WO2014119234A1 - ウレタン(メタ)アクリレート化合物 - Google Patents

ウレタン(メタ)アクリレート化合物 Download PDF

Info

Publication number
WO2014119234A1
WO2014119234A1 PCT/JP2014/000160 JP2014000160W WO2014119234A1 WO 2014119234 A1 WO2014119234 A1 WO 2014119234A1 JP 2014000160 W JP2014000160 W JP 2014000160W WO 2014119234 A1 WO2014119234 A1 WO 2014119234A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
meth
acrylate
urethane
compound
ethylenically unsaturated
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/000160
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
哲治 諸岩
希望 石根
林 寛
Original Assignee
日本ユピカ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本ユピカ株式会社 filed Critical 日本ユピカ株式会社
Priority to EP14746050.5A priority Critical patent/EP2952532A4/en
Priority to US14/763,645 priority patent/US9518007B2/en
Priority to CN201480006451.4A priority patent/CN104955862B/zh
Priority to JP2014559546A priority patent/JP6282602B2/ja
Priority to KR1020157020280A priority patent/KR101765775B1/ko
Publication of WO2014119234A1 publication Critical patent/WO2014119234A1/ja

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/67Unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/671Unsaturated compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/672Esters of acrylic or alkyl acrylic acid having only one group containing active hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C271/00Derivatives of carbamic acids, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C271/06Esters of carbamic acids
    • C07C271/08Esters of carbamic acids having oxygen atoms of carbamate groups bound to acyclic carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C269/00Preparation of derivatives of carbamic acid, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C269/02Preparation of derivatives of carbamic acid, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atom not being part of nitro or nitroso groups from isocyanates with formation of carbamate groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F290/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
    • C08F290/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
    • C08F290/06Polymers provided for in subclass C08G
    • C08F290/068Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G71/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a ureide or urethane link, otherwise, than from isocyanate radicals in the main chain of the macromolecule
    • C08G71/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/042Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with carbon fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • C08L63/10Epoxy resins modified by unsaturated compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04Polyurethanes
    • C08L75/14Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C08L75/16Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds having terminal carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04Polyurethanes
    • C08J2375/14Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C08J2375/16Polyurethanes having carbon-to-carbon unsaturated bonds having terminal carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2312/00Crosslinking
    • C08L2312/04Crosslinking with phenolic resin

