JP7306903B2 - 硬化性組成物、及び繊維強化複合材料 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、耐熱性に優れた線維強化複合材料を提供することにある。
本発明の他の目的は、耐熱性に優れた線維強化複合材料を形成可能なプリプレグを提供することにある。
で表される化合物(1)と、下記式(2)
で表される化合物(2)と、ルイス酸触媒とを含み、前記化合物(1)の含有量と前記化合物(2)の含有量の重量比が10/90~40/60である硬化性組成物を提供する。
MXn (3)
(式中、Mは、B、Al、Fe、Sn、Si、Zn、及びTiから選択される金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示す。また、nは前記金属原子の酸化数を示す)
硬化条件:140℃で0.5時間加熱後、180℃で2時間加熱
そのため、本発明の硬化性組成物は、耐熱性に優れた線維強化複合材料の形成材料として好適に使用することができる。
また、本発明の硬化性組成物を用いて得られた線維強化複合材料は耐熱性に優れ、高温環境下での使用後にも、高い耐熱性が損なわれることがない。そのため、航空機や自動車などの構造材用途に好適に使用することができる。
本発明の硬化性組成物は、化合物(1)と化合物(2)とルイス酸触媒とを少なくとも含有する。
前記化合物(2)は、下記式(2)で表される化合物である。
前記ルイス酸触媒は、少なくとも下記式(3)で示されるルイス酸を含有する。
MXn (3)
(式中、Mは、B、Al、Fe、Sn、Si、Zn、及びTiから選択される金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示す。また、nは前記金属原子の酸化数を示す)
本発明の硬化性組成物は上記成分以外にも必要に応じて他の成分を含有することができる。
本発明の硬化物は、上記硬化性組成物の硬化物である。本発明の硬化物は、上記硬化性組成物を、加熱処理に付すことにより製造することができる。
加熱処理条件:140℃で0.5時間加熱後、180℃で2時間加熱
本発明のプリプレグは、繊維と上記硬化性組成物を含む。本発明のプリプレグは、繊維と上記硬化性組成物以外にも他の成分を含有していても良い。
本発明の線維強化複合材料は、強化繊維と、上記硬化性組成物の硬化物を含む。本発明の線維強化複合材料は、繊維と上記硬化性組成物の硬化物以外にも他の成分を含有していても良い。
Epalloy9000を100℃のオーブン中で2時間加熱溶融した。溶融したEpalloy9000を82g、セロキサイド2021Pを18g、Irganox1010を0.05g軟膏瓶に秤量した後、撹拌装置(製品名:Speedmixer、FlackTek Inc.社製)を用いて2750rpmで6分撹拌し、エポキシ組成物(1)100.5gを得た。
得られたエポキシ組成物(1)にANCHOR1115を3.0g添加し、撹拌装置で2750rpmで3分撹拌して、硬化性組成物(1)103.5gを得た。
硬化性組成物の処方を下記表に記載の通り変更した以外は実施例1と同様にして、硬化性組成物を得た。
得られた硬化性組成物について、回転式レオメーター装置(製品名:Kinexus Pro、Malvern社製)を用い、下記測定条件で最低溶融粘度を測定した。
<測定条件>
温度範囲:25℃~150℃
昇温速度:2℃/分
変形モード:振動
周波数:1Hz
ひずみ:1%
離型剤を塗布したガラス板の2枚を、向かい合わせて配置し、シリコーンガスケットを前記2枚のガラスの間に配置して、前記2枚のガラスの間隔を定めるスペーサーとした。
実施例及び比較例で得られた硬化性組成物を真空下で脱気し、これを前記2枚のガラスの隙間に流し込み、樹脂漏れを防ぐために周囲を固定した。これをサンプルとした。
次いで、前記サンプルを140℃で0.5時間、その後180℃で2時間加熱して硬化物を得た。
[外観]
得られた硬化物の色を目視で確認した。
[ガラス転移温度]
硬化物(厚さ2mm×幅10mm×長さ4cm)のガラス転移温度(Tg)を、下記条件下での動的粘弾性測定(DMA)により求めた。
<測定装置および測定条件>
