JP2021001245A - Fiber-reinforced epoxy resin composite material and fiber-reinforced plastic - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いた繊維強化エポキシ樹脂複合材及び繊維強化プラスチックに関するものであり、スポーツ・レジャー用途、一般産業用途、航空機用材料用途等に好適に使用されるものである。 The present invention relates to a fiber-reinforced epoxy resin composite material and a fiber-reinforced plastic using an epoxy resin as a matrix resin, and is suitably used for sports / leisure applications, general industrial applications, aircraft material applications, and the like. ..
繊維強化複合材料の1つである繊維強化プラスチックは、軽量で、高強度、高剛性であるため、スポーツ・レジャー用途から、自動車や航空機等の産業用途まで、幅広く用いられている。 Fiber reinforced plastic, which is one of the fiber reinforced composite materials, is lightweight, has high strength, and has high rigidity, so that it is widely used from sports / leisure applications to industrial applications such as automobiles and aircraft.
繊維強化プラスチックの製造方法として、強化繊維などの長繊維(連続繊維)からなる補強材にマトリックス樹脂を含浸させた中間材料、すなわちプリプレグを使用する方法がある。この方法によれば、得られる繊維強化プラスチックの強化繊維の含有量を管理しやすいとともに、その含有量を高めに設計することが可能であるという利点がある。このプリプレグを複数枚積層して加熱硬化させることにより、繊維強化プラスチックの成形品を得ることができる。 As a method for producing fiber reinforced plastic, there is a method of using an intermediate material, that is, a prepreg, in which a reinforcing material made of long fibers (continuous fibers) such as reinforcing fibers is impregnated with a matrix resin. According to this method, there is an advantage that the content of the reinforcing fiber of the obtained fiber reinforced plastic can be easily controlled and the content can be designed to be higher. By laminating a plurality of these prepregs and heat-curing them, a molded product of fiber reinforced plastic can be obtained.
従来、軽量化のニーズから、強化繊維としては比強度、比弾性率に優れた炭素繊維が、マトリックス樹脂としては炭素繊維との接着性に優れた熱硬化性エポキシ樹脂が多く用いられている。
しかしながら、熱硬化性エポキシ樹脂は、一般にその硬化物が脆く、耐衝撃性が低い傾向にあるため、これを用いた繊維強化プラスチックの耐衝撃性の向上が課題とされている。
Conventionally, due to the need for weight reduction, carbon fibers having excellent specific strength and specific elastic modulus have been widely used as reinforcing fibers, and thermosetting epoxy resins having excellent adhesion to carbon fibers have been often used as matrix resins.
However, since the cured product of a thermosetting epoxy resin is generally brittle and tends to have low impact resistance, it is an issue to improve the impact resistance of the fiber reinforced plastic using the thermosetting epoxy resin.
また、従来、航空機向けの熱硬化性繊維強化プラスチックを成形する際には、オートクレーブを使用し、高温、高圧下で長時間かけて硬化させるため、高い強度が得られる反面、成形時間が長く、生産性が低いことが課題であった。また、オートクレーブの大きさによって製造可能な成形品の大きさが制限され、高付加価値の熱硬化性炭素繊維強化プラスチックの生産には向いているものの、汎用品の量産には不向きであった。 In addition, conventionally, when molding thermosetting fiber reinforced plastics for aircraft, an autoclave is used and it is cured over a long period of time under high temperature and high pressure, so that high strength can be obtained, but the molding time is long. The problem was low productivity. Further, the size of the molded product that can be manufactured is limited by the size of the autoclave, and although it is suitable for the production of high value-added thermosetting carbon fiber reinforced plastic, it is not suitable for mass production of general-purpose products.
このようなことから、脱オートクレーブ化、特に熱可塑性炭素繊維強化プラスチックの開発が進められており、特許文献1には、炭素繊維を含む織物に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させてなるシート状の炭素繊維複合材が提案されている。
一般的に、熱可塑性樹脂複合材料は熱硬化性樹脂複合材料に比べて、短時間で成形できるので生産性が高くコストダウンに貢献できる。
For these reasons, de-autoclaving, especially the development of thermoplastic carbon fiber reinforced plastics, has been promoted, and Patent Document 1 describes sheet-shaped carbon obtained by impregnating a woven fabric containing carbon fibers with a thermoplastic epoxy resin. Fiber composites have been proposed.
In general, the thermoplastic resin composite material can be molded in a shorter time than the thermosetting resin composite material, so that the productivity is high and the cost can be reduced.
特許文献1においては、熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させるために多量の溶剤を使用しており、溶剤量のコントロールが難しいために得られる複合材の機械物性がばらつく問題がある。また、溶剤を揮発させる段階で多量のボイドが発生し、このボイドが成形の段階でも残存し、得られる複合材の機械物性を低下させる原因となる。更には、分子量の低い熱可塑性エポキシ樹脂を用いているため、耐衝撃性にも劣るものとなる。 In Patent Document 1, a large amount of solvent is used for impregnating the thermoplastic epoxy resin, and there is a problem that the mechanical properties of the obtained composite material vary because it is difficult to control the amount of the solvent. In addition, a large amount of voids are generated at the stage of volatilizing the solvent, and these voids remain at the stage of molding, which causes a decrease in the mechanical properties of the obtained composite material. Furthermore, since a thermoplastic epoxy resin having a low molecular weight is used, the impact resistance is also inferior.
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、ボイドが著しく少なく、機械物性に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる繊維強化エポキシ樹脂複合材と、この繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いた繊維強化プラスチックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background, and uses a fiber-reinforced epoxy resin composite material capable of obtaining a fiber-reinforced plastic having extremely few voids and excellent mechanical properties, and this fiber-reinforced epoxy resin composite material. The purpose is to provide fiber reinforced plastics.
本発明者らは鋭意検討を行った結果、エポキシ樹脂と溶剤を含むエポキシ樹脂組成物をホットメルト法により強化繊維に含浸させることにより、ごく少量の溶剤を用いてエポキシ樹脂を強化繊維に含浸させることができ、これにより、上記課題を解決し、所望の性能を有する繊維強化プラスチックを提供できることを見出し、本発明に至った。 As a result of diligent studies, the present inventors impregnate the reinforcing fibers with an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent by a hot melt method, thereby impregnating the reinforcing fibers with an epoxy resin using a very small amount of solvent. It has been found that the above-mentioned problems can be solved and a fiber-reinforced plastic having a desired performance can be provided, and the present invention has been reached.
すなわち、本発明は以下を要旨とする。 That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] エポキシ樹脂と溶剤を含むエポキシ樹脂組成物をホットメルト法により強化繊維に含浸してなり、溶剤の含有量が0.02質量%以上5質量%以下である繊維強化エポキシ樹脂複合材。 [1] A fiber-reinforced epoxy resin composite material obtained by impregnating reinforcing fibers with an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent by a hot melt method and having a solvent content of 0.02% by mass or more and 5% by mass or less.
[2] 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂である[1]に記載の繊維強化エポキシ樹脂複合材。 [2] The fiber-reinforced epoxy resin composite material according to [1], wherein the epoxy resin is an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more.
[3] 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂との混合物であり、全エポキシ樹脂100質量部中の重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂の割合が60質量部以上である[1]に記載の繊維強化エポキシ樹脂複合材。 [3] The epoxy resin is a mixture of an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more and an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500, and the proportion of the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more in 100 parts by mass of the total epoxy resin is 60. The fiber-reinforced epoxy resin composite material according to [1], which is equal to or more than parts by mass.
[4] 前記強化繊維が炭素繊維である[1]〜[3]のいずれかに記載の繊維強化エポキシ樹脂複合材。 [4] The fiber-reinforced epoxy resin composite material according to any one of [1] to [3], wherein the reinforcing fiber is a carbon fiber.
[5] [1]〜[4]のいずれかに記載の繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いた繊維強化プラスチック。 [5] A fiber-reinforced plastic using the fiber-reinforced epoxy resin composite material according to any one of [1] to [4].
[6] エポキシ樹脂と溶剤を含むエポキシ樹脂組成物よりなるフィルムであって、該フィルム中の溶剤含有量が0.2質量%以上10質量%以下であるエポキシ樹脂フィルム。 [6] An epoxy resin film comprising an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent, wherein the solvent content in the film is 0.2% by mass or more and 10% by mass or less.
[7] 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂である[6]に記載のエポキシ樹脂フィルム。 [7] The epoxy resin film according to [6], wherein the epoxy resin is an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more.
[8] 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂との混合物であり、全エポキシ樹脂100質量部中の重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂の割合が60質量部以上である[6]に記載のエポキシ樹脂フィルム。 [8] The epoxy resin is a mixture of an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more and an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500, and the proportion of the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more in 100 parts by mass of the total epoxy resin is 60. The epoxy resin film according to [6], which is at least a part by mass.
[9] [6]〜[8]のいずれかに記載のエポキシ樹脂フィルムと、強化繊維集合体との積層体を加熱一体化してなる繊維強化エポキシ樹脂複合材。 [9] A fiber-reinforced epoxy resin composite material obtained by heating and integrating a laminate of the epoxy resin film according to any one of [6] to [8] and a reinforcing fiber aggregate.
[10] 強化繊維と、エポキシ樹脂組成物を有する繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造方法であって、
(a)エポキシ樹脂と、溶剤とを含むエポキシ樹脂組成物を調製し、
(b)前記調製されたエポキシ樹脂組成物を20〜70℃の範囲に温度調整して塗膜を形成し、
(c)前記塗膜を温度80〜180℃にて5分〜3時間保持して溶剤を揮発させて樹脂フィルムを作成し、
(d)強化繊維に対して、前記樹脂フィルムを加熱圧着してエポキシ樹脂組成物を含浸させ、溶剤の含有量が0.02質量%以上5質量%以下である繊維強化エポキシ樹脂複合材を製造する
繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造方法。
[10] A method for producing a fiber-reinforced epoxy resin composite material having a reinforcing fiber and an epoxy resin composition.
(A) An epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent is prepared.
(B) The temperature of the prepared epoxy resin composition was adjusted in the range of 20 to 70 ° C. to form a coating film.
(C) The coating film was held at a temperature of 80 to 180 ° C. for 5 minutes to 3 hours to volatilize the solvent to prepare a resin film.
(D) The resin film is heat-bonded to the reinforcing fibers to impregnate the epoxy resin composition to produce a fiber-reinforced epoxy resin composite material having a solvent content of 0.02% by mass or more and 5% by mass or less. A method for manufacturing a fiber-reinforced epoxy resin composite material.
[11] 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂である[10]に記載の繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造方法。 [11] The method for producing a fiber-reinforced epoxy resin composite material according to [10], wherein the epoxy resin is an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more.
[12] 前記エポキシ樹脂が重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂との混合物であり、全エポキシ樹脂100質量部中の重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂の割合が60質量部以上である[10]に記載の繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造方法。 [12] The epoxy resin is a mixture of an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more and an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500, and the proportion of the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more in 100 parts by mass of the total epoxy resin is 60. The method for producing a fiber-reinforced epoxy resin composite material according to [10], which has a mass of parts or more.
本発明によれば、ボイドが著しく少なく、優れた機械物性を有する繊維強化プラスチックを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fiber reinforced plastic having extremely few voids and having excellent mechanical properties.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明において、「エポキシ樹脂」とは、1分子内に2個以上のエポキシ基を有する化合物を意味する。
また、「エポキシ樹脂組成物」とは、エポキシ樹脂と溶剤、場合により、硬化剤、硬化促進剤と、エポキシ樹脂以外の熱可塑性樹脂や添加剤等を含む樹脂組成物を意味する。
本発明において「固形分」とは溶剤を除いた成分を意味し、固体のエポキシ樹脂のみならず、半固形や粘稠な液状物のものを含むものとする。
In the present invention, the "epoxy resin" means a compound having two or more epoxy groups in one molecule.
Further, the "epoxy resin composition" means a resin composition containing an epoxy resin, a solvent, a curing agent, a curing accelerator, and a thermoplastic resin other than the epoxy resin, an additive, and the like.
In the present invention, the "solid content" means a component excluding the solvent, and includes not only a solid epoxy resin but also a semi-solid or a viscous liquid substance.
また、エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)とは、ゲル浸透クロマトグラフィーによってポリスチレン換算値として測定される値である。
また、エポキシ樹脂の「エポキシ当量」とは、「1当量のエポキシ基を含むエポキシ樹脂の質量」と定義され、JIS
K7236に準じて測定することができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the epoxy resin is a value measured as a polystyrene-equivalent value by gel permeation chromatography.
Further, the "epoxy equivalent" of an epoxy resin is defined as "the mass of an epoxy resin containing one equivalent of an epoxy group", and is defined as JIS.
It can be measured according to K7236.
なお、「含浸」とは一般的には、布や紙、木材などの多孔性材料に、薬品・樹脂や水などの「液体」を浸して含ませることを意味するが、本発明において、「含浸」とは、液体に限らず、強化繊維の隙間にエポキシ樹脂を充填することを意味する。 In addition, "impregnation" generally means that a porous material such as cloth, paper, or wood is impregnated with a "liquid" such as a chemical, resin, or water. "Impregnated" means that the gaps between the reinforcing fibers are filled with the epoxy resin, not limited to the liquid.
[繊維強化エポキシ樹脂複合材]
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材(「プリプレグ」とも称される。)は、エポキシ樹脂と溶剤を含むエポキシ樹脂組成物をホットメルト法により強化繊維に含浸してなり、溶剤の含有量が0.02質量%以上5質量%以下であることを特徴とするものであって、ボイドが著しく少なく、機械物性に優れた繊維強化プラスチックの原材料とすることができる。
[Fiber reinforced epoxy resin composite material]
The fiber-reinforced epoxy resin composite material (also referred to as "prepreg") of the present invention is obtained by impregnating reinforcing fibers with an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent by a hot melt method, and the content of the solvent is 0. It is characterized by having a value of .02% by mass or more and 5% by mass or less, and can be used as a raw material for a fiber-reinforced plastic having extremely few voids and excellent mechanical properties.
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材は、後述の通りエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物を用いて製造することができる。以下において、このエポキシ樹脂組成物を「本発明のエポキシ樹脂組成物」と称し、本発明のエポキシ樹脂組成物の中のエポキシ樹脂を「本発明のエポキシ樹脂」と称す場合がある。 The fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention can be produced by using an epoxy resin composition containing an epoxy resin as described later. Hereinafter, this epoxy resin composition may be referred to as "the epoxy resin composition of the present invention", and the epoxy resin in the epoxy resin composition of the present invention may be referred to as "the epoxy resin of the present invention".