Definitions

  • the present invention relates to a urethane (meth) acrylate compound and a urethane (meth) acrylate resin using the compound.
  • Carbon fiber reinforced plastic is lightweight and has high strength, so it is used in many fields such as aircraft and automobile parts, concrete reinforcement, and sports equipment. Particularly in recent years, the demand for weight reduction in aircraft and automobile parts has increased due to energy problems, and the use ratio of carbon fiber reinforced plastic has increased.
  • These carbon fiber reinforced plastics are manufactured by laminating sheets pre-impregnated with epoxy resin, bagging and molding by applying temperature and pressure in an autoclave, press molding using a prepreg sheet, and impregnating a temperature-controlled resin.
  • Examples include FW (filament winding) molding that forms while winding. Since autoclave molding applies a uniform pressure, it is possible to obtain complicated shaped parts. However, the curing time is long and the use of autoclaves and special auxiliary materials is an issue, and improvement is necessary. Since press molding requires a mold, it is difficult to cope with a small amount of products, and FW molding is also limited in shape.
  • RTM Resin Transfer Molding
  • VaRTM Vaum Assisted Resin Transfer Molding
  • Urethane (meth) acrylate is conventionally known to be excellent in adhesion to carbon fibers, and is used as a sizing agent for carbon fibers (for example, Patent Document 1).
  • the problem to be solved by the present invention is that carbon fiber reinforced plastic having good workability and excellent mechanical properties is formed by HUP (hand lay-up) molding, RTM (Resin Transfer Molding) molding, VaRTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding). ) To provide a thermosetting resin that can be produced by molding.
  • a urethane (meth) acrylate resin having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group provides a carbon fiber reinforced plastic having excellent workability and excellent mechanical properties as a carbon fiber matrix. I found out.
  • the urethane (meth) acrylate compound (A) of the present invention has the general formula [Chemical Formula 1]: (Wherein, X is a compound residue having two or more isocyanate groups, and M is the formula [Chemical Formula 2]: At least, except for the above [Chemical Formula 2], the formula [Chemical Formula 3]: And Q represents an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound residue. n is 2 to 7. ).
  • the urethane (meth) acrylate compound (A) of the present invention has the general formula [Chemical Formula 4]: (Wherein, X is a compound residue having two or more isocyanate groups, Y is an alcohol compound residue having two or more hydroxyl groups, and M is the formula [Chemical Formula 5]: Except for the above [Chemical Formula 5], the formula [Chemical Formula 6]: And Q represents an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound residue. n is 1 to 5000. ).
  • the urethane (meth) acrylate (A) compound of the present invention reacts a compound having two or more isocyanate groups with an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound, or a compound having two or more isocyanate groups.
  • the isocyanate group in the urethane (meth) acrylate (A) is 0.1 to 12% by weight.
  • the alcohol compound having two or more hydroxyl groups is 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5- It is one or more selected from pentanediol and 1,6-hexanediol.
  • the alcohol compound having two or more hydroxyl groups is a polyester polyol obtained by polycondensation of dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and glycol. It is characterized by being.
  • the alcohol compound having two or more hydroxyl groups is one or more selected from terephthalic acid, isophthalic acid, and ester-forming derivatives thereof.
  • a polyester polyol obtained by polycondensation of 1,3-propanediol, 1,4-propanediol, 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol .
  • the compound having two or more isocyanate groups is 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl). It is characterized by being at least one selected from cyclohexane, isophorone diisocyanate, multimers thereof, and polymethylene polyphenyl polyisocyanate.
  • the urethane (meth) acrylate resin (B) of the present invention is characterized by comprising the urethane (meth) acrylate (A) compound of the present invention and a polymerizable monomer.
  • the isocyanate group in the urethane (meth) acrylate resin (B) is 0.1 to 8% by weight.
  • the resin composition for carbon fiber reinforced plastic of the present invention is 0.1 to 8 wt% in which the urethane (meth) acrylate (A) compound of the present invention is blended with a thermosetting resin having an ethylenically unsaturated group. % Isocyanate group.
  • thermosetting resin used for a carbon fiber reinforced plastic that is lightweight and high in strength.
  • carbon fiber reinforced plastic having excellent workability and mechanical properties (bending strength, compressive strength, interlaminar shear strength) can be obtained, and therefore carbon fiber reinforced plastic can be applied to various fields. There is an advantageous effect of being able to.
  • FIG. 1 is an IR spectrum of a urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group in one embodiment of the present invention (having a basic structure of [Chemical Formula 1]) 2250 cm ⁇ 1. Absorption of isocyanate groups can be confirmed in the vicinity.
  • FIG. 2 is an IR spectrum of a urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group in one embodiment of the present invention (having a basic structure of [Chemical Formula 4]) 2250 cm ⁇ 1. Absorption of isocyanate groups can be confirmed in the vicinity.
  • FIG. 1 is an IR spectrum of a urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group in one embodiment of the present invention (having a basic structure of [Chemical Formula 4]) 2
  • FIG. 3 is an IR spectrum of a urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group in one embodiment of the present invention (in Synthesis Example 10 in the examples described later (two or more).
  • the compound having the isocyanate group is polymethylene polyphenyl polyisocyanate.)
  • urethane (meth) acrylate refers to urethane methacrylate and urethane acrylate
  • (meth) acrylic acid ester refers to methacrylic acid ester and acrylic acid ester
  • the urethane (meth) acrylate compound (A) of the present invention has the general formula [Chemical Formula 7]:
  • n 2 to 7.
  • the urethane (meth) acrylate compound (A) of the present invention has the general formula [Chemical Formula 10]:
  • n 1 to 5000.
  • a compound having two or more isocyanate groups and an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound are reacted, or a compound having two or more isocyanate groups and an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound and two or more Urethane (meth) acrylate (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group obtained by reacting an alcohol compound having a hydroxyl group, and a urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group, and
  • the urethane (meth) acrylate resin (B) made of a polymerizable monomer will be described.
  • Urethane (meth) acrylate (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group is a compound having two or more isocyanate groups and an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound, or a compound having two or more isocyanate groups. And an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound and an alcohol compound having two or more hydroxyl groups.
  • it is made to react so that the isocyanate group mole number of an isocyanate compound may become larger than the total hydroxyl group mole number of the alcohol compound which has an ethylenically unsaturated group containing monoalcohol compound and two or more hydroxyl groups.
  • the reaction is preferably continued until the amount of remaining isocyanate groups is constant, in other words until the hydroxyl groups are almost consumed.
  • the resulting urethane (meth) acrylate (A) preferably has from 0.1% to 12% by weight of isocyanate groups. More preferably, it has from 0.3% to 12% by weight of isocyanate groups. If the isocyanate group is less than 0.1% by weight, the adhesion to the carbon fiber is inferior, and there is a possibility that sufficient compressive strength and interlaminar shear strength may not be obtained. There is a risk that the balance of mechanical properties will be lost.
  • isocyanate compound having two or more isocyanate groups used in the present invention examples include 1,3-xylylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenyl diisocyanate, Aromatic isocyanate compounds such as 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, polymethylene polyphenyl polyisocyanate, m-tetramethylxylene diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate (1,3-bis (isocyanatomethyl) ) Cyclohexane), isophorone diisocyanate, norbornene diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, hydrogenated methylenebisphenylene diisocyanate, 1,4-cyclohexane Alicyclic isocyanate compounds such as sun diisocyanate, ali
  • isocyanate compounds from the viewpoint of heat resistance and light resistance, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, isophorone diisocyanate, and multimers thereof, polymethylene polyisocyanate Phenyl polyisocyanate is particularly preferred.
  • alcohol compounds having two or more hydroxyl groups include aliphatic alcohols, etherified diphenols, and polyester polyols.
  • Examples of the aliphatic alcohol include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3- Butanediol, 1,4-butenediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 2-ethyl-2-methylpropane-1,3-diol, 2-butyl -2-ethylpropane-1,3-diol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,4-dimethyl-1,5 -Pentanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, 1,7-hept
  • Examples of the alicyclic alcohol include hydrogenated bisphenol A, tricyclodecane dimethanol, and spiroglycol.
  • Examples of the aliphatic alcohol compounds 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol are preferable from the viewpoint of resin viscosity and the mechanical properties of the cured product.
  • Examples of the etherified diphenol include a diol obtained by addition reaction of bisphenol A and alkylene oxide, and a diol obtained by bromination of an adduct of bisphenol A and alkylene oxide.
  • the alkylene oxide is preferably ethylene oxide or propylene oxide, and the average added mole number of the alkylene oxide is 2 to 16 moles relative to 1 mole of bisphenol A.
  • polyester polyols include those obtained by polycondensation of unsaturated acids and / or saturated acids with the above-mentioned aliphatic alcohols and etherified diphenols.
  • unsaturated acids include maleic anhydride, maleic acid, and fumaric acid.
  • saturated acids include phthalic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, succinic acid, sebacic acid, Such as alkyl succinic acid, alkenyl succinic acid, itaconic acid, biphenyl dicarboxylic acid, naphthalene dicarboxylic acid, 5-tert-butyl-1,3-benzenedicarboxylic acid and their acid anhydrides, lower alkyl esters, acid halides etc. Examples include ester-forming derivatives. Particularly preferred dicarboxylic acids include terephthalic acid and isophthalic acid.
  • terephthalic acid and isophthalic acid lower alkyl esters thereof may be used.
  • examples include dimethyl terephthalate, dimethyl isophthalate, diethyl terephthalate, diethyl isophthalate, dibutyl terephthalate, and dibutyl isophthalate. From the viewpoint of (handling), dimethyl terephthalate and dimethyl isophthalate are preferable.
