WO2021241286A1 - エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

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謙一 竹内
洋史 加藤
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住友化学株式会社
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    • C08J2363/00Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins

Definitions

  • the present invention relates to an epoxy resin composition and a cured product thereof.
  • Epoxy resin is applied to various applications such as fiber reinforced plastics, electronic parts, adhesives, paints, etc. because its cured product has excellent heat resistance, strength, chemical resistance, adhesiveness, etc. ing.
  • a composition containing an epoxy resin (hereinafter referred to as "epoxy resin composition”) usually contains a curing agent for curing the composition, and may further contain a curing accelerator [for example,. , Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-083634 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-032510 (Patent Document 2)].
  • the epoxy resin composition is required to have characteristics according to the application to which it is applied. Generally, the epoxy resin composition is required to have a low viscosity and a long pot life from the viewpoint of workability. Further, the cured product of the epoxy resin composition is required to have high heat resistance depending on the application to which it is applied, and may be required to have tensile properties.
  • An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition having a low viscosity and a long pot life, and capable of giving a cured product exhibiting good heat resistance, and a cured product thereof.
  • the present invention provides the following epoxy resin compositions, cured products, and the like.
  • An epoxy resin composition containing an epoxy resin (A), a curing agent (B), and an imidazole adduct-type curing accelerator (C).
  • the curing agent (B) has the following formula (B-1):
  • R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a methoxy group or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
  • R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group or a methoxy group.
  • Containing compound (B-2) represented by The epoxy resin composition has a content of the compound (B-2) of 2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A).
  • the content of the compound (B-2) is 2.5 parts by mass or more and 4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A), according to [1] or [2].
  • Epoxy resin composition [4] Of [1] to [3], the ratio of the content of the compound (B-2) to the content of the compound (B-1) is 0.20 or more and 0.95 or less in terms of mass ratio.
  • the epoxy resin composition according to any one.
  • [5] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [4], wherein the epoxy resin (A) contains an epoxy resin having two epoxy groups in the molecule.
  • [6] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [5], further comprising a Lewis acid compound (D) having a boron atom or an aluminum atom.
  • a prepreg containing the epoxy resin composition according to any one of [1] to [6] and a fiber.
  • [9] A composition containing a cured product and fibers of the epoxy resin composition according to any one of [1] to [6].
  • Epoxy resin composition has the following components: Epoxy resin (A), Curing agent (B) and imidazole adduct-type curing accelerator (C) including.
  • the curing agent (B) is a compound represented by the above formula (B-1) (hereinafter, also referred to as “compound (B-1)”) and a compound represented by the above formula (B-2) (hereinafter, referred to as “compound”). Also referred to as “compound (B-2)").
  • each component contained in or may be contained in the epoxy resin composition and the epoxy resin composition will be described in detail.
  • the compounds exemplified as the components contained in or may be contained in the epoxy resin composition in the present specification may be used alone or in combination of two or more.
  • Epoxy resin (A) is not particularly limited as long as it has one or more epoxy groups in the molecule, but is preferably in the molecule from the viewpoint of curability of the epoxy resin composition and heat resistance and strength of the cured product. It contains an epoxy resin having two or more epoxy groups, and more preferably contains an epoxy resin having two epoxy groups in the molecule.
  • Examples of the epoxy resin having two or more epoxy groups in the molecule include, for example. Obtained by reacting a polyhydric phenol compound such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, biphenyldiol, naphthalenediol, novolak resin obtained by condensing or cocondensing phenols with aldehydes, and epichlorohydrin.
  • a polyhydric phenol compound such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, biphenyldiol, naphthalenediol, novolak resin obtained by condensing or cocondensing phenols with aldehydes, and epichlorohydrin.
  • Aromatic glycidyl ether type epoxy resin that can be used; An aliphatic glycidyl obtained by reacting a polyhydric alcohol compound such as 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, pentaerythritol, and sorbitol with epichlorohydrin.
  • a polyhydric alcohol compound such as 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, pentaerythritol, and sorbitol with epichlorohydrin.
  • Ether type epoxy resin A glycidyl ester type epoxy resin that can be obtained by reacting a polybasic acid such as phthalic acid, hexahydrophthalic acid, or dimer acid with epichlorohydrin; A glycidylamine type epoxy resin obtained by reacting amines such as aniline, toluidine, diaminodiphenylmethane, p-aminophenol, and p-aminocresol with epichlorohydrin; Olefin compounds having two or more unsaturated bonds in the molecule such as soybean oil and polybutadiene, inden, 4-vinyl-1-cyclohexene, 3-cyclohexene-1-carboxylic acid (3-cyclohexenyl) methyl and the like.
  • Examples thereof include an alicyclic epoxy resin obtained by oxidizing a cyclic olefin compound having two or more unsaturated bonds in a molecule with a peracid (peracetic acid or the like).
  • the above-exemplified epoxy resin can be an epoxy resin having two epoxy groups in the molecule.
  • Examples of the aromatic glycidyl ether type epoxy resin having two epoxy groups in the molecule include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, and biphenyldiol type epoxy resin. , Naphthalene diol type epoxy resin can be mentioned.
  • Examples of the aliphatic glycidyl ether type epoxy resin having two epoxy groups in the molecule include hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, and polyethylene.
  • Examples thereof include glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, and neopentyl glycol diglycidyl ether.
  • Examples of the glycidyl ester type epoxy resin having two epoxy groups in the molecule include phthalic acid diglycidyl ester, hexahydrophthalic acid diglycidyl ester, and dimer acid diglycidyl ester.
  • Examples of the glycidylamine type epoxy resin having two epoxy groups in the molecule include glycidylaniline and glycidyltoluidine.
  • the epoxy resin (A) preferably contains an aromatic glycidyl ether type epoxy resin, and is more preferable. Contains a bisphenol type epoxy resin, more preferably a bisphenol A type epoxy resin.
  • the epoxy resin (A) preferably contains a liquid epoxy resin, and more preferably, when the epoxy resin (A) contains one or more kinds of epoxy resins, the epoxy resin (A) as a whole is liquid. ..
  • the term "liquid” means to exhibit fluidity at 25 ° C.
  • Substances that are "liquid” in the present specification usually show viscosity, and the viscosity is measured by an E-type viscometer in a viscosity range that cannot be measured by a viscometer (EMS viscometer) using an electromagnetic spinning method or an EMS viscometer.
  • the viscosity at 25 ° C. may be 0.0001 Pa ⁇ s to 1000 Pa ⁇ s and may be 0.001 Pa ⁇ s to 500 Pa ⁇ s.
  • it When it is "liquid", it includes a state in which one or more components are dispersed in other components.
  • Examples of the case where the epoxy resin (A) is liquid as a whole include the following cases. a) When the epoxy resin (A) is made of one kind of liquid epoxy resin b) When the epoxy resin (A) is a mixture of two or more kinds of liquid epoxy resins c) When the epoxy resin (A) is one or more kinds of liquid When the epoxy resin is a mixture of one or more solid epoxy resins and the mixture is liquid d) When the epoxy resin (A) is a mixture of two or more solid epoxy resins and the mixture is liquid
  • the epoxy resin (A) may contain a solid epoxy resin.
  • solid means a solid at 25 ° C.
  • the solid epoxy resin may be dissolved or dispersed in the liquid epoxy resin. In order to carry out the curing reaction uniformly, it is preferable that the solid epoxy resin is uniformly dissolved.
  • the viscosity of the epoxy resin (A) (when two or more kinds of epoxy resins are contained, the viscosity as a mixture of the two or more kinds of epoxy resins) is determined.
  • the viscosity at 25 ° C. according to the EMS viscosity meter is preferably 50 Pa ⁇ s or less, more preferably 40 Pa ⁇ s or less, and further preferably 20 Pa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the epoxy resin (A) at 25 ° C. is usually 0.01 Pa ⁇ s or more, may be 0.1 Pa ⁇ s or more, or may be 1 Pa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the epoxy resin (A) is the viscosity at 25 ° C. by an EMS viscometer, preferably 0.01 Pa ⁇ s or more and 50 Pa ⁇ s or less, more preferably 0.1 Pa ⁇ s or more and 40 Pa ⁇ s or less, and 1 Pa ⁇ s. More than 20 Pa ⁇ s or less is more preferable.
  • epoxy resin having two or more epoxy groups in the molecule only one type may be used, or two or more types may be used in combination.
  • the combined use of the bisphenol A type epoxy resin and the biphenyl type epoxy resin is preferable because it may be advantageous in achieving both good heat resistance and good tensile properties.
  • the epoxy resin (A) preferably contains an epoxy resin having two epoxy groups in the molecule.
  • the epoxy resin (A) is selected from the group consisting of an epoxy resin having two epoxy groups in the molecule, an epoxy resin having one epoxy group in the molecule, and an epoxy resin having three or more epoxy groups in the molecule. It may contain one or more epoxy resins.
  • the content of the epoxy resin having two epoxy groups in the molecule of the epoxy resin (A) is, for example, 50 parts by mass or more in 100 parts by mass of the epoxy resin (A), and the characteristics of the cured product of the epoxy resin composition ( From the viewpoint of heat resistance and / or tensile properties, etc.), it is preferably 60 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, still more preferably 80 parts by mass or more, still more preferably 90 parts by mass. As mentioned above, it may be 100 parts by mass.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin (A) (when two or more kinds of epoxy resins are contained, the epoxy equivalent as a mixture of the two or more kinds of epoxy resins) is the tensile property and heat resistance of the cured product of the epoxy resin composition. From the viewpoint of strength and the like, it is preferably 30 g / eq or more and 500 g / eq or less, more preferably 40 g / eq or more and 400 g / eq or less, still more preferably 50 g / eq or more and 300 g / eq or less, and further. It is preferably 50 g / eq or more and 250 g / eq or less.