なお、本発明において、エポキシ樹脂としては熱可塑性エポキシ樹脂を用いる。
エポキシ樹脂には、熱硬化性エポキシ樹脂と熱可塑性エポキシ樹脂とがあるが、本発明ではこのうち、熱可塑性エポキシ樹脂を用いる。
エポキシ樹脂は、一般的には熱硬化性樹脂の代表的な樹脂である。熱硬化性エポキシ樹脂は比較的低分子量であるのに対して、本発明で用いる熱可塑性エポキシ樹脂は、高分子量であることによりエポキシ樹脂に熱可塑性を付与したものである。
In the present invention, a thermoplastic epoxy resin is used as the epoxy resin.
Epoxy resins include thermosetting epoxy resins and thermoplastic epoxy resins. Of these, the thermoplastic epoxy resin is used in the present invention.
The epoxy resin is generally a typical resin of a thermosetting resin. The thermosetting epoxy resin has a relatively low molecular weight, whereas the thermoplastic epoxy resin used in the present invention has a high molecular weight to impart thermoplasticity to the epoxy resin.
<エポキシ樹脂>
本発明のエポキシ樹脂は、熱可塑性であればよく特に限定されず公知のものを用いることができる。
本発明のエポキシ樹脂としては、重量平均分子量が1500以上のエポキシ樹脂が好ましい。
また、本発明のエポキシ樹脂は、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂との混合物であってもよい。
<Epoxy resin>
The epoxy resin of the present invention is not particularly limited as long as it is thermoplastic, and known ones can be used.
As the epoxy resin of the present invention, an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more is preferable.
Further, the epoxy resin of the present invention may be a mixture of an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more and an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500.
本発明のエポキシ樹脂組成物(固形分と溶剤を含む)中のエポキシ樹脂の含有量は25質量%以上、特に30質量%以上で、85質量%以下、特に80質量%以下であることが好ましい。エポキシ樹脂の含有量はエポキシ樹脂の粘度や溶剤の種類、硬化剤の含有量等にもよるが、エポキシ樹脂の含有量が上記下限以上であればフィルム化する際に溶剤を揮発させやすいため、好ましく、上記上限以下であればフィルム化する際に取り扱いが容易であるため、好ましい。 The content of the epoxy resin in the epoxy resin composition (including solid content and solvent) of the present invention is preferably 25% by mass or more, particularly 30% by mass or more, and 85% by mass or less, particularly 80% by mass or less. .. The content of the epoxy resin depends on the viscosity of the epoxy resin, the type of solvent, the content of the curing agent, etc., but if the content of the epoxy resin is equal to or higher than the above lower limit, the solvent is likely to volatilize during film formation. Preferably, if it is not more than the above upper limit, it is easy to handle when forming a film, which is preferable.
(重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂)
本発明のエポキシ樹脂として重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂を用いることで、優れた耐衝撃性を有する繊維強化プラスチックを得ることができる。
本発明のエポキシ樹脂として、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂を併用してもよい。この場合、本発明のエポキシ樹脂100質量部に対する重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂の割合は、好ましくは60質量部以上、より好ましくは65質量部以上、更に好ましくは70質量部以上、特に好ましくは90質量部以上であり、その上限は好ましくは100質量部である。重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂の割合が上記下限以上で多い程、耐衝撃性に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる傾向にある。
(Epoxy resin with a weight average molecular weight of 1500 or more)
By using an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more as the epoxy resin of the present invention, a fiber reinforced plastic having excellent impact resistance can be obtained.
As the epoxy resin of the present invention, an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more and an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 may be used in combination. In this case, the ratio of the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention is preferably 60 parts by mass or more, more preferably 65 parts by mass or more, still more preferably 70 parts by mass or more, and particularly preferably 70 parts by mass or more. It is 90 parts by mass or more, and the upper limit thereof is preferably 100 parts by mass. As the proportion of the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more is larger than the above lower limit, it tends to be possible to obtain a fiber reinforced plastic having excellent impact resistance.
本発明のエポキシ樹脂が、全て重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂で構成される場合、フィルム化及び耐衝撃性を発現するのに不十分となる傾向がある。ただし、エポキシ樹脂の重量平均分子量が100,000を超えると高粘度のため樹脂の取り扱いが困難になる傾向がある。
フィルム化、耐衝撃性及び樹脂の取り扱いの観点から、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂の重量平均分子量は、好ましくは2000以上で、好ましくは100,000以下、より好ましくは80,000以下である。
When all the epoxy resins of the present invention are composed of epoxy resins having a weight average molecular weight of less than 1500, they tend to be insufficient for film formation and impact resistance. However, if the weight average molecular weight of the epoxy resin exceeds 100,000, it tends to be difficult to handle the resin due to its high viscosity.
From the viewpoint of film formation, impact resistance and resin handling, the weight average molecular weight of an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more is preferably 2000 or more, preferably 100,000 or less, and more preferably 80,000 or less. ..
また、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂のエポキシ当量は800〜50,000g/eq、特に850〜40,000g/eqであることが好ましい。エポキシ当量が上記下限以上であればフィルム化が容易になり、かつ耐衝撃性を発現しやすくなり、上記上限以下であれば樹脂の取り扱いが容易になるため、好ましい。 The epoxy equivalent of an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more is preferably 800 to 50,000 g / eq, particularly preferably 850 to 40,000 g / eq. If the epoxy equivalent is at least the above lower limit, film formation is easy and impact resistance is easily exhibited, and if it is at least the above upper limit, the resin is easy to handle, which is preferable.
重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂は、一般的な熱可塑性エポキシ樹脂の製造方法を用いて製造することができ、例えば、芳香族構造及び/または脂環式構造を持つ2価フェノール化合物、好ましくは芳香族構造及び脂環式構造を持つ2価フェノール化合物と、2官能エポキシ樹脂とを組み合わせて触媒の存在下で加熱付加反応させることにより得ることができる。 An epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more can be produced by using a general method for producing a thermoplastic epoxy resin, and for example, a divalent phenol compound having an aromatic structure and / or an alicyclic structure, preferably. It can be obtained by combining a divalent phenol compound having an aromatic structure and an alicyclic structure with a bifunctional epoxy resin and subjecting them to a heat addition reaction in the presence of a catalyst.
芳香族構造及び脂環式構造を持つ2価フェノール化合物としては、特に制約はないが、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が好適に使用できる。これらは、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。その中でも、特にビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンが好ましい。使用するビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサンは純度が96%以上のものがよく、好ましくは98%以上のものがよい。純度が96%未満では、十分に高分子量化を達成できない場合がある。 The divalent phenol compound having an aromatic structure and an alicyclic structure is not particularly limited, but 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane and bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5- Trimethylcyclohexane or the like can be preferably used. Only one of these may be used, or two or more thereof may be used in combination. Among them, bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane is particularly preferable. The bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane used is preferably 96% or more in purity, preferably 98% or more. If the purity is less than 96%, it may not be possible to sufficiently achieve high molecular weight.
原料2価フェノール化合物としては、上記の芳香族構造及び脂環式構造を持つ2価フェノール化合物と共に他の2価フェノール化合物を併用してもよく、その場合、他の2価フェノール化合物としては、2個の水酸基が芳香族環に結合したものであればどのようなものでもよい。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S、ビスフェノールB、ビスフェノールAD等のビスフェノール類、ビフェノール、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ジヒドロキシナフタレン等が挙げられる。また、これらがアルキル基、アリール基、エーテル基、エステル基などの非妨害性置換基で置換されたものを用いてもよい。これらの2価フェノール化合物の中で好ましいものは、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールである。その他の2価フェノール化合物は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 As the raw material dihydric phenol compound, another divalent phenol compound may be used in combination with the divalent phenol compound having the above aromatic structure and alicyclic structure. In that case, the other divalent phenol compound may be used. Any compound may be used as long as the two hydroxyl groups are bonded to an aromatic ring. Examples thereof include bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, bisphenol B and bisphenol AD, biphenol, catechol, resorcin, hydroquinone, dihydroxynaphthalene and the like. Further, those substituted with non-interfering substituents such as an alkyl group, an aryl group, an ether group and an ester group may be used. Among these divalent phenol compounds, preferred are bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, 4,5'-biphenol, 3,3', 5,5'-tetramethyl-4,4'-biphenol. .. As the other divalent phenol compound, only one kind may be used, or two or more kinds may be used in combination.
これらの他の2価フェノール化合物を併用する場合、その使用量は原料として用いる全2価フェノール化合物中の30質量%以下とすること、即ち、原料2価フェノール化合物の70〜100質量%は芳香族構造及び脂環式構造を持つ2価フェノール化合物であることが好ましい。 When these other divalent phenol compounds are used in combination, the amount used should be 30% by mass or less of the total divalent phenol compounds used as the raw material, that is, 70 to 100% by mass of the raw material divalent phenol compound is aromatic. It is preferably a dihydric phenol compound having a group structure and an alicyclic structure.
一方、原料2官能エポキシ樹脂は、分子内に2個のエポキシ基を持つ化合物であればどのようなものでもよく、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S型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノンなどの単環2価フェノールのジグリシジルエーテル、ジヒドロキシナフタレンのジグリシジルエーテル、2価アルコールのジグリシジルエーテル、フタル酸、イソフタル酸、テトラハイドロフタル酸、ヘキサハイドロフタル酸などの2価カルボン酸のジグリシジルエステル等が挙げられる。また、これらがアルキル基、アリール基、エーテル基、エステル基などの非妨害性置換基で置換されたものを用いてもよい。これらの原料2官能エポキシ樹脂は1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 On the other hand, the raw material bifunctional epoxy resin may be any compound having two epoxy groups in the molecule, for example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin and the like. Bisphenol type epoxy resin, biphenol type epoxy resin, alicyclic epoxy resin, catechol, resorcin, hydroquinone and other monocyclic divalent phenol diglycidyl ether, dihydroxynaphthalene diglycidyl ether, dihydric alcohol diglycidyl ether, phthal Examples thereof include diglycidyl esters of divalent carboxylic acids such as acids, isophthalic acids, tetrahydrophthalic acids, and hexahydrophthalic acids. Further, those substituted with non-interfering substituents such as an alkyl group, an aryl group, an ether group and an ester group may be used. Only one kind of these raw material bifunctional epoxy resins may be used, or two or more kinds may be used in combination.
原料2官能エポキシ樹脂と2価フェノール化合物の反応時の当量比は、エポキシ基:フェノール性水酸基=1:0.90〜1.10とするのが好ましい。この当量比が0.90より小さくても、1.10より大きくても十分に高分子量化することができないおそれがある。なお、反応条件等にもよるが、エポキシ基:フェノール水酸基=1:1未満の場合、末端がエポキシ基となり、エポキシ基:フェノール性水酸基=1:1より大の場合、末端がフェノール性水酸基になる確率が高くなる。 The equivalent ratio of the raw material bifunctional epoxy resin and the divalent phenol compound at the time of reaction is preferably epoxy group: phenolic hydroxyl group = 1: 0.99 to 1.10. Even if this equivalent ratio is smaller than 0.90 or larger than 1.10, it may not be possible to sufficiently increase the molecular weight. Although it depends on the reaction conditions, when the epoxy group: phenolic hydroxyl group is less than 1: 1, the terminal becomes an epoxy group, and when the epoxy group: phenolic hydroxyl group = 1: 1 or more, the terminal becomes a phenolic hydroxyl group. The probability of becoming is high.
重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂は、市販品を用いてもよい。
市販品として入手可能なエポキシ樹脂としては、以下に限定されないが、jER1055、jER1004、jER1007、jER1009、jER1010、jER1256、jER4250、jER4275、jER1256B40、jER1255HX30、YX8100BH30、YX6954BH30、YX7200B35、jER4005P、jER4007P、jER4010P(いずれも商品名、三菱ケミカル株式会社製)や、EPICLON3050、EPICLON4050、EPICLON7050、EPICLON HM−091、EPICLON HM−101(いずれも商品名、DIC株式会社製)、YD−903N、YD−904、YD−907、YD−7910、YD−6020、YP−50、YP−50S、YP−70、ZX−1356−2、FX−316、YDF2004、YDF−2005RD(いずれも商品名、新日鉄住金ケミカル&マテリアル株式会社製)等が挙げられる。
As the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more, a commercially available product may be used.
Epoxy resins available as commercially available products are not limited to the following, but are not limited to jER1055, jER1004, jER1007, jER1009, jER1010, jER1256, jER4250, jER4275, jER1256B40, jER1255HX30, YX8100BH30, YX6954BH30, YX7200BH30, YX7200BH30, YX7200B35 Also traded by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), EPICLON3050, EPICLON4050, EPICLON7050, EPICLON HM-091, EPICLON HM-101 (trade name, manufactured by DIC Corporation), YD-903N, YD-904, YD-907. , YD-7910, YD-6020, YP-50, YP-50S, YP-70, ZX-1356-2, FX-316, YDF2004, YDF-2005RD (trade names, all manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical & Materials Co., Ltd.) ) Etc. can be mentioned.
重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂は、これらの中から1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 As for the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more, one of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
(重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂)
本発明のエポキシ樹脂として、本発明の目的を損なわない限り、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と共に、重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂を用いてもよい。重量平均分子量1500未満、好ましくは1300以下のエポキシ樹脂を用いることで、得られる繊維強化プラスチックの強度や弾性率、耐熱性、取り扱い性の向上を図ることができる。
ただし、重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂の分子量が過度に小さいとエポキシ樹脂が揮発しやすく、離形フィルムや離型紙の表面でエポキシ樹脂が弾かれて樹脂フィルムを作製出来ないことから、重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂の重量平均分子量の下限は、200以上、特に250以上であることが好ましい。
また、重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂のエポキシ当量は90〜800g/eq、特に100〜750g/eqであることが好ましい。エポキシ当量が上記下限以上であれば樹脂フィルムを作製しやすくなり、上記上限以下であれば靱性を付与しつつも耐熱性や強度、弾性率を向上させられるため、好ましい。
(Epoxy resin with a weight average molecular weight of less than 1500)
As the epoxy resin of the present invention, an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 may be used together with an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more as long as the object of the present invention is not impaired. By using an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500, preferably 1300 or less, the strength, elastic modulus, heat resistance, and handleability of the obtained fiber-reinforced plastic can be improved.