  • These unsaturated acids and saturated acids can be used alone or in combination of two or more.
  • the alcohol compound having two or more hydroxyl groups is a polyester polyol obtained by polycondensation of dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and glycol. It is.
  • the polyester polyol includes one or more selected from terephthalic acid, isophthalic acid, and ester-forming derivatives thereof, and 1,3-propanediol, 1,4-propanediol, from the viewpoint of resin viscosity and mechanical properties of the cured product. Polyester polyols obtained by one or more polycondensations selected from 1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol are particularly preferred.
  • trivalent or higher polyol can be used as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • examples of the trivalent or higher polyol include glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound is a hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl ( (Meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, diacrylated isocyanurate Etc.
  • hydroxyl group-containing (meth) acrylic acid ester such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl ( (Meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, polypropylene glycol mono (meth
  • ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compounds can be used alone or in combination of two or more.
  • 2-hydroxyethyl (meth) acrylate is preferred from the viewpoint of resin viscosity and mechanical properties of the cured product.
  • the urethane (meth) acrylate (A) of the present invention is a compound having two or more isocyanate groups and an alcohol compound having an ethylenically unsaturated group, or a compound having two or more isocyanate groups and an alcohol having two or more hydroxyl groups.
  • the compound can be obtained by reacting an ethylenically unsaturated group-containing monoalcohol compound, but the reaction temperature is preferably 40 to 140 ° C., more preferably 70 to 110 ° C.
  • the end point of the reaction can be confirmed by quantifying the isocyanate group by titration or by following the absorption of the isocyanate group (near 2250 cm @ -1) in an infrared absorption spectrum (hereinafter abbreviated as IR).
  • catalysts and polymerization inhibitors can be used.
  • an acidic catalyst and a basic catalyst can be used for the catalyst, tin compounds such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate are preferable.
  • the amount of catalyst added is preferably 100 to 2000 ppm based on the charged weight.
  • the polymerization inhibitor for example, a polyhydric phenol polymerization inhibitor such as hydroquinone, parabenzoquinone, methylhydroquinone, and trimethylhydroquinone can be used.
  • the addition amount of the polymerization inhibitor is preferably 100 to 2000 ppm with respect to the charged weight.
  • the ethylenically unsaturated group equivalent of the urethane (meth) acrylate (A) of the present invention is not particularly limited.
  • the balance of (strength) becomes worse, and the heat resistance of the molded product may be lowered. However, this is not the case when blended with other thermosetting resins described later and blended so that the isocyanate groups in the blended resin are 0.1 to 7% by weight.
  • the urethane (meth) acrylate resin (B) of the present invention is characterized by comprising the urethane (meth) acrylate (A) compound of the present invention and a polymerizable monomer.
  • a urethane (meth) acrylate resin (B) comprising a urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group and a polymerizable monomer will be described.
  • the polymerizable monomer used in the present invention is preferably a compound that does not react with an isocyanate group at room temperature.
  • a polymerizable monomer that reacts with an isocyanate group is blended, there is a possibility that the viscosity increases due to a reaction during storage, resulting in poor workability and insufficient mechanical properties.
  • examples thereof include vinyl monomers, monofunctional acrylic acid esters, and polyfunctional acrylic acid esters.
  • styrene vinyl toluene, ⁇ -methyl styrene, vinyl acetate as a vinyl monomer, and methyl methacrylate
  • benzyl (meth) acrylate n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) as a monofunctional acrylate ester Acrylate
  • t-butyl (meth) acrylate 2-ethylhexyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) ) Acrylate, 2-ethoxyethyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, norbornyl (meth) acrylate
  • the polymerization is performed so that the isocyanate group weight% in the urethane (meth) acrylate resin (B) exceeds 0 and is 8% by weight, preferably 0.1 to 8% by weight.
  • 100 parts by weight of urethane (meth) acrylate (A) can be dissolved in 20 to 200 parts by weight of the polymerizable monomer.
  • 100 parts by weight of urethane (meth) acrylate (A) is dissolved in 40 to 150 parts by weight of the polymerizable monomer.
  • the amount of the polymerizable monomer with respect to 100 parts by weight of the urethane (meth) acrylate (A) is less than 40 parts, the viscosity becomes extremely high and the moldability may be inferior.
  • the amount of the polymerizable monomer with respect to 100 parts by weight of the urethane (meth) acrylate (A) exceeds 150 parts, the performance of the resulting cured molded product may be deteriorated.
  • the isocyanate group in the urethane (meth) acrylate resin (B) is less than 0.1% by weight, the adhesion to the carbon fiber is poor, and sufficient compression strength and interlayer shear strength may not be obtained. If it exceeds 50%, the bending strength and tensile strength are lowered, and the balance of mechanical properties may be lost.
  • the viscosity of the urethane (meth) acrylate resin (B) is 30 to 700 mPa ⁇ s ( 25 ° C.). If it is less than 30 mPa ⁇ s, there is a possibility that the resin will be removed when impregnating the carbon fiber, and if it exceeds 700 mPa ⁇ s, there is a possibility that an unimpregnated part may remain. However, this is not the case when the resin viscosity is intentionally lowered or increased using temperature control equipment.
  • urethane (meth) acrylate (A) and the urethane (meth) acrylate resin (B) of the present invention a known method similar to a conventional radical polymerization resin can be applied. Examples include curing with an organic peroxide, curing with an ultraviolet initiator, and curing with an electron beam. In addition, accelerators for adjusting the curing rate, polymerization inhibitors, and waxes for imparting air drying properties can be added in the same manner as conventional radical curable resins.
  • organic peroxide curing agents examples include ketone peroxides such as methyl ethyl ketone peroxide and acetylacetone peroxide, diacyl peroxides such as benzoyl peroxide, peroxyesters such as t-butylperoxybenzoate, and cumene.
  • examples thereof include hydroperoxides such as hydroperoxide and dialkyl peroxides such as dicumyl peroxide.
  • the addition amount of the curing agent is 0.05 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the urethane (meth) acrylate (A) and the urethane (meth) acrylate resin (B) resin.
  • UV initiator examples include benzophenones such as benzophenone, benzyl and methyl orthobenzoylbenzoate, benzoin ethers such as benzoin alkyl ether, benzyl dimethyl ketal, 2,2-diethoxyacetophenone and 2-hydroxy-2-methyl.
  • Acetophenone series such as propiophenone, 4-isopropyl-2-hydroxy-2-methylpropiophenone, 1,1-dichloroacetophenone, thioxanthone series such as 2-chlorothioxanthone, 2-methylthioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, etc.
  • the addition amount of the ultraviolet initiator is 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the unsaturated polyester resin.
  • the curing accelerator examples include metal soaps such as cobalt naphthenate, cobalt octylate, zinc octylate, vanadium octylate, copper naphthenate, and barium naphthenate, metals such as vanadium acetyl acetate, cobalt acetyl acetate, and iron acetylacetonate.
  • Chelates, tertiary amines such as N, N-dimethylaniline, N, N-diethylaniline, N, N-dimethyl-p-toluidine, 4- (N, N-dimethylamino) benzaldehyde, pyridine, phenylmorpholine Etc.
  • the addition amount of the curing accelerator is 0.05 to 5 parts by weight.
  • the resin composition for carbon fiber reinforced plastic of the present invention is 0.1 to 8 wt% in which the urethane (meth) acrylate (A) compound of the present invention is blended with a thermosetting resin having an ethylenically unsaturated group. % Isocyanate group.
  • the urethane (meth) acrylate (A) and the urethane (meth) acrylate resin (B) of the present invention can be used by blending with other thermosetting resins having an ethylenically unsaturated group.
  • the thermosetting resin is, for example, an unsaturated polyester resin, an epoxy (meth) acrylate resin, or a urethane (meth) acrylate resin, and any of the isocyanate groups in the blend resin is 0.1 to 8% by weight. It is preferable from the viewpoint of adhesion with carbon fibers.
  • mixing immediately before molding is desirable from the viewpoint of storage stability.
  • the resin composition for carbon fiber reinforced plastics of the present invention can also be applied to reinforced plastics with reinforcing fibers other than carbon fibers.
  • reinforcing fibers other than carbon fibers include, but are not limited to, glass fibers, aramid fibers, xylon fibers, vinylon fibers, polyethylene fibers, boron fibers, basalt fibers, and cellulose.
  • the isocyanate group content in the synthesis example was measured by dissolving each resin in dry toluene, adding an excess of di-n-butylamine solution to react, and back titrating the remaining di-n-butylamine with hydrochloric acid.
  • Synthesis example 1 A reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a stirrer, a cooling tube, and a thermometer was charged with 404 parts of isophorone diisocyanate (Evonik) and 0.13 part of dibutyltin dilaurate. , 76 parts of 3-propanediol (manufactured by DuPont), 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical) and 0.32 parts of monomethyl ether hydroquinone were added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant.
  • isophorone diisocyanate Evonik
  • 2-hydroxyethyl methacrylate manufactured by Mitsubishi Gas Chemical
  • the reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 2.10% by weight and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.37% by weight of isocyanate groups (a-1).
  • Synthesis example 2 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 394 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged. While stirring and heating with blowing air, 86 parts and 2 parts of 1,4-butanediol (Mitsubishi Chemical Corporation) were added. -A mixed solution of 169 parts of hydroxyethyl methacrylate and 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 2.11 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.37% by weight of isocyanate groups (a-2).
  • Synthesis example 3 687 parts of dimethyl terephthalate and 539 parts of 1,3-propanediol were charged into a stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer, a heating device, a thermometer, a fractionation device, and a nitrogen gas introduction tube, and stirred under a nitrogen atmosphere for 200 Transesterification was carried out at 5 ° C. for 5 hours to obtain a polyester polyol (P-1) having a hydroxyl group equivalent of 138 g / eq.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 2.09% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 133 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.36% by weight of an isocyanate group (a-3).