  • the epoxy equivalent of the epoxy resin can be measured according to JIS K 7236.
  • the curing agent (B) contains a compound capable of cross-linking and curing the epoxy resin (A).
  • the curing agent (B) includes the compound (B-1) represented by the above formula (B-1) and the compound (B-2) represented by the above formula (B-2).
  • the curing agent (B) may contain one kind of compound (B-1) or two or more kinds.
  • the curing agent (B) may contain one kind of compound (B-2) or two or more kinds.
  • R 1 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a methoxy group or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms.
  • the halogen atom in R 1 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
  • the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms in R 1 includes an aliphatic group (alkyl group, etc.), an alicyclic group group (cycloalkyl group, etc.), an aromatic group, and a combination of an alicyclic group and an alicyclic group.
  • Examples thereof include a hydrocarbon group composed of, and a hydrocarbon group composed of a combination of an aromatic group and an aliphatic group and / or an alicyclic group.
  • the hydrocarbon group preferably has 1 to 8 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group is a methyl group or a 1-phenylethyl group.
  • R 1 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and more preferably a hydrogen atom.
  • the positional relationship between the two OH groups of the compound (B-1) may be any of the ortho-position, the meta-position, and the para-position, but from the viewpoint of reducing the viscosity of the epoxy resin composition and in the epoxy resin composition. From the viewpoint of suppressing crystal precipitation in the above, the ortho-position or the meta-position is preferable, and the meta-position is more preferable.
  • the compound (B-1) has a viewpoint of reducing the viscosity of the epoxy resin composition, suppressing crystal precipitation in the epoxy resin composition, and lowering the melting temperature when preparing the epoxy resin composition.
  • a compound having a melting point of 150 ° C. or lower is preferable, and a compound having a melting point of 130 ° C. or lower is more preferable.
  • Examples of the compound (B-1) having a melting point of 150 ° C. or lower include catechol (1,2-dihydroxybenzene), resorcin (1,3-dihydroxybenzene), 4-fluoro-1,3-dihydroxybenzene, 2-.
  • compound (B-1) comprises 1,3-dihydroxybenzene.
  • R 2 represents a hydrogen atom, a halogen atom, a methyl group or a methoxy group.
  • the halogen atom in R 2 include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom.
  • R 2 from the viewpoint of the melting point, preferably a hydrogen atom, a methyl group or a methoxy group, more preferably a hydrogen atom.
  • the compound comprises (B-1) is a 1,3-dihydroxybenzene and a compound (B-2) is Dihydrocoumarin: containing (R 2 a hydrogen atom).
  • the content of the compound (B-2) is 2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A).
  • the epoxy resin composition according to the present invention in which the content of the compound (B-2) is 2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A), low viscosity and long pot life can be achieved. It can be shown and a cured product showing good heat resistance can be given.
  • the content of the compound (B-2) is preferably 2.5 parts by mass or more and 4.5 parts by mass or less, more preferably 2.5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin (A).
  • the inclusion of the predetermined amount of the compound (B-2) may be advantageous in enhancing the tensile properties of the cured product.
  • the content of the compound (B-2) in the epoxy resin composition is too small, the viscosity of the epoxy resin composition may increase and / or the heat resistance of the cured product may decrease. If the content of the compound (B-2) in the epoxy resin composition is excessively large, the pot life of the epoxy resin composition may be deteriorated.
  • the inclusion of the compound (B-1) in the epoxy resin composition is advantageous in improving the properties (heat resistance and / or tensile properties, etc.) of the cured product of the epoxy resin composition.
  • the epoxy resin composition may further contain a compound having three or more phenolic hydroxyl groups. By containing the compound, the properties (heat resistance and / or tensile properties, etc.) of the cured product of the epoxy resin composition may be improved.
  • Examples of the compound having three or more phenolic hydroxyl groups include a compound in which one of the hydrogen atoms directly bonded to the benzene ring of the compound (B-1) is replaced with a hydroxyl group, a phenol resin, a novolak resin and the like.
  • the epoxy resin composition may contain a compound having one phenolic hydroxyl group.
  • the compound having one phenolic hydroxyl group include phenol, cresol, xylenol, t-butylphenol and the like.
  • the molar ratio of the phenolic hydroxyl group content to the epoxy group content in the epoxy resin composition is, for example, 0.20 or more and 0.75 or less, which improves the properties of the cured product (heat resistance and / or tensile properties, etc.). From the viewpoint, it is preferably 0.25 or more and 0.67 or less, more preferably 0.3 or more and 0.6 or less, still more preferably 0.35 or more and 0.55 or less, and further preferably 0. 4 or more and 0.5 or less.
  • epoxy group content in the epoxy resin composition refers to the number (number of moles) of epoxy groups contained in the epoxy resin (A).
  • the "phenolic hydroxyl group content” is the phenolic hydroxyl group content in the epoxy resin composition, other than the number of phenolic hydroxyl groups (number of moles) of the compound (B-1) and the compound (B-1). It refers to the total number of phenolic hydroxyl groups (number of moles) of the phenolic compound having phenolic hydroxyl groups.
  • the content of the compound (B-1) in the epoxy resin composition is preferably an amount in which the molar ratio is within the above range, and is, for example, 1 part by mass or more and 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A). It is 5 parts by mass or more, preferably 25 parts by mass or less, and more preferably 8 parts by mass or more and 22 parts by mass or less.
  • the ratio of the content of the compound (B-2) to the content of the compound (B-1) in the epoxy resin composition is a mass ratio, preferably 0.20 or more and 0 or more. It is .95 or less, more preferably 0.20 or more and 0.75 or less, and further preferably 0.20 or more and 0.50 or less.
  • the epoxy resin composition may further contain other curing agents for epoxy resins other than those described above.
  • the other curing agent for epoxy resin may be a conventionally known curing agent.
  • the content of the curing agent for other epoxy resins in the curing agent (B) is the curing agent.
  • the total amount of (B) is 100 parts by mass, it is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, still more preferably 5 parts by mass or less, still more preferably 1 part by mass. The following (for example, 0 parts by mass).
  • Imidazole adduct-type curing accelerator refers to an agent having a function of accelerating a curing reaction.
  • promotion as used herein includes the case of initiating a curing reaction.
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) is used among the curing accelerators.
  • the use of the imidazole adduct-type curing accelerator (C) may be advantageous in achieving both the pot life of the epoxy resin composition and the curing property (fast curing property, etc.).
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) effectively performs a curing reaction between the epoxy resins (A) and a curing reaction between the epoxy resin (A) and the compound (B-1) and the compound (B-2). It is presumed that this is because the imidazole adduct-type curing accelerator (C) generally has potential and thus works favorably for prolonging the pot life as well as being able to initiate and / or accelerate. ..
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) as the curing accelerator is advantageous in enabling the curing reaction at a relatively low temperature, and also in improving the storage stability of the epoxy resin composition. But it is advantageous.
  • the imidazole adduct type curing accelerator (C) only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
  • “Potential” means that the product can be stably stored at room temperature (25 ° C.) even in the presence of an epoxy resin or an epoxy resin and a curing agent, while promoting the curing reaction by heat, light, pressure, or the like. A property that can express a function.
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) used in the present invention preferably has a property (thermal potential) capable of exhibiting a function of accelerating the curing reaction by heat.
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) is a compound in which an adduct is added to the imidazole compound.
  • the addition of the adduct gives the potential.
  • the adduct is, for example, a compound that can be bonded to the N atom of the imidazole ring, preferably the N atom at the 1-position, by reacting with the imidazole compound.
  • the bond is usually a covalent bond.
  • the adduct is preferably a compound that can impart good potential, and examples thereof include epoxy compounds, isocyanate compounds, (meth) acrylic compounds, and urea compounds.
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) is preferably a polymer compound obtained by reacting the imidazole compound with the above adduct. Further, the adduct may be further made into a solid solution with a phenol resin or the like, or may be surface-treated with an organic acid, a boric acid compound or the like.
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) thus produced is usually pulverized to a particle size of about 0.5 to 50 ⁇ m and dispersed in an epoxy resin for use. Since the imidazole adduct-type curing accelerator (C) generally has low solubility in an epoxy resin at room temperature, the imidazole adduct-type curing accelerator (C) mixed with the epoxy resin often exhibits thermal potential.
  • the imidazole adduct-type curing accelerator (C) is described in known patent documents, for example, JP-A-59-053526, JP-A-60-004524, JP-A-60-072917, JP-A-2005-206744. It can be produced by the methods described in JP-A-06-0731556, JP-A-06-172495, JP-A-2008-214567, JP-A-2014-177525, and the like.
  • a commercially available product may be used as the imidazole adduct-type curing accelerator (C).
  • the commercially available products of the imidazole ADEKA duct type curing accelerator (C) are all trade names, "Fujicure FXR-1020", “FXR-1030", “FXR-1032", “FXR-1081”, and "Fujicure FXR-1020".
  • the epoxy resin composition may contain one or more curing accelerators other than the imidazole adduct-type curing accelerator (C) as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the other curing accelerator is not particularly limited, and is, for example, a tertiary amine compound and a salt thereof, an imidazole compound (non-adduct type), an imidazolium salt, a phosphorus compound such as triphenylphosphine or a phosphonium salt, and a metal carboxylate. Examples thereof include salts, 2,3-dihydro-1H-pyrrolo [1,2-a] benzimidazole (TBZ) and the like.