However, if the molecular weight of the epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 is excessively small, the epoxy resin tends to volatilize, and the epoxy resin is repelled on the surface of the release film or the release paper, making it impossible to produce a resin film. The lower limit of the weight average molecular weight of the epoxy resin having a molecular weight of less than 1500 is preferably 200 or more, particularly 250 or more.
Further, the epoxy equivalent of the epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 is preferably 90 to 800 g / eq, particularly preferably 100 to 750 g / eq. When the epoxy equivalent is not less than the above lower limit, it becomes easy to produce a resin film, and when it is not more than the above upper limit, heat resistance, strength and elastic modulus can be improved while imparting toughness, which is preferable.
本発明のエポキシ樹脂として、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂と重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂を併用する場合、重量平均分子量1500以上のエポキシ樹脂を用いることによる前述の効果を有効に得る上で、本発明のエポキシ樹脂100質量部に対する重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂の割合は、好ましくは40質量部以下、より好ましくは35質量部以下、更に好ましくは30質量部以下、特に好ましくは10質量部以下であり、その下限値は0質量部である。 When an epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more and an epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 are used in combination as the epoxy resin of the present invention, the above-mentioned effect by using the epoxy resin having a weight average molecular weight of 1500 or more can be effectively obtained. The ratio of the epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention is preferably 40 parts by mass or less, more preferably 35 parts by mass or less, still more preferably 30 parts by mass or less, and particularly preferably 10 parts by mass. It is less than or equal to parts, and its lower limit is 0 parts by mass.
重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂としては特に制限されないが、2官能以上のエポキシ樹脂が好ましく用いられる。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AF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、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、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノールのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂;テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、トリス(グリシジルオキシ)メタンのような上記以外のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、及びこれらを変性したエポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ等が挙げられる。
3官能以上のエポキシ樹脂は、より優れた強度や弾性率、耐熱性が得られることから、パラ型やメタ型のトリグリシジルアミノフェノール型エポキシ樹脂やテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、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好ましく用いられる。
The epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500 is not particularly limited, but a bifunctional or higher functional epoxy resin is preferably used. For example, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol AF type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol E type epoxy resin, bisphenol Z type epoxy resin, bisphenol AD type epoxy resin and other bisphenol type epoxy resins, Biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, trisphenol methane type epoxy resin, tetraglycidyl diaminodiphenyl methane, glycidyl amine such as triglycidyl aminophenol Type epoxy resin; glycidyl ether type epoxy resin other than the above such as tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane and tris (glycidyloxy) methane, and modified epoxy resin, phenol aralkyl type epoxy resin, alicyclic epoxy, etc. Can be mentioned.
Since trifunctional or higher functional epoxy resins can obtain better strength, elasticity, and heat resistance, para-type and meta-type triglycidyl aminophenol type epoxy resins, tetraglycidyl diaminodiphenylmethane type epoxy resins, and phenol novolac type epoxys can be obtained. Resins and cresol novolac type epoxy resins are preferably used.
重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂の市販品としては、以下に限定されないが、jER825(エポキシ当量175g/eq)、jER827(エポキシ当量185g/eq)、jER828(エポキシ当量189g/eq)、jER834(エポキシ当量250g/eq)、jER806(エポキシ当量165g/eq)、jER807(エポキシ当量170g/eq)、jER604(エポキシ当量120g/eq)、jER630(エポキシ当量98g/eq)、jER1032H60(エポキシ当量169g/eq)、jER152(エポキシ当量175g/eq)、jER154(エポキシ当量178g/eq)、jER157S70(エポキシ当量210g/eq)、YX−7700(エポキシ当量273g/eq)、YX−8000(エポキシ当量205g/eq)、YX−8800(エポキシ当量179g/eq)、YX−4000(エポキシ当量186g/eq)、YX−7105(エポキシ当量480g/eq)、YX−7400(エポキシ当量440g/eq)(いずれも商品名、三菱ケミカル株式会社製)、YD−127(エポキシ当量185g/eq)、YD−128(エポキシ当量189g/eq)、YDF−170(エポキシ当量170g/eq)、YDPN−638(エポキシ当量180g/eq)、TX−0911(エポキシ当量172g/eq)(いずれも商品名、新日鉄住金ケミカル&マテリアル株式会社製)、EPICLON840(エポキシ当量185g/eq)、EPICLON850(エポキシ当量189g/eq)、EPICLON830(エポキシ当量170g/eq)、EPICLON835(エポキシ当量172g/eq)、HP−4032(エポキシ当量150g/eq)、HP−4700(エポキシ当量162g/eq)、HP−4770(エポキシ当量204g/eq)、HP−4750(エポキシ当量185g/eq)、HP−7200(エポキシ当量265g/eq)、N−730A(エポキシ当量174g/eq)、N−740(エポキシ当量181g/eq)、N−770(エポキシ当量187g/eq)、TSR−400(エポキシ当量338g/eq)(いずれも商品名、DIC株式会社製)、GAN(エポキシ当量125g/eq)、GOT(エポキシ当量135g/eq)、NC−2000(エポキシ当量241g/eq)、NC−3000(エポキシ当量275g/eq)(いずれも商品名、日本化薬株式会社製)、MY−0500(エポキシ当量110g/eq)、MY−0600(エポキシ当量106g/eq)、ECN−1299(エポキシ当量230g/eq)(いずれも商品名、ハンツマンジャパン株式会社製)、D.E.R331、D.E.R354(エポキシ当量170g/eq)(エポキシ当量187/eq)、D.E.R332(エポキシ当量173g/eq)(いずれも商品名、THE DOW CHEMICAL COMPANY社製)等が挙げられる。
重量平均分子量1500未満のエポキシ樹脂は、これらの中から1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Commercially available products of epoxy resins with a weight average molecular weight of less than 1500 include, but are not limited to, jER825 (epoxy equivalent 175 g / eq), jER827 (epoxy equivalent 185 g / eq), jER828 (epoxy equivalent 189 g / eq), jER834 (epoxy). Equivalent 250 g / eq), jER806 (epoxy equivalent 165 g / eq), jER807 (epoxy equivalent 170 g / eq), jER604 (epoxy equivalent 120 g / eq), jER630 (epoxy equivalent 98 g / eq), jER1032H60 (epoxy equivalent 169 g / eq) , JER152 (epoxy equivalent 175 g / eq), jER154 (epoxy equivalent 178 g / eq), jER157S70 (epoxy equivalent 210 g / eq), YX-7700 (epoxy equivalent 273 g / eq), YX-8000 (epoxy equivalent 205 g / eq), YX-8800 (epoxy equivalent 179 g / eq), YX-4000 (epoxy equivalent 186 g / eq), YX-7105 (epoxy equivalent 480 g / eq), YX-7400 (epoxy equivalent 440 g / eq) (all trade names, Mitsubishi Made by Chemical Co., Ltd.), YD-127 (epoxy equivalent 185 g / eq), YD-128 (epoxy equivalent 189 g / eq), YDF-170 (epoxy equivalent 170 g / eq), YDPN-638 (epoxy equivalent 180 g / eq), TX-0911 (epoxy equivalent 172g / eq) (trade name, manufactured by Nippon Steel & Sumitomo Metal Chemical & Materials Co., Ltd.), EPICLON840 (epoxy equivalent 185g / eq), EPICLON850 (epoxy equivalent 189g / eq), EPICLON830 (epoxy equivalent 170g / eq) eq), EPICLON835 (epoxy equivalent 172g / eq), HP-4032 (epoxy equivalent 150g / eq), HP-4700 (epoxy equivalent 162g / eq), HP-4770 (epoxy equivalent 204g / eq), HP-4750 (epoxy) Equivalent 185 g / eq), HP-7200 (epoxy equivalent 265 g / eq), N-730A (epoxy equivalent 174 g / eq), N-740 (epoxy equivalent 181 g / eq), N-770 (epoxy equivalent 187 g / eq), TSR-400 (epoxy equivalent 338 g / eq) (trade name, manufactured by DIC Co., Ltd.), GAN (epoxy equivalent 125 g / eq), GOT (epoxy equivalent 135 g / eq), NC-2000 (epoxy equivalent 241 g / eq) , NC -3000 (epoxy equivalent 275 g / eq) (trade name, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), MY-0500 (epoxy equivalent 110 g / eq), MY-0600 (epoxy equivalent 106 g / eq), ECN-1299 (epoxy) Equivalent 230 g / eq) (both trade names, manufactured by Huntsman Japan Co., Ltd.), D.I. E. R331, D.I. E. R354 (epoxy equivalent 170 g / eq) (epoxy equivalent 187 / eq), D.I. E. Examples thereof include R332 (epoxy equivalent 173 g / eq) (both trade names, manufactured by THE DOW CHEMICAL COMPANY).
As the epoxy resin having a weight average molecular weight of less than 1500, one of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
<溶剤>
本発明のエポキシ樹脂組成物は、強化繊維への含浸等の取り扱い時に、粘度を適度に調整するために溶剤を含有することが好ましい。溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物を強化繊維に含浸する際の、或いは後述の本発明のエポキシ樹脂フィルムを製造する際の取り扱い性、作業性を確保するために用いられ、その含有量には特に制限はないが、通常、本発明のエポキシ樹脂組成物は固形分濃度が25〜85質量%、特に30〜80質量%となるように調製されることが好ましい。
<Solvent>
The epoxy resin composition of the present invention preferably contains a solvent in order to appropriately adjust the viscosity at the time of handling such as impregnation of reinforcing fibers. The solvent is used for impregnating the reinforcing fibers with the epoxy resin composition of the present invention, or for ensuring the handleability and workability when producing the epoxy resin film of the present invention described later, and the content thereof is adjusted. Is not particularly limited, but it is usually preferable that the epoxy resin composition of the present invention is prepared so that the solid content concentration is 25 to 85% by mass, particularly 30 to 80% by mass.
本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる溶剤としては特に制限はないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、シクロヘキサノン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、メタノール、エタノールなどが挙げられる。これらの溶剤は適宜に2種又はそれ以上の混合溶剤として使用することも可能である。 The solvent contained in the epoxy resin composition of the present invention is not particularly limited, and for example, acetone, methyl ethyl ketone, toluene, xylene, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, propyl acetate, cyclohexanone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene. Glycolmonomethyl ether acetate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, methanol, ethanol and the like can be mentioned. These solvents can be appropriately used as a mixed solvent of two or more kinds.
<硬化剤>
本発明のエポキシ樹脂組成物は硬化剤を含有していてもよい。硬化剤は、強度や弾性率、耐熱性、強化繊維との接着性付与などのために用いられる。
本発明で用いる硬化剤としては特に限定されず、例えば、ジシアンジアミド、ウレア類、イミダゾール類、芳香族アミン類、その他アミン系硬化剤、酸無水物、塩化ホウ素アミン錯体、フェノール類、有機ホスフィン化合物、酸無水物、ベンゾオキサジン類等を用いることができる。
<Hardener>
The epoxy resin composition of the present invention may contain a curing agent. The curing agent is used for strength, elastic modulus, heat resistance, adhesion to reinforcing fibers, and the like.
The curing agent used in the present invention is not particularly limited, and for example, dicyandiamide, ureas, imidazoles, aromatic amines, other amine-based curing agents, acid anhydrides, boron chlorideamine complexes, phenols, organic phosphine compounds, etc. Acid anhydrides, benzoxazines and the like can be used.
ジシアンジアミドは融点が高く、低温領域でエポキシ樹脂との相溶性が抑えられるため、硬化剤として用いると、ポットライフが優れたエポキシ樹脂組成物が得られる傾向にあるので好ましい。また、ジシアンジアミドを含むことで、樹脂の硬化物の機械物性が向上する傾向にあり好ましい。 Since dicyandiamide has a high melting point and its compatibility with an epoxy resin is suppressed in a low temperature region, it is preferable to use it as a curing agent because an epoxy resin composition having an excellent pot life tends to be obtained. Further, the inclusion of dicyandiamide tends to improve the mechanical characteristics of the cured resin product, which is preferable.
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤としてジシアンジアミドを含む場合、その含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる本発明のエポキシ樹脂が有するエポキシ基の全モル数に対し、ジシアンジアミドの活性水素のモル数が0.4〜1倍となる量とするのが好ましい。このモル比を0.4倍以上とすることにより、耐熱性が良好で、機械物性が良好な(すなわち強度や弾性率が高い)硬化物が得られる傾向にある。また、1倍以下とすることにより、機械物性(すなわち塑性変形能力や耐衝撃性に優れた)が良好な硬化物が得られる傾向にある。さらに、このジシアンジアミドの活性水素のモル数を0.5〜0.8倍とすることによって、硬化物の耐熱性がより優れる傾向にあるため、より好ましい。 When the epoxy resin composition of the present invention contains dicyandiamide as a curing agent, the content thereof is the activity of dicyandiamide with respect to the total number of moles of epoxy groups contained in the epoxy resin of the present invention contained in the epoxy resin composition of the present invention. The amount is preferably such that the number of moles of hydrogen is 0.4 to 1 times. By setting the molar ratio to 0.4 times or more, a cured product having good heat resistance and good mechanical properties (that is, high strength and elastic modulus) tends to be obtained. Further, by setting the value to 1 times or less, a cured product having good mechanical properties (that is, excellent in plastic deformation ability and impact resistance) tends to be obtained. Further, by increasing the number of moles of active hydrogen of this dicyandiamide to 0.5 to 0.8 times, the heat resistance of the cured product tends to be more excellent, which is more preferable.
ジシアンジアミドの市販品としては、例えばDICY7、DICY15(いずれも商品名、三菱ケミカル株式会社製)、DICYANEX1400F(商品名、エアープロダクツ株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of commercially available dicyandiamides include, but are not limited to, DICY7, DICY15 (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and DICYANEX1400F (trade name, manufactured by Air Products & Chemicals, Inc.).