  • Synthesis example 4 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 206 parts of hexamethylene diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged, and tetrabromobisphenol A (2-hydroxyethyl ether) (Meisei Chemical Co., Ltd.) was heated with stirring and blowing air. 417 parts, 96 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 0.32 parts of monomethyl ether hydroquinone, and 240 parts of styrene monomer were added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant.
  • the reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate was 2.31% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 977 g / eq. Thereafter, it was diluted with 40 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.66% by weight of isocyanate groups (a-4).
  • Synthesis example 5 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 396 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged. While stirring and heating with blowing air, 85 parts of 1,3-propanediol and 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 0.21 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 0.14% by weight of an isocyanate group (a-5).
  • Synthesis Example 6 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 425 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged, and while stirring and heating with blowing air, 55 parts of 1,3-propanediol and 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 6.85% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 4.45% by weight of isocyanate groups (a-6).
  • Synthesis example 7 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 445 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged, and 35 parts of 1,3-propanediol and 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate were stirred and heated while blowing air. And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 11.59% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 7.53% by weight of an isocyanate group (a-7).
  • Synthesis example 8 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 333 parts of 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged, and while stirring and heating while blowing air, , A mixture of 37 parts of 3-propanediol, 279 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate and 0.32 parts of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 2.06 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 300 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.34% by weight of an isocyanate group (a-8).
  • Synthesis Example 9 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 411 parts of 2,5-bis (isocyanatomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged and stirred under air. A mixture of 127 parts of 1,4-butanediol, 112 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate and 0.32 parts of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes while heating while blowing. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant.
  • the reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 1.94% by weight and the ethylenically unsaturated group equivalent was 758 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.26% by weight of isocyanate groups (a-9).
  • Synthesis Example 10 356 parts of polymethylene polyphenyl polyisocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged into the same apparatus as in Synthesis Example 1, and 2-hydroxyethyl methacrylate 293 was heated with stirring and blowing air. And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone were added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 1.98 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 288 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.29% by weight of an isocyanate group (a-10).
  • Synthesis Example 11 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 309 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged. While stirring and heating with blowing air, 294 parts of polyester polyol (P-1) and 2-hydroxyethyl methacrylate 47 A mixture of 217 parts of styrene monomer and 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 1.90% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 1804 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.24% by weight of an isocyanate group (a-11).
  • Synthesis Example 12 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 393 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged. While stirring and heating with blowing air, 87 parts of 1,3-propanediol and 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was monitored by IR, and the point where the isocyanate group absorption (near 2250 cm @ -1) disappeared was regarded as the end point. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 0.00 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing no isocyanate group (a-12).
  • Synthesis Example 13 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 395 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged. While stirring and heating with blowing air, 85 parts of 1,3-propanediol and 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 0.10 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 0.07% by weight of an isocyanate group (a-13).
  • Synthesis Example 14 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 503 parts of hexamethylene diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged. While stirring and heating with blowing air, 347 parts of 2-hydroxyethyl acrylate and 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 14.77% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 284 g / eq. Thereafter, it was diluted with 150 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 12.55% by weight of an isocyanate group (a-14).
  • Synthesis Example 15 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 454 parts of a bisphenol A type epoxy compound (JER “# 1004”), 85 parts of methacrylic acid, 1.65 parts of 2-methylimidazole, and 0.3 part of monomethyl ether hydroquinone were charged. While blowing, the mixture was heated with stirring to maintain the temperature at 110 to 120 ° C. and reacted for 10 hours. Thereafter, it was diluted with 460 parts of a styrene monomer to obtain an epoxy acrylate resin having an ethylenically unsaturated group equivalent of 549 g / eq (a-15).
  • JER “# 1004” bisphenol A type epoxy compound
  • Synthesis Example 16 A stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer, a heating device, a thermometer, a fractionator, and a nitrogen gas introduction tube was charged with 360 parts of phthalic anhydride, 282 parts of fumaric acid, 90 parts of ethylene glycol, and 399 parts of propylene glycol, and a nitrogen atmosphere Under stirring, the polycondensation reaction was carried out at 210 ° C. for 11 hours. Thereafter, the resultant was diluted with 430 parts of a styrene monomer, and an unsaturated polyester resin (a-16) having an ethylenically unsaturated group equivalent of 411 g / eq.
  • a-16 unsaturated polyester resin having an ethylenically unsaturated group equivalent of 411 g / eq.
  • Synthesis Example 17 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 397 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged, and while stirring and heating with blowing air, 84 parts of 1,3-propanediol and 169 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate And a mixed solution of 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 0.41% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 500 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 0.26% by weight of isocyanate groups (a-17).
  • Synthesis Example 18 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 377 parts of isophorone diisocyanate and 0.13 part of dibutyltin dilaurate were charged, and while stirring and heating with blowing air, 105 parts of 1,6-hexanediol (manufactured by Ube Industries) and 2 A mixed solution of 167 parts of hydroxyethyl methacrylate and 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction. The reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 2.08 wt%, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 505 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.35% by weight of an isocyanate group (a-18).
  • Synthesis Example 19 After charging 358 parts of isophorone diisocyanate trimer (VESTANT T 1890 manufactured by Evonik Co., Ltd.) and 0.13 part of dibutyltin dilaurate in the same apparatus as in Synthesis Example 1, the mixture was dissolved while heating and blowing air under stirring. A mixed solution of 106 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 186 parts of pentaerythritol triacrylate (Aronix M-305 manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and 0.32 part of monomethyl ether hydroquinone was added dropwise over 40 minutes. The temperature was kept at 85 to 95 ° C. for reaction.
  • the reaction was followed by IR, and the end point was when the isocyanate group absorption (around 2250 cm @ -1) became constant. The reaction took 3 hours.
  • the isocyanate group content of the urethane (meth) acrylate before dilution with the polymerizable monomer was 2.01% by weight, and the ethylenically unsaturated group equivalent was 234 g / eq. Thereafter, it was diluted with 350 parts of a styrene monomer to obtain a urethane (meth) acrylate resin containing 1.31% by weight of an isocyanate group (a-19).
  • Synthesis Example 20 In the same apparatus as in Synthesis Example 1, 405 parts of a phenol novolac type epoxy compound (“N-740” manufactured by DIC), 195 parts of methacrylic acid, 1.65 parts of 2-methylimidazole, and 0.3 part of monomethyl ether hydroquinone were charged. While blowing air, the mixture was heated with stirring to maintain the temperature at 110 to 120 ° C. and reacted for 10 hours. Thereafter, the resultant was diluted with 400 parts of a styrene monomer to obtain an epoxy acrylate resin having an ethylenically unsaturated group equivalent of 264 g / eq (a-20).
  • Example 1 to 13 Reference Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Tables 1 to 3. Methyl methacrylate was used for viscosity adjustment. The following evaluation results are shown in Tables 4-6.
  • Reference Example 4 is urethane methacrylate (Iupica 8921 manufactured by Nippon Iupica Co., Ltd.) using polyester polyol as an alcohol compound.
  • Examples 14 to 16 and Comparative Example 5 are shown in Tables 7 and 8. The following evaluation results are shown in Tables 10 and 11. Comparative Example 5 is for Example 16.
  • Lamination structure 25 cm ⁇ 25 cm ⁇ 8 sheets, thickness 2 mm, carbon fiber content 40 Vf (volume)%.
  • Curing conditions normal temperature curing (23 ° C.) ⁇ 6 hours, 80 ° C. ⁇ 2 hours, 100 ° C. ⁇ 2 hours
  • JIS K 7018 the compressive strength
  • JIS K 7078 interlaminar shear strength
  • JIS K 7074 bending strength
  • JIS K 7113 tensile strength
  • the cast product of each resin was produced by the same curing method as that for producing the laminated plate, and the heat distortion temperature (JIS K 6911) was measured according to JIS.
  • Carbon fiber reinforced plastics using the resins of Examples 1 to 16 in which the urethane (meth) acrylate compound (A) having an isocyanate group and an ethylenically unsaturated group according to the present invention shown in Tables 1, 2 and 7 is blended are as follows: The results showed excellent workability and mechanical properties. Particularly good results were obtained in terms of compressive strength and interlaminar shear strength. Moreover, Example 3, Example 8, Example 10, and Example 16 showed the favorable result also in heat resistance. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5, sufficient compressive strength and interlayer shear strength could not be obtained.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

