼ 0.5 인, 에폭시 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화제 (B) 는, 하기 식 (B-2) :

[식 중, R² 는, 수소 원자, 할로겐 원자, 메틸기 또는 메톡시기를 나타낸다.]
로 나타내는 화합물을 추가로 함유하는, 에폭시 수지 조성물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물의 경화물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물과 섬유를 포함하는 프리프레그.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 에폭시 수지 조성물의 경화물과 섬유를 포함하는 조성물.