ウレア類は、分子内にジメチルウレイド基を有し、高温で加熱することによりイソシアネート基とジメチルアミンを生成し、これらが本発明のエポキシ樹脂を活性化するものであれば、特に制限されないが、例えばジメチルウレイド基が芳香環に結合した芳香族ジメチルウレア、ジメチルウレイド基が脂肪族化合物に結合した脂肪族ジメチルウレア等を挙げることができる。これらの中でも、硬化速度が速くなり、硬化物の耐熱性および曲げ強度が高くなる傾向にある点で、芳香族ジメチルウレアが好ましい。
芳香族ジメチルウレアとしては、例えばフェニルジメチルウレア、メチレンビス(フェニルジメチルウレア)、およびトリレンビス(ジメチルウレア)などが好適に用いられる。具体例としては、4,4’−メチレンビス(フェニルジメチルウレア)(MBPDMU)、3−フェニル−1,1−ジメチルウレア(PDMU)、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチルウレア(DCMU)、3−(3−クロロ−4−メチルフェニル)−1,1−ジメチルウレア、2,4−ビス(3,3−ジメチルウレイド)トルエン(TBDMU)、m−キシリレンジイソシアネートとジメチルアミンとから得られるジメチルウレアなどが挙げられる。これらの中でも、硬化促進能力や樹脂硬化物への耐熱性付与といった点から、DCMU、MBPDMU、TBDMU、PDMUがより好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Ureas are not particularly limited as long as they have a dimethylureido group in the molecule and generate an isocyanate group and dimethylamine by heating at a high temperature, and these activate the epoxy resin of the present invention. For example, aromatic dimethylurea in which a dimethylureido group is bonded to an aromatic ring, aliphatic dimethylurea in which a dimethylureido group is bonded to an aliphatic compound, and the like can be mentioned. Among these, aromatic dimethylurea is preferable because the curing rate tends to be high and the heat resistance and bending strength of the cured product tend to be high.
As the aromatic dimethylurea, for example, phenyldimethylurea, methylenebis (phenyldimethylurea), trilenbis (dimethylurea) and the like are preferably used. Specific examples include 4,4'-methylenebis (phenyldimethylurea) (MBPDMU), 3-phenyl-1,1-dimethylurea (PDMU), 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea. (DCMU), 3- (3-chloro-4-methylphenyl) -1,1-dimethylurea, 2,4-bis (3,3-dimethylureido) toluene (TBDMU), m-xylylene diisocyanate and dimethylamine Examples include dimethylurea obtained from. Among these, DCMU, MBPDMU, TBDMU, and PDMU are more preferable from the viewpoint of curing acceleration ability and imparting heat resistance to the cured resin product. These may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.
脂肪族ジメチルウレアとしては、例えばイソホロンジイソシアネートとジメチルアミンとから得られるジメチルウレア、ヘキサメチレンジイソシアネートとジメチルアミンとから得られるジメチルウレアなどが挙げられる。 Examples of the aliphatic dimethylurea include dimethylurea obtained from isophorone diisocyanate and dimethylamine, and dimethylurea obtained from hexamethylene diisocyanate and dimethylamine.
ウレア類は市販品を用いることもできる。DCMUの市販品としては、例えばDCMU−99(商品名、保土谷化学工業社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
MBPDMUの市販品としては、例えばTechnicure MDU−11(商品名、A&C Catalysts社製);Omicure(オミキュア)52(商品名、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
PDMUの市販品としては、例えばOmicure(オミキュア)94(商品名、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
TBDMUの市販品としては、例えばOmicure(オミキュア)24(商品名、ピイ・ティ・アイ・ジャパン株式会社製)、U−CAT 3512T(商品名、サンアプロ株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
脂肪族ジメチルウレアの市販品としては、例えばU−CAT 3513N(商品名、サンアプロ株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Commercially available products can also be used as ureas. Examples of commercially available DCMU products include, but are not limited to, DCMU-99 (trade name, manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.).
Examples of commercially available MBPDMU products include Technology MDU-11 (trade name, manufactured by A & C Catalysts); Omicure 52 (trade name, manufactured by PIT Japan Co., Ltd.). It is not limited.
Examples of commercially available PDMU products include, but are not limited to, Omicure 94 (trade name, manufactured by PIT Japan Co., Ltd.).
Examples of commercially available TBDMU products include Omicure 24 (trade name, manufactured by PIT Japan Co., Ltd.) and U-CAT 3512T (trade name, manufactured by Sun Appro Co., Ltd.). It is not limited.
Examples of commercially available aliphatic dimethylurea products include, but are not limited to, U-CAT 3513N (trade name, manufactured by Sun Appro Co., Ltd.).
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤としてウレア類を含有する場合、その含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる本発明のエポキシ樹脂100質量部に対して1〜15質量部が好ましく、2〜10質量部がより好ましい。ウレア類の含有量が1質量部以上であれば、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂を十分に硬化、硬化促進し、機械物性や耐熱性を高くすることができる傾向にある。一方、ウレア類の含有量が15質量部以下であれば、得られる硬化物の靱性を高く保持できる傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains ureas as a curing agent, the content thereof is 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention contained in the epoxy resin composition of the present invention. Preferably, 2 to 10 parts by mass is more preferable. When the content of ureas is 1 part by mass or more, the epoxy resin contained in the epoxy resin composition tends to be sufficiently cured and cured, and the mechanical properties and heat resistance can be improved. On the other hand, when the content of ureas is 15 parts by mass or less, the toughness of the obtained cured product tends to be maintained high.
イミダゾール類はイミダゾールであっても良く、イミダゾールアダクト、包接イミダゾール、マイクロカプセル型イミダゾール、安定化剤を配位させたイミダゾール化合物等を用いることもできる。
これらは、その構造の中に非共有電子対を有する窒素原子を有し、これが本発明のエポキシ樹脂のエポキシ基を活性化させることができ、硬化や硬化を促進することができる。
The imidazoles may be imidazole, and imidazole adduct, inclusion imidazole, microcapsule type imidazole, imidazole compound coordinated with a stabilizer, and the like can also be used.
They have a nitrogen atom having an unshared electron pair in their structure, which can activate the epoxy group of the epoxy resin of the present invention and promote curing and curing.
イミダゾールの具体例としては、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−(2’−メチルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2’−メチルイミダゾリル−(1’))−エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾール・イソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾール・イソシアヌル酸付加物、1−シアノエチル−2−フェニル−4,5−ジ(2−シアノエトキシ)メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
アダクト処理、異分子による包接処理、マイクロカプセル処理、あるいは安定化剤を配位させたイミダゾールは、前記のイミダゾールを修飾したものである。これらはイミダゾールにアダクト処理、異分子による包接処理、マイクロカプセル処理により、あるいは安定化剤を配位させることで活性を落とすことにより、低温領域で優れたポットライフを発現しつつも硬化や硬化促進能力が高い。
Specific examples of the imidazole include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-undecyl imidazole, 2-heptadecyl imidazole, 1,2-dimethyl imidazole, 2-phenyl imidazole, 2-phenyl-4. -Methylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2- Undecylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazolium trimerite, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimerite, 1-cyanoethyl-2- Phenylimidazolium trimellitate, 2,4-diamino-6- (2'-methylimidazolyl- (1'))-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- (2'-undecylimidazolyl- (1'))-Ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6- (2'-ethyl-4-methylimidazolyl- (1'))-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6 -(2'-Methylimidazolyl- (1'))-ethyl-s-triazine isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-methylimidazole isocyanuric acid adduct, 1-cyanoethyl-2 Examples of this include -phenyl-4,5-di (2-cyanoethoxy) methylimidazole, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole and the like. It is not limited.
The imidazole treated with adduct treatment, inclusion treatment with a different molecule, microcapsule treatment, or coordinated with a stabilizer is a modification of the above-mentioned imidazole. By reducing the activity of imidazole by adduct treatment, inclusion treatment with different molecules, microcapsule treatment, or by coordinating a stabilizer, it promotes hardening and hardening while exhibiting excellent pot life in the low temperature region. High ability.
イミダゾール類としては市販品を用いてもよい。イミダゾールの市販品としては2E4MZ、2P4MZ、2PZ−CN、C11Z−CNS、C11Z−A、2MZA−PW、2MA−OK、2P4MHZ−PW、2PHZ−PW(いずれも商品名、四国化成工業社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
イミダゾールアダクトの市販品としては、例えば、エポキシ樹脂のエポキシ基へイミダゾール化合物が開環付加した構造を有する、PN−50、PN−50J、PN−40、PN−40J、PN−31、PN−23、PN−H(いずれも商品名、味の素ファインテクノ株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
包接イミダゾールの市販品としては、例えばTIC−188、KM−188、HIPA−2P4MHZ、NIPA−2P4MHZ、TEP−2E4MZ、HIPA−2E4MZ、NIPA−2E4MZ(いずれも商品名、日本曹達株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
マイクロカプセル型イミダゾールの市販品としては、例えばノバキュアHX3721、HX3722、HX3742、HX3748(いずれも商品名、旭化成イーマテリアルズ株式会社製);LC−80(商品名、A&C Catalysts社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Commercially available products may be used as the imidazoles. Commercially available products of imidazole include 2E4MZ, 2P4MZ, 2PZ-CN, C11Z-CNS, C11Z-A, 2MZA-PW, 2MA-OK, 2P4MHZ-PW, 2PHZ-PW (both trade names, manufactured by Shikoku Chemicals Corporation). However, the present invention is not limited to these.
Commercially available products of imidazole adduct include, for example, PN-50, PN-50J, PN-40, PN-40J, PN-31, and PN-23, which have a structure in which an imidazole compound is ring-opened and added to an epoxy group of an epoxy resin. , PN-H (both are trade names and manufactured by Ajinomoto Fine-Techno Co., Ltd.), but are not limited thereto.
Commercially available products of inclusion imidazole include, for example, TIC-188, KM-188, HIPA-2P4MHZ, NIPA-2P4MHZ, TEP-2E4MZ, HIPA-2E4MZ, NIPA-2E4MZ (all trade names, manufactured by Nippon Soda Corporation). However, the present invention is not limited to these.
Examples of commercially available microcapsule type imidazole include Novacure HX3721, HX3722, HX3742, HX3748 (trade name, manufactured by Asahi Kasei E-Materials Co., Ltd.); LC-80 (trade name, manufactured by A & C Catalysts). However, it is not limited to these.
また、安定化剤を配位させたイミダゾール化合物は、例えば四国化成工業株式会社製のイミダゾールアダクトであるキュアダクトP−0505(ビスフェノールAジグリシジルエーテル/2−エチル−4−メチルイミダゾールアダクト)に、四国化成工業株式会社製の安定化剤であるL−07N(エポキシ−フェノール−ホウ酸エステル配合物)を組み合わせることにより用意できる。前記キュアダクトP−0505の替わりに、先に挙げた各種イミダゾールやイミダゾールアダクトなどのイミダゾール化合物を用いても同様の効果が得られる。安定化剤を配位させる前のイミダゾール化合物としてはエポキシ樹脂に対する溶解性が低いものが好適に用いられ、この点からキュアダクトP−0505が好ましい。 The imidazole compound coordinated with the stabilizer is, for example, a cure duct P-0505 (bisphenol A diglycidyl ether / 2-ethyl-4-methylimidazole adduct), which is an imidazole adduct manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. It can be prepared by combining L-07N (epoxy-phenol-boric acid ester compound), which is a stabilizer manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd. Similar effects can be obtained by using imidazole compounds such as various imidazoles and imidazole adducts mentioned above instead of the cure duct P-0505. As the imidazole compound before coordinating the stabilizer, a compound having low solubility in an epoxy resin is preferably used, and from this point of view, Cure Duct P-0505 is preferable.
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤としてイミダゾール類を含有する場合、その含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる本発明のエポキシ樹脂100質量部に対し、1〜15質量部が好ましく、2〜10質量部がより好ましい。イミダゾール類の含有量が1質量部以上であれば、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂の硬化や硬化促進作用、耐熱性が充分に得られる傾向にある。一方、イミダゾール類の含有量が15質量部以下であれば、機械的特性により優れた硬化物が得られる傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains imidazoles as a curing agent, the content thereof is 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention contained in the epoxy resin composition of the present invention. Preferably, 2 to 10 parts by mass is more preferable. When the content of imidazoles is 1 part by mass or more, the epoxy resin contained in the epoxy resin composition tends to have sufficient curing, curing promoting action, and heat resistance. On the other hand, when the content of imidazoles is 15 parts by mass or less, a cured product having better mechanical properties tends to be obtained.
芳香族アミン類としては、例えば、3,3’−ジイソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジ−t−ブチル−5,5’−ジイソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。中でも、耐熱性、弾性率に優れ、さらに線膨張係数および吸湿による耐熱性の低下が小さい硬化物が得られる4,4’−ジアミノジフェニルスルホンおよび3,3’−ジアミノジフェニルスルホンを用いることが好ましい。4,4’−ジアミノジフェニルスルホンはプリプレグのタックライフを長い期間保持することができる点でも好ましい。3,3’−ジアミノジフェニルスルホンはプリプレグのタックライフや硬化物の耐熱性では4,4’−ジアミノジフェニルスルホンに劣ることがあるものの、硬化物の弾性率や靱性を高くすることができるため好ましい。また、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホンを同時に配合すれば、硬化物の耐熱性、弾性率を調整しやすいため好ましい。これら芳香族アミン類は単独で用いてもよいし、適宜配合して用いてもよい。 Examples of aromatic amines include 3,3'-diisopropyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-di-t-butyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, and 3,3'-diethyl-. 5,5'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-di-t-butyl-5,5 5'-dimethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3', 5,5'-tetraethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diisopropyl-5,5'-diethyl-4,4 '-Diaminodiphenylmethane, 3,3'-di-t-butyl-5,5'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3', 5,5'-tetraisopropyl-4,4'-diamino Diphenylmethane, 3,3'-di-t-butyl-5,5'-diisopropyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3', 5,5'-tetra-t-butyl-4,4'-diamino Examples thereof include diphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, m-phenylenediamine, m-xylylene diamine, diethyltoluenediamine and the like. It is not limited. Among them, it is preferable to use 4,4'-diaminodiphenyl sulfone and 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, which are excellent in heat resistance and elastic modulus and can obtain a cured product having a small decrease in heat resistance due to linear expansion coefficient and moisture absorption. .. 4,4'-diaminodiphenyl sulfone is also preferable in that the tack life of the prepreg can be maintained for a long period of time. Although 3,3'-diaminodiphenyl sulfone may be inferior to 4,4'-diaminodiphenyl sulfone in the tack life of the prepreg and the heat resistance of the cured product, it is preferable because it can increase the elastic modulus and toughness of the cured product. .. Further, it is preferable to mix 4,4'-diaminodiphenyl sulfone and 3,3'-diaminodiphenyl sulfone at the same time because the heat resistance and elastic modulus of the cured product can be easily adjusted. These aromatic amines may be used alone or in combination as appropriate.
