WO2024029233A1 - プリプレグ、繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体、ゴルフクラブシャフトおよび釣り竿 - Google Patents

プリプレグ、繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体、ゴルフクラブシャフトおよび釣り竿 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to prepregs, fiber-reinforced composite materials, and tubular bodies made of fiber-reinforced composite materials, which are suitably used for fiber-reinforced composite materials such as aerospace applications, general industrial applications, and sports applications.
  • the present invention relates to golf club shafts and fishing rods that use tubular bodies made of composite materials.
  • Fiber-reinforced composite materials using carbon fibers, aramid fibers, etc. as reinforcing fibers take advantage of their high specific strength and specific modulus to be used as structural materials for aircraft and automobiles, tennis rackets, golf club shafts, fishing rods, and bicycles. It is widely used in sports, general industrial applications, etc., such as housings.
  • thermosetting resins are mainly used from the viewpoint of heat resistance and productivity, and epoxy resins are particularly preferred from the viewpoint of mechanical properties such as adhesion to reinforcing fibers. used.
  • the fiber-reinforced composite materials used need to have high strength in the fiber direction and non-fiber direction, and these are used as matrix resins.
  • the strength and elastic modulus of the epoxy resin itself have a major influence.
  • high heat resistance is also required to withstand processing heat.
  • the use of cross-cuts of reinforcing fibers as a design by clear coating the surface of fiber-reinforced composite materials is increasing. Therefore, for epoxy resins used as matrix resins, in addition to the cured product exhibiting excellent mechanical properties and heat resistance, importance has also been placed on the appearance of the cured product, such as weather resistance and transparency.
  • Patent Document 1 a composition in which an oxazolidone type epoxy resin and a novolak type epoxy resin are blended is considered because it can achieve both mechanical properties and heat resistance. Further, Patent Document 2 considers a prepreg that does not become cloudy due to moisture absorption and has an excellent appearance as a fiber-reinforced composite material by using an epoxy resin composition having a parallel light transmittance of 30% or more. Furthermore, in Patent Document 3, in order to reduce the possibility that dicyandiamide used as a hardening agent remains undissolved and causes defects, a dissolution accelerator such as a sorbitol type epoxy resin is blended, and a towpreg with excellent fracture strain and transparency of the resin composition is created. Are considering.
  • Patent Document 1 When using the technique of Patent Document 1, it is possible to achieve both elastic modulus and heat resistance, but no consideration is given to appearance such as weather resistance or transparency, and an excellent appearance cannot be stably obtained.
  • the technology of Patent Document 2 although a cured resin product with excellent transparency and a molded product without clouding due to moisture absorption can be obtained, the elastic modulus of the cured resin product is low, and it is not necessarily superior in fiber-reinforced composite materials. However, it was not possible to obtain good mechanical properties.
  • Patent Document 2 no consideration was given to weather resistance, and there was room for improvement in terms of weather resistance as well.
  • Patent Document 3 although a cured resin product with excellent transparency is obtained, the elastic modulus and heat resistance of the cured resin product are low, and excellent mechanical properties and heat resistance are not necessarily obtained in fiber reinforced composite materials. Ta. Further, in Patent Document 3, no consideration was given to weather resistance, and excellent weather resistance could not be stably obtained.
  • the present invention aims to provide a prepreg made of a resin composition that has excellent elastic modulus and heat resistance, as well as excellent appearance such as weather resistance and transparency, as well as fiber reinforcement using the prepreg that has excellent mechanical properties, heat resistance, and appearance.
  • An object of the present invention is to provide a composite material, a tubular body made of fiber-reinforced composite material, a golf club shaft, and a fishing rod.
  • a prepreg containing reinforcing fibers and a resin composition the resin composition containing the following components [A] to [D] and satisfying the following conditions (1) to (5).
  • Condition (3) The content of component [C] is 10 to 40 parts by mass based on 100 parts by mass of the total epoxy resin.
  • Component [F] A compound having a boiling point of 130° C.
  • a prepreg made of a resin composition that has excellent elastic modulus and heat resistance as well as excellent appearance such as weather resistance and transparency, and fibers using the prepreg that have excellent mechanical properties, heat resistance, and appearance.
  • a reinforced composite material, a tubular body made of fiber reinforced composite material, a golf club shaft, and a fishing rod can be obtained.
  • the prepreg of the present invention includes a resin composition and reinforcing fibers. It is preferable to consist of a resin composition and reinforcing fibers.
  • the resin composition contains components [A] to [D] as essential components.
  • Component [A] in the present invention is a novolac type epoxy resin.
  • component [A] the elastic modulus and heat resistance of the cured resin material are improved without impairing weather resistance, and a fiber-reinforced composite material having excellent mechanical properties, heat resistance, and appearance can be obtained.
  • component [A] based on 100 parts by mass of the total epoxy resin contained in the resin composition.
  • the lower limit is preferably 25 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or more.
  • the upper limit is preferably 45 parts by mass or less, more preferably 40 parts by mass or less.
  • the lower limit of the softening point of the novolak epoxy resin is preferably 50°C or higher, and 60°C or higher. is even more preferable.
  • the upper limit of the softening point is preferably 120°C or lower, more preferably 110°C or lower.
  • component [A] examples include phenol novolac type epoxy resins and cresol novolac type epoxy resins.
  • phenol novolac type epoxy resins include "jER (registered trademark)" 152, 154 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), EPPN-201 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), and "EPICLON (registered trademark)”. )"N-740, N-770 (softening point: 70°C), N-775 (softening point: 75°C, manufactured by DIC Corporation), etc.
  • cresol novolac type epoxy resin Commercial products of cresol novolac type epoxy resin include "EPICLON (registered trademark)" N-660 (softening point: 66°C), N-665 (softening point: 70°C), N-670 (softening point: 73°C) , N-673 (softening point: 78°C), N-680 (softening point: 87°C), N-690 (softening point: 93°C), N-695 (softening point: 95°C, above, DIC Corporation) (manufactured by).
  • EPICLON registered trademark
  • Component [B] in the present invention is an oxazolidone-type epoxy resin.
  • component [B] it is possible to improve the heat resistance of the cured resin material without impairing the weather resistance.
  • component [B] it is possible to promote the dissolution of dicyandiamide, which is component [D], and improve the transparency of the cured resin product. That is, by including component [B], a fiber reinforced composite material having excellent heat resistance and appearance can be obtained.
  • component [B] It is necessary to contain 10 to 40 parts by mass of component [B] based on 100 parts by mass of the total epoxy resin contained in the resin composition.
  • the lower limit is preferably 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more.
  • the upper limit is preferably 35 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less. If the content of component [B] is not less than the above lower limit, the cured resin product will have excellent heat resistance and transparency, and if it is not more than the above upper limit, the flexural modulus of the cured resin product will not be impaired. That is, by including component [B] in this range, the cured resin product has a good balance of transparency, heat resistance, and flexural modulus.
  • component [B] Commercially available products of component [B] include AER4152, AER4151 (manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.), and "D.E.R. (registered trademark)" 852, 858 (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.). (manufactured by ADEKA Corporation), TSR-400 (manufactured by DIC Corporation), ACR1348 (manufactured by ADEKA Corporation), etc. can be used.
  • Component [C] in the present invention is either or both of a sorbitol-type epoxy resin and a glycerol-type epoxy resin.
  • component [C] when both a sorbitol type epoxy resin and a glycerol type epoxy resin are included, they are collectively referred to as component [C]. These may be used alone or in combination.
  • component [C] it is possible to improve the flexural modulus of the cured resin material without impairing weather resistance.
  • component [C] has a hydroxyl group in its molecular structure and therefore has high polarity, which promotes the dissolution of component [D], dicyandiamide, and can improve the transparency of the cured resin product. That is, by including component [C], a fiber reinforced composite material having excellent flexural modulus and appearance can be obtained.
  • component [C] It is necessary to contain 10 to 40 parts by mass of component [C] based on 100 parts by mass of the total epoxy resin contained in the resin composition.
  • the lower limit is preferably 15 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more.
  • the upper limit is preferably 35 parts by mass or less, more preferably 30 parts by mass or less. If the content of component [C] is at least the above lower limit, the cured resin product will have excellent bending elastic modulus and transparency, and if the content is at most the above upper limit, the heat resistance of the cured resin product will not be impaired. That is, by including component [C] in this range, the cured resin product has a good balance of transparency, heat resistance, and flexural modulus.
  • glycerol-type epoxy resin of component [C] examples include monoglycerol-type epoxy resins, diglycerol-type epoxy resins, and polyglycerol-type epoxy resins.
  • sorbitol-type epoxy resins include "Denacol (registered trademark)" EX-612, EX-614, EX-614B, and EX-622 (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd.).
  • Examples of commercially available glycerol-type epoxy resins include “Denacol (registered trademark)” EX-313 and EX-314 (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd.).