  • the content of the other curing accelerator in the curing accelerator is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, when the total amount of the curing accelerator is 100 parts by mass. It is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, still more preferably 1 part by mass or less (for example, 0 parts by mass).
  • the content of the imidazole adduct-type curing accelerator (C) in the epoxy resin composition is, for example, 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A), and the above effect can be more effectively achieved. From the viewpoint of expression, it is preferably 2 parts by mass or more and 40 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or more and 30 parts by mass or less, still more preferably 5 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, and even more preferably. It is 5 parts by mass or more and 15 parts by mass or less.
  • the epoxy resin composition can further contain a Lewis acid compound (D) having a boron atom or an aluminum atom (hereinafter, also simply referred to as “Lewis acid compound (D)”).
  • a Lewis acid compound (D) having a boron atom or an aluminum atom hereinafter, also simply referred to as “Lewis acid compound (D)”.
  • the Lewis acid compound (D) is preferably liquid. The meaning of "liquid” is as described above.
  • the epoxy resin composition may contain one or more Lewis acid compounds (D).
  • the Lewis acid compound (D) is a compound represented by the following formula (1).
  • X represents B (boron atom) or Al (aluminum atom).
  • R 3 , R 4 and R 5 are independently linear or branched alkyl groups having 1 to 22 carbon atoms or aryl groups having 6 to 22 carbon atoms, or are represented by the following formula (2). It is the basis of monovalent. R 3 , R 4 and R 5 may each be substituted with any substituent.
  • R 6 and R 7 are independently linear or branched alkyl groups having 1 to 22 carbon atoms, aryl groups having 6 to 22 carbon atoms, or oxyalkyl groups having 1 to 22 carbon atoms. be. R 6 and R 7 may each be substituted with any substituent.
  • R 3 , R 4 and R 5 are independent, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or a group represented by the formula (2), and more preferably. It is a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a group represented by the formula (2), and more preferably a linear or branched alkyl group having 2 to 8 carbon atoms or a group represented by the formula (2). .. R 6 and R 7 are independently, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 22 carbon atoms or an oxyalkyl group having 1 to 22 carbon atoms, and more preferably a linear chain having 1 to 12 carbon atoms.
  • it is a branched alkyl group or an oxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and more preferably a linear or branched alkyl group having 2 to 8 carbon atoms or an oxyalkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • Examples of the Lewis acid compound (D) in which X in the formula (1) is B include triethyl borate, tri n-propyl borate, tri i-propyl borate, tri n-butyl borate, tri i-butyl borate, and tri. Examples thereof include sec-butyl borate, trit-butyl borate, tri n-hexyl borate, and tri n-octyl borate.
  • Examples of the Lewis acid compound (D) in which X in the formula (1) is Al include aluminum sec-butoxide, aluminum diisopropylate monosec-butyrate, aluminum ethylacetate acetate diisopropyrate, and aluminum ethylacetate acetate diisopropi. Examples include rate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), aluminum monoacetyl acetonate bis (ethyl acetoacetate), and aluminum stearyl acetoacetate diisopropylate.
  • the content of the Lewis acid compound (D) in the epoxy resin composition is, for example, 0.01 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A). It is 30 parts by mass or less, preferably 0.05 parts by mass or more and 20 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, still more preferably, from the viewpoint of further extending the pot life. It is 0.2 parts by mass or more and 5 parts by mass or less, and more preferably 0.3 parts by mass or more and 3 parts by mass or less.
  • the epoxy resin composition may further contain other compounding components other than the above-mentioned components.
  • Other compounding components include, for example, rubber particles, inorganic particles (particles composed of metals such as aluminum and metal compounds such as calcium carbonate and silica), flame retardant agents, surface treatment agents, defoaming agents, antibacterial agents, leveling agents, and the like. Defoamers, rocking agents, heat stabilizers, light stabilizers, UV absorbers, colorants, coupling agents, surfactants, metal alkoxides (those not belonging to Lewis acid compound (D)), thermoplastic resins, Diluting agents, barbituric acid and the like can be mentioned.
  • the other compounding ingredients only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
  • the rubber particles include core-shell type acrylic rubber particles, surface-modified acrylic rubber particles, crosslinked NBR particles, silicone rubber particles, and the like. These rubber particles may be conventionally known.
  • the average particle size of the rubber particles is, for example, 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, preferably 0.2 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less. Only one type of rubber particles may be used, or two or more types may be used in combination.
  • a commercially available product may be used as the rubber particles, or a dispersed product in which the rubber particles are dispersed in an epoxy resin in advance may be used.
  • the trade names are "Acryset BPA328" (manufactured by Nippon Catalyst Corporation); "Kaneace MX-153", “MX-154", "MX-257".
  • the content of the rubber particles in the epoxy resin composition is, for example, 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin (A), and is preferable from the viewpoint of more effectively exhibiting the above effect. It is 5 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 50 parts by mass or less.
  • the content of the rubber particles in the epoxy resin composition is, for example, 1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the entire composition, and from the viewpoint of more effectively exhibiting the above effect, it is preferably 2% by mass or more and 30% by mass. It is 1% by mass or less, more preferably 2% by mass or more and 20% by mass or less.
  • Adding barbituric acid to the epoxy resin composition is advantageous for extending the pot life of the epoxy resin composition.
  • Epoxy Resin Composition contains an epoxy resin (A), a compound (B-1), a compound (B-2), an imidazole adduct-type curing accelerator (C), and other components optionally added.
  • the epoxy resin composition according to the above is preferably liquid. The meaning of "liquid” is as described above. In the liquid epoxy resin composition, all the components contained therein may be in a dissolved state, or one or more components may be dispersed in other components.
  • the liquid epoxy resin composition according to the present invention can have a low viscosity.
  • the low viscosity can improve the productivity and workability of products using the epoxy resin composition.
  • a method for producing a molding material (composition) containing a cured product of an epoxy resin composition and a fiber or the like includes a step of impregnating a fiber woven fabric or a fiber bundle with the epoxy resin composition, and has a low viscosity.
  • the viscosity of the epoxy resin composition is the viscosity at 25 ° C. by an EMS viscometer, preferably 50 Pa ⁇ s or less, more preferably 40 Pa ⁇ s or less, still more preferably 30 Pa ⁇ s or less, still more. It is preferably 25 Pa ⁇ s or less, and particularly preferably 20 Pa ⁇ s or less.
  • the viscosity of the epoxy resin composition at 25 ° C. is usually 0.01 Pa ⁇ s or more, may be 0.1 Pa ⁇ s or more, or may be 1 Pa ⁇ s or more.
  • the viscosity of the epoxy resin composition is preferably 0.01 Pa ⁇ s or more and 50 Pa ⁇ s or less, more preferably 0.1 Pa ⁇ s or more and 40 Pa ⁇ s or less, and 1 Pa ⁇ s or more, based on the viscosity at 25 ° C. by an EMS viscometer. It is more preferably 30 Pa ⁇ s or less, still more preferably 1 Pa ⁇ s or more and 25 Pa ⁇ s or less, and particularly preferably 1 Pa ⁇ s or more and 20 Pa ⁇ s or less.
  • the epoxy resin composition according to the present invention can have a long pot life.
  • the epoxy resin composition preferably has a viscosity within the above range when the composition is stored at 25 ° C. for 1 day (24 hours) after preparation. Further, it is preferable that the epoxy resin composition takes a long time to thicken twice the initial viscosity after the composition is prepared. The time until the viscosity is increased to twice the initial viscosity is usually about 3 days or more, preferably 5 days or more, more preferably 6 days or more, still more preferably 7 days or more.
  • the epoxy resin composition according to the present invention can exhibit good curability. That is, the epoxy resin composition can be sufficiently cured in a relatively short thermosetting time and / or at a relatively low temperature.
  • the cured product according to the present invention is obtained by curing the epoxy resin composition according to the present invention. Since the cured product according to the present invention is a cured product of the epoxy resin composition according to the present invention, it can have good heat resistance or even better tensile properties.
  • the cured product according to the present invention can exhibit, for example, a glass transition temperature of 110 ° C. or higher, further 115 ° C. or higher, further 120 ° C. or higher, and further 125 ° C. or higher.
  • the cured product according to the present invention has a breaking elongation of, for example, 4.0% or more, further 5.0% or more, and further 6.0 in the tensile properties conforming to JIS K 7161-1 and JIS K 7161-2. % Or more, even 7.0% or more, and even 7.5% or more.
  • the epoxy resin composition and the cured product thereof according to the present invention can be applied to various uses because they are excellent in heat resistance of the cured product and also in tensile properties. For example, an adhesive and a seal of an electronic component are sealed. It can be used as a resin composition for impregnating fibers. Further, the epoxy resin composition according to the present invention has a low viscosity and is excellent in impregnation property, is cured in a short time (for example, 135 ° C., 15 minutes) by heating, and is excellent in productivity. It can be suitably used as a resin composition for impregnating fibers.
  • the present invention also relates to a product or part containing the cured product. An example of the product is a molded product (composition) containing the cured product and fibers and the like. The product or component containing the cured product may contain components other than the epoxy resin composition-derived component (cured product), such as fibers.
  • the epoxy resin composition according to the present invention is used as a resin composition for impregnating fibers.
  • fibers such as PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and kenaf fiber can be used.
  • a known sizing treatment may be applied to the surface of the fiber.
  • a known method can be used as a method for producing a molded product by combining the epoxy resin composition and the fiber according to the present invention.
  • a known method can be used.