芳香族アミン類は市販品を用いてもよい。4,4’−ジアミノジフェニルスルホンの市販品としてはセイカキュアS(活性水素当量62g/eq、商品名、和歌山精化工業株式会社製)、スミキュアS(活性水素当量62g/eq、商品名、住友化学株式会社製)等が、3,3’−ジアミノジフェニルスルホンの市販品としては3,3’−DAS(活性水素当量62g/eq、商品名、三井化学ファイン株式会社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。
その他、芳香族アミン類の市販品としては、MDA−220(活性水素当量50g/eq、商品名、三井化学株式会社製)、“jERキュア(登録商標)”W(活性水素当量45g/eq、三菱ケミカル株式会社製)、Lonzacure(登録商標)M−DEA(活性水素当量78g/eq)、“Lonzacure(登録商標)”M−DIPA(活性水素当量92g/eq)、“Lonzacure(登録商標)”M−MIPA(活性水素当量78g/eq)及び“Lonzacure(登録商標)”DETDA 80(活性水素当量45g/eq)(以上、Lonza(株)製)等が挙げられるが、これらに限定されない。
Commercially available products may be used as the aromatic amines. Commercially available products of 4,4'-diaminodiphenyl sulfone include Seika Cure S (active hydrogen equivalent 62 g / eq, trade name, manufactured by Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.), Sumi Cure S (active hydrogen equivalent 62 g / eq, trade name, Sumitomo Chemical). , Etc., as a commercially available product of 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,3'-DAS (active hydrogen equivalent 62 g / eq, trade name, manufactured by Mitsui Kagaku Fine Co., Ltd.) and the like can be mentioned. Not limited to these.
Other commercially available aromatic amines include MDA-220 (active hydrogen equivalent 50 g / eq, trade name, manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.), "jER Cure (registered trademark)" W (active hydrogen equivalent 45 g / eq,). Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Lonzacure (registered trademark) M-DEA (active hydrogen equivalent 78 g / eq), "Lonzacure (registered trademark)" M-DIPA (active hydrogen equivalent 92 g / eq), "Lonzacure (registered trademark)" Examples include, but are not limited to, M-MIPA (active hydrogen equivalent 78 g / eq) and “Lonzacure®” DETDA 80 (active hydrogen equivalent 45 g / eq) (all manufactured by Lonza Co., Ltd.).
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤として芳香族アミン類を含有する場合、その含有量は、特にジアミノジフェニルスルホンにおいては、アミノ基の活性水素当量数としては、本発明のエポキシ性樹脂組成物に含まれる全エポキシ樹脂のエポキシ当量数の0.5〜1.5倍であることが好ましく、0.6〜1.4倍であることがより好ましい。この範囲とすることで、得られる硬化物の弾性率、靭性および耐熱性を良好な範囲にすることができる傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains aromatic amines as a curing agent, the content thereof, especially in diaminodiphenyl sulfone, is the active hydrogen equivalent number of the amino group of the epoxy resin composition of the present invention. It is preferably 0.5 to 1.5 times, more preferably 0.6 to 1.4 times, the epoxy equivalent number of all the epoxy resins contained in. Within this range, the elastic modulus, toughness and heat resistance of the obtained cured product tend to be in a good range.
酸無水物の例としては、1分子中に環状の酸無水物基(−C(O)OC(O)−)を1つ有するジカルボン酸化合物や1分子中に環状の酸無水物基を2つ有するテトラカルボン酸化合物を挙げることができる。具体的には、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、3−アセトアミドフタル酸無水物、4−ペンテン−1,2−ジカルボン酸無水物、6−ブロモ−1,2−ジヒドロ−4H−3,1−ベンゾオキサジン−2,4−ジオン、2,3−アントラセンジカルボン酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’
−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
Examples of acid anhydrides include a dicarboxylic acid compound having one cyclic acid anhydride group (-C (O) OC (O)-) in one molecule, and two cyclic acid anhydride groups in one molecule. Examples thereof include tetracarboxylic acid compounds having one. Specifically, dodecenyl succinic anhydride, polyadipic anhydride, polyazelineic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylhymic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, phthalic anhydride, anhydrous. Trimellitic anhydride, 3-acetamidophthalic anhydride, 4-pentene-1,2-dicarboxylic anhydride, 6-bromo-1,2-dihydro-4H-3,1-benzoxazine-2,4-dione, 2,3-Anthracendicarboxylic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, 3,3', 4,4'
-Biphenyltetracarboxylic dianhydride and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤として酸無水物を含有する場合、その含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中の本発明のエポキシ樹脂のエポキシ当量数に対する、酸無水物の酸基の当量数の比率として0.5〜1.5が好ましく、0.6〜1.4がより好ましく、0.7〜1.3がさらに好ましい。 When the epoxy resin composition of the present invention contains an acid anhydride as a curing agent, the content thereof is the acid group of the acid anhydride with respect to the epoxy equivalent number of the epoxy resin of the present invention in the epoxy resin composition of the present invention. The ratio of the number of equivalents of the above is preferably 0.5 to 1.5, more preferably 0.6 to 1.4, and even more preferably 0.7 to 1.3.
フェノール類は一般的に硬化物の架橋密度を高めるため、これを用いることで耐熱性、耐湿性、耐薬品性等に優れる硬化物が得られる。
フェノール類は市販品を用いても良くTD−2131、TD−2106、TD−2093、TD−2091、TD−2090、VH−4150、VH−4170、KH−6021、KA−1160、KA−1163、KA−1165(いずれも商品名、DIC株式会社製)等、MR−970N、MR−600、MR−970、MR−506、MR−860、MR−3307、MR−583、MR−757、MR−508、MR−110、MR−750,MR−550M、MR−5809、MR−750N、M−1、MR−552、MR−130、MR−2015、MR−320、MR−2014、MR−2018、MR−3413、MR−3405、MR−506C、MR−3424、MWR−204、MWR−102E、MWR−202L、MR−332、MWR−102EM、MWR−1223、MWR−202、MWR−2205、MWR−102G、MWR−1201、MW−201(いずれも商品名、明和化成株式会社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。
Since phenols generally increase the crosslink density of the cured product, a cured product having excellent heat resistance, moisture resistance, chemical resistance, etc. can be obtained by using the phenols.
Commercially available products may be used as the phenols, TD-2131, TD-2106, TD-2093, TD-2091, TD-2090, VH-4150, VH-4170, KH-6021, KA-1160, KA-1163, KA-1165 (trade name, manufactured by DIC Co., Ltd.), MR-970N, MR-600, MR-970, MR-506, MR-860, MR-3307, MR-583, MR-757, MR- 508, MR-110, MR-750, MR-550M, MR-5809, MR-750N, M-1, MR-552, MR-130, MR-2015, MR-320, MR-2014, MR-2018, MR-3413, MR-3405, MR-506C, MR-3424, MWR-204, MWR-102E, MWR-202L, MR-332, MWR-102EM, MWR-1223, MWR-202, MWR-2205, MWR- Examples include, but are not limited to, 102G, MWR-1201, MW-201 (all trade names, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.).
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤としてフェノール類を含有する場合、その含有量は、フェノール類の水酸基の活性水素当量数が、本発明のエポキシ性樹脂組成物に含まれる本発明のエポキシ樹脂のエポキシ当量数の0.5〜1.5倍となるような量であることが好ましく、0.6〜1.4倍となるような量であることがより好ましい。この割合を上記範囲とすることで、得られる硬化物の弾性率、靭性および耐熱性を良好な範囲にすることができる傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains phenols as a curing agent, the content thereof is the epoxy resin of the present invention in which the number of active hydrogen equivalents of the hydroxyl groups of the phenols is contained in the epoxy resin composition of the present invention. The amount is preferably 0.5 to 1.5 times the epoxy equivalent number of the above, and more preferably 0.6 to 1.4 times. By setting this ratio in the above range, the elastic modulus, toughness, and heat resistance of the obtained cured product tend to be in a good range.
有機ホスフィン化合物の具体例としては、トリ−n−プロピルホスフィン、トリ−n−ブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、テトラメチルホスホニウムブロマイド、テトラメチルホスホニウムアイオダイド、テトラメチルホスホニウムハイドロオキサイド、トリメチルシクロヘキシルホスホニウムクロライド、トリメチルシクロヘキシルホスホニウムブロマイド、トリメチルベンジルホスホニウムクロライド、トリメチルベンジルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、トリフェニルメチルホスホニウムブロマイド、トリフェニルメチルホスホニウムアイオダイド、トリフェニルエチルホスホニウムクロライド、トリフェニルエチルホスホニウムブロマイド、トリフェニルエチルホスホニウムアイオダイド、トリフェニルベンジルホスホニウムクロライド、トリフェニルベンジルホスホニウムブロマイドなどが挙げられるが、これらに限定されない。 Specific examples of the organic phosphine compound include tri-n-propylphosphine, tri-n-butylphosphine, triphenylphosphine, tetramethylphosphonium bromide, tetramethylphosphonium iodide, tetramethylphosphonium hydroxide, trimethylcyclohexylphosphonium chloride, and trimethyl. Cyclohexylphosphonium bromide, trimethylbenzylphosphonium chloride, trimethylbenzylphosphonium bromide, tetraphenylphosphonium bromide, triphenylmethylphosphonium bromide, triphenylmethylphosphonium iodide, triphenylethylphosphonium chloride, triphenylethylphosphonium bromide, triphenylethylphosphonium iodide , Triphenylbenzylphosphonium chloride, triphenylbenzylphosphonium bromide and the like, but are not limited thereto.
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤として有機ホスフィン化合物を含有する場合、その含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物に含まれる本発明のエポキシ樹脂100質量部に対し、0.1〜5質量部が好ましく、0.5〜3質量部がより好ましい。有機ホスフィン化合物の含有量が0.1質量部以上であれば、エポキシ樹脂組成物中に含まれるエポキシ樹脂の硬化や硬化促進作用、耐熱性が充分に得られる傾向にある。一方、有機ホスフィン化合物の含有量が5質量部以下であれば、機械的特性により優れた硬化物が得られる傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains an organic phosphine compound as a curing agent, the content thereof is 0.1 to 5 with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention contained in the epoxy resin composition of the present invention. By mass is preferable, and 0.5 to 3 parts by mass is more preferable. When the content of the organic phosphine compound is 0.1 part by mass or more, the epoxy resin contained in the epoxy resin composition tends to have sufficient curing, curing promoting action, and heat resistance. On the other hand, when the content of the organic phosphine compound is 5 parts by mass or less, a cured product having better mechanical properties tends to be obtained.
ベンゾオキサジン類は熱によりオキサジン環が開環してフェノール性水酸基が生じ、フェノール類のように、一般的に硬化物の架橋密度を高めるため、これを用いることで耐熱性、耐湿性、難燃性、耐薬品性等に優れる硬化物が得られる。
入手可能なベンゾオキサジン類としては、ベンゾオキサジンF−a、ベンゾオキサジンP−d(いずれも商品名、四国化成工業株式会社製)、JBZ−OP100N、JBZ−BP100N(いずれも商品名、JFEケミカル株式会社製)、BF−BXZ、BS−BXZ(いずれも商品名、小西化学工業株式会社製)、CR−276(いずれも商品名、東北化工株式会社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。
In benzoxazines, the oxazine ring is opened by heat to generate a phenolic hydroxyl group, and like phenols, the crosslink density of the cured product is generally increased. Therefore, by using this, heat resistance, moisture resistance, and flame retardancy are used. A cured product having excellent properties, chemical resistance, etc. can be obtained.
Available benzoxazines include benzoxazine F-a, benzoxazine P-d (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Kogyo Co., Ltd.), JBZ-OP100N, JBZ-BP100N (trade name, all JFE Chemical Co., Ltd.). (Company), BF-BXZ, BS-BXZ (all product names, manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd.), CR-276 (all product names, manufactured by Tohoku Kako Co., Ltd.), etc., but are not limited to these. ..
本発明のエポキシ樹脂組成物が硬化剤としてベンゾオキサジン類を含有する場合、その含有量は、ベンゾオキサジン類を加熱した際に発生する水酸基の活性水素当量数が、本発明のエポキシ性樹脂組成物に含まれる本発明のエポキシ樹脂のエポキシ当量数の0.3〜3.0倍となるような量であることが好ましく、0.4〜2.5倍となるような量であることがより好ましい。この割合を上記範囲とすることで、得られる硬化物の弾性率、靭性および耐熱性を良好な範囲にすることができる傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains benzoxazines as a curing agent, the content thereof is the number of active hydrogen equivalents of hydroxyl groups generated when the benzoxazines are heated, and the epoxy resin composition of the present invention. The amount is preferably 0.3 to 3.0 times the epoxy equivalent of the epoxy resin of the present invention contained in the above, and more preferably 0.4 to 2.5 times. preferable. By setting this ratio in the above range, the elastic modulus, toughness, and heat resistance of the obtained cured product tend to be in a good range.
<熱可塑性樹脂>
本発明のエポキシ樹脂組成物は、強化繊維への含浸時の樹脂フロー制御や靱性等の機能の付与を目的として、必要に応じてエポキシ樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有していてもよい。
<Thermoplastic resin>
The epoxy resin composition of the present invention may contain a thermoplastic resin other than the epoxy resin, if necessary, for the purpose of imparting functions such as resin flow control and toughness when the reinforcing fibers are impregnated.
エポキシ樹脂以外の熱可塑性樹脂としては、例えばポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテル、ポリオレフィン、液晶ポリマー、ポリアリレート、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリルスチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ABS、AES、ASA、ポリ塩化ビニル、ポリビニルホルマール樹脂、ブロックポリマー等が挙げられるが、これらに限定されない。 Examples of thermoplastic resins other than epoxy resins include polyamide, polyester, polycarbonate, polyethersulfone, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, polyetherketone, polyimide, polytetrafluoroethylene, polyether, polyolefin, and liquid crystal polymer. , Polyallylate, polysulfone, polyacrylonitrile styrene, polystyrene, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, ABS, AES, ASA, polyvinyl chloride, polyvinylformal resin, block polymer and the like, but are not limited thereto.