  • Commercial products of diglycerol type epoxy resin include “Denacol (registered trademark)” EX-421 (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd.)
  • commercial products of polyglycerol type epoxy resin include "Denacol (registered trademark)” Trademark)" EX-512, EX-521 (manufactured by Nagase ChemteX Co., Ltd.).
  • Condition (4) in the present invention requires that the total content of component [B] and component [C] be 40 parts by mass or more based on 100 parts by mass of the total epoxy resin.
  • the lower limit is preferably 45 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass or more.
  • the upper limit is 80 parts by mass or less, which is the sum of the upper limits of each component in condition (2) and condition (3), but preferably 70 parts by mass or less, and 60 parts by mass or less. is even more preferable.
  • Condition (5) in the present invention is that the component [E], the glycidylamine type epoxy resin, is not included, or even if it is included, it is not more than 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the total epoxy resin. Moreover, even if component [E] is included, it is more preferably 5 parts by mass or less, and even more preferably 1 part by mass or less.
  • component [E] By controlling the blending amount of component [E] to 10 parts by mass or less, a fiber-reinforced composite material having excellent weather resistance can be obtained without hindering the improvement in weather resistance of the cured resin product.
  • Glycidylamine type epoxy resins of component [E] include glycidylamine type epoxy resins having an aromatic ring, aliphatic glycidylamine type epoxy resins, diaminodiphenylmethane type epoxy resins, diaminodiphenyl sulfone type epoxy resins, and aminophenol type epoxy resins. Examples include epoxy resin, metaxylene diamine type epoxy resin, and 1,3-bisaminomethylcyclohexane type epoxy resin.
  • diaminodiphenylmethane type epoxy resins include ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "Araldite (registered trademark)” MY720, MY721, MY9512, MY9663 (manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), Examples include “Epotote (registered trademark)” YH-434 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.) and "jER (registered trademark)” 604 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
  • diaminodiphenylsulfone epoxy resins include TG3DAS (manufactured by Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd.).
  • aminophenol-type epoxy resins include ELM120, ELM100 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "jER (registered trademark)” 630 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and "Araldite (registered trademark)” MY0500. , MY0510, MY0600, MY0610 (manufactured by Huntsman Advanced Materials, Inc.).
  • a commercially available meta-xylene diamine type epoxy resin includes "TETRAD (registered trademark)" -X (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.).
  • a commercially available 1,3-bisaminomethylcyclohexane type epoxy resin includes "TETRAD (registered trademark)" -C (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.).
  • Epoxy resins other than those mentioned above may also be appropriately blended into the resin composition used in the present invention, within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • bisphenol type, isocyanuric acid type, dicyclopentadiene type, hydantoin type, trimethylolpropane type, pentaerythritol type, trishydroxyphenylmethane type and tetraphenylolethane type epoxy resins can be mentioned.
  • bisphenol A epoxy resins include "jER (registered trademark)” 825, 828, 834, 1001, 1002, 1003, 1003F, 1004, 1004AF, 1005F, 1006FS, 1007, 1009, 1010 (the above, Mitsubishi Chemical Corporation), "EPICLON (registered trademark)” 850 (manufactured by DIC Corporation), “Epotote (registered trademark)” YD-128 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Corporation), and “D. E.R. (registered trademark)”-331, 332 (manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), and the like.
  • bisphenol F-type epoxy resins include "Araldite (registered trademark)” GY282 (manufactured by Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), “jER (registered trademark)” 806, 807, 4005P, 4007P, 4010P (manufactured by Huntsman Advanced Materials, Inc.), and , manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “EPICLON (registered trademark)” 830 (manufactured by DIC Corporation), and "EPOTOT (registered trademark)” YD-170 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Corporation). .
  • Component [D] in the present invention is dicyandiamide.
  • Dicyandiamide is excellent in providing high mechanical properties and heat resistance to cured products of epoxy resins, and is widely used as a curing agent for various epoxy resins. Furthermore, since the epoxy resin composition has excellent weather resistance and storage stability, it can be suitably used.
  • Commercially available products of such dicyandiamide include DICY7 and DICY15 (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).
  • the content of component [D] is preferably 4 to 12 parts by mass based on 100 parts by mass of the total epoxy resin.
  • the lower limit is more preferably 5 parts by mass or more, and the upper limit is even more preferably 10 parts by mass or less.
  • the resin composition used for the prepreg of the present invention preferably contains a phenoxy resin as component [G] from the viewpoint of controlling the viscosity of the resin composition and the tack of the prepreg.
  • Phenoxy resin can improve the viscosity of the resin composition and the tack of the prepreg without impairing the weather resistance of the cured resin product, so it is preferably blended in order to create a prepreg that is easy to handle. .
  • phenoxy resins examples include "Phenotote (registered trademark)" YP-50, YP-50S, and YP-70 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials Co., Ltd.).
  • a curing accelerator may be added to the resin composition used for the prepreg of the present invention from the viewpoint of controlling the curing speed.
  • the curing accelerator include urea compounds and imidazole compounds, and urea compounds are particularly preferably used from the viewpoint of storage stability of the resin composition.
  • urea compound examples include 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, 3-(4-chlorophenyl)-1,1-dimethylurea, phenyldimethylurea, and toluenebisdimethylurea.
  • aromatic urea compounds DCMU99 (manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.), "Omicure (registered trademark)" 24 (manufactured by PTI Japan Co., Ltd.), etc. can be used. can.
  • the resin composition used in the present invention is a component [F] having a boiling point of 130°C or higher and a molecular weight m of 50 or more and 250 or less, since the elastic modulus of the cured resin increases. It is preferable that the compound contains a compound that does not have an epoxy group and does not have the ability to harden an epoxy resin.
  • compounds such as amines and phenols that can undergo addition reactions with epoxy resins, acid anhydrides that can be copolymerized with epoxy resins, imidazole, aromatic urea compounds, and tertiary amine compounds that can serve as self-polymerization reaction initiators for epoxy resins are , is a compound that has the ability to harden epoxy resins, and is not included in component [F].
  • “not having epoxy resin curing ability” refers to a property that does not chemically react with the epoxy resin and does not participate in the self-polymerization of the epoxy resin.
  • component [F] exists in the voids without being incorporated into the crosslinked structure, and this state is maintained even after the epoxy resin is cured. This is considered to increase the elastic modulus of the resulting cured resin material. Moreover, surprisingly, by blending the above-mentioned component [F], a cured resin product having not only a high elastic modulus but also a high elongation and high strength can be obtained.
  • the boiling point of component [F] is 130°C or higher, more preferably 180°C or higher, so that the volatilization of component [F] when the resin composition is cured can be suppressed, resulting in a cured resin product with excellent mechanical properties. and fiber-reinforced composite materials. Furthermore, it is preferable to set the boiling point of component [F] within this range because it is possible to suppress the generation of voids and deterioration of mechanical properties in the fiber-reinforced composite material obtained. Further, although there is no particular upper limit to the boiling point of component [F], the boiling points of the compounds commonly used in the present invention are often 400° C. or lower.
  • Component [F] is preferably contained in an amount of 1 to 15 parts by weight, preferably 2 to 10 parts by weight, and more preferably 3 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total epoxy resin.
  • the molecular weight m of component [F] is 50 or more and 250 or less, more preferably 70 or more and 120 or less. By setting the molecular weight of component [F] within this range, component [F] is appropriately retained in the voids of the crosslinked structure formed by the reaction between the epoxy resin and dicyandiamide, and the elastic modulus, strength, and elongation are improved. An excellent cured product can be obtained.
  • component [F] is preferably a compound having at least one functional group selected from the group consisting of an amide group, a ketone group, and a hydroxyl group in the molecule.
  • component [F] has a highly polar functional group as described above in its molecule, a strong intermolecular interaction occurs between component [F] and the hydroxyl group in the crosslinked structure formed from the epoxy resin and dicyandiamide. Since the component [F] is easily retained appropriately in the voids of the crosslinked structure, particularly excellent effects of improving elongation and strength can be obtained.
  • component [F] has a highly polar functional group as described above, it can promote the dissolution of dicyandiamide, component [D], and improve the transparency of the cured resin product.
  • Such component [F] includes amides such as N-methylformamide, N-methylacetamide, 2-pyrrolidone, N-methylpropionamide, N-ethylacetamide, N-methylacetanilide, and N,N'-diphenylacetamide; and diols such as ethanediol, propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, and heptanediol. These compounds may be used alone or in an appropriate combination.
  • Preferred examples of the reinforcing fibers used in the prepreg and fiber-reinforced composite material of the present invention include carbon fibers, graphite fibers, aramid fibers, and glass fibers, with carbon fibers being particularly preferred.
  • the form and arrangement of the reinforcing fibers are not limited, and for example, fiber structures such as long fibers aligned in one direction, single tow, woven fabric, knit, and braided cord are used.
