JP3581204B2 - エポキシ樹脂プリプレグおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性に優れ、かつ成型性に優れた177℃硬化型エポキシ樹脂プリプレグおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に繊維強化エポキシ樹脂プリプレグは、比強度、比弾性率が大きいことから、スポーツ用品から航空機用構造部材まで幅広く用いられている。特に、航空機用繊維強化エポキシ樹脂プリプレグに関しては、177℃硬化型エポキシ樹脂マトリックスが耐熱性に優れているためよく用いられている。
【0003】
しかしながら、ノボラックエポキシ樹脂からなる177℃硬化型エポキシ樹脂プリプレグは、硬化時の最低粘度が10ポイズ以下と低いので成型性に問題があった。すなわち、硬化時に最低粘度が低いため、加熱加圧成型時に樹脂が流れて得られる成型品(FRP製品(繊維強化プラスチックス製品))の内部に空隙が生じてしまう。
【0004】
この問題を解決するために、耐熱性に優れたルイス酸−ルイス塩基錯体系硬化剤でエポキシ樹脂をB−ステージ化してプリプレグを製造する試みがなされたが、ルイス酸−ルイス塩基錯体系硬化剤では、ある温度を越えると爆発的に硬化反応が進み、制御することが困難であり、一般にはB−ステージが行なわれていないのが現状である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ルイス酸−ルイス塩基錯体を硬化剤として用いて、耐熱性に優れ、かつ成型品の内部に空隙が生じない、成型性に優れたエポキシ樹脂プリプレグおよびその製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のエポキシ樹脂プリプレグは、ノボラックエポキシ樹脂とルイス酸−ルイス塩基錯体からなるBステージ化したマトリックス樹脂と繊維質基材からなることを特徴とする。
また、本発明のエポキシ樹脂プリプレグの製造方法は、ノボラックエポキシ樹脂100重量部とルイス酸−ルイス塩基錯体2〜5重量部とを溶剤に溶解したマトリックス樹脂を、不活性ガス雰囲気下に75〜85℃にて4〜6時間加熱、混合してBステージ化し、これを繊維質基材に含浸させた後、溶剤を乾燥除去することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成につき詳しく説明する。
本発明で用いるノボラックエポキシ樹脂は、例えば、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、又はクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。
【0008】
また、ルイス酸−ルイス塩基錯体は、特に限定されるものではないが、例えば、三フッ化ホウ素−モノエチルアミン錯体、塩化亜鉛−ジイソプロピルアミン錯体、又は三フッ化ホウ素−トリアリルアミン錯体である。
繊維質基材は、ガラス繊維、炭素繊維、有機高弾性繊維(例えば、アラミド繊維)などからなるもので、その形状によりロービング、チョップドストランドマット、コンティニアスマット、クロス、ロービングクロス、サーフェシングマット、チョップドストランドがある。
【0009】
本発明のエポキシ樹脂プリプレグは、上記ノボラックエポキシ樹脂と上記ルイス酸−ルイス塩基錯体からなるB−ステージ化したマトリックス樹脂と上記繊維質基材からなるものである。
このエポキシ樹脂プリプレグを製造するには、ノボラックエポキシ樹脂100重量部とルイス酸−ルイス塩基錯体2〜5重量部とを溶剤に溶解したマトリックス樹脂を、不活性ガス雰囲気下に75〜85℃にて4〜6時間加熱、混合してBステージ化し、これを繊維質基材に含浸させた後、溶剤を乾燥除去することによる。
【0010】
ここで用いる溶剤は、例えば、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、又はメチルエチルケトン−メチルセロソルブ混合溶剤などである。この溶剤に溶解して得られるマトリックス樹脂は、60%溶液とすればよい。
ルイス酸−ルイス塩基錯体の配合量を2〜5重量部としたのは、2重量部未満ではBステージ化反応が遅いので、ステージング時間が8時間以上と長くなり、一方、5重量部を超えるとBステージ化反応が速く、反応度合いの制御が困難となるからである。
【0011】