これらの中でも、樹脂フロー制御性等に優れることから、ポリエーテルスルホン、ポリビニルホルマール樹脂が好ましい。また、ポリエーテルスルホンは、エポキシ樹脂組成物の耐熱性や難燃性をより高める観点から好ましく、ポリビニルホルマール樹脂は、エポキシ樹脂組成物の耐熱性を損なうことなく、得られるプリプレグのタックを適切な範囲に容易に制御でき、また強化繊維とエポキシ樹脂組成物の接着性を改善する観点から好ましい。ブロックポリマーは、靱性や耐衝撃性を向上させるため好ましい。 Among these, polyether sulfone and polyvinyl formal resins are preferable because they are excellent in resin flow controllability and the like. Further, polyether sulfone is preferable from the viewpoint of further enhancing the heat resistance and flame retardancy of the epoxy resin composition, and polyvinylformal resin is suitable for tacking the obtained prepreg without impairing the heat resistance of the epoxy resin composition. It is preferable from the viewpoint that the range can be easily controlled and the adhesiveness between the reinforcing fiber and the epoxy resin composition is improved. Block polymers are preferred because they improve toughness and impact resistance.
ポリビニルホルマール樹脂としては、ビニレック(登録商標)K(平均分子量:59,000)、ビニレックL(平均分子量:66,000)、ビニレックH(平均分子量:73,000)、ビニレックE(平均分子量:126,000)(いずれも商品名、JNC株式会社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。 As the polyvinyl formal resin, Vinilek (registered trademark) K (average molecular weight: 59,000), Vinilek L (average molecular weight: 66,000), Vinilek H (average molecular weight: 73,000), Vinilec E (average molecular weight: 126). 000) (both are trade names, manufactured by JNC Corporation) and the like, but are not limited thereto.
得られる繊維強化プラスチックに180℃を超える耐熱性が必要とされる場合、熱可塑性樹脂としてはポリエーテルスルホンやポリエーテルイミドが好ましく用いられる。具体的には、ポリエーテルスルホンとして、スミカエクセル(登録商標)3600P(平均分子量:16,400)、スミカエクセル5003P(平均分子量:30,000)、スミカエクセル5200P(平均分子量:35,000)、スミカエクセル7600P(平均分子量:45,300)(以上、住友化学株式会社製)等が挙げられる。ポリエーテルイミドとしては、ULTEM1000(平均分子量:32,000)、ULTEM1010(平均分子量:32,000)、ULTEM1040(平均分子量:20,000)(いずれも商品名、SABICイノベーティブプラスチックス株式会社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。 When the obtained fiber-reinforced plastic is required to have heat resistance exceeding 180 ° C., a polyether sulfone or a polyetherimide is preferably used as the thermoplastic resin. Specifically, as polyether sulfones, Sumika Excel (registered trademark) 3600P (average molecular weight: 16,400), Sumika Excel 5003P (average molecular weight: 30,000), Sumika Excel 5200P (average molecular weight: 35,000), Examples thereof include Sumika Excel 7600P (average molecular weight: 45,300) (all manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.). Examples of the polyetherimide include ULTEM1000 (average molecular weight: 32,000), ULTEM1010 (average molecular weight: 32,000), ULTEM1040 (average molecular weight: 20,000) (trade name, manufactured by SABIC Innovative Plastics Co., Ltd.), etc. However, it is not limited to these.
ブロックポリマーとしては、Nanostrength M52、Nanostrength M52N、Nanostrength M22、Nanostrength M22N、Nanostrength 123、Nanostrength 250、Nanostrength 012、Nanostrength E20、Nanostrength E40(いずれも商品名、ARKEMA社製)、TPAE−8、TPAE−10、TPAE−12、TPAE−23、TPAE−31、TPAE−38、TPAE−63、TPAE−100、PA−260(いずれも商品名、T&K TOKA社製)等が挙げられるが、これらに限定されない。 As block polymers, Nanostrength M52, Nanostrength M52N, Nanostrength M22, Nanostrength M22N, Nanostrength 123, Nanostrength 250, Nanostrength 250, Nanostrength 250, Nanostrength 012, Nanostrength 012, Nanostrength 012, Nanostrength Examples thereof include, but are not limited to, TPAE-12, TPAE-23, TPAE-31, TPAE-38, TPAE-63, TPAE-100, PA-260 (all trade names, manufactured by T & K TOKA).
これらの熱可塑性樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 One of these thermoplastic resins may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
本発明のエポキシ樹脂組成物がエポキシ樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有する場合、その含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中の本発明のエポキシ樹脂100質量部に対して15質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましい。熱可塑性樹脂の含有量が15質量部以下であれば、耐衝撃性を維持しつつ、樹脂フロー制御や物性改良効果が良好に発揮される傾向にある。 When the epoxy resin composition of the present invention contains a thermoplastic resin other than the epoxy resin, the content thereof is 15 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention in the epoxy resin composition of the present invention. Preferably, 10 parts by mass or less is more preferable. When the content of the thermoplastic resin is 15 parts by mass or less, the effect of controlling the resin flow and improving the physical properties tends to be satisfactorily exhibited while maintaining the impact resistance.
<任意成分>
本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の様々な添加剤を含有してもよく、組成物の貯蔵安定性向上や、硬化物の変色や変質を避けるために、酸化防止剤や光安定剤を添加することもできる。
<Arbitrary ingredient>
If necessary, the epoxy resin composition of the present invention may contain various known additives as long as the effects of the present invention are not impaired, thereby improving the storage stability of the composition and discoloring the cured product. Antioxidants and light stabilizers can also be added to avoid deterioration.
この具体例としては、例えば、各種市販されている、住友化学(株)製スミライザーBHT、スミライザーS、スミライザーBP−76、スミライザーMDP−S、スミライザーGM、スミライザーBBM−S、スミライザーWX−R、スミライザーNW、スミライザーBP−179、スミライザーBP−101、スミライザーGA−80、スミライザーTNP、スミライザーTPP−R、スミライザーP−16;旭電化工業(株)製アデカスタブAO−20、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−40、アデカスタブAO−50、アデカスタブAO−60AO−70、アデカスタブAO−80、アデカスタブAO−330、アデカスタブPEP−4C、アデカスタブPEP−8、アデカスタブPEP−24G、アデカスタブPEP−36、アデカスタブHP−10、アデカスタブ2112、アデカスタブ260、アデカスタブ522A、アデカスタブ329K、アデカスタブ1500、アデカスタブC、アデカスタブ135A、アデカスタブ3010;チバスペシャリティーケミカルズ(株)製チヌビン770、チヌビン765、チヌビン144、チヌビン622、チヌビン111、チヌビン123、チヌビン292;日立化成工業(株)製ファンクリルFA−711M、FA−712HM等が挙げられる。 Specific examples of this include, for example, various commercially available Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumilyzer BHT, Sumilyzer S, Sumilyzer BP-76, Sumilyzer MDP-S, Sumilyzer GM, Sumilyzer BBM-S, Sumilyzer WX-R, Sumilyzer. NW, Sumilyzer BP-179, Sumilyzer BP-101, Sumilyzer GA-80, Sumilyzer TNP, Sumilyzer TPP-R, Sumilyzer P-16; Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. Adekastab AO-20, Adekastab AO-30, Adekastab AO- 40, Adekastab AO-50, Adekastab AO-60AO-70, Adekastab AO-80, Adekastab AO-330, Adekastab PEP-4C, Adekastab PEP-8, Adekastab PEP-24G, Adekastab PEP-36, Adekastab HP-10, Adekastab 2112, Adekastab 260, Adekastab 522A, Adekastab 329K, Adekastab 1500, Adekastab C, Adekastab 135A, Adekastab 3010; Ciba Speciality Chemicals Co., Ltd. Chinubi 770, Chinubin 765, Chinubin 144, Chinubin 622 292; Funkrill FA-711M, FA-712HM, etc. manufactured by Hitachi Kasei Kogyo Co., Ltd. can be mentioned.
本発明のエポキシ樹脂組成物に、これらの酸化防止剤や光安定剤を含有させる場合、その添加量は特に限定されないが、本発明のエポキシ樹脂組成物中の本発明のエポキシ樹脂100質量部に対して、0.001〜20質量部の範囲とすることが好ましく、0.01〜15質量部の範囲とすることがより好ましい。 When these antioxidants and light stabilizers are contained in the epoxy resin composition of the present invention, the amount thereof added is not particularly limited, but it may be added to 100 parts by mass of the epoxy resin of the present invention in the epoxy resin composition of the present invention. On the other hand, the range is preferably 0.001 to 20 parts by mass, and more preferably 0.01 to 15 parts by mass.
その他添加剤としては、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー、難燃剤(例えばリン含有エポキシ樹脂や赤燐、ホスファゼン化合物、リン酸塩類、リン酸エステル類等)、シリコーンオイル、湿潤分散剤、消泡剤、脱泡剤、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン類等の離型剤、結晶質シリカ、溶融シリカ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、タルク、硫酸バリウム等の粉体や金属酸化物、金属水酸化物、ガラス繊維、カーボンナノチューブ、フラーレン等の無機フィラー、炭素繊維、セルロースナノファイバー等の有機フィラー、表面有機化処理した無機フィラー等、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤、導電材等公知の添加剤が挙げられる。さらに必要に応じて、スリップ剤、レベリング剤、ハイドロキノンモノメチルエーテル等の重合禁止剤、紫外線吸収剤等を配合することもできる。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて併用してもよい。
Other additives include thermosetting elastomers, thermoplastic elastomers, flame retardants (for example, phosphorus-containing epoxy resins, red phosphorus, phosphazene compounds, phosphates, phosphate esters, etc.), silicone oils, wet dispersants, and defoamers. Agents, defoaming agents, natural waxes, synthetic waxes, metal salts of linear fatty acids, acid amides, esters, mold release agents such as paraffins, crystalline silica, molten silica, calcium silicate, alumina, calcium carbonate. , Powders such as talc and barium sulfate, metal oxides, metal hydroxides, glass fibers, carbon nanotubes, inorganic fillers such as fullerene, organic fillers such as carbon fibers and cellulose nanofibers, inorganic fillers with surface organic treatment, etc. , Carbon black, colorants such as red iron oxide, silane coupling agents, conductive materials and other known additives. Further, if necessary, a slip agent, a leveling agent, a polymerization inhibitor such as hydroquinone monomethyl ether, an ultraviolet absorber and the like can be blended.
These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
<エポキシ樹脂組成物の製造方法>
本発明のエポキシ樹脂組成物は、以下に限定されないが、例えば、上述した各成分を混合することにより得ることができる。
各成分の混合方法としては、三本ロールミル、プラネタリミキサー、ニーダー、ホモジナイザー、ホモディスパー等の混合機を用いる方法が挙げられる。
<Manufacturing method of epoxy resin composition>
The epoxy resin composition of the present invention is not limited to the following, but can be obtained, for example, by mixing the above-mentioned components.
Examples of the mixing method of each component include a method using a mixer such as a three-roll mill, a planetary mixer, a kneader, a homogenizer, and a homodisper.
<強化繊維>
強化繊維としては特に限定されず、繊維強化複合材を構成する強化繊維として公知のものから用途等に応じて適宜選択すればよい。強化繊維の具体例としては、炭素繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、高強度ポリエステル繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維等の各種の無機繊維または有機繊維を用いることができる。これらの中でも、比強度、比弾性の観点から、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、窒化珪素繊維が好ましく、機械物性、耐熱性、電磁波遮蔽性、軽量性の観点から炭素繊維が特に好ましい。強化繊維として炭素繊維を用いる場合、金属による表面処理を施してもよい。
これらの強化繊維は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて併用してもよい。
<Reinforcing fiber>
The reinforcing fiber is not particularly limited, and a known reinforcing fiber constituting the fiber-reinforced composite material may be appropriately selected depending on the application and the like. As specific examples of the reinforcing fibers, various inorganic fibers or organic fibers such as carbon fibers, aramid fibers, nylon fibers, high-strength polyester fibers, glass fibers, boron fibers, alumina fibers, and silicon nitride fibers can be used. Among these, carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, boron fiber, alumina fiber, and silicon nitride fiber are preferable from the viewpoint of specific strength and specific elasticity, and carbon is preferable from the viewpoint of mechanical properties, heat resistance, electromagnetic wave shielding property, and light weight. Fiber is particularly preferred. When carbon fiber is used as the reinforcing fiber, the surface treatment with metal may be applied.
One type of these reinforcing fibers may be used alone, or two or more types may be used in combination.
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いて得られる繊維強化プラスチックの剛性の観点から、強化繊維として用いる炭素繊維ストランドの引張強度は、1〜9GPaが好ましく、1.5〜9GPaがより好ましく、引張弾性率は150〜1,000GPaが好ましく、200〜1,000GPaがより好ましい。
ここで、炭素繊維ストランドの引張強度及び引張弾性率は、JIS R 7601:1986に準拠して測定される値である。
From the viewpoint of the rigidity of the fiber-reinforced plastic obtained by using the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention, the tensile strength of the carbon fiber strand used as the reinforcing fiber is preferably 1 to 9 GPa, more preferably 1.5 to 9 GPa. The tensile elastic modulus is preferably 150 to 1,000 GPa, more preferably 200 to 1,000 GPa.
Here, the tensile strength and the tensile elastic modulus of the carbon fiber strand are values measured in accordance with JIS R 7601: 1986.
強化繊維の形態としては特に制限されず、通常の繊維強化複合材の基材として使用される形態を採用でき、例えば、強化繊維が一方向に引き揃えられたものであってもよく、織物や不織布、またはノンクリンプファブリック(NCF)でもよい。 The form of the reinforcing fiber is not particularly limited, and a form used as a base material of a normal fiber-reinforced composite material can be adopted. For example, the reinforcing fiber may be aligned in one direction, and may be a woven fabric or a fabric. It may be a non-woven fabric or a non-crimp fabric (NCF).
強化繊維として用いる炭素繊維集合体の目付は特に制限はないが、30〜1000g/m2、特に50〜800g/m2程度であることが好ましい。炭素繊維集合体の目付が上記下限以上であれば積層回数を適切に保つことが出来、上記上限以下であればエポキシ樹脂組成物が含浸しやすく、ドレープ性を保持できる。 The basis weight of the carbon fiber aggregate used as the reinforcing fiber is not particularly limited, but is preferably about 30 to 1000 g / m 2 , and particularly preferably about 50 to 800 g / m 2 . When the basis weight of the carbon fiber aggregate is at least the above lower limit, the number of laminations can be appropriately maintained, and when it is at least the above upper limit, the epoxy resin composition is easily impregnated and the drape property can be maintained.
<繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造方法>
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材は、本発明のエポキシ樹脂組成物を強化繊維、好ましくは強化繊維の集合体に含浸させることにより製造することができる。
<Manufacturing method of fiber reinforced epoxy resin composite material>
The fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention can be produced by impregnating a reinforcing fiber, preferably an aggregate of reinforcing fibers, with the epoxy resin composition of the present invention.