測定装置:固体粘弾性測定装置、製品名「Artemis DMA 242」、Netzsch社製
雰囲気:空気
温度範囲:20℃~400℃
昇温速度:5℃/分
変形モード:片持ち曲げ試験
周波数:1Hz
[耐熱性]
得られた硬化物を下記表に記載の耐熱試験に付した。そして、耐熱試験後の硬化物について、上記[外観]及び[ガラス転移温度]と同様の測定を行った。
2021P:3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(3,4-エポキシ)シクロヘキサンカルボキシレート、商品名「セロキサイド2021P」、(株)ダイセル製
YX-8000:水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジャパンエポキシレジン(株)製
Epalloy9000:式(2b)で表される化合物、商品名「Epalloy9000」、CVC Termoset Speciality社製
EHPE3150:式(2a)で表される化合物、(株)ダイセル製
ルイス酸触媒
ANCHOR1115:三フッ化ホウ素・イソプロピルアミン錯体、エアプロダクツジャパン(株)製
酸化防止剤
Irganox1010:ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェノール)プロピオネート]、商品名「Irganox 1010」、BASF製
フィラー
ゴム粒子:メタクリレート/ブタジエン/スチレン共重合体、平均粒子径0.1~1μm
ナイロン粒子:商品名「SP-500」、平均粒子径5μm、東レ(株)製
セルロース粒子:商品名「KCフロックW-100」、平均粒子径37μm、日本製紙(株)製
シリカ粒子:平均粒子径50~100μm
MCB:Monarch carbon Black、平均粒子径1~50μm、CABOT製
実施例9で得られた硬化性組成物115.4gを、アセトン180gに溶解して、希釈物を得た。
得られた希釈物を炭素繊維織物(0.8平方メートルのHexForce 284 3K 2×2綾織 200gsm)160gに含浸させた。
その後、希釈物を含浸させた炭素繊維織物を、残留溶媒量が0.2%未満となるまで3日間かけて風乾させて、プリプレグを得た。
同様の操作を数回行った。得られたプリプレグは全て、25℃でタックを有さず(詳細には、指で触っても、指に硬化性組成物が付着せず)、取扱性に優れていた。
比較例2で得られた硬化性組成物を使用した以外は実施例13と同様に行ってプリプレグを得た。
得られたプリプレグは25℃においてタックを有し、取扱いが困難であった。
Claims (7)
- 下記式(1)
で表される化合物(1)と、下記式(2)
で表される化合物(2)と、ルイス酸触媒とを含み、
前記化合物(1)の含有量と前記化合物(2)の含有量の重量比が10/90~40/60であり、
前記ルイス酸触媒が下記式(3)で示されるルイス酸と、塩基との錯体である硬化性組成物。
MX n (3)
(式中、Mは、B、Al、Fe、Sn、Si、Zn、及びTiから選択される金属原子を示し、Xはハロゲン原子を示す。また、nは前記金属原子の酸化数を示す) - ルイス酸触媒が前記式(3)で示されるルイス酸とアミンとの錯体である、請求項1に記載の硬化性組成物。
- 下記条件により硬化して得られる硬化物の、動的粘弾性測定によるE’のガラス転移温度が250℃以上である、請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
硬化条件:140℃で0.5時間加熱後、180℃で2時間加熱 - 更に、前記化合物(1)と化合物(2)の合計100重量部に対して、酸化防止剤を0.05~5.0重量部含有する、請求項1~3の何れか1項に記載の硬化性組成物。
- 請求項1~4の何れか1項に記載の硬化性組成物の硬化物。
- 強化繊維と、請求項1~4の何れか1項に記載の硬化性組成物を含むプリプレグ。
- 強化繊維と、請求項1~4の何れか1項に記載の硬化性組成物の硬化物を含む繊維強化複合材料。
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