  • Wet filament winding method in which fibers are impregnated with an epoxy resin composition, wound around a molding die such as a mandrel, molded, and heat-cured.
  • a dry filament winding method in which a tuple preg in which fibers are pre-impregnated with an epoxy resin composition is prepared, the tuprepreg is wound around a molding die such as a mandrel, molded, and heat-cured.
  • a resin transfer molding method in which a fiber woven fabric is prepared, the fiber woven fabric is laminated on a mold, and a preform prepared by pressing and pressing is vacuum-impregnated with an epoxy resin composition and heat-cured.
  • a sheet winding method in which a prepreg impregnated with an epoxy resin composition in a fiber woven fabric is prepared, wound around a molding die such as a mandrel, molded, and heat-cured.
  • a press molding method in which a prepreg impregnated with an epoxy resin composition in a fiber woven fabric is prepared, the prepreg is laminated on a mold, and the prepreg is heated and pressure-cured by a press.
  • An autoclave molding method in which a prepreg impregnated with an epoxy resin composition in a fiber woven fabric is prepared, the prepreg is placed on a molding tool, covered with a bag film, and heated and pressure-cured in an autoclave. And so on.
  • the present invention also provides a cured product of a prepreg containing the epoxy resin composition and fibers according to the present invention.
  • An example of the cured product of the prepreg is a cured product of a prepreg (such as a toe prepreg) in which a fiber or a woven fabric of the fiber is pre-impregnated with an epoxy resin composition.
  • the cured product may be a cured molded product as described above.
  • Epoxy resin 1 Epoxy resin "jER828” (bisphenol A type epoxy resin) contained in the trade name "Acryset BP-328” (composition in which acrylic rubber particles are dispersed in epoxy resin) manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd.
  • Epoxy resin 2 Liquid epoxy resin manufactured by Kokuto Kagaku, trade name "EPOKUKDO YD-127" (bisphenol A type epoxy resin, epoxy equivalent: 180-190 g / eq, viscosity: 8-111 Pa ⁇ s (25 ° C))
  • Epoxy resin 3 Liquid epoxy resin manufactured by ADEKA Co., Ltd.
  • Curing Accelerator 2 Imidazole Adduct-type Curing Accelerator manufactured by ADEKA Corporation Product name "ADEKA HANDNER EH-5011S” (potential) [I] Curing Accelerator 3: Imidazole-type Curing Accelerator manufactured by ADEKA Corporation Product name "ADEKA HANDNER EH-4344" (potential) [J] Curing Accelerator 4: Imidazole-type Curing Accelerator manufactured by ADEKA Corporation Product name "ADEKA HANDNER EH-5046” (potential) [K] Curing Accelerator 5: Imidazole-type Curing Accelerator manufactured by T & K TOKA Co., Ltd.
  • the epoxy resin composition was poured into a silicone mold and cured under the same temperature conditions as in (2-2) above to obtain a cured product having a size of 6 mm ⁇ 150 mm ⁇ 150 mm.
  • a 6 mm ⁇ 60 mm ⁇ 12 mm test piece was prepared from this cured product by cutting, notched with a 30 ° t1.0 isometric slice blade, and then pre-cracked.
  • test piece after pre-cracking was subjected to a bending test at a speed of 1 mm / min using an Instron universal material testing machine (type 5966) in accordance with ASTM D5045-14, and the fracture load was measured. .. Further, a test piece of 6 mm ⁇ 150 mm ⁇ 12 mm is prepared by cutting from the above-mentioned cured product of 6 mm ⁇ 150 mm ⁇ 150 mm, notched with a 30 ° t1.0 isometric slice blade, and then pre-cracked. went.
  • the test piece after the pre-cracking process was subjected to a bending test at a speed of 2.6 mm / min using a universal material testing machine 5966 manufactured by Instron, and a 0.2% proof stress was measured.
  • the fracture toughness K 1C (MPa ⁇ m 1/2 ) was calculated by substituting the yield stress with the 0.2% proof stress of the obtained bending test. The results are shown in Tables 3 and 4. Measurements of fracture toughness K 1C was performed on Examples 8 to 10 and 14.

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Abstract

エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及びイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)を含み、硬化剤(B)が式(B-1)[Rは、水素原子、ハロゲン原子、メトキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表す。]で表される化合物(B-1)と、式(B-2)[Rは、水素原子、ハロゲン原子、メチル基又はメトキシ基を表す。]で表される化合物(B-2)とを含み、化合物(B-2)の含有量がエポキシ樹脂(A)100質量部に対して2質量部以上5質量部以下であるエポキシ樹脂組成物が提供される。

Description

エポキシ樹脂組成物及びその硬化物
 本発明は、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物に関する。
 エポキシ樹脂は、その硬化物が耐熱性、強度、耐薬品性、接着性等に優れていることから、繊維強化材用、電子部品用、接着剤用、塗料用等、様々な用途に適用されている。
 各種用途において、エポキシ樹脂を含む組成物(以下、「エポキシ樹脂組成物」という。)は通常、該組成物を硬化させるための硬化剤を含み、硬化促進剤をさらに含有させることもある〔例えば、特開2015-083634号公報(特許文献1)及び特開2013-032510号公報(特許文献2)〕。
特開2015-083634号公報 特開2013-032510号公報
 エポキシ樹脂組成物には、その適用される用途に応じた特性が求められる。一般的に、エポキシ樹脂組成物には、作業性の観点から、低粘度及び長いポットライフが求められる。また、エポキシ樹脂組成物の硬化物には、その適用される用途によっては高い耐熱性が求められ、引張特性が求められることもある。
 本発明の目的は、低粘度及び長いポットライフを有するとともに、良好な耐熱性を示す硬化物を与えることができるエポキシ樹脂組成物及びその硬化物を提供することにある。
 本発明は、以下に示すエポキシ樹脂組成物及び硬化物等を提供する。
 [1] エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及びイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)を含むエポキシ樹脂組成物であって、
 前記硬化剤(B)は、下記式(B-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

[式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、メトキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表す。]
で表される化合物(B-1)と、下記式(B-2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

[式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、メチル基又はメトキシ基を表す。]
