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JPS6058419A - 炭素繊維強化用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

炭素繊維強化用エポキシ樹脂組成物

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Publication number
JPS6058419A
JPS6058419A JP16563483A JP16563483A JPS6058419A JP S6058419 A JPS6058419 A JP S6058419A JP 16563483 A JP16563483 A JP 16563483A JP 16563483 A JP16563483 A JP 16563483A JP S6058419 A JPS6058419 A JP S6058419A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin composition
epoxy resin
resistance
acrylonitrile rubber
silica gel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP16563483A
Other languages
English (en)
Inventor
Kuniaki Tobukuro
戸袋 邦朗
Tadahide Sato
佐藤 忠秀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP16563483A priority Critical patent/JPS6058419A/ja
Publication of JPS6058419A publication Critical patent/JPS6058419A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Epoxy Resins (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、づぐれた耐衝撃性を有し、かつ耐熱性、耐水
性の良い炭素繊維複合材料(以下CjRPと略称りる)
を製造するためのエポキシ樹脂組成物に関1jる。さら
に詳しくは、構造材料として必要な高性能の機械的特性
を有し、かつ耐熱、耐水性の優れた高衝撃性能を有する
CFRPを製造Jるためのプリプレグ用樹脂どして好適
なエポキシ樹脂組成物に関する。
CFRPはその優れた比強度、北弾性率を活かしてプレ
ミアムスポーツ用品として広く使用されているが、近年
航空、宇宙機器や自動車等の18迄材料としても使用さ
れはじめている。しかし、CFRPは金属材料と比べた
場合耐ilT!j撃牲が劣るノごめ、構造材料としての
採用部品を拡大リ−るためには衝撃性能の改善が不可欠
である。特に航空fffi i’J自動車等は製造工程
や運用■稈で、様々な衝撃を受【プるため、これらの主
要部品をCF RP化りるためにば、衝撃性能の改善が
必須の要r1−とされCいる。
ところで、現在航空機等の構造材料として使われている
CFRPは、機械的特性の他に耐熱性能が必要なため、
マトリックス樹脂どしては一般に高性能エポキシ樹脂が
使われている。しかし、かかるエポキシ樹脂、具体的に
はテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(以F 
T’ G l) D Mと略称する)は硬化剤としてジ
アミノジフェニルスルボン(以下DDSと略称する)を
用いることによって、耐熱性が高く、かつ機械的特性の
佼れ/JCF RP lfi i”−tられるが、樹脂
の伸びが小さく可撓性がないI、:め、衝撃性能が劣る
という欠点を有している。そのためT G D D M
 / D D Sにト1ycar CTBNなどの液状
ゴムを添加することが試みられている。しかし、かかる
手段では衝撃性能はある程度改善でさるものの、圧縮強
度や耐熱、耐水性の低下がとしく、航空機等の4F5造
林お1として必要な性rjヒをイb2足づることができ
ない、。そのためCF RI)の耐熱、耐水性A5機械
的特性を低下させることなく、1万撃性能を政所するこ
とが強(要望されている。
そこで、本発明者らは、T’ G D D M / D
 D Sを0右づるエポキシ樹脂組成物の衝撃性t1と
の改善について鋭j:’x (+Jl究した結果、本発
明に到達した。
′4な才〕lっ、丁G l) D MとDDSを含有す
るエポキシ91 triン;iIl を戊1f/Jに、
ブタジェン・アクリルニトリルゴムどIjjj水シリカ
シリカゲル加することによって、’r G l) D 
lvl / D D Sの耐熱、耐水性と機械的’F’
 (iをFl、うことなく、衝撃性能を改善することが
一1iJ能と<f−〉たのである。
ここで、本発明に使用する1°GDDMは、一般式、で
表わされる4官能のエポキシ樹脂であり、市販品として
はQ tba −G et(lV?l ”IJ (英国
)のM Y 720.11友化学工業(株)製のE L
 M 434ヤ東部化成(株)製のY H−434など
がある。10DDMは炭素繊維との接着性が良好である
」−に、多官能エポキシ樹脂であるため、硬化剤とじ(
[)DSを用いると硬化物の架橋密度が高くなるため耐
熱性の良い、かつ高弾性率の硬化物が151ら1+る。
そのためTGDDM/DDSをマトリックス樹脂とする
CFRPは機械的特性と耐熱性が優れCいるが、反面樹
脂の可撓性が劣るため衝撃性r1ピGJ劣っている。そ
のため一般に航空機用l、:使われCいるCFRPはエ
ポキシ樹脂としてT G I) D Mに適量゛のノボ
−シック型エポキシ樹脂やビスフェノール△型エボー1
−シ樹脂などが添加されるのが普通で、本発明において
もTGDDM以外に他のエポキシ樹脂を含有していても
さしつかえない。しかし、このような手段ではCFRP
の一部の機械的特性を改遷できるが、衝撃性能の改善は
できない。そのため、従来はl−l ycarc T 
B Nなどの液状ゴムを添加する方法が試みられてきた
が、かかる方法では衝撃性能はある程度改善されるが、
圧縮強度や耐熱性1b耐水性の低下が著しく、満足な結
果が得られなかった。そこで*発明者らは、TGDDM
/DDSに液状ゴムを添加した場合の耐熱性や圧縮強度