不活性ガス雰囲気下としたのは、加熱反応させたときに反応が急激に進んだ場合、溶剤への引火を防ぐ理由からである。
また、75〜85℃としたのは、75℃未満では、Bステージ化反応が遅く、85℃超ではBステージ化反応が速くて反応度合いの制御が困難となるからである。
【0012】
【実施例】
ノボラックエポキシ樹脂(エピコート154)100重量部と、三フッ化ホウ素−モノエチルアミン錯体(スミキュアBF−M)2.5重量部を、メチルエチルケトンに溶解し、60%溶液とした。この溶液を、窒素封入式反応槽中にて混合した。この時、液温度を75〜85℃という低温度中にて4〜6時間加熱、混合してB−ステージ化を行った。
【0013】
得られたB−ステージ化マトリックス樹脂をガラス繊維布又はカーボン繊維布に含浸後、乾燥タワーにて溶剤を取り除き、プリプレグを作製した。得られたプリプレグは、樹脂含有率38重量%であった。
このプリプレグよりエポキシ樹脂を抽出して、DMA粘度測定器にて昇温速度2℃/分にて樹脂粘度を測定したところ、最低粘度が60ポイズであった。
【0014】
このプリプレグを直角形状、詳しくは半径2mmの面取りしたアルミブロックツールに積槽後、177℃、4kg/cm2 の条件下で2時間オートクレーブ成型して、FRP製品を作製した。
このFRP成型品を観察したところ、成型品中に空隙がなく、かつ成型品からの樹脂流失が極めて少ない、良好なFRP成型品であった。
【0015】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、耐熱性に優れ、かつ成型品の内部に空隙が生じない成型性に優れた177℃硬化系における易成型性エポキシ樹脂プリプレグを得ることが可能となる。
Claims (9)
- ノボラックエポキシ樹脂とルイス酸−ルイス塩基錯体からなるBステージ化したマトリックス樹脂と繊維質基材からなるエポキシ樹脂プリプレグ。
- 前記ノボラックエポキシ樹脂が、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、又はクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である請求項1記載のエポキシ樹脂プリプレグ。
- 前記ルイス酸−ルイス塩基錯体が、三フッ化ホウ素−モノエチルアミン錯体、塩化亜鉛−ジイソプロピルアミン錯体、三フッ化ホウ素−トリアリルアミン錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種のものである請求項1記載のエポキシ樹脂プリプレグ。
- 前記繊維質基材が、ガラス繊維、炭素繊維、有機高弾性繊維(例えば、アラミド繊維)からなる群より選ばれる1種からなる請求項1記載のエポキシ樹脂プリプレグ。
- ノボラックエポキシ樹脂100重量部とルイス酸−ルイス塩基錯体2〜5重量部とを溶剤に溶解したマトリックス樹脂を、不活性ガス雰囲気下に75〜85℃にて4〜6時間加熱、混合してBステージ化し、これを繊維質基材に含浸させた後、溶剤を乾燥除去するエポキシ樹脂プリプレグの製造方法。
- 前記ノボラックエポキシ樹脂が、フェノールノボラック樹脂、又はクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である請求項5記載のエポキシ樹脂プリプレグの製造方法。
- 前記ルイス酸−ルイス塩基錯体が、三フッ化ホウ素−モノエチルアミン錯体、塩化亜鉛−ジイソプロピルアミン錯体、三フッ化ホウ素−トリアリルアミン錯体からなる群より選ばれる少なくとも1種のものである請求項5記載のエポキシ樹脂プリプレグの製造方法。
- 前記溶剤が、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、又はメチルエチルケトン−メチルセロソルブ混合溶剤である請求項5記載のエポキシ樹脂プリプレグの製造方法。
- 前記繊維質基材が、ガラス繊維、炭素繊維、有機高弾性繊維(例えば、アラミド繊維)からなる群より選ばれる1種からなる請求項5記載のエポキシ樹脂プリプレグの製造方法。
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- 1995-12-13 JP JP32415695A patent/JP3581204B2/ja not_active Expired - Fee Related
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