で表される化合物(B-2)と、を含み、
 前記化合物(B-2)の含有量は、前記エポキシ樹脂(A)100質量部に対して2質量部以上5質量部以下である、エポキシ樹脂組成物。
 [2] 前記エポキシ樹脂組成物中のエポキシ基含有量に対するフェノール性水酸基含有量のモル比が0.20以上0.75以下である、[1]に記載のエポキシ樹脂組成物。
 [3] 前記化合物(B-2)の含有量は、前記エポキシ樹脂(A)100質量部に対して2.5質量部以上4質量部以下である、[1]又は[2]に記載のエポキシ樹脂組成物。
 [4] 前記化合物(B-1)の含有量に対する前記化合物(B-2)の含有量の比は、質量比で0.20以上0.95以下である、[1]~[3]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
 [5] 前記エポキシ樹脂(A)は、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂を含む、[1]~[4]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
 [6] ホウ素原子又はアルミニウム原子を有するルイス酸化合物(D)をさらに含む、[1]~[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
 [7] [1]~[6]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物。
 [8] [1]~[6]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物と繊維を含むプリプレグ。
 [9] [1]~[6]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物と繊維を含む組成物。
 低粘度及び長いポットライフを有するとともに、良好な耐熱性を示す硬化物を与えることができるエポキシ樹脂組成物及びその硬化物を提供することができる。
 <エポキシ樹脂組成物>
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物(以下、「エポキシ樹脂組成物」ともいう。)は、下記成分:
 エポキシ樹脂(A)、
 硬化剤(B)、及び
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)
を含む。
 硬化剤(B)は、上記式(B-1)で表される化合物(以下、「化合物(B-1)」ともいう。)及び上記式(B-2)で表される化合物(以下、「化合物(B-2)」ともいう。)を含む。
 以下、エポキシ樹脂組成物に含まれる又は含まれ得る各成分及びエポキシ樹脂組成物について詳細に説明する。
 なお、本明細書においてエポキシ樹脂組成物に含まれる又は含まれ得る各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で、又は、複数種を組み合わせて使用することができる。
 〔1〕エポキシ樹脂(A)
 エポキシ樹脂(A)としては、分子内にエポキシ基を1個以上有する限り特に制限されないが、エポキシ樹脂組成物の硬化性並びに硬化物の耐熱性及び強度等の観点から、好ましくは、分子内にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂を含み、より好ましくは、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂を含む。
 分子内にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂としては、例えば、
 ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、ビフェニルジオール、ナフタレンジオール、フェノール類とアルデヒド類とを縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂等の多価フェノール化合物と、エピクロルヒドリンとの反応によって得ることができる芳香族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂;
 1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール化合物と、エピクロルヒドリンとの反応によって得ることができる脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂;
 フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸と、エピクロルヒドリンとの反応によって得ることができるグリシジルエステル型エポキシ樹脂;
 アニリン、トルイジン、ジアミノジフェニルメタン、p-アミノフェノール、p-アミノクレゾール等のアミンと、エピクロルヒドリンとの反応によって得ることができるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;
 大豆油、ポリブタジエン等の分子内に2個以上の不飽和結合を有するオレフィン系化合物や、インデン、4-ビニル-1-シクロヘキセン、3-シクロヘキセン-1-カルボン酸(3-シクロヘキセニル)メチル等の分子内に2個以上の不飽和結合を有する環状オレフィン化合物を過酸(過酢酸等)で酸化することによって得ることができる脂環エポキシ樹脂
等が挙げられる。
 上記例示のエポキシ樹脂は、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂であり得る。
 分子内にエポキシ基を2個有する芳香族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニルジオール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂が挙げられる。
 分子内にエポキシ基を2個有する脂肪族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルが挙げられる。
 分子内にエポキシ基を2個有するグリシジルエステル型エポキシ樹脂としては、例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステルが挙げられる。
 分子内にエポキシ基を2個有するグリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、例えば、グリシジルアニリン、グリシジルトルイジン等が挙げられる。
 エポキシ樹脂の粘度、ひいてはエポキシ樹脂組成物の粘度及び硬化性並びに硬化物の耐熱性及び強度等の観点から、エポキシ樹脂(A)は、好ましくは、芳香族グリシジルエーテル型エポキシ樹脂を含み、より好ましくはビスフェノール型エポキシ樹脂を含み、さらに好ましくはビスフェノールA型エポキシ樹脂を含む。
 エポキシ樹脂(A)は、好ましくは、液状エポキシ樹脂を含み、より好ましくは、エポキシ樹脂(A)が1種又は2種以上のエポキシ樹脂を含む場合において、エポキシ樹脂(A)全体として液状である。
 本明細書において「液状」とは、25℃において流動性を示すことをいう。本明細書において「液状」である物質は通常、粘性を示し、その粘度は、電磁スピニング法を用いた粘度計(EMS粘度計)又はEMS粘度計では測定できない粘度範囲においてはE型粘度計による25℃での粘度で、0.0001Pa・s~1000Pa・sであり得、0.001Pa・s~500Pa・sであってもよい。
 「液状」である場合には、1以上の成分が他の成分に分散している状態が含まれる。
 エポキシ樹脂(A)全体として液状である場合としては、例えば以下の場合が挙げられる。
 a)エポキシ樹脂(A)が1種の液状エポキシ樹脂からなる場合
 b)エポキシ樹脂(A)が2種以上の液状エポキシ樹脂の混合物である場合
 c)エポキシ樹脂(A)が1種以上の液状エポキシ樹脂と1種以上の固体エポキシ樹脂との混合物であり、該混合物が液状である場合
 d)エポキシ樹脂(A)が2種以上の固体エポキシ樹脂の混合物であり、該混合物が液状である場合
 したがって、エポキシ樹脂(A)は、固体エポキシ樹脂を含み得る。本明細書において「固体」とは、25℃において固体であることをいう。固体エポキシ樹脂は、液状エポキシ樹脂に溶解していてもよいし、分散されていてもよい。硬化反応を均一に行うために、固体エポキシ樹脂は均一に溶解していることが好ましい。
 エポキシ樹脂組成物の粘度を好ましい範囲に調整する観点から、エポキシ樹脂(A)の粘度(2種以上のエポキシ樹脂を含む場合には、該2種以上のエポキシ樹脂の混合物としての粘度)は、EMS粘度計による25℃での粘度で、好ましくは50Pa・s以下であり、より好ましくは40Pa・s以下であり、さらに好ましくは20Pa・s以下である。
 エポキシ樹脂(A)の25℃での粘度は、通常0.01Pa・s以上であり、0.1Pa・s以上であってもよく、1Pa・s以上であってもよい。
 エポキシ樹脂(A)の粘度は、EMS粘度計による25℃での粘度で、0.01Pa・s以上50Pa・s以下が好ましく、0.1Pa・s以上40Pa・s以下がより好ましく、1Pa・s以上20Pa・s以下がさらに好ましい。
 分子内にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビフェニル型エポキシ樹脂を併用すると、良好な耐熱性と良好な引張特性との両立に有利に働くことがあるので好ましい。
 エポキシ樹脂(A)は、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。
 エポキシ樹脂(A)は、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂と、分子内にエポキシ基を1個有するエポキシ樹脂及び分子内にエポキシ基を3個以上有するエポキシ樹脂からなる群より選ばれる1種以上のエポキシ樹脂とを含んでいてもよい。
 エポキシ樹脂(A)における分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量部中、例えば50質量部以上であり、エポキシ樹脂組成物の硬化物の特性(耐熱性及び/又は引張特性等)等の観点から、好ましくは60質量部以上であり、より好ましくは70質量部以上であり、さらに好ましくは80質量部以上であり、なおさらに好ましくは90質量部以上であり、100質量部であってもよい。
 エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量(2種以上のエポキシ樹脂を含む場合には、該2種以上のエポキシ樹脂の混合物としてのエポキシ当量)は、エポキシ樹脂組成物の硬化物の引張特性、耐熱性及び強度等の観点から、好ましくは30g/eq以上500g/eq以下であり、より好ましくは40g/eq以上400g/eq以下であり、さらに好ましくは50g/eq以上300g/eq以下であり、なおさらに好ましくは50g/eq以上250g/eq以下である。
 エポキシ樹脂のエポキシ当量は、JIS K 7236に従って測定することができる。
 〔2〕硬化剤(B)
 硬化剤(B)は、エポキシ樹脂(A)を架橋硬化させることができる化合物を含む。該化合物として、硬化剤(B)は、上記式(B-1)で表される化合物(B-1)及び上記式(B-2)で表される化合物(B-2)を含む。
 硬化剤(B)は、化合物(B-1)を1種含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
 硬化剤(B)は、化合物(B-2)を1種含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。
 上記式(B-1)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、メトキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表す。
 Rにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
 Rにおける炭素数1~12の炭化水素基としては、脂肪族基(アルキル基等)、脂環族基(シクロアルキル基等)、芳香族基、脂肪族基と脂環族基との組み合わせからなる炭化水素基、並びに、芳香族基と脂肪族基及び/又は脂環族基との組み合わせからなる炭化水素基等が挙げられる。
 炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~8である。エポキシ樹脂組成物の粘度の観点から炭化水素基はメチル基又は1-フェニルエチル基である。