  • As reinforcing fibers two or more types of carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, PBO fibers, high-strength polyethylene fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers, and the like may be used in combination.
  • carbon fibers include acrylic, pitch, and rayon carbon fibers, and acrylic carbon fibers with high tensile strength are particularly preferably used.
  • twisted yarns, untwisted yarns, untwisted yarns, etc. can be used, but in the case of twisted yarns, the orientation of the filaments constituting the carbon fibers is not parallel, so the obtained carbon fiber reinforced composite material Therefore, it is preferable to use untwisted yarn or non-twisted yarn, which has a good balance between formability and strength characteristics of the carbon fiber reinforced composite material.
  • the carbon fiber preferably has a tensile modulus in the range of 200 to 440 GPa.
  • the tensile modulus of carbon fiber is influenced by the crystallinity of the graphite structure that constitutes the carbon fiber, and the higher the crystallinity, the higher the modulus of elasticity. This range is preferable because the carbon fiber reinforced composite material has both stiffness and strength balanced at a high level.
  • a more preferable elastic modulus is within the range of 230 to 400 GPa, and even more preferably within the range of 260 to 370 GPa.
  • the tensile modulus of carbon fiber is a value measured according to JIS R7601 (2006).
  • the prepreg of the present invention can be manufactured by various known methods.
  • a prepreg can be produced by a hot melt method in which a resin composition is heated to lower its viscosity and impregnated into reinforcing fibers without using an organic solvent.
  • a reinforcing fiber is directly impregnated with a resin composition whose viscosity has been lowered by heating, or a release paper sheet with a resin film is first prepared by coating the resin composition on a release paper or the like.
  • a method can be used in which a resin film is placed on the reinforcing fiber side from both sides or one side of the reinforcing fiber, and the reinforcing fiber is impregnated with the resin composition by heating and pressing.
  • the content of reinforcing fibers in the prepreg is preferably 30 to 90% by mass, more preferably 35 to 85% by mass, and even more preferably 65 to 85% by mass.
  • the fiber mass content is small, the amount of resin is too large, making it difficult to obtain the advantages of a fiber reinforced composite material having excellent specific strength and specific modulus.
  • the amount of heat generated during curing may become too high.
  • the fiber mass content is too large, poor resin impregnation may occur, and the resulting composite material may have many voids.
  • the fiber-reinforced composite material of the present invention or the tubular body made of fiber-reinforced composite material can be manufactured by, for example, the method of laminating the prepregs of the present invention described above in a predetermined form and curing the resin by applying pressure and heating. I can do it.
  • the method of applying heat and pressure includes a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a wrapping tape method, an internal pressure molding method, and the like.
  • a wrapping tape method is particularly preferably used as a method for forming the tubular body made of fiber-reinforced composite material.
  • the wrapping tape method is a method in which a prepreg is wrapped around a core metal such as a mandrel to obtain a cylindrical molded body. Specifically, the prepreg is wrapped around a mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic resin film is wrapped around the outer periphery of the prepreg in order to fix the prepreg and apply pressure, and after the resin is heated and cured in an oven, the core is wrapped.
  • This is a method of obtaining a cylindrical molded body by removing gold, and is suitable for producing tubular bodies such as golf club shafts and fishing rods.
  • the cured product thereof has excellent mechanical properties, weather resistance, and transparency. Therefore, the tubular body made of the fiber reinforced composite material of the present invention has excellent bending strength, weather resistance, and appearance. Express.
  • the fiber-reinforced composite material or the tubular body made of fiber-reinforced composite material of the present invention can be widely used in aerospace applications, general industrial applications, and sports applications. More specifically, in general industrial applications, it is suitably used in structures such as automobiles, ships, and railway vehicles. In sports applications, it is suitably used for golf club shafts, fishing rods, tennis and badminton rackets. Among these, the fiber-reinforced composite material tubular body of the present invention can be suitably used for golf club shafts and fishing rods.
  • ⁇ Method for preparing resin composition> Preparation of hardening agent master 10 parts by mass of epoxy resin ([C]-1, [C]-2, [H]-1, [H]-2 correspond to this) that is liquid at room temperature (all epoxy (10 parts by mass per 100 parts by mass of resin) was prepared. Dicyandiamide, which is component [D], was added to each of these and kneaded at room temperature. A hardener master was prepared by passing the mixture twice through a three roll mill.
  • ⁇ Method for producing cured resin material> After degassing the resin composition prepared according to the above ⁇ Method for Preparing a Resin Composition> in a vacuum, it was placed in a mold with a thickness of 2 mm using a 2 mm thick "Teflon (registered trademark)" spacer for 30 minutes. The temperature was raised from °C at a rate of 1.7 °C/min, and after reaching a temperature of 90 °C, it was held for 1 hour, and then the temperature was raised at a rate of 2.0 °C/min to reach a temperature of 135 °C. After that, the resin was cured for 2 hours to obtain a plate-shaped cured resin product with a thickness of 2 mm.
  • Teflon registered trademark
  • the above curing reaction was carried out in a mold set to a thickness of 1 mm with a 1 mm thick "Teflon (registered trademark)" spacer, and a plate-shaped cured resin product with a thickness of 1 mm was formed. Obtained.
  • the resin composition prepared according to the above ⁇ Method for Preparing a Resin Composition> was applied onto a release paper using a knife coater to produce two resin films having a resin basis weight of 31 g/m 2 .
  • the above -mentioned resin film was layered on each side of the reinforcing fibers (the above-mentioned "Torayka (registered trademark)" T1100G-24K) arranged in one direction so as to form a sheet with a fiber basis weight of 125 g/m2.
  • the resin composition was impregnated by heating and pressurizing at a temperature of 110° C. and a maximum pressure of 2 MPa to obtain a prepreg.
  • One cycle consisted of 102 minutes of irradiation without water jetting and 18 minutes of irradiation with water jetting under the conditions of intensity 180 W/m 2 , chamber temperature 28°C, and humidity 99% RH, and this cycle was repeated 12 times ( A repeated weathering test (i.e., 24 hours) was conducted.
  • Weather resistance was evaluated by measuring the color difference ( ⁇ E) of the cured product before and after the weather resistance test using a multi-light source spectrophotometer MSC-P (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.).
  • the tristimulus values (L * , a * , b * ) were determined by the reflection method using a D65 light source, 10° field of view, and d/8 optical conditions excluding specular reflection light, and the difference in tristimulus values before and after the weather resistance test (
  • the color difference ( ⁇ E) was calculated using the following formula (I) using ⁇ L * , ⁇ a * , ⁇ b * ).
  • a weather resistance test was conducted by placing this test piece in an outdoor location with no roof and no shade while the sun was out, and leaving it for two months.
  • the test pieces before and after the weather resistance test were lined up side by side and 10 subjects were asked about the difference in color, and more than 8 out of 10 subjects answered that there was no change in color or that they did not notice any change in color. If three or more subjects answered that there was a color change, it was marked as "x".
  • a cured resin product was produced from the obtained resin composition according to ⁇ Method for producing a cured product>.
  • the flexural modulus, glass transition temperature, transparency, and weather resistance (color difference ⁇ E) of this cured resin were measured, the flexural modulus was 4.0 GPa, the glass transition temperature was 140°C, the transparency was A, and the color difference ⁇ E was 6. 7, and the physical properties and appearance of the cured resin product were good.
  • a prepreg was produced from the obtained resin composition according to ⁇ Method for Preparing Prepreg> and measured according to "(5) Weather resistance of fiber reinforced composite material" in ⁇ Various evaluation methods>. The properties were good.
  • Examples 2 to 14> A cured resin material and prepreg were produced in the same manner as in Example 1, except that the composition was changed as shown in Table 1. For each example, the flexural modulus, glass transition temperature, transparency, weather resistance (color difference ⁇ E) of the cured resin material, and weather resistance of the fiber reinforced composite material were as shown in Table 1, and all were good.
  • ⁇ Comparative example 1> A cured resin material and a prepreg were produced using the composition shown in Table 2 and in the same manner as in Example 1. The physical property evaluation results are also shown in Table 1 (the same applies to subsequent comparative examples). The transparency and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber reinforced composite material were good. However, the content of component [A] in 100 parts by mass of the total epoxy resin was less than 20 parts by mass, and condition (1) was not satisfied. It was low compared to
  • Example 2 A cured resin product and prepreg were produced using the composition shown in Table 3 and in the same manner as in Example 1.
  • the flexural modulus, glass transition temperature, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good.
  • the content of component [A] exceeded 50 parts by mass out of 100 parts by mass of the total epoxy resin, and condition (1) was not satisfied, so the transparency of the cured resin product was poor compared to Example 6.
  • Example 3 A cured resin product and a prepreg were produced using the composition shown in Table 4 and in the same manner as in Example 1.