 本発明は、作業性が良く、機械物性に優れた炭素繊維強化プラスチックをHUP(ハンドレイアップ)成形、RTM(Resin Transfer Molding)成形、VaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)成形にて製作できる熱硬化性樹脂を提供することにある。 本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物は、2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物を反応させるか、又は2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートにあって、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を有することを特徴とする。

Description

ウレタン(メタ)アクリレート化合物
 本発明は、ウレタン(メタ)アクリレート化合物、及び当該化合物を利用したウレタン(メタ)アクリレート樹脂に関するものである。
 炭素繊維強化プラスチックは軽量で高強度であることから、航空機や自動車の部材、コンクリート補強材、スポーツ用具など多分野で使用されている。特に近年はエネルギー問題を背景に航空機や自動車部材において軽量化の要望が高まり、炭素繊維強化プラスチックの使用比率が増加している。
 これら炭素繊維強化プラスチックの製造には、エポキシ樹脂を予め含浸させたシートを積層、バッギングしオートクレーブで温度と圧力をかけて成形するオートクレーブ成形やプリプレグシートを使用するプレス成形、温調した樹脂を含浸させ巻きながら成形するFW(フィラメントワインディング)成形等がある。オートクレーブ成形は均一に圧力がかかることから、複雑な形状部品を得ることができる。しかし、硬化時間が長く、オートクレーブや特殊な副資材を使用することなどが課題としてあり、改善が必要である。プレス成形は金型を必要とすることから少量品種への対応が難しく、FW成形も形状に制限がある。これらの問題を解決するために近年、炭素繊維のドライプリフォームを型に設置し、エポキシ樹脂を注入して加熱硬化させるRTM(Resin Transfer Molding)やVaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)成形法が開発されているが、注入時に樹脂を加温する必要があること、硬化時間が長いこと、高温で硬化させること、成形型寿命が短いこと、残存ボイドなどが課題として残っている。また、ガラス繊維強化プラスチックで実績があり、成形時間が短く、作業性及び硬化性に優れた不飽和ポリエステル樹脂を炭素繊維強化プラスチックのマトリックスとして適用すると、成形性は良いものの、十分な機械物性を得ることができないのが現状である。
 ウレタン(メタ)アクリレートは炭素繊維との接着性に優れることは従来より知られており、炭素繊維のサイジング剤として用いられている(例えば特許文献1)。
 また、ウレタン(メタ)アクリレートは強化繊維との接着性が良好であるため強化繊維との接着性の劣る樹脂と混合して用いることが提案されている(例えば特許文献2)。
特開平11-200252 特開昭62-292839
 しかしながら、上記特許文献1及び2において、ウレタン(メタ)アクリレート中のイソシアネート基には触れられていない。
 そこで、本発明が解決しようとする課題は、作業性が良く、機械物性に優れた炭素繊維強化プラスチックをHUP(ハンドレイアップ)成形、RTM(Resin Transfer Molding)成形、VaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)成形にて製作できる熱硬化性樹脂を提供することにある。
 本発明者らは鋭意検討した結果、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂は、炭素繊維のマトリックスとして、作業性に優れ、且つ機械物性に優れる炭素繊維強化プラスチックを与えることを見出した。
 すなわち、本発明のウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、一般式[化1]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
(但し、式中、Xは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物残基、Mは、式[化2]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
を少なくとも含み、上記[化2]以外は、式[化3]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
であり、Qは、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物残基を示す。nは、2~7である。)に示すことを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、一般式[化4]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(但し、式中、Xは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物残基、Yは、2個以上の水酸基を有するアルコール化合物残基、Mは、式[化5]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
を少なくとも含み、上記[化5]以外は、式[化6]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
であり、Qは、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物残基を示す。nは、1~5000である。)に示すことを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物は、2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物を反応させるか、又は2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートにあって、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を有することを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物の好ましい実施態様において、前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)中のイソシアネート基は、0.1~12重量%であることを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物の好ましい実施態様において、前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールから選ばれる1種以上であることを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物の好ましい実施態様において、前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とグリコールの重縮合により得られるポリエステルポリオールであることを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物の好ましい実施態様において、前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、テレフタル酸、イソフタル酸、それらのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上と1,3-プロパンジオール、1,4-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールから選ばれる1種以上との重縮合により得られるポリエステルポリオールであることを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物の好ましい実施態様において、前記2個以上のイソシアネート基を有する化合物は、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、及びこれらの多量体、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートから選ばれる1種以上であることを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)は、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物と重合性単量体から成ることを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)の好ましい実施態様において、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)中のイソシアネート基が0.1~8重量%であることを特徴とする。
 また、本発明の炭素繊維強化プラスチック用樹脂組成物は、エチレン性不飽和基を有する熱硬化性樹脂に、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物が配合された0.1~8重量%のイソシアネート基を有することを特徴とする。
 本発明によれば、軽量高強度である炭素繊維強化プラスチックに使用される熱硬化性樹脂を提供することができるという有利な効果を奏する。また、本発明によれば、作業性、機械物性(曲げ強さ、圧縮強さ、層間せん断強さ)に優れる炭素繊維強化プラスチックを得ることができるため、様々な分野へ炭素繊維強化プラスチックを適用することができるという有利な効果を奏する。
図1は、本発明の一実施態様におけるイソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)のIRスペクトルである([化1]の基本構造を持つもの)2250cm-1付近にイソシアネート基の吸収を確認できる。 図2は、本発明の一実施態様におけるイソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)のIRスペクトルである([化4]の基本構造を持つもの)2250cm-1付近にイソシアネート基の吸収を確認できる。 図3は、本発明の一実施態様におけるイソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)のIRスペクトルである(後述する実施例における合成例10のもの(2個以上のイソシアネート基を有する化合物がポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートであるもの。))2250cm-1付近にイソシアネート基の吸収を確認できる。
 本発明においてウレタン(メタ)アクリレートとは、ウレタンメタクリレート及びウレタンアクリレートのことを示し、同様に(メタ)アクリル酸エステルは、メタクリル酸エステル及びアクリル酸エステルを示す。
 本発明のウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、一般式[化7]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(但し、式中、Xは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物残基、Mは、式[化8]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
を少なくとも含み、上記[化8]以外は、式[化9]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
であり、Qは、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物残基を示す。nは、2~7である。)に示すことを特徴とする。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)は、一般式[化10]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(但し、式中、Xは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物残基、Yは、2個以上の水酸基を有するアルコール化合物残基、Mは、式[化11]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
を少なくとも含み、上記[化11]以外は、式[化12]:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
であり、Qは、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物残基を示す。nは、1~5000である。)に示すことを特徴とする。
 本発明において、2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物を反応させると上記[化1]に記載の化合物を得ることができる。
 また、本発明において、2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物を反応させると上記[化4]に記載の化合物を得ることができる。
 2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物を反応させるか、又は、2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物を反応させて得られるイソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)及びイソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)と重合性単量体から成るウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)について説明する。
 イソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート(A)は、2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物、あるいは2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物を反応させて得ることができる。この時、イソシアネート化合物のイソシアネート基モル数が、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物の全水酸基モル数よりも多くなるように反応させる。反応は残存するイソシアネート基の量が一定となるまで、言い換えれば水酸基がほぼ消費されるまで継続するのが好ましい。
 その結果得られるウレタン(メタ)アクリレート(A)は、好ましくはイソシアネート基を0.1重量%から12重量%を有する。更に好ましくはイソシアネート基を0.3重量%から12重量%を有する。イソシアネート基が0.1重量%未満では炭素繊維との密着性に劣り、十分な圧縮強さ、層間せん断強さが得られない虞があり、12重量%を超えると曲げ強さや引張り強さが低下し、機械物性のバランスが崩れる虞がある。
 本発明に用いる2個以上イソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、例えば、1,3-キシリレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、m-テトラメチルキシレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート化合物、水添キシリレンジイソシアネート(1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン)、イソホロンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添メチレンビスフェニレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、等の脂環族イソシアネート化合物、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート化合物、2官能イソシアネート化合物が3量化されたイソシアヌレート環を有する3官能イソシアネート、市販されているポリオールで変性されたイソシアネートプレポリマー等が挙げられる。これらのイソシアネート化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
 また、これらのイソシアネート化合物のうち、耐熱性、耐光性の観点から、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、及びこれらの多量体、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが特に好ましい。
 2個以上の水酸基を有するアルコール化合物としては、脂肪族アルコール及びエーテル化ジフェノール、ポリエステルポリオール等が挙げられる。
 脂肪族アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,4-ブテンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、2-エチル-2-メチルプロパン-1,3-ジオール、2-ブチル-2-エチルプロパン-1,3-ジオール、1,6-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,4-ジメチル-1,5-ペンタンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、1,7-へプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールが挙げられる。脂環族アルコールとしては、水添ビスフェノールA、トリシクロデカンジメタノール、スピログリコール等が挙げられる。脂肪族アルコール化合物のうち、樹脂粘度や硬化物の機械物性の点から1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールが好ましい。
 エーテル化ジフェノールとしては、例えばビスフェノールAとアルキレンンオキサイドを付加反応させて得られるジオール、ビスフェノールAとアルキレンンオキサイドの付加物を臭素化させて得られるジオール等が挙げられる。該アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドであり、該アルキレンオキサイドの平均付加モル数がビスフェノールAの1モルに対して2~16モルであるものが好ましい。
 ポリエステルポリオールとしては、不飽和酸及び又は飽和酸と前述脂肪族アルコール及びエーテル化ジフェノールを重縮合させたものが挙げられる。不飽和酸としては、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸が挙げられ、飽和酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸、アルキルコハク酸、アルケニルコハク酸、イタコン酸、ビフェニルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、5-tert-ブチル-1,3-ベンゼンジカルボン酸及びこれらの酸無水物、低級アルキルエステル、酸ハロゲン化物等のようなエステル形成性誘導体が挙げられる。特に好ましいジカルボン酸としてテレフタル酸及びイソフタル酸が挙げられる。テレフタル酸及びイソフタル酸はそれらの低級アルキルエステルを用いても良く、例えば、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、イソフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジブチル、イソフタル酸ジブチル等があるが、コスト及び取り扱い(ハンドリング)の点で、テレフタル酸ジメチルやイソフタル酸ジメチルが好ましい。これら不飽和酸、飽和酸は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物の好ましい実施態様において、前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とグリコールの重縮合により得られるポリエステルポリオールである。ポリエステルポリオールとしては、樹脂粘度と硬化物の機械物性の点から、テレフタル酸、イソフタル酸、それらのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上と1,3-プロパンジオール、1,4-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールから選ばれる1種以上の重縮合により得られるポリエステルポリオールが特に好ましい。これらアルコール化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。更に、本発明の効果を損なわない範囲で、3価以上のポリオールも用いることができる。3価以上のポリオールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上を併用しても良い。
 エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物とは、水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルのことであり、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジアクリル化イソシアヌレートなどが挙げられる。これらのエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。また、これらエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物のうち、樹脂粘度や硬化物の機械物性の点から2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
 本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)は、2個以上イソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基を有するアルコール化合物、または2個以上イソシアネート基を有する化合物と2個以上の水酸基を有するアルコール化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物を反応させて得ることができるが、これらの反応温度は40~140℃で反応させるのが好ましく、70~110℃で反応させるのがより好ましい。反応の終点は、滴定によるイソシアネート基の定量、または赤外線吸収スペクトル(以下IRと略す)におけるイソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)の追跡により、確認することができる。
 上記反応には、公知の触媒、重合禁止剤を用いることができる。触媒には酸性触媒、塩基性触媒が使用できるが、ジブチル錫ジラウレートやジブチル錫ジアセテートなどの錫化合物が好ましい。触媒の添加量は仕込み重量に対して100~2000ppm加えるのが好ましい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、パラベンゾキノン、メチルハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン等の多価フェノール系重合禁止剤が使用できる。重合禁止剤の添加量は仕込み重量に対して100~2000ppm、加えるのが好ましい。また、イソシアネート基と反応しない重合性単量体を加えた系で合成することも必要に応じて可能である。
 本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)のエチレン性不飽和基当量は、特に限定はしないが、1500g/eq以上となると、機械物性(曲げ強さ、引張り強さ、圧縮強さ、層間せん断強さ)のバランスが悪くなり、成形品の耐熱性が低くなる虞がある。ただし、後述する他の熱硬化性樹脂とブレンドし、且つブレンド樹脂中のイソシアネート基が0.1~7重量%になるように配合される場合は、この限りではない。
 また、本発明のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)は、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物と重合性単量体から成ることを特徴とする。まず、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)と重合性単量体から成るウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)について説明する。