の低下が、樹脂硬化物のガラス転移温度や弾性率のイ1
(手にもとづ(との知見から鋭意研究した結果A発明に
到)ヱした。ザなわら、CFRPが衝撃を受りた際に衝
撃エネルギーを吸収するためには、組成変形可能なゴム
成分が必要であるが、一方CF Rl”の圧縮強度の点
からは71−リックス樹脂の弾性率を低下させることは
許されない。がかる【」的のためにはマトリックス中に
ゴム成分を分散さゼることによって、マトリックス全体
の弾性率の低下を抑えるとともに、71−リツクスに無
機のフィラーを添加して樹脂硬化物の弾性率を上げる手
段を併用することが有効なことを見出した。
かかる本発明の目的のためには、ゴム成分としては室温
で固形のブタジェン・アクリルニトリルゴムが有効であ
り、無機フィラーとしては無水シリカゲルが有効である
。さらに具体的には、ブタジェン・アクリルニトリルゴ
ムとしては結合アクリルニトリル量が15〜55%の範
囲にあり、かつムーニー粘度(MLI+4.100℃)
が35〜80の範囲にあるカルボキシル基を含有するブ
タジェン・アクリルニトリルゴムが好ましく、市販品ど
しては日本ゼオン(株)製N1po11031 、N1
p0+1072、N1polDN211などのN1p0
に1〜リルゴムがある。かかるゴム成分はエボ4シ樹脂
組成物100車m部に対して0.5〜5.0千m部、よ
り好ましくは1.5〜4.0mm部の範囲で添加するの
が好ましい。添加mが0.5mfIi711未満では衝
撃性能が改善されないし、5.Ofl1m部を越えると
圧縮強度や耐熱性の低下が著しくなり好ましくない。次
に、本発明に使用する無水シリカゲルは粒子が微細なも
のほどよく、1次粒子の平均径が20111μ以下で、
BET法による表面積が100rn’/!I以上の微細
なものがよい。かかる無水シリカゲルの市販品としては
日本アエロジル((2、)製のアエロジル200、アエ
ロジル300、アエロジル380など各種のグレードが
ある。
本発明ににる無水シリカゲルの添加mは樹脂組成物10
0小ω部に対して2.0〜io、o重量部、より好まし
くは2.5〜7.0重量部の範囲である。/工1」ジル
の添加ωが2.0重量部未満では圧縮強1.徒か改善さ
れない、。一方添加毎が10゜0%を越えると樹脂の粘
度が高くなりすぎるため成型時に樹脂が十分炭素繊維中
に含浸されず、圧縮強度の低下をきたす。
なお、本発明にJζる樹脂組成物をプリプレグ用樹脂組
成物どして用いる場合、必要に応じて粘度を調整Jる目
的でDDSを添加する前に、予め樹脂混合物を少量の芳
香族ジアミンで予備重合しても差支えない。また、本発
明の実施に当っては、補強材として炭素繊維以外にガラ
ス繊維や有機繊届などの他のaIi維を混合して用いて
も差支え4「い。
また、補強材の形態も一方面プリプレグでも、クロスプ
リプレグでも差支えない。さらに使用りる炭素繊維もポ
リアクリルニトリル系、ピッチ系、レーヨン系等いずれ
の炭素繊維であってもかまわない。
CFRPの特性評価は以下の方法で行なった。
(+) !7撃後の残存圧縮強度 東しく株)パトレカ″クロス#6343使いのプリプレ
グを36枚積層して、オートクレーブ中で硬化さUた後
、幅IQcm、長さ150111の大きさに切断し、端
面をよく研磨して試験片としIこ。この試験片の中央部
に錘を落として500in−lb/inの衝撃エネルギ
ーを与えた後、試験片の圧縮強度を測定した。
(2)圧縮強度 東しく株)゛トレカ”T300を用いて一方向性ブリプ
レグを作成し、得られたプリプレグを成形品の厚さが2
110112度になるように必要な枚数を積層して′A
−1〜クレープ中で成型した後、ASTMD695に準
拠して測定した。
〈3) 耐熱、耐水性 試験片を72℃の温水中に14日間浸漬さ凹て吸水処理
した後、93℃で圧縮強度を測定して、吸水処理を施し
ていない試験片の室温で測定した圧縮強度と比較した。
以下実施例にJ:って本発明の内容をさらに詳細に説明
りる。
実施例1 仕友化学工呆(株)製ELM434を75重里部、l1
1j1ヒシエル〕ニボキシ(株)製Ep154、El)
82ε3をぞれぞれ15重置部と10重量部をよ<)I
C合した後、4.4′−ジアミノジフェニルスルノトン
を40 (fq m部添加して調整した樹脂組成物を、
組成物<A)とする。次に組成物(A)100!1′!
量部にス・1しアエロジル380を5重量部とN1po
11072を3ffiln部添加して、樹脂組成物(1
3)を調整し、ざらに組成物(A〉100重量部に対し
てN 1poll O72を3小山部添加して、樹脂組
成物(C)を調整した。
実施例2 実施例1で得られた組成物(A)、(B)、および(C
)をそれぞれメチルエチルケトンに溶解し、東しく株)
製゛′トレカ″クロス#6343に含浸サセた後120
℃で乾燥することによってクロスプリプレグを作成した
。得られたプリプレグを36枚積層して、オートクレー
ブ中で7 kq / DTFに加圧し、180℃で2時
間硬化さけて成形品を作成した。得られた成形品中の炭
素繊維の体積含有率は57〜58%で、どの樹脂組成物
もほとんど同じ値であった。
そこで得られた成形品から幅1Qcm、長さ15cmの
試験片を切り出し、端面をより(llN磨したあと、試
験片の中火部に錘を落とづことにょっC15゜0in−
1b/inの衝撃エネルギーを与えてから試験片の圧縮
強度を測定し、衝撃後の残存圧縮強度にJ:って衝撃性
能を比較した。また比較のため衝撃を付与しない試験片
の圧縮強度も測定した。1ηられた結41は表1に示す
。表1から明らかなように、本発明の効果が顕著に認め
られる。
実施例3 実施例1で1ジノられた組成物(A)、(B)および(
C)を用いて、東しく株)製“トレカ″T−300を一
方向に引揃えた後、上記樹脂組成物を加熱溶融すること
によって含浸さけて一方向プリブレグを作成した。得ら
れたプリプレグを14枚積層1ノで、実施例2と同様の
方法で成形品を作成した。(!7られだ成形品中の炭素
繊維の体積含有率は、いずれの組成物も62〜63%の
範囲にあり、はぼ同じ顧であった。そこで成形品から幅
1.25mm、長さ80nvに切断した後タブを接着し
ASTM−D695に準じた方法で圧縮強度を測定した
。なお、圧縮強度は試験片を72℃の温水中に14E1
間浸漬さU/、:後93°Cで測定し、未処理の試験片
の圧縮強度を空温で4!す定した値と比較することによ
って耐熱、耐水性を評価した。得られた結果を表1に承
り。表1から明らかなように、本発明の効果が顕毬に認
められる。
第1表