  • the flexural modulus, transparency, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good.
  • the content of component [B] was less than 10 parts by mass in 100 parts by mass of the total epoxy resin, and the condition (2) was not satisfied, so the glass transition temperature was lower than that of Example 8.
  • ⁇ Comparative example 4> A cured resin material and a prepreg were produced using the composition shown in Table 2 and in the same manner as in Example 1. The glass transition temperature, transparency, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good. However, the content of component [B] exceeded 40 parts by mass out of 100 parts by mass of the total epoxy resin, which did not satisfy condition (2), so the flexural modulus of the cured resin product was lower than that of Example 5.
  • ⁇ Comparative example 5> A cured resin material and a prepreg were produced using the composition shown in Table 2 and in the same manner as in Example 1.
  • the glass transition temperature, transparency, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good.
  • the content of component [C] in 100 parts by mass of the total epoxy resin was less than 10 parts by mass, and the condition (3) was not satisfied, so the flexural modulus was lower than that in Example 5.
  • Example 6 A cured resin product and a prepreg were produced using the composition shown in Table 4 and in the same manner as in Example 1.
  • the flexural modulus, transparency, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good.
  • the content of component [C] exceeded 40 parts by mass out of 100 parts by mass of the total epoxy resin, and condition (3) was not satisfied, so the glass transition temperature of the cured resin product was lower than that of Example 8.
  • ⁇ Comparative example 7> A cured resin product and prepreg were produced using the composition shown in Table 3 and in the same manner as in Example 1. The flexural modulus, glass transition temperature, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good. However, the total content of component [B] and component [C] out of 100 parts by mass of the total epoxy resin was less than 40 parts by mass, and condition (4) was not satisfied, so the transparency of the cured resin was lower than that of Example 6. It was poor compared to.
  • Example 8 A cured resin product and a prepreg were produced using the composition shown in Table 4 and in the same manner as in Example 1.
  • the flexural modulus, transparency, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good.
  • the content of component [C] out of 100 parts by mass of the total epoxy resin exceeds 40 parts by mass, which does not satisfy condition (3), and the content of component [A] does not meet 20 parts by mass, and the condition Since (1) was not satisfied, the glass transition temperature of the cured resin product was lower than that of Example 9.
  • Example 12 A cured resin product and prepreg were produced using the composition shown in Table 3 and in the same manner as in Example 1.
  • the flexural modulus, glass transition temperature, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good.
  • component [C] is not blended, and a pentaerythritol type epoxy resin (an aliphatic epoxy resin without hydroxyl groups) is blended instead, but this does not satisfy condition (3), so the transparency was poorer than Example 6.
  • Example 13 A cured resin product and prepreg were produced using the composition shown in Table 3 and in the same manner as in Example 1.
  • the flexural modulus, glass transition temperature, and transparency of the cured resin product were good.
  • the content of component [E] exceeds 10 parts by mass in 100 parts by mass of the total epoxy resin, and condition (5) is not satisfied. It was poorer than Example 6 and Example 10.
  • Example 14 A cured resin material and a prepreg were produced using the composition shown in Table 2 and in the same manner as in Example 1. The glass transition temperature, transparency, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good. However, since component [D] was not blended, the flexural modulus of the cured resin product was lower than that of Example 5.
  • ⁇ Comparative example 15> A cured resin product and prepreg were produced using the composition shown in Table 3 and in the same manner as in Example 1. The flexural modulus, glass transition temperature, and weather resistance of the cured resin product and the weather resistance of the fiber-reinforced composite material were good. However, the total content of component [B] and component [C] out of 100 parts by mass of the total epoxy resin was less than 40 parts by mass, and condition (4) was not satisfied, so the transparency of the cured resin was lower than that of Example 6. It was poor compared to.

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Abstract

本発明は、弾性率と耐熱性に優れ、かつ耐候性や透明性といった外観にも優れる樹脂組成物からなるプリプレグ、ならびに該プリプレグを用いた、機械特性や耐熱性、外観性に優れる繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体、ゴルフクラブシャフト、釣り竿を提供することを課題とし、その解決手段として、強化繊維と樹脂組成物とを含むプリプレグであって、該樹脂組成物は、次の成分[A]~成分[D]を含み、下記条件(1)~条件(5)を満たす、プリプレグを提供せんとするものである。 成分[A]:ノボラック型エポキシ樹脂 成分[B]:オキサゾリドン型エポキシ樹脂 成分[C]:ソルビトール型エポキシ樹脂およびグリセロール型エポキシ樹脂のいずれかまたは両方 成分[D]:ジシアンジアミド 条件(1):成分[A]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、20~50質量部である。 条件(2):成分[B]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、10~40質量部である。 条件(3):成分[C]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、10~40質量部である。 条件(4):全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[B]と成分[C]を合計で40質量部以上含む。 条件(5):成分[E]:グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含まないか、含んだとしても全エポキシ樹脂100質量部に対し、10質量部以下である。