一般的に、エポキシ樹脂を強化繊維集合体に含浸させる方法としては、例えば、比較的溶剤含有量の多い低粘度のエポキシ樹脂組成物を含浸させるウェット法と、エポキシ樹脂組成物を加熱により低粘度化して含浸させるホットメルト法(ドライ法)など公知の方法が知られているが、本発明ではエポキシ樹脂と溶剤を含むエポキシ樹脂組成物をホットメルト法により強化繊維に含浸させる。ホットメルト法には、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と、一旦樹脂組成物を離型紙等の上にコーティングしてフィルムを作製しておき、次いでこのフィルムを強化繊維の集合体の両面又は片面に重ね、加熱加圧することにより強化繊維にエポキシ樹脂を含浸させる方法がある。 Generally, as a method of impregnating a reinforcing fiber aggregate with an epoxy resin, for example, a wet method of impregnating a low-viscosity epoxy resin composition having a relatively large solvent content and a method of impregnating the epoxy resin composition with a low viscosity by heating. Known methods such as a hot melt method (dry method) for impregnating with an epoxy resin are known, but in the present invention, an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent is impregnated into a reinforcing fiber by a hot melt method. The hot melt method includes a method of directly impregnating the reinforcing fibers with a resin composition whose viscosity has been reduced by heating, and a method of once coating the resin composition on a release paper or the like to prepare a film, and then applying this film. There is a method of impregnating the reinforcing fibers with an epoxy resin by superimposing them on both sides or one side of an aggregate of reinforcing fibers and heating and pressurizing them.
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材は、ホットメルト法の中でも、上記のフィルムを用いて製造されることが好ましい。この方法によれば、ウェット法とは異なり、繊維強化エポキシ樹脂複合材中の残留溶剤を著しく低減することができ、エポキシ樹脂を強化繊維に含浸させつつ、溶剤含有量の極めて少ない繊維強化エポキシ樹脂複合材とすることができ、この繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いて、ボイドが著しく少なく機械物性に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。 The fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention is preferably produced by using the above-mentioned film even in the hot melt method. According to this method, unlike the wet method, the residual solvent in the fiber-reinforced epoxy resin composite material can be remarkably reduced, and the fiber-reinforced epoxy resin having an extremely low solvent content while impregnating the reinforcing fibers with the epoxy resin. It can be used as a composite material, and by using this fiber-reinforced epoxy resin composite material, a fiber-reinforced plastic having extremely few voids and excellent mechanical properties can be obtained.
<繊維強化エポキシ樹脂複合材の溶剤含有量>
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材の溶剤含有量は、繊維強化エポキシ樹脂複合材全体の質量を100質量%としたとき、0.02質量%以上5質量%以下であり、好ましくは0.05質量%以上4質量%以下である。繊維強化エポキシ樹脂複合材中の溶剤含有量が5質量%を超えると、この繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いて得られる繊維強化プラスチックに、この残留溶剤に起因してボイドが生成し、このボイドが応力が集中した際の破壊の起点となるため、機械物性に優れた繊維強化プラスチックを得ることができない。本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材の溶剤含有量は少ない程好ましいが、0.02質量%以上であることにより、含浸しやすくなる。
なお、繊維強化エポキシ樹脂複合材中の溶剤含有量は、200℃のオーブンにて1.5時間加熱して溶剤を揮発させ、重量測定することにより求めることができる。後掲の実施例においても溶剤含有量はこの方法で求めた。
<Solvent content of fiber reinforced epoxy resin composite material>
The solvent content of the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention is 0.02% by mass or more and 5% by mass or less, preferably 0.05, when the total mass of the fiber-reinforced epoxy resin composite material is 100% by mass. It is mass% or more and 4 mass% or less. When the solvent content in the fiber-reinforced epoxy resin composite material exceeds 5% by mass, voids are generated in the fiber-reinforced plastic obtained by using this fiber-reinforced epoxy resin composite material due to this residual solvent, and the voids are generated. However, since it becomes the starting point of fracture when stress is concentrated, it is not possible to obtain a fiber reinforced plastic having excellent mechanical properties. The smaller the solvent content of the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention is, the more preferable it is, but when it is 0.02% by mass or more, impregnation is easy.
The solvent content in the fiber-reinforced epoxy resin composite material can be determined by heating in an oven at 200 ° C. for 1.5 hours to volatilize the solvent and measuring the weight. The solvent content was also determined by this method in the examples described later.
<繊維強化エポキシ樹脂複合材の樹脂及び強化繊維含有量>
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材の樹脂含有量(エポキシ樹脂を含む樹脂成分の含有量)は、繊維強化エポキシ樹脂複合材全体の質量を100質量%としたとき、15〜50質量%であることが好ましく、20〜45質量%であることがより好ましく、25〜40質量%であることがさらに好ましい。樹脂含有量が、15質量%以上であれば、強化繊維とエポキシ樹脂等の樹脂成分との接着性を十分確保することができ、50質量%以下であれば機械物性を高く保持できる傾向にある。
<Resin and reinforcing fiber content of fiber reinforced epoxy resin composite material>
The resin content (content of the resin component including the epoxy resin) of the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention is 15 to 50% by mass when the total mass of the fiber-reinforced epoxy resin composite material is 100% by mass. It is preferably 20 to 45% by mass, more preferably 25 to 40% by mass. When the resin content is 15% by mass or more, sufficient adhesiveness between the reinforcing fiber and the resin component such as epoxy resin can be sufficiently secured, and when it is 50% by mass or less, the mechanical properties tend to be kept high. ..
[エポキシ樹脂フィルム]
本発明のエポキシ樹脂フィルムは、エポキシ樹脂と溶剤を含むエポキシ樹脂組成物よりなるフィルムであって、フィルム中の溶剤含有量が0.2質量%以上10質量%以下であることを特徴とする。
[Epoxy resin film]
The epoxy resin film of the present invention is a film composed of an epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent, and is characterized in that the solvent content in the film is 0.2% by mass or more and 10% by mass or less.
本発明のエポキシ樹脂フィルムは、本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を製造する際の中間材料として、前述のホットメルト法により強化繊維の集合体に重ねて加熱加圧することで本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を製造するためのフィルムとして好適に用いられる。
即ち、本発明のエポキシ樹脂フィルムを強化繊維基材に貼り付けた後、樹脂を含浸させ、場合によっては硬化剤で硬化させることで本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を製造することができる。本発明のエポキシ樹脂フィルムは、表面保護フィルム又は接着フィルムとしても有用である。
The epoxy resin film of the present invention is used as an intermediate material for producing the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention by superimposing it on an aggregate of reinforcing fibers by the above-mentioned hot melt method and heating and pressurizing the fiber. It is suitably used as a film for producing an epoxy resin composite material.
That is, the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention can be produced by attaching the epoxy resin film of the present invention to a reinforcing fiber base material, impregnating it with a resin, and curing it with a curing agent in some cases. The epoxy resin film of the present invention is also useful as a surface protective film or an adhesive film.
本発明のエポキシ樹脂フィルムの製造方法は特に限定されないが、本発明のエポキシ樹脂組成物をPETフィルム、離型紙等の基材の表面に塗布して成膜する方法が好ましい。成膜方法には、ロールコート、リバースコート、コンマコート、ナイフコート、ダイコート、グラビアコート、溶融押出成形法、溶液流延法、Tダイ法、カレンダー法等が挙げられる。共押出法やラミネート法を用いることにより、厚みを厚くしたり、樹脂組成の違うものを積層したりして製造することもできる。 The method for producing the epoxy resin film of the present invention is not particularly limited, but a method of applying the epoxy resin composition of the present invention to the surface of a base material such as a PET film or a release paper to form a film is preferable. Examples of the film forming method include roll coating, reverse coating, comma coating, knife coating, die coating, gravure coating, melt extrusion method, solution casting method, T die method, calendar method and the like. By using the coextrusion method or the laminating method, it is possible to increase the thickness or to laminate products having different resin compositions.
このようにして、本発明のエポキシ樹脂フィルムを製造する際には、加熱等により形状が保てる程度に本発明のエポキシ樹脂組成物の乾燥及び/または硬化反応を進行させればよい。エポキシ樹脂組成物が溶剤を含んでいる場合には、加熱、減圧、風乾等の手法で大部分の溶剤を除去して、エポキシ樹脂フィルムの全体を100質量%とした場合のエポキシ樹脂フィルム中の溶剤含有量が0.2質量%以上10質量%以下、特に0.4質量%以上8質量%以下となるように溶剤を除去する。エポキシ樹脂フィルムの溶剤含有量が10質量%を超えると、得られる繊維強化エポキシ樹脂複合材の溶剤含有量が5質量%を超えるようになり、ボイドが少なく、機械物性に優れた繊維強化プラスチックを得ることができなくなる。なお、本発明のエポキシ樹脂フィルムの溶剤含有量は少ない程好ましいが、0.2質量%より少ないと、エポキシ樹脂組成物が含浸しにくくなる。
エポキシ樹脂フィルムの溶剤含有量は、繊維強化エポキシ樹脂複合材の溶剤含有量と同様に求めることができる。
In this way, when the epoxy resin film of the present invention is produced, the drying and / or curing reaction of the epoxy resin composition of the present invention may proceed to such an extent that the shape can be maintained by heating or the like. When the epoxy resin composition contains a solvent, most of the solvent is removed by a method such as heating, depressurizing, or air-drying to make the entire epoxy resin film 100% by mass in the epoxy resin film. The solvent is removed so that the solvent content is 0.2% by mass or more and 10% by mass or less, particularly 0.4% by mass or more and 8% by mass or less. When the solvent content of the epoxy resin film exceeds 10% by mass, the solvent content of the obtained fiber-reinforced epoxy resin composite material exceeds 5% by mass, and a fiber-reinforced plastic having few voids and excellent mechanical properties is produced. You will not be able to get it. The smaller the solvent content of the epoxy resin film of the present invention is, the more preferable it is, but if it is less than 0.2% by mass, the epoxy resin composition is less likely to be impregnated.
The solvent content of the epoxy resin film can be determined in the same manner as the solvent content of the fiber-reinforced epoxy resin composite material.
本発明のエポキシ樹脂フィルムの厚さには特に制限はないが、好ましくは10μm以上500μm以下、より好ましくは20μm以上400μm以下、特に好ましくは30μm以上300μm以下である。エポキシ樹脂フィルムの厚さが上記下限以上であれば樹脂が弾かれずにフィルムが製造出来、上記上限以下であればフィルム製造時にフィルムの形態を保持できるため、好ましい。 The thickness of the epoxy resin film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 500 μm or less, more preferably 20 μm or more and 400 μm or less, and particularly preferably 30 μm or more and 300 μm or less. If the thickness of the epoxy resin film is at least the above lower limit, the film can be produced without the resin being repelled, and if it is at least the above upper limit, the form of the film can be maintained during film production, which is preferable.
なお、本発明のエポキシ樹脂フィルムには、必要に応じて、物理的な表面処理や化学的な表面処理、コーティングなどによって、新たな機能を付与することもできる。
できる。
If necessary, the epoxy resin film of the present invention can be imparted with new functions by physical surface treatment, chemical surface treatment, coating, or the like.
it can.
本発明のエポキシ樹脂フィルムを用いて本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を製造するには、例えば、本発明のエポキシ樹脂フィルムを、強化繊維の集合体の一方又は双方の面に積層し、80〜200℃程度で加熱してエポキシ樹脂フィルムと強化繊維とを一体化する方法が挙げられる。この加熱時には0.5〜10MPa程度で加圧してもよく、また、樹脂の含浸を促進するために真空引きしてもよい。 In order to produce the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention using the epoxy resin film of the present invention, for example, the epoxy resin film of the present invention is laminated on one or both surfaces of an aggregate of reinforcing fibers, and 80 Examples thereof include a method of integrating the epoxy resin film and the reinforcing fiber by heating at about 200 ° C. At the time of this heating, pressure may be applied at about 0.5 to 10 MPa, or vacuuming may be performed to promote impregnation of the resin.
[繊維強化プラスチック]
本発明の繊維強化プラスチックは、本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いて製造されるものである。本発明の繊維強化プラスチックは、本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材をプリプレグとして用いる他は、一般的なプリプレグを用いる繊維強化プラスチックの製造方法に従って製造することができる。
即ち、例えば、本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を積層した後、積層体に圧力を付与しながら、場合によってはエポキシ樹脂を加熱硬化させる方法等により成形する方法が挙げられる。プリプレグの積層の際、本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材と他の熱可塑性樹脂を含浸させた繊維強化シートを組み合わせてもよい。
[Fiber reinforced plastic]
The fiber reinforced plastic of the present invention is produced by using the fiber reinforced epoxy resin composite material of the present invention. The fiber reinforced plastic of the present invention can be produced according to a general method for producing a fiber reinforced plastic using a prepreg, except that the fiber reinforced epoxy resin composite material of the present invention is used as a prepreg.
That is, for example, after laminating the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention, there is a method of molding by heating and curing the epoxy resin while applying pressure to the laminate. When laminating the prepreg, the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention may be combined with a fiber-reinforced sheet impregnated with another thermoplastic resin.
本発明の繊維強化プラスチックとして硬化させる場合は、繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造に用いたエポキシ樹脂組成物中の配合成分や配合量、配合物の形状によっても異なるが、例えば23〜250℃で5分〜24時間で行う。 When cured as the fiber-reinforced plastic of the present invention, it varies depending on the compounding components and the compounding amount in the epoxy resin composition used for producing the fiber-reinforced epoxy resin composite material and the shape of the compound, but at, for example, 23 to 250 ° C. It takes 5 minutes to 24 hours.
本発明の繊維強化プラスチックの成形方法としては、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、シートラップ成形法等が挙げられるが、これらの成形方法に限られるものではない。 Examples of the molding method of the fiber reinforced plastic of the present invention include a press molding method, an autoclave molding method, a bagging molding method, a lapping tape method, an internal pressure molding method, a sheet wrap molding method, and the like, but are limited to these molding methods. is not.
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捲回して、繊維強化プラスチック製の管状体を成形する方法であり、ゴルフシャフト、釣り竿等の棒状体を作製する際に好ましく用いられる。より具体的には、マンドレルにプリプレグを捲回し、プリプレグの固定及び圧力付与のため、プリプレグの外側に熱可塑性フィルムからなるラッピングテープを捲回し、オーブン中で樹脂を加熱硬化させた後、芯金を抜き取って繊維強化プラスチック製管状体を得る方法である。 The wrapping tape method is a method of winding a prepreg around a core metal such as a mandrel to form a tubular body made of fiber reinforced plastic, and is preferably used when producing a rod-shaped body such as a golf shaft or a fishing rod. More specifically, the prepreg is wound around the mandrel, a wrapping tape made of a thermoplastic film is wound on the outside of the prepreg to fix the prepreg, and the resin is heat-cured in an oven, and then the core metal is used. It is a method of obtaining a fiber-reinforced plastic tubular body by extracting.