 Rは、好ましくは、水素原子又は炭化水素基であり、より好ましくは水素原子である。
 化合物(B-1)が有する2つのOH基の位置関係は、オルト位、メタ位、パラ位のいずれであってもよいが、エポキシ樹脂組成物の粘度を低減する観点及びエポキシ樹脂組成物中での結晶析出を抑制する観点から、好ましくは、オルト位又はメタ位であり、より好ましくはメタ位である。
 化合物(B-1)は、エポキシ樹脂組成物の粘度を低減する観点、エポキシ樹脂組成物中での結晶析出を抑制する観点、及びエポキシ樹脂組成物を調製する際の溶解温度を低くする観点から、好ましくは、融点が150℃以下の化合物であり、より好ましくは、融点が130℃以下の化合物である。
 融点が150℃以下の化合物(B-1)としては、例えば、カテコール(1,2-ジヒドロキシベンゼン)、レゾルシン(1,3-ジヒドロキシベンゼン)、4-フルオロ-1,3-ジヒドロキシベンゼン、2-クロロ-1,3-ジヒドロキシベンゼン、4-クロロ-1,3-ジヒドロキシベンゼン、2-メトキシ-1,3-ジヒドロキシベンゼン、4-メトキシ-1,3-ジヒドロキシベンゼン、5-メトキシ-1,3-ジヒドロキシベンゼン、4-メチル-1,3-ジヒドロキシベンゼン、5-メチル-1,3-ジヒドロキシベンゼン、2-エチル-1,3-ジヒドロキシベンゼン、4-エチル-1,3-ジヒドロキシベンゼン、5-エチル-1,3-ジヒドロキシベンゼン、4-(1-フェニルエチル)-1,3-ジヒドロキシベンゼン等が挙げられる。
 1つの好ましい実施形態に係るエポキシ樹脂組成物において、化合物(B-1)は、1,3-ジヒドロキシベンゼンを含む。
 上記式(B-2)中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、メチル基又はメトキシ基を表す。
 Rにおけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
 Rは、融点の観点から、好ましくは、水素原子、メチル基又はメトキシ基であり、より好ましくは水素原子である。
 1つの好ましい実施形態に係るエポキシ樹脂組成物において、化合物(B-1)が1,3-ジヒドロキシベンゼンを含み、かつ、化合物(B-2)がジヒドロクマリン(R:水素原子)を含む。
 化合物(B-2)の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量部に対して2質量部以上5質量部以下である。
 化合物(B-2)の含有量がエポキシ樹脂(A)100質量部に対して2質量部以上5質量部以下である本発明に係るエポキシ樹脂組成物によれば、低粘度及び長いポットライフを示すことができるとともに、良好な耐熱性を示す硬化物を与えることができる。当該観点から、化合物(B-2)の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量部に対して、好ましくは2.5質量部以上4.5質量部以下であり、より好ましくは2.5質量部以上4質量部以下であり、さらに好ましくは2.5質量部以上3.5質量部以下である。上記所定量の化合物(B-2)を含有させることは、上記硬化物の引張特性を高めるうえでも有利となり得る。
 エポキシ樹脂組成物における化合物(B-2)の含有量が過度に小さすぎると、エポキシ樹脂組成物の粘度が増大し得る及び/又は硬化物の耐熱性が低下し得る。エポキシ樹脂組成物における化合物(B-2)の含有量が過度に大きすぎると、エポキシ樹脂組成物のポットライフが悪化し得る。
 エポキシ樹脂組成物に化合物(B-1)を含有させることは、エポキシ樹脂組成物の硬化物の特性(耐熱性及び/又は引張特性等)を改善させるうえで有利である。
 エポキシ樹脂組成物は、フェノール性水酸基を3個以上有する化合物をさらに含んでいてもよい。該化合物を含有させることにより、エポキシ樹脂組成物の硬化物の特性(耐熱性及び/又は引張特性等)を改善できることがある。
 フェノール性水酸基を3個以上有する化合物としては、化合物(B-1)が有するベンゼン環に直接結合する水素原子の1個を水酸基で置換した化合物、フェノール樹脂、ノボラック樹脂等が挙げられる。
 また、エポキシ樹脂組成物は、フェノール性水酸基を1個有する化合物を含んでいてもよい。フェノール性水酸基を1個有する化合物としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、t-ブチルフェノール等が挙げられる。
 エポキシ樹脂組成物中のエポキシ基含有量に対するフェノール性水酸基含有量のモル比は、例えば0.20以上0.75以下であり、硬化物の特性(耐熱性及び/又は引張特性等)を改善させる観点から、好ましくは0.25以上0.67以下であり、より好ましくは0.3以上0.6以下であり、さらに好ましくは0.35以上0.55以下であり、なおさらに好ましくは0.4以上0.5以下である。
 「エポキシ樹脂組成物中のエポキシ基含有量」とは、エポキシ樹脂(A)が有するエポキシ基の数(モル数)をいう。
 「フェノール性水酸基含有量」とは、エポキシ樹脂組成物中のフェノール性水酸基含有量であり、化合物(B-1)が有するフェノール性水酸基の数(モル数)と、化合物(B-1)以外のフェノール性水酸基を有するフェノール系化合物が有するフェノール性水酸基の数(モル数)との合計をいう。
 エポキシ樹脂組成物における化合物(B-1)の含有量は、好ましくは上記モル比が上記範囲内となる量であり、エポキシ樹脂(A)100質量部に対して、例えば1質量部以上30質量部以下であり、好ましくは5質量部以上25質量部以下であり、より好ましくは8質量部以上22質量部以下である。
 エポキシ樹脂組成物の硬化性の観点から、エポキシ樹脂組成物における化合物(B-1)の含有量に対する化合物(B-2)の含有量の比は、質量比で、好ましくは0.20以上0.95以下であり、より好ましくは0.20以上0.75以下であり、さらに好ましくは0.20以上0.50以下である。
 エポキシ樹脂組成物は、上記した以外の他のエポキシ樹脂用硬化剤をさらに含んでいてもよい。他のエポキシ樹脂用硬化剤は、従来公知の硬化剤であってよい。
 ただし、エポキシ樹脂組成物の粘度若しくはポットライフ、硬化物の特性(耐熱性及び/又は引張特性等)の観点から、硬化剤(B)における他のエポキシ樹脂用硬化剤の含有量は、硬化剤(B)の全体量を100質量部とするとき、好ましくは20質量部以下であり、より好ましくは10質量部以下であり、さらに好ましくは5質量部以下であり、なおさらに好ましくは1質量部以下(例えば0質量部)である。
 〔3〕イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)
 本明細書において「硬化促進剤」とは、硬化反応を促進させる機能を有する剤をいう。ここでいう「促進」には、硬化反応を開始させる場合も含まれる。
 本発明では、硬化促進剤の中でも、イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)を用いる。イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)の使用は、エポキシ樹脂組成物のポットライフと硬化性(速硬化性等)との両立に有利となり得る。これは、イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)がエポキシ樹脂(A)同士の硬化反応並びにエポキシ樹脂(A)と化合物(B-1)及び化合物(B-2)との硬化反応を効果的に開始及び/又は促進させることができるとともに、イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)が一般的には潜在性を有しているために、ポットライフの延長に有利に働くためであると推定される。
 また、硬化促進剤としてイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)を用いることは、比較的低温での硬化反応を可能にするうえでも有利であり、また、エポキシ樹脂組成物の保存安定性を高めるうえでも有利である。
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 「潜在性」とは、エポキシ樹脂の存在下、又は、エポキシ樹脂及び硬化剤の存在下においても室温(25℃)では安定に貯蔵できる一方で、熱、光又は圧力等により硬化反応を促進させる機能を発現することができる性質をいう。
 本発明に用いられるイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、好ましくは、熱により硬化反応を促進させる機能を発現することができる性質(熱潜在性)を有する。
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、イミダゾール化合物に付加体が付加した化合物である。付加体の付加によって潜在性が付与される。付加体は、例えば、イミダゾール化合物との反応によりイミダゾール環のN原子、好ましくは1-位のN原子に結合することができる化合物である。該結合は、通常、共有結合である。
 付加体は、良好な潜在性を付与できる化合物であることが好ましく、例えば、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、(メタ)アクリル系化合物、尿素化合物等が挙げられる。
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、イミダゾール化合物に上記付加体を反応させることによって得られる高分子化合物であることが好ましい。
 また、上記付加体をさらにフェノール樹脂等との固溶体としたり、有機酸やホウ酸化合物等で表面処理をしてもよい。
 このようにして製造されたイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、通常、0.5~50μm程度の粒径に粉砕され、エポキシ樹脂に分散して使用される。
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、一般にエポキシ樹脂に対する常温における溶解性が低いことから、エポキシ樹脂と混合されたイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、熱潜在性を示す場合が多い。
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)は、公知の特許文献、例えば、特開昭59-053526号公報、特開昭60-004524号公報、特開昭60-072917号公報、特開2005-206744号公報、特開平06-073156号公報、特開平06-172495号公報、特開2008-214567号公報、特開2014-177525号公報等に記載されている方法で製造することができる。
 イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)として市販品が用いられてもよい。イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)の市販品としては、いずれも商品名で、「フジキュアー FXR-1020」、「同 FXR-1030」、「同 FXR-1032」、「同 FXR-1081」、「同 FXR-1121」、「同 FXR-1131」(以上、株式会社T&K TOKA製);「アデカハードナー EH-5011S」、「同 EH-5046S」(以上、株式会社ADEKA製);「キュアダクト P-0505」(四国化成工業株式会社製);「アミキュア PN-23」、「同 PN-23J」、「同 PN-31」、「同 PN-31J」、「同 PN-40」、「同 PN-40J」、「同 PN-50」、「同 PN-F」、「同 PN-H」(以上、味の素ファインテクノ株式会社製)等が挙げられる。
 エポキシ樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない限り、イミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)以外の他の硬化促進剤を1種又は2種以上含んでいてもよい。
 他の硬化促進剤としては特に制限されず、例えば、第3級アミン化合物及びその塩、イミダゾール化合物(非アダクト型)、イミダゾリウム塩、トリフェニルホスフィンやホスホニウム塩等のリン系化合物、カルボン酸金属塩、2,3-ジヒドロ-1H-ピロロ[1,2-a]ベンズイミダゾール(TBZ)等が挙げられる。