Description

プリプレグ、繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体、ゴルフクラブシャフトおよび釣り竿
 本発明は、航空宇宙用途、一般産業用途およびスポーツ用途などの繊維強化複合材料に好適に用いられる、プリプレグ、繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体に関するものであり、また、該繊維強化複合材料製管状体を用いてなるゴルフクラブシャフトや釣り竿に関するものである。
 炭素繊維やアラミド繊維などを強化繊維として用いた繊維強化複合材料は、その高い比強度、比弾性率を利用して、航空機や自動車などの構造材料や、テニスラケット、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、自転車、筐体などのスポーツ、一般産業用途などに広く利用されている。この繊維強化複合材料に用いられる樹脂組成物としては、耐熱性や生産性の観点から主に熱硬化性樹脂が用いられ、中でも強化繊維との接着性などの力学特性の観点からエポキシ樹脂が好ましく用いられる。
 近年、さらなる軽量化が求められるゴルフクラブシャフト、釣り竿、自転車等の用途へ繊維強化複合材料を適用するには各種物性の向上が求められるようになってきた。例えば、ゴルフクラブシャフトや釣り竿等の管状体において優れた曲げ強度を発現させるためには、用いる繊維強化複合材料に高い繊維方向強度および非繊維方向強度が必要となるが、それらはマトリックス樹脂として用いるエポキシ樹脂自体の強度や弾性率が大きく影響する。また、繊維強化複合材料を最終製品へ加工する際に、加工熱に耐えられるだけの高い耐熱性も求められている。さらに、繊維強化複合材料表面をクリア塗装することによって強化繊維のクロス目等を意匠として用いる場合も増えている。そのため、マトリックス樹脂として用いられるエポキシ樹脂には、硬化物が優れた機械特性や耐熱性を示すことに加え、硬化物の耐候性や透明性といった外観についても重要視されるようになってきた。
 特許文献1では、機械特性と耐熱性が両立できることから、オキサゾリドン型エポキシ樹脂とノボラック型エポキシ樹脂を配合した組成が検討されている。また、特許文献2では、平行光線透過率が30%以上のエポキシ樹脂組成物を用いることにより、吸湿による白濁がなく、繊維強化複合材料の外観が優れるプリプレグを検討している。さらに、特許文献3では、硬化剤として用いるジシアンジアミドが溶け残って欠陥となるのを低減するためにソルビトール型エポキシ樹脂などの溶解促進剤を配合し、樹脂組成物の破壊ひずみや透明度が優れるトウプレグを検討している。
国際公開第2020/080474号 特開2003-261744号公報 特開2020-158594号公報
 特許文献1の技術を用いた場合、弾性率と耐熱性は両立できるが、耐候性や透明性といった外観について何ら考慮されておらず、優れた外観が安定的に得られなかった。また、特許文献2の技術を用いた場合、優れた透明性を持つ樹脂硬化物や吸湿による白濁のない成形品が得られるものの、樹脂硬化物の弾性率が低く、繊維強化複合材料において必ずしも優れた機械特性が得られるものではなかった。さらに、特許文献2では耐候性に関して何ら考慮されておらず、耐候性の点でも改善の余地があった。特許文献3では、優れた透明性を持つ樹脂硬化物が得られるものの、樹脂硬化物の弾性率や耐熱性が低く、繊維強化複合材料において必ずしも優れた機械特性や耐熱性が得られるものではなかった。また、特許文献3についても、耐候性に関して何ら考慮されておらず、優れた耐候性が安定的に得られるものではなかった。
 そこで本発明は、弾性率と耐熱性に優れ、かつ耐候性や透明性といった外観にも優れる樹脂組成物からなるプリプレグ、ならびに該プリプレグを用いた、機械特性や耐熱性、外観性に優れる繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体、ゴルフクラブシャフト、釣り竿を提供することを課題とする。
1.強化繊維と樹脂組成物とを含むプリプレグであって、該樹脂組成物は、次の成分[A]~成分[D]を含み、かつ、下記条件(1)~条件(5)を満たす、プリプレグ。
成分[A]:ノボラック型エポキシ樹脂
成分[B]:オキサゾリドン型エポキシ樹脂
成分[C]:ソルビトール型エポキシ樹脂およびグリセロール型エポキシ樹脂のいずれかまたは両方
成分[D]:ジシアンジアミド
条件(1):成分[A]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、20~50質量部である。
条件(2):成分[B]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、10~40質量部である。
条件(3):成分[C]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、10~40質量部である。
条件(4):全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[B]と成分[C]を合計で40質量部以上含む。
条件(5):成分[E]:グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含まないか、含んだとしても全エポキシ樹脂100質量部に対し、10質量部以下である。
2.前記成分[E]を含まないか、含んだとしても全エポキシ樹脂100質量部に対し、1質量部以下である、上記1に記載のプリプレグ。
3.成分[F]:沸点が130℃以上、かつ、分子量mが50以上250以下の化合物であって、分子内にエポキシ基を有さず、かつエポキシ樹脂の硬化能を有さない化合物を含む、上記1または2に記載のプリプレグ。
4.熱可塑性樹脂として、成分[G]:フェノキシ樹脂を含む、上記1~3のいずれかに記載のプリプレグ。
5.上記1~4のいずれかに記載のプリプレグを硬化させてなる、繊維強化複合材料。
6.上記1~4のいずれかに記載のプリプレグを成形してなる、繊維強化複合材料製管状体。
7.上記6に記載の繊維強化複合材料製管状体を用いてなる、ゴルフクラブシャフト。
8.上記6に記載の繊維強化複合材料製管状体を用いてなる、釣り竿。
 本発明によれば、弾性率と耐熱性に優れ、かつ耐候性や透明性といった外観にも優れる樹脂組成物からなるプリプレグ、ならびに該プリプレグを用いた、機械特性や耐熱性、外観性に優れる繊維強化複合材料、繊維強化複合材料製管状体、ゴルフクラブシャフト、釣り竿を得ることができる。
 以下、本発明について詳細に説明する。
 本発明のプリプレグは、樹脂組成物と強化繊維とを含む。樹脂組成物と強化繊維とからなることが好ましい。樹脂組成物は、成分[A]~成分[D]を必須成分として含む。
 本発明における成分[A]は、ノボラック型エポキシ樹脂である。成分[A]を含むことにより、耐候性を損ねることなく樹脂硬化物の弾性率や耐熱性が向上し、優れた機械特性や耐熱性、外観を有する繊維強化複合材料が得られる。
 樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[A]を20~50質量部含むことが必要である。下限については25質量部以上であることが好ましく、30質量部以上であることがさらに好ましい。上限については45質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であることがさらに好ましい。成分[A]をこの範囲で含むことにより、樹脂硬化物の透明性が優れ、機械特性や耐熱性、外観のバランスが良好となる。
 また、樹脂硬化物の曲げ弾性率と耐熱性のバランスが良いものとするため、ノボラック型エポキシ樹脂は、その軟化点が、下限については50℃以上であることが好ましく、60℃以上であることがさらに好ましい。上記軟化点は、上限については、120℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがさらに好ましい。
 成分[A]としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が挙げられる。
 フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”152、154(以上、三菱ケミカル(株)製)、EPPN-201(日本化薬(株)製)、“EPICLON(登録商標)”N-740、N-770(軟化点:70℃)、N-775(軟化点:75℃、以上、DIC(株)製)などが挙げられる。
 クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“EPICLON(登録商標)”N-660(軟化点:66℃)、N-665(軟化点:70℃)、N-670(軟化点:73℃)、N-673(軟化点:78℃)、N-680(軟化点:87℃)、N-690(軟化点:93℃)、N-695(軟化点:95℃、以上、DIC(株)製)などが挙げられる。
 本発明における成分[B]は、オキサゾリドン型エポキシ樹脂である。成分[B]を含むことにより、耐候性を損ねることなく樹脂硬化物の耐熱性の向上が可能である。また、成分[B]を含むことにより、成分[D]であるジシアンジアミドの溶解を促進し、樹脂硬化物の透明性を向上させることができる。つまり、成分[B]を含むことにより、優れた耐熱性や外観を有する繊維強化複合材料が得られる。
 樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[B]を10~40質量部含むことが必要である。下限については15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがさらに好ましい。上限については35質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがさらに好ましい。成分[B]の含有量が、上記下限値以上であれば樹脂硬化物の耐熱性や透明性が優れ、上記上限値以下であれば樹脂硬化物の曲げ弾性率が損なわれることがない。つまり、成分[B]をこの範囲で含むことにより、樹脂硬化物の透明性や耐熱性、曲げ弾性率のバランスが良好となる。
 成分[B]の市販品としては、AER4152、AER4151(以上、旭化成イーマテリアルズ(株)製)、“D.E.R. (登録商標)”852、858(以上、ダウ・ケミカル(株)製)、TSR-400(DIC(株)製)、ACR1348(ADEKA(株)製)等を使用することができる。
 本発明における成分[C]は、ソルビトール型エポキシ樹脂およびグリセロール型エポキシ樹脂のいずれかまたは両方である。なお、ソルビトール型エポキシ樹脂とグリセロール型エポキシ樹脂の両方を含む場合はあわせて成分[C]とする。これらは、単独で使用しても良いし、両者を組み合わせて使用しても良い。成分[C]を含むことにより、耐候性を損ねることなく樹脂硬化物の曲げ弾性率の向上が可能である。また、成分[C]は分子構造中に水酸基を有することから極性が高く、成分[D]であるジシアンジアミドの溶解を促進し、樹脂硬化物の透明性を向上させることができる。つまり、成分[C]を含むことにより、優れた曲げ弾性率や外観を有する繊維強化複合材料が得られる。
 樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂100質量部に対し、成分[C]を10~40質量部含むことが必要である。下限については15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがさらに好ましい。上限については35質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であることがさらに好ましい。成分[C]の含有量が、上記下限値以上であれば樹脂硬化物の曲げ弾性率や透明性が優れ、上記上限値以下であれば樹脂硬化物の耐熱性が損なわれることがない。つまり、成分[C]をこの範囲で含むことにより、樹脂硬化物の透明性や耐熱性、曲げ弾性率のバランスが良好となる。