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) デ1〜ラグリシジルジアミノジフェニルメタン
    とジアミノジフェニルスルボンとを含有するエポキシ樹
    脂組成物ど、少なくとも、 A、ブタジェン・アクリルニトリルゴムと、B、無水シ
    リカゲル どを含有することを特徴とする炭素繊維強化用エポキシ
    樹脂組成物。
JP16563483A 1983-09-08 1983-09-08 炭素繊維強化用エポキシ樹脂組成物 Pending JPS6058419A (ja)

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JPS6058419A true JPS6058419A (ja) 1985-04-04

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ID=15816086

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH023414A (ja) * 1988-06-14 1990-01-09 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 一液性エポキシ樹脂組成物
JPH0220546A (ja) * 1988-07-08 1990-01-24 Mitsubishi Kasei Corp 繊維強化プラスチック用樹脂組成物
US6045898A (en) * 1996-02-02 2000-04-04 Toray Industried, Inc. Resin compositions for fiber-reinforced composite materials and processes for producing the same, prepregs, fiber-reinforced composite materials, and honeycomb structures
JP2008308134A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Denso Corp 排水管および車両用空調装置
JP2015028140A (ja) * 2013-06-26 2015-02-12 本田技研工業株式会社 マトリックス材

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH023414A (ja) * 1988-06-14 1990-01-09 Mitsubishi Petrochem Co Ltd 一液性エポキシ樹脂組成物
JPH0220546A (ja) * 1988-07-08 1990-01-24 Mitsubishi Kasei Corp 繊維強化プラスチック用樹脂組成物
US6045898A (en) * 1996-02-02 2000-04-04 Toray Industried, Inc. Resin compositions for fiber-reinforced composite materials and processes for producing the same, prepregs, fiber-reinforced composite materials, and honeycomb structures
JP2008308134A (ja) * 2007-06-18 2008-12-25 Denso Corp 排水管および車両用空調装置
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