 上記効果をより効果的に発現させる観点から、硬化促進剤における他の硬化促進剤の含有量は、硬化促進剤の全体量を100質量部とするとき、好ましくは20質量部以下であり、より好ましくは10質量部以下であり、さらに好ましくは5質量部以下であり、なおさらに好ましくは1質量部以下(例えば0質量部)である。
 エポキシ樹脂組成物におけるイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量部に対して、例えば1質量部以上50質量部以下であり、上記効果をより効果的に発現させる観点から、好ましくは2質量部以上40質量部以下であり、より好ましくは3質量部以上30質量部以下であり、さらに好ましくは5質量部以上20質量部以下であり、なおさらに好ましくは5質量部以上15質量部以下である。
 〔4〕ルイス酸化合物(D)
 エポキシ樹脂組成物は、ホウ素原子又はアルミニウム原子を有するルイス酸化合物(D)(以下、単に「ルイス酸化合物(D)」ともいう。)をさらに含むことができる。エポキシ樹脂組成物がルイス酸化合物(D)を含むことにより、ポットライフをさらに延長させることが可能となる。また、エポキシ樹脂組成物がルイス酸化合物(D)を含むことにより、速硬化性を損なうことなく、ポットライフをさらに延長させつつ、良好な特性(耐熱性及び/又は引張特性等)を有するエポキシ樹脂組成物の硬化物を得ることも可能となる。
 ルイス酸化合物(D)は、液状であることが好ましい。「液状」の意味は上述のとおりである。
 エポキシ樹脂組成物は、ルイス酸化合物(D)を1種又は2種以上含むことができる。
 ルイス酸化合物(D)は、下記式(1)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 式(1)中、XはB(ホウ素原子)又はAl(アルミニウム原子)を表す。R、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~22の直鎖あるいは分岐アルキル基若しくは炭素数6~22のアリール基であるか、又は、下記式(2)表される1価の基である。R、R及びRはそれぞれ、任意の置換基で置換されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 式(2)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1~22の直鎖若しくは分岐アルキル基、炭素数6~22のアリール基又は炭素数1~22のオキシアルキル基である。R及びRはそれぞれ、任意の置換基で置換されていてもよい。
 式(1)において、R、R及びRは、それぞれ独立して、好ましくは炭素数1~22の直鎖若しくは分岐アルキル基又は式(2)表される基であり、より好ましくは炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基又は式(2)表される基であり、さらに好ましくは炭素数2~8の直鎖若しくは分岐アルキル基又は式(2)表される基である。R及びRは、それぞれ独立して、好ましくは炭素数1~22の直鎖若しくは分岐アルキル基又は炭素数1~22のオキシアルキル基であり、より好ましくは炭素数1~12の直鎖若しくは分岐アルキル基又は炭素数1~12のオキシアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数2~8の直鎖若しくは分岐アルキル基又は炭素数1~8のオキシアルキル基である。
 式(1)中のXがBであるルイス酸化合物(D)としては、例えば、トリエチルボレート、トリn-プロピルボレート、トリi-プロピルボレート、トリn-ブチルボレート、トリi-ブチルボレート、トリsec-ブチルボレート、トリt-ブチルボレート、トリn-ヘキシルボレート、トリn-オクチルボレートが挙げられる。
 式(1)中のXがAlであるルイス酸化合物(D)としては、例えば、アルミニウムsec-ブトキシド、アルミニウムジイソプロピレートモノsec-ブチレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムステアリルアセトアセテートジイソプロピレートが挙げられる。
 エポキシ樹脂組成物がルイス酸化合物(D)を含む場合、エポキシ樹脂組成物におけるルイス酸化合物(D)の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量部に対して、例えば0.01質量部以上30質量部以下であり、ポットライフをより延長させる観点から、好ましくは0.05質量部以上20質量部以下であり、より好ましくは0.1質量部以上10質量部以下であり、さらに好ましくは0.2質量部以上5質量部以下であり、なおさらに好ましくは0.3質量部以上3質量部以下である。
 〔5〕その他の配合成分
 エポキシ樹脂組成物は、上述した成分以外の他の配合成分をさらに含むことができる。
 他の配合成分としては、例えば、ゴム粒子、無機粒子(アルミニウム等の金属、炭酸カルシウムやシリカ等の金属化合物からなる粒子)、難燃剤、表面処理剤、離型剤、抗菌剤、レベリング剤、消泡剤、揺変剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、カップリング剤、界面活性剤、金属アルコキシド(ルイス酸化合物(D)に属しないもの)、熱可塑性樹脂、希釈剤、バルビツール酸等が挙げられる。
 他の配合成分は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 ゴム粒子の添加により、エポキシ樹脂組成物の硬化物において、良好な耐熱性を維持しながら、靱性を向上させることが可能となる。
 ゴム粒子としては、例えば、コアシェル型アクリルゴム粒子、表面修飾型アクリルゴム粒子、架橋NBR粒子、シリコーンゴム粒子等が挙げられる。これらのゴム粒子は、従来公知のものであってよい。
 ゴム粒子の平均粒子径は、例えば、0.05μm以上1μm以下であり、好ましくは0.2μm以上0.5μm以下である。
 ゴム粒子は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 ゴム粒子として市販品が用いられてもよいし、あらかじめエポキシ樹脂にゴム粒子が分散された分散品を用いてもよい。ゴム粒子又は該分散品の市販品としては、いずれも商品名で、「アクリセット BPA328」(株式会社日本触媒製);「カネエース MX-153」、「同 MX-154」、「同 MX-257」、「同 MX-960」(以上、株式会社カネカ製);「スタフィロイド AC」シリーズ(アイカ工業株式会社製);「パラロイド EXL」シリーズ(ダウ社製);「メタブレン」(三菱ケミカル株式会社製);「XER-91」(JSR株式会社製);「GENIOPERL P52」(旭化成ワッカーシリコーン株式会社製)等が挙げられる。
 エポキシ樹脂組成物におけるゴム粒子の含有量は、エポキシ樹脂(A)100質量部に対して、例えば1質量部以上100質量部以下であり、上記効果をより効果的に発現させる観点から、好ましくは5質量部以上80質量部以下であり、より好ましくは10質量部以上50質量部以下である。
 エポキシ樹脂組成物におけるゴム粒子の含有量は、組成物全体に対して、例えば1質量%以上50質量%以下であり、上記効果をより効果的に発現させる観点から、好ましくは2質量%以上30質量%以下であり、より好ましくは2質量%以上20質量%以下である。
 バルビツール酸をエポキシ樹脂組成物に添加することは、エポキシ樹脂組成物のポットライフの延長に有利である。
 〔6〕エポキシ樹脂組成物
 エポキシ樹脂(A)、化合物(B-1)、化合物(B-2)及びイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)、並びに任意で添加されるその他の成分を含む本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、好ましくは液状である。「液状」の意味は上述のとおりである。
 液状のエポキシ樹脂組成物において、それに含まれるすべての成分は、溶解している状態であってもよいし、1以上の成分が他の成分に分散されている状態であってもよい。
 本発明に係る液状のエポキシ樹脂組成物は、低粘度を有することができる。低粘度であることによって、エポキシ樹脂組成物を用いた製品の生産性及び作業性を向上させ得る。例えば、エポキシ樹脂組成物の硬化物と繊維等とを含む成形材(組成物)を製造するための方法は、繊維の織物や繊維束にエポキシ樹脂組成物を含浸させる工程を含むところ、低粘度のエポキシ樹脂組成物を用いることにより、エポキシ樹脂組成物の含浸性を高めることができる。
 エポキシ樹脂組成物の粘度は、EMS粘度計による25℃での粘度で、好ましくは50Pa・s以下であり、より好ましくは40Pa・s以下であり、さらに好ましくは30Pa・s以下であり、なおさらに好ましくは25Pa・s以下であり、特に好ましくは20Pa・s以下である。エポキシ樹脂組成物の25℃での粘度は、通常0.01Pa・s以上であり、0.1Pa・s以上であってもよく、1Pa・s以上であってもよい。
 エポキシ樹脂組成物の粘度は、EMS粘度計による25℃での粘度で、0.01Pa・s以上50Pa・s以下が好ましく、0.1Pa・s以上40Pa・s以下がより好ましく、1Pa・s以上30Pa・s以下がさらに好ましく、1Pa・s以上25Pa・s以下がなおさらに好ましく、1Pa・s以上20Pa・s以下が特に好ましい。
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、長いポットライフを有することができる。例えば、エポキシ樹脂組成物は、該組成物を調製後1日間(24時間)25℃で保管したときの粘度が上記範囲内であることが好ましい。また、エポキシ樹脂組成物は、該組成物を調製後、初期粘度の2倍増粘するまでの時間が長いほうが好ましい。初期粘度の2倍増粘するまでの時間は通常3日程又はそれ以上であり、好ましくは5日以上、より好ましくは6日以上、さらに好ましくは7日以上である。
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、良好な硬化性を示すことができる。すなわち、エポキシ樹脂組成物は、比較的短い熱硬化時間で、及び/又は、比較的低温で、十分に硬化することができる。
 <硬化物>
 本発明に係る硬化物は、上記本発明に係るエポキシ樹脂組成物を硬化させてなるものである。
 本発明に係る硬化物は、上記本発明に係るエポキシ樹脂組成物の硬化物であるため、良好な耐熱性を有することができ、あるいはさらに良好な引張特性を有することができる。
 本発明に係る硬化物は、例えば、110℃以上、さらには115℃以上、さらには120℃以上、さらには125℃以上のガラス転移温度を示すことができる。
 本発明に係る硬化物は、JIS K 7161-1及びJIS K 7161-2に準拠する引張特性における破断伸びが、例えば、4.0%以上、さらには5.0%以上、さらには6.0%以上、さらには7.0%以上、さらには7.5%以上であり得る。
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物及びその硬化物は、硬化物の耐熱性に優れ、あるいはさらに引張特性にも優れることから様々な用途に適用することができ、例えば、接着剤、電子部品の封止、繊維への含浸用樹脂組成物として使用することができる。また、本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、低粘度で含浸性に優れ、加熱により短時間(例えば135℃、15分)で硬化し、生産性に優れることから、電子部材の封止や、繊維への含浸用樹脂組成物として好適に使用できる。
 本発明は、上記硬化物を含む製品又は部品にも関する。該製品の一例は、上記硬化物と繊維等とを含む成形物(組成物)である。上記硬化物を含む製品又は部品は、例えば繊維のように、エポキシ樹脂組成物由来成分(硬化物)以外の成分を含んでいてもよい。
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物を繊維への含浸用樹脂組成物として使用する場合について以下に説明する。
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物と併用する繊維としては、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、ガラスファイバー、アラミド繊維、ケナフ繊維等の繊維を使用することができる。繊維の表面には公知のサイジング処理を実施してもよい。