 成分[C]のグリセロール型エポキシ樹脂としては、モノグリセロール型エポキシ樹脂、ジグリセロール型エポキシ樹脂、ポリグリセロール型エポキシ樹脂が挙げられる。
 ソルビトール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール(登録商標)”EX-612、EX-614、EX-614B、EX-622(以上、ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。
 グリセロール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール(登録商標)”EX-313、EX-314(以上、ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。ジグリセロール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール(登録商標)”EX-421(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられ、ポリグリセロール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール(登録商標)”EX-512、EX-521(以上、ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。
 本発明における条件(4)として、成分[B]と成分[C]の含有量が合計で、全エポキシ樹脂100質量部に対し、40質量部以上であることが必要である。下限については45質量部以上であることが好ましく、50質量部以上であることがさらに好ましい。また、上限については、条件(2)と条件(3)におけるそれぞれの成分の上限の合計である80質量部以下となるが、70質量部以下であることが好ましく、60質量部以下であることがさらに好ましい。全エポキシ樹脂100質量部に対する成分[B]と成分[C]の合計の含有量を上記範囲にすることで、樹脂硬化物の透明性が格段に向上し、優れた外観を有する(白濁が改善された)繊維強化複合材料が得られる。
 本発明における条件(5)として、成分[E]であるグリシジルアミン型エポキシ樹脂を含まないか、含んだとしても全エポキシ樹脂100質量部に対し、10質量部以下であることが必要である。また、成分[E]を含んだとしても5質量部以下であることがより好ましく、1質量部以下であることがさらに好ましい。成分[E]の配合量を10質量部以下にすることにより、樹脂硬化物の耐候性の向上が妨げられることなく、優れた耐候性を有する繊維強化複合材料が得られる。
 成分[E]のグリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、芳香環を有するグリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂肪族のグリシジルアミン型エポキシ樹脂があり、ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルスルホン型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、メタキシレンジアミン型エポキシ樹脂、1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
 ジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂の市販品としては、ELM434(住友化学(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY720、MY721、MY9512、MY9663(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ(株)製)、“エポトート(登録商標)”YH-434(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)、“jER(登録商標)”604(三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。
 ジアミノジフェニルスルホン型エポキシ樹脂の市販品としては、TG3DAS(三井化学ファイン(株)製)などが挙げられる。
 アミノフェノール型エポキシ樹脂の市販品としては、ELM120、ELM100(以上、住友化学(株)製)、“jER(登録商標)”630(三菱ケミカル(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY0500、MY0510、MY0600、MY0610(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ(株)製)などが挙げられる。
 メタキシレンジアミン型エポキシ樹脂の市販品としては、“TETRAD(登録商標)” -X(三菱ガス化学(株)製)が挙げられる。
 1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン型エポキシ樹脂の市販品としては、“TETRAD(登録商標)” -C(三菱ガス化学(株)製)が挙げられる。
 本発明に用いる樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、前記以外のエポキシ樹脂も適宜配合することができる。具体的には、ビスフェノール型、イソシアヌル酸型、ジシクロペンタジエン型、ヒダントイン型、トリメチロールプロパン型、ペンタエリスリトール型、トリスヒドロキシフェニルメタン型およびテトラフェニロールエタン型のエポキシ樹脂が挙げられる。
 中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER(登録商標)”825、828、834、1001、1002、1003、1003F、1004、1004AF、1005F、1006FS、1007、1009、1010(以上、三菱ケミカル(株)製)、“EPICLON(登録商標)”850(DIC(株)製)、“エポトート(登録商標)”YD-128(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)、および“D.E.R. (登録商標)”-331、332(以上、ダウ・ケミカル(株)製)などが挙げられる。
 ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、“アラルダイト(登録商標)”GY282(ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ(株)製)、“jER(登録商標)”806、807、4005P、4007P、4010P(以上、三菱ケミカル(株)製)、“EPICLON(登録商標)”830(DIC(株)製)および“エポトート(登録商標)”YD-170(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)などが挙げられる。
 本発明における成分[D]は、ジシアンジアミドである。ジシアンジアミドは、エポキシ樹脂の硬化物に高い機械特性や耐熱性を与える点で優れており、種々のエポキシ樹脂の硬化剤として広く用いられている。また、エポキシ樹脂組成物の耐候性や保存安定性に優れることから、好適に使用できる。かかるジシアンジアミドの市販品としては、DICY7、DICY15(以上、三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。
 また本発明では、樹脂硬化物の機械特性や耐熱性、透明性のバランスが優れることから、成分[D]の含有量が全エポキシ樹脂100質量部に対し、4~12質量部であることが好ましい。下限については5質量部以上であることがさらに好ましく、上限については10質量部以下であることがさらに好ましい。
 本発明のプリプレグに用いる樹脂組成物は、樹脂組成物の粘度や、プリプレグのタックをコントロールするという観点から、成分[G]であるフェノキシ樹脂を含むことが好ましい。フェノキシ樹脂は、樹脂硬化物の耐候性を損ねることなく、樹脂組成物の粘度や、プリプレグのタックを向上させることができるため、取り扱い性に優れたプリプレグを作製する上で配合されることが好ましい。
 フェノキシ樹脂の市販品としては、“フェノトート(登録商標)”YP-50、YP-50S、YP-70(以上、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)などが挙げられる。
 本発明のプリプレグに用いる樹脂組成物には、硬化速度をコントロールするという観点から硬化促進剤を配合してもよい。硬化促進剤としては、ウレア化合物、イミダゾール化合物などが挙げられ、樹脂組成物の保管安定性の観点から特にウレア化合物を好ましく用いることができる。
 ウレア化合物としては、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、3-(4-クロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、フェニルジメチルウレア、トルエンビスジメチルウレアなどが挙げられる。また、芳香族ウレア化合物の市販品としては、DCMU99(保土ヶ谷化学工業(株)製)、“Omicure(登録商標)”24(ピィ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)などを使用することができる。
 本発明に用いる樹脂組成物は、樹脂硬化物の弾性率が高くなることから、成分[F]である沸点が130℃以上、かつ、分子量mが50以上250以下の化合物であって、分子内にエポキシ基を有さず、かつ、エポキシ樹脂の硬化能を有さない化合物を含むことが好ましい。ここで、エポキシ樹脂と付加反応しうるアミンやフェノール、エポキシ樹脂と共重合しうる酸無水物、エポキシ樹脂の自己重合反応開始剤となり得るイミダゾール、芳香族ウレア化合物、三級アミン化合物などの化合物は、エポキシ樹脂の硬化能を有する化合物であり、成分[F]には含まれない。なおここで、「エポキシ樹脂の硬化能を有さない」とは、エポキシ樹脂と化学反応せず、かつ、エポキシ樹脂の自己重合に関与しない性質をいう。
 成分[F]は、エポキシ樹脂とジシアンジアミドとが反応して形成される架橋構造において、架橋構造に取り込まれることなく、その空隙部に存在し、エポキシ樹脂の硬化後もその状態が保持されると考えられ、これにより、得られる樹脂硬化物の弾性率が高くなると考えられる。また、驚くべきことに、上記成分[F]を配合することで、高弾性率のみならず、高伸度で高強度な樹脂硬化物が得られる。
 また、成分[F]の沸点は130℃以上、より好ましくは180℃以上であることで、樹脂組成物が硬化する際の成分[F]の揮発を抑制でき、機械特性に優れた樹脂硬化物や繊維強化複合材料が得られる。また、成分[F]の沸点をかかる範囲とすることで、得られる繊維強化複合材料におけるボイドの発生や機械特性の低下を抑制できるため好ましい。また、成分[F]の沸点の上限は特にはないが、本発明に通常用いられる化合物の沸点は、400℃以下のものが多い。
 成分[F]は、全エポキシ樹脂100質量部に対し、1~15質量部含まれることが好ましく、2~10質量部含まれることが好ましく、3~6質量部含まれることがさらに好ましい。
 成分[F]の分子量mは50以上250以下であり、より好ましくは70以上120以下である。成分[F]の分子量をかかる範囲とすることで、成分[F]はエポキシ樹脂とジシアンジアミドとが反応して形成される架橋構造の空隙部に適切に保持され、弾性率や強度、伸度に優れた硬化物が得られる。