 本発明において用いられる重合性単量体としては、イソシアネート基と常温で反応しない化合物が好ましい。イソシアネート基と反応する重合性単量体を配合すると保管時に反応して増粘が上昇し作業性が悪くなる虞や十分な機械物性を得ることができない虞がある。ビニルモノマーや単官能アクリル酸エステル、多官能アクリル酸エステルが挙げられる。例えば、ビニルモノマーとして、スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、酢酸ビニル、単官能アクリル酸エステルとして、メタクリル酸メチル、ベンジル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ノルボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート等、多官能アクリル酸エステルとしては、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレンジ(メタ)アクリレート、ノルボルネンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールAジ(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、トリス(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)イソシアヌレート等が挙げられる。これらは、2種類以上を適宜混合して用いてもよい。重合性単量体としては、樹脂粘度と機械物性の点からスチレン、メタクリル酸メチルの適用が好ましい。
 好ましい実施態様において、本発明においては、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)中のイソシアネート基重量%が、0を超えて8重量%、好ましくは0.1~8重量%になるように重合性単量体を配合する。更に好ましくはウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)中のイソシアネート基重量%が0.2~8重量%になるように重合性単量体を配合する。イソシアネート基が少量でも存在することにより、繊維等への接着性が向上し、より良好な機械物性を得ることができるためである。例えば、ウレタン(メタ)アクリレート(A)100重量部を重合性単量体20~200重量部に溶解することができる。好ましくは、ウレタン(メタ)アクリレート(A)100重量部を重合性単量体40~150重量部に溶解する。ウレタン(メタ)アクリレート(A)100重量部に対する重合性単量体の量が40部未満の場合、極めて高い粘度になり成形性に劣る虞がある。ウレタン(メタ)アクリレート(A)100重量部に対する重合性単量体の量が150部を超えると、得られる硬化成形物の性能が劣る虞がある。
 ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)中のイソシアネート基が0.1重量%未満では炭素繊維との密着性に劣り、十分な圧縮強さ、層間せん断強さが得られない虞があり、8重量%を超えると曲げ強さや引張り強さが低下し、機械物性のバランスが崩れる虞がある。
 本発明は、ハンドレイアップ成形、RTM(Resin Transfer Molding)成形やVaRTM(Vacuum assisted Resin Transfer Molding)成形に適用するため、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)の粘度は、30~700mPa・s(25℃)であることが好ましい。30mPa・s未満の場合、炭素繊維への含浸時に樹脂抜けの虞があり、700mPa・sを超える場合、未含浸部位が残る虞がある。ただし、温調設備を使用して意図的に樹脂粘度を低く又は高くする場合はこの限りではない。
 本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)及びウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)の硬化は、従来のラジカル重合型樹脂と同様の公知の方法が適用できる。有機過酸化物による硬化、紫外線開始剤による硬化、電子線による硬化が挙げられる。また、硬化速度の調整のための促進剤、重合禁止剤、空気乾燥性を付与するためのワックス類も従来のラジカル硬化型樹脂と同様に添加することができる。
 有機過酸化物系の硬化剤として、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド系、ベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド系、t-ブチルパーオキシベンゾエートなどのパーオキシエステル系、クメンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド系、ジクミルパーオキサイドなどジアルキルパーオキサイド系等が挙げられる。硬化剤の添加量は、ウレタン(メタ)アクリレート(A)及びウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)樹脂100重量部に対して、0.05~5重量部である。
 紫外線開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンジル、メチルオルソベンゾイルベンゾエートなどのベンゾフェノン系、ベンゾインアルキルエーテルのようなベンゾインエーテル系、ベンジルジメチルケタール、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、4-イソプロピル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオフェノン、1,1-ジクロロアセトフェノンなどのアセトフェノン系、2-クロロチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン系等が挙げられる。紫外線開始剤の添加量は、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.1~5重量部である。
 硬化促進剤としては、例えばナフテン酸コバルト、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、オクチル酸バナジウム、ナフテン酸銅、ナフテン酸バリウム等金属石鹸類、バナジウムアセチルアセテート、コバルトアセチルアセテート、鉄アセチルアセトネート等の金属キレート類、N,N-ジメチルアニリン、N,N-ジエチルアニリン、N,N-ジメチル-p-トルイジン、4-(N,N-ジメチルアミノ)ベンズアルデヒド、ピリジン、フェニリモルホリン等の3級アミン類等が挙げられる。硬化促進剤の添加量は、0.05~5重量部である。
 また、本発明の炭素繊維強化プラスチック用樹脂組成物は、エチレン性不飽和基を有する熱硬化性樹脂に、本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物が配合された0.1~8重量%のイソシアネート基を有することを特徴とする。
 本発明のウレタン(メタ)アクリレート(A)及びウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)には、他のエチレン性不飽和基を有する熱硬化性樹脂をブレンドし使用することができる。熱硬化性樹脂とは、例えば、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂のことであり、いずれもブレンド樹脂中のイソシアネート基が0.1~8重量%になるように配合することが、炭素繊維との密着性という観点から好ましい。また、水酸基やカルボキシル基を有する不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ(メタ)アクリレート樹脂とブレンドする場合は、保存安定性という観点から、成形直前混合が望ましい。
 本発明の炭素繊維強化プラスチック用樹脂組成物は炭素繊維以外の強化繊維との強化プラスチックにも適用できる。炭素繊維以外の強化繊維として、ガラス繊維、アラミド繊維、ザイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ボロン繊維、バサルト繊維、セルロース等をあげることができるが、これらには限定されない。
 以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。本実施例において「部」は特に断らない限り重量部である。
 合成例におけるイソシアネート基含有量は、各樹脂を乾燥トルエンに溶解した後、過剰のジ-n-ブチルアミン溶液を加えて反応させ、残ったジ-n-ブチルアミンを塩酸で逆滴定し測定した。
合成例1
 ガス導入管、攪拌装置、冷却管、温度計を備えた反応容器にイソホロンジイソシアネート(エボニック社製)404部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール(デュポン社製)76部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート(三菱ガス化学社製)169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.10重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.37重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-1)。
合成例2
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート394部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,4-ブタンジオール(三菱化学社製)86部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.11重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.37重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-2)。
合成例3
 撹拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器にテレフタル酸ジメチル687部、1,3-プロパンジオール539部を仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら200℃で5時間エステル交換反応させ、水酸基当量138g/eqのポリエステルポリオール(P-1)を得た。次いで合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート314部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、ポリエステルポリオール(P-1)166部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とスチレンモノマー217部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.09重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー133部で希釈し、イソシアネート基を1.36重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-3)。
合成例4
 合成例1と同様の装置に、ヘキサメチレンジイソシアネート206部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、テトラブロモビスフェノールA(2-ヒドロキシエチルエーテル)(明成化学社製)417部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート96部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部とスチレンモノマー240部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。ウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.31重量%、エチレン性不飽和基当量977g/eqであった。その後、スチレンモノマー40部で希釈し、イソシアネート基を1.66重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-4)。
合成例5
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート396部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール85部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、0.21重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を0.14重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-5)。
合成例6
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート425部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール55部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、6.85重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を4.45重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-6)。
合成例7
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート445部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール35部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、11.59重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を7.53重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-7)。
合成例8
 合成例1と同様の装置に1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(武田薬品社製)333部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール37部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート279部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.06重量%、エチレン性不飽和基当量300g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.34重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-8)。
合成例9
 合成例1と同様の装置に2,5-ビス(イソシアナトメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(武田薬品社製)411部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,4-ブタンジオール127部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート112部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、1.94重量%、エチレン性不飽和基当量758g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.26重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-9)。
合成例10
 合成例1と同様の装置にポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製)356部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、2-ヒドロキシエチルメタクリレート293部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、1.98重量%、エチレン性不飽和基当量288g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.29重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-10)。
合成例11
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート309部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、ポリエステルポリオール(P-1)294部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート47部とスチレンモノマー217部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、1.90重量%、エチレン性不飽和基当量1804g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.24重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-11)。
合成例12
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート393部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール87部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が無くなったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、0.00重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を含有しないウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-12)。
合成例13
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート395部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール85部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、0.10重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を0.07重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-13)。
合成例14
 合成例1と同様の装置にヘキサメチレンジイソシアネート503部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、2-ヒドロキシエチルアクリレート347部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、14.77重量%、エチレン性不飽和基当量284g/eqであった。その後、スチレンモノマー150部で希釈し、イソシアネート基を12.55重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-14)。
合成例15
 合成例1と同様の装置に、ビスフェノールA型エポキシ化合物(JER「#1004」)454部、メタクリル酸85部、2-メチルイミダゾール1.65部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.3部を仕込み、空気を吹き込みながら、攪拌下、加熱して温度を110~120℃に保持し10時間反応させた。その後、スチレンモノマー460部で希釈し、エチレン性不飽和基当量549g/eqのエポキシアクリレート樹脂を得た(a-15)。
合成例16
 撹拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に無水フタル酸360部、フマル酸282部、エチレングリコール90部、プロピレングリコール399部を仕込み、窒素雰囲気下、撹拌しながら210℃で11時間、重縮合反応させた。の後、スチレンモノマー430部で希釈し、エチレン性不飽和基当量411g/eqの不飽和ポリエステル樹脂(a-16)。
合成例17
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート397部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,3-プロパンジオール84部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート169部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、0.41重量%、エチレン性不飽和基当量500g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を0.26重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-17)。
合成例18
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネート377部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら、1,6-ヘキサンジオール(宇部興産社製)105部と2-ヒドロキシエチルメタクリレート167部とモノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.08重量%、エチレン性不飽和基当量505g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.35重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-18)。
合成例19 
 合成例1と同様の装置にイソホロンジイソシアネートの3量体(エボニック社製VESTANT T 1890)358部とジブチル錫ジラウレート0.13部を仕込み、撹拌下、空気を吹き込みつつ加熱しながら溶解させたのち、2-ヒドロキシエチルメタクリレート106部とペンタエリスリトールトリアクリレート(東亜合成社製アロニックスM-305)186部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.32部の混合液を40分かけて滴下した。温度を85~95℃に保持し反応させた。反応はIRにて追跡し、イソシアネート基の吸収(2250cm-1付近)が一定になったところを終点とした。反応には3時間を要した。重合性単量体による希釈前のウレタン(メタ)アクリレートのイソシアネート基含有量は、2.01重量%、エチレン性不飽和基当量234g/eqであった。その後、スチレンモノマー350部で希釈し、イソシアネート基を1.31重量%含有するウレタン(メタ)アクリレート樹脂を得た(a-19)。
合成例20  
 合成例1と同様の装置に、フェノールノボラック型エポキシ化合物(DIC製「N-740」)405部、メタクリル酸195部、2-メチルイミダゾール1.65部、モノメチルエーテルハイドロキノン0.3部を仕込み、空気を吹き込みながら、攪拌下、加熱して温度を110~120℃に保持し10時間反応させた。その後、スチレンモノマー400部で希釈し、エチレン性不飽和基当量264g/eqのエポキシアクリレート樹脂を得た(a-20)。
 実施例1~13、参照例1~4及び比較例1~4を表1~3に示す。粘度調整用にはメタクリル酸メチルを使用した。下記各評価結果を表4~6に示す。参照例4はポリエステルポリオールをアルコール化合物に使用したウレタンメタクリレート(日本ユピカ社製ユピカ8921)である。
 実施例14~16、比較例5を表7、8に示す。下記評価結果を表10、11に示す。比較例5は、実施例16に対するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
積層板の作製
 実施例1~13、参照例1~4及び比較例1~3の各樹脂150部に促進剤として6%ナフテン酸コバルト0.5部を加え攪拌した後に、硬化剤メチルエチルケトンパーオキサイド1.0部を配合し、炭素繊維の平織りクロス(東レ(株)製 商品名『T-6343』)に含浸させ、ハンドレイアップ成形にて成形した。比較例4では、ビスフェノールF型エポキシ樹脂(三菱化学製JER807)100部に脂肪族ポリアミン(三菱化学製JERキュアST11)53部を加えたものを含浸させ、積層板を成形した。
積層構成:25cm×25cm×8枚、厚さ2mm、炭素繊維コンテント40Vf(体積)%。硬化条件:常温硬化(23℃)×6時間、80℃×2時間、100℃×2時間
(作業性評価)
 ハンドレイアップ成形の積層開始から終了までの時間を計測し、作業性の指標とした。◎:~15分 ○:15~20分 △:25~30分 ×:30分~
(機械物性評価)
 各積層板について、圧縮強さ(JIS K 7018)、層間せん断強さ(JIS K 7078)、曲げ強さ(JIS K 7074)、引張り強さ(JIS K 7113)を各JISに準拠し測定した。
(耐熱性評価)
 各樹脂の注型物を積層板作製時と同様の硬化方法で作製し、熱変形温度(JIS K 6911)をJISに準拠し測定した。
(ボイド有無の確認)
 20cm×2mmの断面をマイクロスコープ(200倍)で観察し、下記基準で評価した。○:0~3個、△:3~9個、×:10個以上
 表1,2,7に示した本発明のイソシアネート基とエチレン性不飽和基を有するウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)が配合された実施例1~16の樹脂を使用した炭素繊維強化プラスチックは、作業性、機械物性に優れる結果を示した。特に圧縮強さ、層間せん断強さにおいては良好な結果であった。また、実施例3、実施例8、実施例10、実施例16は、耐熱性においても良好な結果を示した。一方比較例1~5では、十分な圧縮強さ、層間せん断強さを得ることができなかった。