 本発明に係るエポキシ樹脂組成物と繊維とを複合化して成形物を作製する方法としては、公知の方法を用いることができる。具体的には、
 繊維にエポキシ樹脂組成物を含浸して、マンドレル等の成型金型に巻き付けて成形し、加熱硬化させる、ウェットフィラメントワインディング法;
 繊維にエポキシ樹脂組成物を予め含浸させたトゥプリプレグを準備し、トゥプリプレグをマンドレル等の成型金型に巻き付けて成形し、加熱硬化させる、ドライフィラメントワインディング法;
 繊維の織物を作製し、金型に繊維織物を積層してプレス加圧して作製したプリフォームに、エポキシ樹脂組成物を真空含浸して、加熱硬化する、レジントランスファーモールド法;
 繊維の織物にエポキシ樹脂組成物を予め含浸させたプリプレグを準備し、マンドレル等の成型金型に巻き付けて成形し、加熱硬化させる、シートワインディング法;
 繊維の織物にエポキシ樹脂組成物を予め含浸させたプリプレグを準備し、金型にプリプレグを積層し、プレスで加熱・加圧硬化させる、プレス成形法;
 繊維の織物にエポキシ樹脂組成物を予め含浸させたプリプレグを準備し、プリプレグを成形冶具に載せてバッグフィルムで覆い、オートクレーブ中で加熱・加圧硬化させる、オートクレーブ成形法;
等が挙げられる。
 本発明は、本発明に係るエポキシ樹脂組成物と繊維を含むプリプレグの硬化物も提供する。該プリプレグの硬化物の例は、繊維又は繊維の織物にエポキシ樹脂組成物を予め含浸させたプリプレグ(トゥプリプレグ等)の硬化物である。該硬化物は、上述のとおり、硬化成形物であってよい。
 以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。例中、含有量ないし使用量を表す%及び部は、特記ない限り、質量基準である。
 <実施例1~17、比較例1~8>
 (1)エポキシ樹脂組成物の調製
 下記表1~表4に示される各成分を、下記表1~表4に示される配合量で混合して、エポキシ樹脂組成物を調製した。表1~表4において、各成分の配合量の単位は質量部である。すべての実施例及び比較例において、得られたエポキシ樹脂組成物は、液状であった(25℃で流動性あり)。
 表1~表4の「OH/EPモル比」の欄に、仕込み量から算出される、エポキシ樹脂組成物中のエポキシ基含有量に対するフェノール性水酸基含有量のモル比を記載した。また、表1~表4の「硬化剤2/硬化剤1 質量比」の欄に、エポキシ樹脂組成物における硬化剤1の含有量に対する硬化剤2の含有量の質量比を記載した。
 ゴム粒子の配合は、該ゴム粒子がエポキシ樹脂に分散された組成物をエポキシ樹脂組成物調製用の配合成分として用いて行った。
 表1~表4に示される各配合成分の詳細は次のとおりである。
 〔a〕エポキシ樹脂1:株式会社日本触媒製の商品名「アクリセットBP-328」(エポキシ樹脂にアクリルゴム粒子が分散された組成物)に含まれるエポキシ樹脂「jER828」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:184-194g/eq、粘度:12-15Pa・s(25℃))
 〔b〕エポキシ樹脂2:國都化学製の液状エポキシ樹脂 商品名「EPOKUKDO YD-127」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:180-190g/eq、粘度:8-11Pa・s(25℃))
 〔c〕エポキシ樹脂3:株式会社ADEKA製の液状エポキシ樹脂 商品名「アデカレジンEP-4300E」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:185g/eq、粘度:8Pa・s(25℃))
 〔d〕エポキシ樹脂4:三菱ケミカル株式会社製の固体エポキシ樹脂 商品名「jER YX4000」(ビフェニル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:約190g/eq、融点:約105℃)
 〔e〕硬化剤1:1,3-ジヒドロキシベンゼン(レゾルシン)
 〔f〕硬化剤2:ジヒドロクマリン
 〔g〕硬化促進剤1:株式会社T&K TOKA製のイミダゾールアダクト型硬化促進剤 商品名「フジキュアー FXR-1121」(潜在性)
 〔h〕硬化促進剤2:株式会社ADEKA製のイミダゾールアダクト型硬化促進剤 商品名「アデカハードナー EH-5011S」(潜在性)
 〔i〕硬化促進剤3:株式会社ADEKA製のイミダゾール型硬化促進剤 商品名「アデカハードナー EH-4344」(潜在性)
 〔j〕硬化促進剤4:株式会社ADEKA製のイミダゾール型硬化促進剤 商品名「アデカハードナー EH-5046」(潜在性)
 〔k〕硬化促進剤5:株式会社T&K TOKA製のイミダゾール型硬化促進剤 商品名「フジキュアー FXR-1171」(潜在性)
 〔l〕ゴム粒子:株式会社日本触媒製の商品名「アクリセットBP-328」に含まれるアクリルゴム粒子(エポキシ樹脂である上記商品名「jER828」にアクリルゴム粒子が分散された組成物)
 〔m〕ルイス酸化合物1:トリエチルボレート
 〔n〕ルイス酸化合物2:トリi-プロピルボレート
 〔o〕ルイス酸化合物3:トリn-ブチルボレート
 〔p〕ルイス酸化合物4:トリn-オクチルボレート
 〔q〕ルイス酸化合物5:アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート
 〔r〕ルイス酸化合物6:アルミニウムsec-ブトキシド
 (2)エポキシ樹脂組成物及びその硬化物の評価
 (2-1)エポキシ樹脂組成物の粘度及びポットライフ
 調製直後、調製後所定の期間、25℃恒温槽内で保管したエポキシ樹脂組成物のそれぞれについて、約2gのエポキシ樹脂組成物を4.7mmアルミニウム球状プローブとともに試料管に封入した。この試験管を25℃に設定された京都電子工業株式会社製 EMS粘度計(EMS-1000)にセットし、モーター回転数1000rpm、測定時間2分、測定間隔30秒の条件でエポキシ樹脂組成物の粘度を測定した。結果を表1~表4に示す。表1~表4において「-」は、測定を行わなかったことを意味する。
 保管期間に対する粘度の増加量からポットライフを評価することができる。
 (2-2)エポキシ樹脂組成物の硬化性
 エポキシ樹脂組成物を135℃に加熱したシリコーン金型に流し込み、同温度で15分間保持して、エポキシ樹脂組成物層の硬化反応を行った。
 硬化反応後にシリコーン金型を傾け、液垂れが生じるか否かを目視で確認し、下記評価基準に従ってエポキシ樹脂組成物の硬化性(速硬化性)を評価した。結果を表1~表4に示す。
 A:液垂れは生じておらず、硬化反応後のエポキシ樹脂組成物層は十分に硬化しており、エポキシ樹脂組成物は速硬化性を有する。
 B:液垂れが生じていることから、硬化反応後のエポキシ樹脂組成物層の硬化が不十分であり、エポキシ樹脂組成物は速硬化性を有しない。
 (2-3)硬化物のガラス転移温度(Tg)
 エポキシ樹脂組成物を135℃に加熱したシリコーン金型に流し込み、同温度で15分間保持して、エポキシ樹脂組成物層の硬化反応を行った。
 得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物の約40mgをアルミニウムセルに秤量し、株式会社島津製作所製 示差走査熱量計(DSAC-60A)を用いて、ガラス転移温度(Tg)を測定した。結果を表1~表4に示す。
 25℃から135℃まで15℃/分の昇温速度で昇温し、135℃で20分間保持した後、135℃から30℃まで-10℃/分の降温速度で冷却し、再び30℃から200℃まで10℃/分の昇温速度で昇温した際に観測されるDSC曲線の階段状変化の中間点をTg(℃)とした。
 (2-4)硬化物の破断伸び
 エポキシ樹脂組成物の硬化物について、JIS K 7161-1及びJIS K 7161-2に準拠して引張特性における破断伸びを測定した。
 具体的には、エポキシ樹脂組成物をシリコーン金型に流し込み、上記(2-2)と同じ温度条件で硬化させることで、JIS K 7139A-2に従うダンベル試験片を得た。
 得られた試験片について、株式会社島津製作所製 オートグラフ(AGX-10kNXplus)を用いてJIS K 7161-1及びJIS K 7161-2に準拠して10mm/分の速度で引張試験を実施した。結果を表1~表4に示す。破断伸びの測定において、ビデオ式非接触伸び幅計(TRView)を用いて、標線間距離を算出した。
 (2-5)硬化物の破壊靱性
 6mmの厚みを有するエポキシ樹脂組成物の硬化物について、ASTM D5045-14に準拠して、破壊靭性K1Cを測定した。
 具体的には、エポキシ樹脂組成物をシリコーン金型に流し込み、上記(2-2)と同じ温度条件で硬化させることで、6mm×150mm×150mmの硬化物を得た。この硬化物から切削加工により6mm×60mm×12mmの試験片を作製し、30°t1.0一等角スライス刃でノッチ加工を行った後、予き裂加工を行った。
 予き裂加工後の試験片について、インストロン社製 万能材料試験機(5966型)を用いてASTM D5045-14に準拠して、1mm/minの速度で曲げ試験を行い、破壊荷重を測定した。
 また、上記6mm×150mm×150mmの硬化物から切削加工により6mm×150mm×12mmの試験片を作製し、30°t1.0一等角スライス刃でノッチ加工を行った後、予き裂加工を行った。
 予き裂加工後の試験片について、インストロン社製 万能材料試験機5966型を用いて、2.6mm/minの速度で曲げ試験を行い、0.2%耐力を測定した。
 得られた曲げ試験の0.2%耐力にて降伏応力を代用し、破壊靭性K1C(MPa・m1/2)を算出した。結果を表3及び表4に示す。
 破壊靭性K1Cの測定は、実施例8~10、14について行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010

Claims (9)

  1.  エポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)及びイミダゾールアダクト型硬化促進剤(C)を含むエポキシ樹脂組成物であって、
     前記硬化剤(B)は、下記式(B-1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    [式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、メトキシ基又は炭素数1~12の炭化水素基を表す。]
    で表される化合物(B-1)と、下記式(B-2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

    [式中、Rは、水素原子、ハロゲン原子、メチル基又はメトキシ基を表す。]
    で表される化合物(B-2)と、を含み、
     前記化合物(B-2)の含有量は、前記エポキシ樹脂(A)100質量部に対して2質量部以上5質量部以下である、エポキシ樹脂組成物。
  2.  前記エポキシ樹脂組成物中のエポキシ基含有量に対するフェノール性水酸基含有量のモル比が0.20以上0.75以下である、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
  3.  前記化合物(B-2)の含有量は、前記エポキシ樹脂(A)100質量部に対して2.5質量部以上4質量部以下である、請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物。
  4.  前記化合物(B-1)の含有量に対する前記化合物(B-2)の含有量の比は、質量比で0.20以上0.95以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  5.  前記エポキシ樹脂(A)は、分子内にエポキシ基を2個有するエポキシ樹脂を含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  6.  ホウ素原子又はアルミニウム原子を有するルイス酸化合物(D)をさらに含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物。
  8.  請求項1~6のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物と繊維を含むプリプレグ。
  9.  請求項1~6のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物と繊維を含む組成物。
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