 本発明において、成分[F]は、分子内にアミド基、ケトン基、水酸基からなる群から選ばれる少なくとも1つの官能基を有する化合物であることが好ましい。成分[F]が分子内に上記のような高極性の官能基を有する場合、エポキシ樹脂とジシアンジアミドから形成される架橋構造中の水酸基と成分[F]との間に強い分子間相互作用が働き、成分[F]が架橋構造の空隙部に適切に保持されやすくなるため、特に優れた伸度や強度の向上効果が得られる。また、成分[F]は上記のような高極性の官能基を有する場合、成分[D]であるジシアンジアミドの溶解を促進し、樹脂硬化物の透明性を向上させることができる。
 かかる成分[F]としては、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、2-ピロリドン、N-メチルプロピオンアミド、N-エチルアセトアミド、N-メチルアセトアニリド、N,N’-ジフェニルアセトアミド等のアミド類、およびエタンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール等のジオール類等が挙げられる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、適宜配合して用いてもよい。
 本発明のプリプレグ及び繊維強化複合材料に用いる強化繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等を好ましく挙げることができるが、炭素繊維が特に好ましい。強化繊維の形態や配列については限定されず、例えば、一方向に引き揃えられた長繊維、単一のトウ、織物、ニット、および組紐などの繊維構造物が用いられる。強化繊維として、2種類以上の炭素繊維や、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、PBO繊維、高強力ポリエチレン繊維、アルミナ繊維および炭化ケイ素繊維などを組み合わせて用いても構わない。
 炭素繊維としては、具体的にはアクリル系、ピッチ系およびレーヨン系等の炭素繊維が挙げられ、特に引張強度の高いアクリル系の炭素繊維が好ましく用いられる。
 炭素繊維の形態としては、有撚糸、解撚糸および無撚糸等を使用することができるが、有撚糸の場合は炭素繊維を構成するフィラメントの配向が平行ではないため、得られる炭素繊維強化複合材料の力学特性の低下の原因となることから、炭素繊維強化複合材料の成形性と強度特性のバランスが良い解撚糸または無撚糸が好ましく用いられる。
 炭素繊維は、引張弾性率が200~440GPaの範囲であることが好ましい。炭素繊維の引張弾性率は、炭素繊維を構成する黒鉛構造の結晶度に影響され、結晶度が高いほど弾性率は向上する。この範囲であると炭素繊維強化複合材料の剛性、強度のすべてが高いレベルでバランスするために好ましい。より好ましい弾性率は、230~400GPaの範囲内であり、さらに好ましくは260~370GPaの範囲内である。ここで、炭素繊維の引張弾性率は、JIS R7601(2006)に従い測定された値である。
 本発明のプリプレグは、様々な公知の方法で製造することができる。例えば、有機溶媒を用いず、樹脂組成物を加熱により低粘度化し、強化繊維に含浸させるホットメルト法により、プリプレグを製造することができる。
 ホットメルト法では、加熱により低粘度化した樹脂組成物を、直接、強化繊維に含浸させる方法、あるいは一旦樹脂組成物を離型紙などの上にコーティングした樹脂フィルム付きの離型紙シートをまず作製し、次いで強化繊維の両側あるいは片側から樹脂フィルムを強化繊維側に重ね、加熱加圧することにより強化繊維に樹脂組成物を含浸させる方法などを用いることができる。
 プリプレグ中の強化繊維の含有率は、好ましくは30~90質量%であり、より好ましくは35~85質量%であり、更に好ましくは65~85質量%である。繊維質量含有率が小さいと、樹脂の量が多すぎて、比強度と比弾性率に優れる繊維強化複合材料の利点が得られにくい。また、繊維強化複合材料の成形の際、硬化時の発熱量が高くなりすぎることがある。一方、繊維質量含有率が大きすぎると、樹脂の含浸不良が生じ、得られる複合材料はボイドの多いものとなる恐れがある。またプリプレグのタック性を損ねる恐れがある。
 本発明の繊維強化複合材料、または繊維強化複合材料製管状体は、上述した本発明のプリプレグを所定の形態で積層し、加圧・加熱して樹脂を硬化させる方法を一例として、製造することができる。ここで熱及び圧力を付与する方法には、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法、内圧成形法等が採用される。
 繊維強化複合材料製管状体の成形方法には、ラッピングテープ法が特に好ましく用いられる。ラッピングテープ法は、マンドレル等の芯金にプリプレグを巻いて、円筒状成形体を得る方法である。具体的には、マンドレルにプリプレグを巻着し、プリプレグの固定及び圧力付与のため、その外周に熱可塑性樹脂フィルムからなるラッピングテープを巻着し、オーブン中で樹脂を加熱硬化させた後、芯金を抜き去ることにより円筒状成形体を得る方法であり、ゴルフクラブシャフト、釣り竿等の管状体を作製する際に好適である。
 本発明に係る樹脂組成物を用いると、その硬化物は優れた機械特性や耐候性、透明度を有することから、本発明の繊維強化複合材料製管状体は優れた曲げ強度や耐候性、外観性を発現する。
 本発明の繊維強化複合材料、または繊維強化複合材料製管状体は、航空宇宙用途、一般産業用途およびスポーツ用途に広く用いることができる。より具体的には、一般産業用途では、自動車、船舶および鉄道車両などの構造体等に好適に用いられる。スポーツ用途では、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、テニスやバドミントンのラケット用途に好適に用いられる。中でも、本発明の繊維強化複合材料製管状体は、ゴルフクラブシャフトや釣り竿に好適に用いることができる。
 以上に記した数値範囲の上限及び下限は、特に断りのない限り、任意に組み合わせることができる。
 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明の範囲はこれらの実施例に限定して解釈されるものではない。なお、組成比の単位「部」は、特に注釈のない限り質量部を意味する。また、各種特性(物性)の測定は、特に注釈のない限り温度23℃、相対湿度50%の環境下で行った。また、表において各成分の量の単位はいずれも質量部である。
 <実施例および比較例で用いた材料>
 (1)強化繊維
“トレカ(登録商標)”T1100G-24K(繊維数24000本、引張弾性率:324GPa、密度:1.8g/cm3、東レ(株)製)
 (2)エポキシ樹脂
・成分[A]:ノボラック型エポキシ樹脂
[A]-1 “EPICLON(登録商標)”N-775(フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:189、DIC(株)製)
[A]-2 “EPICLON(登録商標)”N-695(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:214、DIC(株)製)
・成分[B]:オキサゾリドン型エポキシ樹脂
[B]-1 “D.E.R. (登録商標)”858(エポキシ当量:400、ダウ・ケミカル(株)製)
・成分[C]:ソルビトール型エポキシ樹脂、グリセロール型エポキシ樹脂
[C]-1 “デナコール(登録商標)”EX-614B(ソルビトール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:173、ナガセケムテックス(株)製)
[C]-2 “デナコール(登録商標)”EX-512(ポリグリセロール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:168、ナガセケムテックス(株)製)
・成分[E]:グリシジルアミン型エポキシ樹脂
[E]-1 “アラルダイト(登録商標)”MY0600(アミノフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:118、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ(株)製)
・成分[H]:その他のエポキシ樹脂
[H]-1 “EPICLON(登録商標)”830(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量:172、DIC(株)製)
[H]-2 “デナコール(登録商標)”EX-411(ペンタエリスリトール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:229、ナガセケムテックス(株)製)
 (3)成分[D]:ジシアンジアミド
[D]-1 DICY7(ジシアンジアミド、三菱ケミカル(株)製)
 (4)成分[F]:沸点が130℃以上、かつ、分子量mが50以上250以下の化合物であって、分子内にエポキシ基を有さず、かつエポキシ樹脂の硬化能を有さない化合物
[F]-1 2-ピロリドン(沸点:245℃、分子量m:85、東京化成工業(株)製)
[F]-2 1,2-プロパンジオール(沸点:188℃、分子量m:76、東京化成工業(株)製)
 (5)成分[G]:フェノキシ樹脂
[G]-1 “フェノトート(登録商標)”YP-70(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)
 (6)硬化促進剤
DCMU99(3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、保土ケ谷化学工業(株)製)。
 <樹脂組成物の調製方法>
 (1)硬化剤マスターの調製
 常温で液状のエポキシ樹脂([C]-1、[C]-2、[H]-1、[H]-2がこれにあたる)を10質量部(全てのエポキシ樹脂100質量部に対して10質量部)用意した。これに成分[D]であるジシアンジアミドをそれぞれ添加し、室温で混練した。混合物を三本ロールミルに2回通すことで、硬化剤マスターを調製した。
 (2)樹脂組成物の調製
 上記(1)で使用した液状のエポキシ樹脂10質量部を除いた、全エポキシ樹脂90質量部をビーカーに投入した。混練しながら、150℃まで昇温した後、成分[G]:フェノキシ樹脂を投入し、150℃の温度で1時間加熱混練を行い、溶解させた。次いで、混練を続けたまま55~65℃の温度まで降温した後、上記(1)で調製した硬化剤マスターと、表に示す成分と量の成分[F]、硬化促進剤を投入し、同温度で30分間混練することで、樹脂組成物を得た。表1~5に各実施例および比較例の組成を示した。
 <樹脂硬化物の作製方法>
 上記<樹脂組成物の調製方法>に従い調製した樹脂組成物を真空中で脱泡した後、2mm厚の“テフロン(登録商標)”製スペーサーにより厚み2mmになるように設定したモールド中で、30℃から速度1.7℃/分で昇温して、90℃の温度に到達してから1時間保持した後、速度2.0℃/分で昇温して、135℃の温度に到達してから2時間硬化させ、厚さ2mmの板状の樹脂硬化物を得た。
 また、外観評価用には、1mm厚の“テフロン(登録商標)”製スペーサーにより厚み1mmになるように設定したモールド中で、上記硬化反応を行い、厚さ1mmの板状の樹脂硬化物を得た。
 <プリプレグの作製方法>
 上記<樹脂組成物の調製方法>に従い調製した樹脂組成物を、ナイフコーターを用いて離型紙上に塗布して、樹脂目付が31g/m2の樹脂フィルムを2枚作製した。次に、繊維目付が125g/m2のシート状となるように一方向に配列させた強化繊維(上記の“トレカ(登録商標)”T1100G-24K)の両面のそれぞれに、上記樹脂フィルムを重ねて、温度110℃、最大圧力2MPaの条件で加熱加圧して樹脂組成物を含浸させ、プリプレグを得た。
 <各種評価方法>
 (1)樹脂硬化物の3点曲げ測定
 上記<樹脂硬化物の作製方法>に従い作製した厚さ2mmの樹脂硬化物から、幅10mm、長さ60mmの試験片を切り出し、インストロン万能試験機(インストロン社製)を用い、スパンを32mm、クロスヘッドスピードを2.5mm/分、サンプル数n=6とし、JIS K7171(1994)に従って3点曲げを実施した時の、弾性率の平均値をそれぞれ樹脂硬化物の曲げ弾性率とした。
 (2)樹脂硬化物のガラス転移温度測定