内圧成形法は、熱可塑性樹脂製のチューブ等の内圧付与体にプリプレグを捲回したプリフォームを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体を導入して圧力を付与すると同時に金型を加熱せしめ、成形する方法である。本方法は、ゴルフシャフト、バット、テニスやバドミントン等のラケットの如き複雑な形状物を成形する際に好ましく用いられる。 In the internal pressure molding method, a preform in which a prepreg is wound around an internal pressure applying body such as a tube made of a thermoplastic resin is set in a mold, and then a high pressure gas is introduced into the internal pressure applying body to apply pressure and at the same time gold. This is a method of heating a mold and molding it. This method is preferably used when molding a complicated shape such as a golf shaft, a bat, a racket such as tennis or badminton.
本発明の繊維強化プラスチックは、スポーツ用途、一般産業用途、及び航空宇宙用途に好適に用いられる。より具体的には、スポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、テニスやバドミントンのラケット用途、ホッケー等のスティック用途、及びスキーポール用途に好適に用いられる。更に一般産業用途では、自動車、船舶、及び鉄道車両等の移動体の構造材、ドライブシャフト、板バネ、風車ブレード、圧力容器、フライホイール、製紙用ローラ、屋根材、ケーブル、及び補修補強材料等に好適に用いられる。 The fiber reinforced plastic of the present invention is suitably used for sports applications, general industrial applications, and aerospace applications. More specifically, in sports applications, it is suitably used for golf shafts, fishing rods, rackets for tennis and badminton, stick applications such as hockey, and ski pole applications. Furthermore, in general industrial applications, structural materials for moving bodies such as automobiles, ships, and railroad vehicles, drive shafts, leaf springs, wind turbine blades, pressure vessels, flywheels, papermaking rollers, roofing materials, cables, repair reinforcement materials, etc. Suitable for use.
[構造体]
本発明の繊維強化プラスチックから構造体を得ることができる。この構造体は、本発明の繊維強化プラスチックのみからなるものであってもよいし、本発明の繊維強化プラスチックと他の材料(例えば金属、インジェクション成形された熱可塑性樹脂製部材等)とから構成されるものであってもよい。
この構造体は、本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材よりなる繊維強化プラスチックで一部または全部が構成されているので、難燃性及び耐熱性に優れ、また機械的物性にも優れる。
この構造体は、上記本発明の繊維強化プラスチックの用途の他、例えば航空機や自動車の内装部材、電気・電子機器用筐体等にも適用できる。
[Structure]
The structure can be obtained from the fiber reinforced plastic of the present invention. This structure may consist only of the fiber reinforced plastic of the present invention, or may be composed of the fiber reinforced plastic of the present invention and other materials (for example, metal, injection-molded thermoplastic resin member, etc.). It may be what is done.
Since this structure is partially or wholly composed of fiber reinforced plastic made of the fiber reinforced epoxy resin composite material of the present invention, it is excellent in flame retardancy and heat resistance, and also excellent in mechanical properties.
In addition to the above-mentioned applications of the fiber-reinforced plastic of the present invention, this structure can also be applied to, for example, interior members of aircraft and automobiles, housings for electric and electronic devices, and the like.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.
[原料]
以下の実施例、比較例及び参考例で用いた原料は以下の通りである。
[material]
The raw materials used in the following examples, comparative examples and reference examples are as follows.
<エポキシ樹脂>
jER1256:固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂、Mw:約50,000、エポキシ当量:約8,000g/eq、三菱ケミカル株式会社製
jER1055:固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂、Mw:約1,600、エポキシ当量:約850g/eq、三菱ケミカル株式会社製
jER1003:固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂、Mw:約1,300、エポキシ当量:約720g/eq、三菱ケミカル株式会社製
<Epoxy resin>
jER1256: Solid bisphenol A type epoxy resin, Mw: about 50,000, epoxy equivalent: about 8,000 g / eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. jER1055: Solid bisphenol A type epoxy resin, Mw: about 1,600, epoxy equivalent: Approximately 850 g / eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. jER1003: Solid bisphenol A type epoxy resin, Mw: Approximately 1,300, epoxy equivalent: Approximately 720 g / eq, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.
<溶剤>
メチルエチルケトン
<Solvent>
Methyl ethyl ketone
<強化繊維>
パイロフィルTR3110M:炭素繊維クロス、繊維目付:200g/m2、三菱ケミカル株式会社製
<Reinforcing fiber>
Pyrofil TR3110M: carbon fiber cloth, fiber basis weight: 200 g / m 2 , manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
[実施例1]
エポキシ樹脂としてjER1256、溶剤としてメチルエチルケトンを用い、以下のようにしてエポキシ樹脂組成物を調製した。
まず、エポキシ樹脂(固形)と、溶剤(液体)とを、固形物濃度が40質量%になるように容器に計量して混合、溶解してjER1256の40質量%メチルエチルケトン溶液を得た。
この溶液をシリコーン処理したPETフィルム上にスロットダイ式塗工装置(株式会社廉井精機製)により塗工速度2.0m/分の速度で塗布し、乾燥温度150℃で6分乾燥させ、厚み50μmのjER1256のエポキシ樹脂フィルムを得た。このエポキシ樹脂フィルムには溶剤が2.1質量%残存していた(溶剤含有量2.1質量%)。
このエポキシ樹脂フィルムを炭素繊維クロス(パイロフィルTR3110M)の両面に張り合わせ、あらかじめ160℃に設定したプレス機で真空引きしながら含浸させて、樹脂含有量37.3質量%の繊維強化エポキシ樹脂複合材(プリプレグ)を得た。このプリプレグ中の溶剤含有量は0.7質量%であった。
[Example 1]
Using jER1256 as the epoxy resin and methyl ethyl ketone as the solvent, an epoxy resin composition was prepared as follows.
First, the epoxy resin (solid) and the solvent (liquid) were weighed in a container so that the solid concentration was 40% by mass, mixed and dissolved to obtain a 40% by mass methyl ethyl ketone solution of jER1256.
This solution was applied onto a silicone-treated PET film using a slot die coating device (manufactured by Yasui Seiki Co., Ltd.) at a coating speed of 2.0 m / min, dried at a drying temperature of 150 ° C. for 6 minutes, and thickened. A 50 μm jER1256 epoxy resin film was obtained. 2.1% by mass of the solvent remained in this epoxy resin film (solvent content 2.1% by mass).
This epoxy resin film is laminated on both sides of a carbon fiber cloth (Pyrofil TR3110M) and impregnated while vacuuming with a press machine set to 160 ° C. in advance to obtain a fiber-reinforced epoxy resin composite material having a resin content of 37.3% by mass. Prepreg) was obtained. The solvent content in this prepreg was 0.7% by mass.
[実施例2]
エポキシ樹脂としてjER1055を用いた以外は、実施例1と同様にプリプレグを作製した。
[Example 2]
A prepreg was prepared in the same manner as in Example 1 except that jER1055 was used as the epoxy resin.
[比較例1]
エポキシ樹脂としてjER1256、溶剤としてメチルエチルケトンを用い、以下のようにしてエポキシ樹脂組成物を調製した。
まず、エポキシ樹脂(固形)と、溶剤(液体)とを、固形物濃度が20質量%になるように容器に計量し、混合、溶解し、jER1256の20質量%メチルエチルケトン溶液を得た。
続けて、炭素繊維クロス(パイロフィルムTR3110M)を縦20mm、横130mmになるようにカットし、ここへ得られた溶液を1.55g塗付して含浸させた後、60℃で20分、150℃で20分乾燥させ、溶剤を除去した。その後、150kNにおいて160℃で30分間、プレス機で真空引きしながら含浸させて、樹脂含有量37.3質量%のプリプレグを得た。得られたプリプレグ中の溶剤含有量は0.4質量%であった。
[Comparative Example 1]
Using jER1256 as the epoxy resin and methyl ethyl ketone as the solvent, an epoxy resin composition was prepared as follows.
First, the epoxy resin (solid) and the solvent (liquid) were weighed in a container so that the solid concentration was 20% by mass, mixed and dissolved to obtain a 20% by mass methyl ethyl ketone solution of jER1256.
Subsequently, a carbon fiber cloth (pyrofilm TR3110M) was cut to a length of 20 mm and a width of 130 mm, and 1.55 g of the obtained solution was applied and impregnated there, and then at 60 ° C. for 20 minutes, 150. The solvent was removed by drying at ° C. for 20 minutes. Then, it was impregnated at 150 kN at 160 ° C. for 30 minutes while evacuating with a press to obtain a prepreg having a resin content of 37.3% by mass. The solvent content in the obtained prepreg was 0.4% by mass.
[参考例1]
エポキシ樹脂としてjER1003を用いた以外は、実施例1と同様にプリプレグを作製した。
[Reference example 1]
A prepreg was prepared in the same manner as in Example 1 except that jER1003 was used as the epoxy resin.
作製したプリプレグについて、以下の評価を行った。その結果を表1に示す。 The prepared prepreg was evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
[プリプレグのボイド数評価]
得られたプリプレグについて、光学顕微鏡にて5mm四方中に存在するボイドの数を観察し、この観察面積当たり100個未満は○、単位面積当たり100個以上は×とした。ボイド数が上記面積当たり100個未満であれば、強化繊維プラスチックの作製時にプレス機で真空引きしながら成形することによりボイドが消失し、機械物性に優れた強化繊維プラスチックが得られる。ボイド数が上記面積当たり100個以上であると、強化繊維プラスチックの作製時に真空引きしながら成形してもボイドが抜けきれずに残存し、機械物性の低い強化繊維プラスチックとなる。
[Evaluation of prepreg void number]
With respect to the obtained prepreg, the number of voids present in a 5 mm square was observed with an optical microscope, and less than 100 voids per observation area were marked with ◯, and 100 or more per unit area was marked with x. When the number of voids is less than 100 per area, the voids disappear by molding while vacuuming with a press machine at the time of producing the reinforcing fiber plastic, and the reinforcing fiber plastic having excellent mechanical properties can be obtained. When the number of voids is 100 or more per the area, the voids cannot be completely removed even if the reinforcing fiber plastic is formed while being evacuated at the time of manufacturing, resulting in a reinforcing fiber plastic having low mechanical properties.
[プリプレグの剥離性評価]
得られたプリプレグを2枚積層し、55℃下で荷重が58g/cm2かかるようにして30分おいた後、プリプレグが剥離するか否かを確認したプリプレグが剥離したものは○、剥離しないものは×とする。
プリプレグが剥離するものは誤って積層して温度をかけてしまった際に、プリプレグ同士が接着しないものであり、好ましい。プリプレグが剥離しないものは誤って積層して温度をかけてしまった際に、プリプレグ同士が接着するものであり好ましくない。
[Evaluation of prepreg peelability]
Two of the obtained prepregs were laminated, and the load was 58 g / cm 2 at 55 ° C. for 30 minutes. Then, it was confirmed whether or not the prepregs were peeled off. The thing is x.
Those from which the prepregs are peeled off are preferable because the prepregs do not adhere to each other when they are mistakenly laminated and heated. Those in which the prepregs do not peel off are not preferable because the prepregs adhere to each other when they are mistakenly laminated and heated.
表1に示すように、ホットメルト法による実施例1は、ボイドが発生したウェット法による比較例1に対し、プリプレグの溶剤量が多いにも関わらず、ボイドのないプリプレグおよび繊維強化プラスチックが得られた。また、実施例2は剥離したが、参考例1は剥離しなかった。参考例1は用いたエポキシ樹脂の重量平均分子量が低いためプリプレグが融着してしまった。 As shown in Table 1, in Example 1 by the hot melt method, prepreg without voids and fiber reinforced plastic were obtained in spite of the large amount of solvent in the prepreg, as compared with Comparative Example 1 by the wet method in which voids were generated. Was done. Further, Example 2 was peeled off, but Reference Example 1 was not peeled off. In Reference Example 1, the prepreg was fused because the weight average molecular weight of the epoxy resin used was low.
本発明の繊維強化エポキシ樹脂複合材を用いることにより、極めてボイドが少なく、機械物性に優れた繊維強化プラスチックを得ることができる。よって、本発明によれば、機械物性に優れた繊維強化プラスチック成形体、例えばゴルフクラブ用シャフトなどのスポーツ・レジャー用途成形体から航空機等の産業用途の成形体まで、幅広く提供することができる。 By using the fiber-reinforced epoxy resin composite material of the present invention, it is possible to obtain a fiber-reinforced plastic having extremely few voids and excellent mechanical properties. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a wide range of fiber-reinforced plastic molded articles having excellent mechanical properties, from molded articles for sports / leisure applications such as shafts for golf clubs to molded articles for industrial applications such as aircraft.
Claims (12)
(a)エポキシ樹脂と、溶剤とを含むエポキシ樹脂組成物を調製し、
(b)前記調製されたエポキシ樹脂組成物を20〜70℃の範囲に温度調整して塗膜を形成し、
(c)前記塗膜を温度80〜180℃にて5分〜3時間保持して溶剤を揮発させて樹脂フィルムを作成し、
(d)強化繊維に対して、前記樹脂フィルムを加熱圧着してエポキシ樹脂組成物を含浸させ、溶剤の含有量が0.02質量%以上5質量%以下である繊維強化エポキシ樹脂複合材を製造する
繊維強化エポキシ樹脂複合材の製造方法。 A method for producing a fiber-reinforced epoxy resin composite material having a reinforcing fiber and an epoxy resin composition.
(A) An epoxy resin composition containing an epoxy resin and a solvent is prepared.
(B) The temperature of the prepared epoxy resin composition was adjusted in the range of 20 to 70 ° C. to form a coating film.
(C) The coating film was held at a temperature of 80 to 180 ° C. for 5 minutes to 3 hours to volatilize the solvent to prepare a resin film.
(D) The resin film is heat-bonded to the reinforcing fibers to impregnate the epoxy resin composition to produce a fiber-reinforced epoxy resin composite material having a solvent content of 0.02% by mass or more and 5% by mass or less. A method for manufacturing a fiber-reinforced epoxy resin composite material.
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