Claims (11)

  1.  一般式[化1]:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
    (但し、式中、Xは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物残基、Mは、式[化2]:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
    を少なくとも含み、上記[化2]以外は、式[化3]:
    であり、Qは、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物残基を示す。nは、2~7である。)に示すウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)。
  2.  一般式[化4]:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
    (但し、式中、Xは、2個以上のイソシアネート基を有する化合物残基、Yは、2個以上の水酸基を有するアルコール化合物残基、Mは、式[化5]:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
    を少なくとも含み、上記[化5]以外は、式[化6]:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
    であり、Qは、エチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物残基を示す。nは、1~5000である。)に示すウレタン(メタ)アクリレート化合物(A)。
  3.  2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物を反応させるか、又は2個以上のイソシアネート基を有する化合物とエチレン性不飽和基含有モノアルコール化合物及び2個以上の水酸基を有するアルコール化合物を反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートにあって、イソシアネート基とエチレン性不飽和基を有することを特徴とするウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物。
  4.  前記ウレタン(メタ)アクリレート(A)中のイソシアネート基は、0.1~12重量%である請求項1~3項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物。
  5.  前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールから選ばれる1種以上である請求項1~4項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物。
  6.  前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体とグリコールの重縮合により得られるポリエステルポリオールである請求項1~4項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物。
  7.  前記2個以上の水酸基を有するアルコール化合物は、テレフタル酸、イソフタル酸、それらのエステル形成性誘導体から選ばれる1種以上と1,3-プロパンジオール、1,4-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールから選ばれる1種以上との重縮合により得られるポリエステルポリオールである請求項1~6項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物。
  8.  前記2個以上のイソシアネート基を有する化合物は、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、及びこれらの多量体、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートから選ばれる1種以上である請求項1~7項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物。
  9.  請求項1~8項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物と重合性単量体から成るウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)。
  10.  請求項9記載のウレタン(メタ)アクリレート樹脂(B)中のイソシアネート基が0.1~8重量%であるウレタン(メタ)アクリレート樹脂。
  11.  エチレン性不飽和基を有する熱硬化性樹脂に請求項1~8項のいずれか1項に記載のウレタン(メタ)アクリレート(A)化合物が配合された0.1~8重量%のイソシアネート基を有する炭素繊維強化プラスチック用樹脂組成物。
PCT/JP2014/000160 2013-01-29 2014-01-15 ウレタン(メタ)アクリレート化合物 WO2014119234A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14746050.5A EP2952532A4 (en) 2013-01-29 2014-01-15 Urethane (meth) acrylate compound
US14/763,645 US9518007B2 (en) 2013-01-29 2014-01-15 Urethane (meth) acrylate compound
CN201480006451.4A CN104955862B (zh) 2013-01-29 2014-01-15 氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物
JP2014559546A JP6282602B2 (ja) 2013-01-29 2014-01-15 ウレタン(メタ)アクリレート化合物
KR1020157020280A KR101765775B1 (ko) 2013-01-29 2014-01-15 우레탄(메타)아크릴레이트 화합물

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-014694 2013-01-29
JP2013014694 2013-01-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014119234A1 true WO2014119234A1 (ja) 2014-08-07

Family

ID=51261952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/000160 WO2014119234A1 (ja) 2013-01-29 2014-01-15 ウレタン(メタ)アクリレート化合物

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9518007B2 (ja)
EP (1) EP2952532A4 (ja)
JP (1) JP6282602B2 (ja)
KR (1) KR101765775B1 (ja)
CN (1) CN104955862B (ja)
TW (1) TWI619737B (ja)
WO (1) WO2014119234A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017043732A (ja) * 2015-08-28 2017-03-02 日本ユピカ株式会社 ラジカル重合性樹脂組成物及びその硬化方法
WO2017086231A1 (ja) * 2015-11-16 2017-05-26 日本ユピカ株式会社 繊維強化プラスチック成形品、及びその製造方法
WO2017163899A1 (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品
WO2019065209A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 Dic株式会社 プリプレグ用樹脂組成物、プリプレグ及び成形品
WO2019065210A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 Dic株式会社 プリプレグ用樹脂組成物、プリプレグ及び成形品
US20190169387A1 (en) * 2016-05-30 2019-06-06 Japan U-Pica Company, Ltd. Prepreg sheet and manufacturing method of fiber-reinforced composite material
WO2021131564A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108026300B (zh) * 2015-12-21 2021-05-07 Dic株式会社 预浸料和成型品
US20200094495A1 (en) * 2016-12-07 2020-03-26 Dic Corporation RESIN COMPOSITION FOR VaRTM MOLDING, MOLDING MATERIAL, MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING MOLDED ARTICLE
DE102017006272A1 (de) * 2017-07-01 2019-01-03 Audi Ag Fahrzeugstruktur mit optimiertem Crashverhalten
JP7027813B2 (ja) * 2017-11-01 2022-03-02 Dic株式会社 合成皮革、及び、その製造方法
KR102647123B1 (ko) * 2021-06-23 2024-03-14 강남제비스코 주식회사 우레탄 변성 아크릴수지 조성물 및 그의 제조방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62292839A (ja) 1986-06-12 1987-12-19 Toa Nenryo Kogyo Kk 繊維強化複合材料
JPS63265931A (ja) * 1987-04-23 1988-11-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 炭素繊維強化複合材料組成物
JPH0333270A (ja) * 1989-04-27 1991-02-13 Aerospat Soc Natl Ind 複合材料用炭素繊維の潤滑用物質及びかかる複合材料の製造方法
JPH11200252A (ja) 1998-01-06 1999-07-27 Toray Ind Inc 炭素繊維用サイジング剤およびそれでサイズ処理された炭素繊維およびそれからなる複合材料
JP2001040061A (ja) * 1999-07-27 2001-02-13 Hitachi Kasei Polymer Co Ltd 光硬化性樹脂組成物
JP2006111876A (ja) * 2004-10-07 2006-04-27 Bayer Materialscience Ag 化学作用を有する放射線により硬化可能な基を含む低粘度アロファネートの製造方法
JP2007277554A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Bayer Materialscience Ag 耐性が増大した化学線硬化可能なアロファネート含有ポリウレタンプレポリマーの製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5189093A (en) * 1989-04-27 1993-02-23 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Batching process for treatment of carbon fibers
JP2002097235A (ja) 2000-09-26 2002-04-02 Jsr Corp 液状硬化性樹脂組成物およびその硬化物
MXPA05001740A (es) * 2002-08-12 2005-08-16 Valspar Sourcing Inc Resina para revestimiento en gel a base de acrilato de uretano y metodo para elaborarla.
JP4564834B2 (ja) 2004-09-24 2010-10-20 Jsr株式会社 光ファイバアップジャケット用液状硬化性樹脂組成物
JP4555061B2 (ja) * 2004-09-28 2010-09-29 Jsr株式会社 光ファイバアップジャケット用放射線硬化型液状樹脂組成物
US7700264B2 (en) 2005-10-31 2010-04-20 Nippon Paint Co., Ltd. Photosensitive resin composition, image forming material and image forming method using thereof
DE102010001956A1 (de) 2009-02-17 2010-08-19 Basf Se Verfahren zur Herstellung wasseremulgierbarer Polyurethanacrylate
WO2010108863A1 (de) * 2009-03-24 2010-09-30 Basf Se Strahlungshärtbare hochfunktionelle polyurethan(meth)acrylate
WO2012164020A1 (en) 2011-06-01 2012-12-06 Dsm Ip Assets B.V. Resin composition