 上記<樹脂硬化物の作製方法>に従い作製した厚さ2mmの樹脂硬化物から、幅12.7mm、長さ55mmの試験片を切り出した。この試験片について、粘弾性測定装置(ARES、ティー・エイ・インスツルメント社製)を用い、ねじり振動周波数1.0Hz、昇温速度5.0℃/分の条件下で、40~250℃の温度範囲でDMA測定を行い、ガラス転移温度を読み取った。ガラス転移温度は、貯蔵弾性率G’曲線において、ガラス状態での接線と転移状態での接線との交点における温度とした。
 (3)樹脂硬化物の透明度評価
 上記<樹脂硬化物の作製方法>に従い作製した厚さ1mmの樹脂硬化物を、文字が書かれた紙の上に置き、ランドルト環を用いて測定される視力1.0程度の視力を有する測定者が、樹脂硬化物の透明度を確認した。樹脂硬化物を置く前と同様に文字が明確に読める場合をA、朧気ではあるが読むことができる場合をB、文字が読めない場合をCと表記した。
 (4)樹脂硬化物の耐候性試験
 上記<樹脂硬化物の作製方法>に従い作製した厚さ1mmの樹脂硬化物から、幅37mm、長さ68mmの試験片を切り出した。この試験片を対象として、促進耐候性試験機(スーパーキセノンウェザーメーターSX―75、スガ試験機(株)製)を用い、強度180W/m2、ブラックパネル温度63℃、湿度50%RHの条件で、水噴射なしの照射102分間と、強度180W/m2、槽内温度28℃、湿度99%RHの条件で、水噴射しながらの照射18分間とを1サイクルとし、これを12回(すなわち24時間)繰り返す耐候性試験を行った。
 耐候性の評価は、耐候性試験前後での硬化物の色差(ΔE)を多光源分光測色計MSC―P(スガ試験機(株)製)を用いて測定することで行った。D65光源、10°視野、正反射光を除くd/8の光学条件による反射法によって三刺激値(L*、a*、b*)を求め、耐候性試験前後での三刺激値の差分(ΔL*、Δa*、Δb*)を用いて、下記の式(I)により色差(ΔE)を算出した。
         ΔE={(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2}1/2    ・・・(I)。
 (5)繊維強化複合材料の耐候性試験
 上記<プリプレグの作製方法>で作製したプリプレグの繊維方向を揃えて20プライ積層し、オートクレーブにて0.7MPaの圧力下、30℃から速度1.7℃/分で90℃まで昇温して、90℃の温度で60分間保持した後、速度2.0℃/分で135℃まで昇温して、135℃の温度で120分間成形して、厚み2mmの一方向材のCFRP板を作製し、幅37mm、長さ68mmの試験片を切り出した。この試験片を、屋根がなく太陽が出ている間は日陰にならない屋外の場所に設置し、2ヶ月間放置することで耐候性試験を行った。耐候性試験前後の試験片を横に並べ、10人の被験者に色の違いをヒアリングし、10人中8人以上の被験者が「色の変化がない」、または、「色の変化がわからない」と答えた場合を「〇」、3人以上の被験者が「色の変化がある」と答えた場合を「×」とした。
 <実施例1>
 エポキシ樹脂の内、成分[A]として“EPICLON(登録商標)”N-775を35質量部、成分[B]として“D.E.R.(登録商標)”858を25質量部、成分[C]として“デナコール(登録商標)”EX-614Bを20質量部、その他のエポキシ樹脂(成分[H])として“EPICLON(登録商標)”830を20質量部、成分[D]としてジシアンジアミドとしてDICY7を5.8質量部、成分[G]:フェノキシ樹脂として“フェノトート(登録商標)”YP-70を3質量部、硬化促進剤としてDCMU99を3質量部用い、上記<樹脂組成物の調製方法>に従って樹脂組成物を調製した。
 得られた樹脂組成物から、<硬化物の作製方法>に従って、樹脂硬化物を作製した。この樹脂硬化物について曲げ弾性率、ガラス転移温度、透明度、耐候性(色差ΔE)を測定したところ、曲げ弾性率は4.0GPa、ガラス転移温度は140℃、透明度はA、色差ΔEは6.7であり、樹脂硬化物の物性と外観性は良好であった。
 また、得られた樹脂組成物から<プリプレグの作製方法>に従ってプリプレグを作製し、<各種評価方法>の「(5)繊維強化複合材料の耐候性」に従い測定したところ、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。
 <実施例2~14>
 組成を表1に示したように変更した以外は、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。各実施例について、樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、透明度、耐候性(色差ΔE)、繊維強化複合材料の耐候性は表1に記載の通りであり、いずれも良好であった。
 <比較例1>
 表2に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。物性評価結果は表1に併せて示した(以降の比較例において同様)。樹脂硬化物の透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[A]の含有量が20質量部に満たず、条件(1)を満たさないため、樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度が実施例5に比べて低かった。
 <比較例2>
 表3に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[A]の含有量が50質量部を超え、条件(1)を満たさないため、樹脂硬化物の透明度が実施例6に比べて不良であった。
 <比較例3>
 表4に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[B]の含有量が10質量部に満たず、条件(2)を満たさないため、ガラス転移温度が実施例8に比べて低かった。
 <比較例4>
 表2に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物のガラス転移温度、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[B]の含有量が40質量部を超え、条件(2)を満たさないため、樹脂硬化物の曲げ弾性率が実施例5に比べて低かった。
<比較例5>
 表2に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物のガラス転移温度、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[C]の含有量が10質量部に満たず、条件(3)を満たさないため、曲げ弾性率が実施例5に比べて低かった。
 <比較例6>
 表4に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[C]の含有量が40質量部を超え、条件(3)を満たさないため、樹脂硬化物のガラス転移温度が実施例8に比べて低かった。
 <比較例7>
 表3に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[B]と成分[C]の含有量が合計で40質量部に満たず、条件(4)を満たさないため、樹脂硬化物の透明度が実施例6に比べて不良であった。
 <比較例8>
 表4に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[C]の含有量が40質量部を超え、条件(3)を満たさないことと、成分[A]の含有量が20質量部に満たず、条件(1)も満たさないため、樹脂硬化物のガラス転移温度が実施例9に比べて低かった。
 <比較例9、比較例10>
 表5に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物のガラス転移温度、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、成分[C]が配合されておらず、条件(3)を満たさないため、曲げ弾性率が全実施例に比べて低かった。
 <比較例11>
 表5に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、成分[C]が配合されておらず、条件(3)を満たさないため、透明度が全実施例に比べて不良であった。
 <比較例12>
 表3に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、成分[C]が配合されておらず、代わりにペンタエリスリトール型エポキシ樹脂(水酸基を有さない脂肪族エポキシ樹脂)が配合されているが、これでは条件(3)を満たさないため、透明度が実施例6に比べて不良であった。
 <比較例13>
 表3に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、透明度は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[E]の含有量が10質量部を超え、条件(5)を満たさないため、樹脂硬化物の耐候性、繊維強化複合材料の耐候性が実施例6や実施例10に比べて不良であった。
 <比較例14>
 表2に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物のガラス転移温度、透明度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、成分[D]が配合されていないため、樹脂硬化物の曲げ弾性率が実施例5に比べて低かった。
 <比較例15>
 表3に示した組成とし、実施例1と同じ方法で樹脂硬化物、プリプレグを作製した。樹脂硬化物の曲げ弾性率、ガラス転移温度、耐候性、繊維強化複合材料の耐候性は良好であった。しかし、全エポキシ樹脂100質量部中、成分[B]と成分[C]の含有量が合計で40質量部に満たず、条件(4)を満たさないため、樹脂硬化物の透明度が実施例6に比べて不良であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

Claims (8)

  1.  強化繊維と樹脂組成物とを含むプリプレグであって、該樹脂組成物は、次の成分[A]~成分[D]を含み、かつ、下記条件(1)~条件(5)を満たす、プリプレグ。
    成分[A]:ノボラック型エポキシ樹脂
    成分[B]:オキサゾリドン型エポキシ樹脂
    成分[C]:ソルビトール型エポキシ樹脂およびグリセロール型エポキシ樹脂のいずれかまたは両方
    成分[D]:ジシアンジアミド
    条件(1):成分[A]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、20~50質量部である。
    条件(2):成分[B]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、10~40質量部である。
    条件(3):成分[C]の含有量が、全エポキシ樹脂100質量部に対し、10~40質量部である。
    条件(4):全エポキシ樹脂100質量部のうち、成分[B]と成分[C]を合計で40質量部以上含む。
    条件(5):成分[E]:グリシジルアミン型エポキシ樹脂を含まないか、含んだとしても全エポキシ樹脂100質量部に対し、10質量部以下である。
  2.  前記成分[E]を含まないか、含んだとしても全エポキシ樹脂100質量部に対し、1質量部以下である、請求項1に記載のプリプレグ。
  3.  さらに、成分[F]:沸点が130℃以上、かつ、分子量mが50以上250以下の化合物であって、分子内にエポキシ基を有さず、かつエポキシ樹脂の硬化能を有さない化合物を含む、請求項1に記載のプリプレグ。
  4.  熱可塑性樹脂として、成分[G]:フェノキシ樹脂を含む、請求項1に記載のプリプレグ。
  5.  請求項1~4のいずれかに記載のプリプレグを硬化させてなる、繊維強化複合材料。
  6.  請求項1~4のいずれかに記載のプリプレグを成形してなる、繊維強化複合材料製管状体。
  7.  請求項6に記載の繊維強化複合材料製管状体を用いてなる、ゴルフクラブシャフト。
  8.  請求項6に記載の繊維強化複合材料製管状体を用いてなる、釣り竿。
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