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62292839A (ja) 1986-06-12 1987-12-19 Toa Nenryo Kogyo Kk 繊維強化複合材料
JPS63265931A (ja) * 1987-04-23 1988-11-02 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 炭素繊維強化複合材料組成物
JPH0333270A (ja) * 1989-04-27 1991-02-13 Aerospat Soc Natl Ind 複合材料用炭素繊維の潤滑用物質及びかかる複合材料の製造方法
JPH11200252A (ja) 1998-01-06 1999-07-27 Toray Ind Inc 炭素繊維用サイジング剤およびそれでサイズ処理された炭素繊維およびそれからなる複合材料
JP2001040061A (ja) * 1999-07-27 2001-02-13 Hitachi Kasei Polymer Co Ltd 光硬化性樹脂組成物
JP2006111876A (ja) * 2004-10-07 2006-04-27 Bayer Materialscience Ag 化学作用を有する放射線により硬化可能な基を含む低粘度アロファネートの製造方法
JP2007277554A (ja) * 2006-04-04 2007-10-25 Bayer Materialscience Ag 耐性が増大した化学線硬化可能なアロファネート含有ポリウレタンプレポリマーの製造方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2952532A4
T.E.LIPATOVA ET AL.: "Electrochemical polymerization of unsaturated isocyanate on the surface of carbon fibers", VYSOKOMOLEKULYARNYE SOEDINENIYA, SERIYA A, vol. 28, no. 10, 1 January 1986 (1986-01-01), pages 2267 - 2275, XP024127042, DOI: 10.1016/0032-3950(86)90042-0 *
V.G.MATYUSHOVA ET AL.: "Electroinitiated polymerization of aliphatic isocyanate-containing oligomer in the presence of carbon fibres", UKRAINSKII KHIMICHESKII ZHURNAL, vol. 54, no. 11, 1988, pages 1213 - 1216, XP008180180 *
Y.THOMAS ET AL.: "Improvement of fiber/matrix bonding in carbon-fiber/acrylic composites by electron irradiation: concept of bifunctional chemical coupling agent", COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 52, no. 3, 1 January 1994 (1994-01-01), pages 299 - 307, XP055150963, DOI: 10.1016/0266-3538(94)90165-1 *
Y.THOMAS ET AL.: "Synthesis of (6-isocyanato n- hexyl) carbamoyloxyethylmethacrylate and its uses as sizing-agent for carbon fiber composite materials cured by electron beam", POLYMER BULLETIN, vol. 29, no. 3/4, 1 September 1992 (1992-09-01), pages 259 - 264, XP055266863, DOI: 10.1007/BF00944816 *
YU.S.LIPATOV ET AL.: "Effect of small oligomer additives on the viscoelastic properties of carbon fiber plastics", MEKHANIKA KOMPOZITNYKH MATERIALOV, vol. 29, no. 4, 1 August 1993 (1993-08-01), pages 440 - 445, XP055266859, DOI: 10.1007/BF00617155 *

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017043732A (ja) * 2015-08-28 2017-03-02 日本ユピカ株式会社 ラジカル重合性樹脂組成物及びその硬化方法
EP3378887A4 (en) * 2015-11-16 2019-07-03 Japan U-PICA Company, Ltd FIBER-REINFORCED PLASTIC-MOLDED ARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
WO2017086231A1 (ja) * 2015-11-16 2017-05-26 日本ユピカ株式会社 繊維強化プラスチック成形品、及びその製造方法
JPWO2017086231A1 (ja) * 2015-11-16 2018-08-30 日本ユピカ株式会社 繊維強化プラスチック成形品、及びその製造方法
WO2017163899A1 (ja) * 2016-03-24 2017-09-28 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品
JP6260754B1 (ja) * 2016-03-24 2018-01-17 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品
US10793690B2 (en) 2016-03-24 2020-10-06 Dic Corporation Prepreg and molded article
US20190169387A1 (en) * 2016-05-30 2019-06-06 Japan U-Pica Company, Ltd. Prepreg sheet and manufacturing method of fiber-reinforced composite material
JPWO2019065210A1 (ja) * 2017-09-27 2019-11-14 Dic株式会社 プリプレグ用樹脂組成物、プリプレグ及び成形品
KR102302980B1 (ko) 2017-09-27 2021-09-17 디아이씨 가부시끼가이샤 프리프레그용 수지 조성물, 프리프레그 및 성형품
WO2019065210A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 Dic株式会社 プリプレグ用樹脂組成物、プリプレグ及び成形品
KR20200044898A (ko) * 2017-09-27 2020-04-29 디아이씨 가부시끼가이샤 프리프레그용 수지 조성물, 프리프레그 및 성형품
KR20200044897A (ko) * 2017-09-27 2020-04-29 디아이씨 가부시끼가이샤 프리프레그용 수지 조성물, 프리프레그 및 성형품
WO2019065209A1 (ja) * 2017-09-27 2019-04-04 Dic株式会社 プリプレグ用樹脂組成物、プリプレグ及び成形品
US11760849B2 (en) 2017-09-27 2023-09-19 Dic Corporation Prepreg resin composition, prepreg and molded article
JPWO2019065209A1 (ja) * 2017-09-27 2019-11-14 Dic株式会社 プリプレグ用樹脂組成物、プリプレグ及び成形品
KR102302981B1 (ko) 2017-09-27 2021-09-17 디아이씨 가부시끼가이샤 프리프레그용 수지 조성물, 프리프레그 및 성형품
US11479630B2 (en) 2017-09-27 2022-10-25 Dic Corporation Prepreg resin composition, prepreg, and molded article
JP7024924B2 (ja) 2019-12-25 2022-02-24 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品
CN114729144A (zh) * 2019-12-25 2022-07-08 Dic株式会社 预浸料和成形品
JPWO2021131564A1 (ja) * 2019-12-25 2021-12-23 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品
WO2021131564A1 (ja) * 2019-12-25 2021-07-01 Dic株式会社 プリプレグ及び成形品
CN114729144B (zh) * 2019-12-25 2024-04-12 Dic株式会社 预浸料和成形品

Also Published As

Publication number Publication date
JP6282602B2 (ja) 2018-02-21
KR20150108847A (ko) 2015-09-30
US9518007B2 (en) 2016-12-13
US20150361035A1 (en) 2015-12-17
KR101765775B1 (ko) 2017-08-07
TW201431897A (zh) 2014-08-16
CN104955862B (zh) 2018-01-09
JPWO2014119234A1 (ja) 2017-01-26
EP2952532A1 (en) 2015-12-09
EP2952532A4 (en) 2016-07-06
TWI619737B (zh) 2018-04-01
CN104955862A (zh) 2015-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6282602B2 (ja) ウレタン(メタ)アクリレート化合物
JP4856292B2 (ja) 炭素繊維用サイジング剤、炭素繊維、及びその製造方法、ならびに、炭素繊維を含む成形材料及び成形品
KR102338767B1 (ko) 프리프레그 시트, 및 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법
CN108026300B (zh) 预浸料和成型品
JP6376878B2 (ja) 繊維強化プラスチック成形材料および繊維強化プラスチック成形品
US10793690B2 (en) Prepreg and molded article
WO2017086231A1 (ja) 繊維強化プラスチック成形品、及びその製造方法
CN113454139A (zh) 纤维增强塑料中间基材用液体组合物、纤维增强塑料中间基材和上述纤维增强塑料中间基材的制造方法
JP6493776B1 (ja) シートワインディング成形方法
JP6626663B2 (ja) ラジカル重合性樹脂組成物及びその硬化方法
JP6762388B2 (ja) 繊維強化プラスチック中間基材用液状組成物、繊維強化プラスチック中間基材、及び前記繊維強化プラスチック中間基材の製造方法
JP2023019618A (ja) 繊維強化プラスチック中間材料用液状組成物、繊維強化プラスチック中間材料、及び前記繊維強化プラスチック中間材料の製造方法
JP2023070793A (ja) 液状組成物及び該液状組成物を用いた繊維強化複合材料
JP2023158535A (ja) 繊維強化プラスチック中間基材用液状組成物、繊維強化プラスチック中間基材、及び前記繊維強化プラスチック中間基材の製造方法
JP2023179148A (ja) 繊維強化プラスチック中間基材用液状組成物、中間基材、及び前記中間基材の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14746050

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014559546

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157020280

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14763645

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2014746050

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE