JPH01217032A - Epoxy resin composition - Google Patents

Epoxy resin composition

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Publication number
JPH01217032A
JPH01217032A JP4378088A JP4378088A JPH01217032A JP H01217032 A JPH01217032 A JP H01217032A JP 4378088 A JP4378088 A JP 4378088A JP 4378088 A JP4378088 A JP 4378088A JP H01217032 A JPH01217032 A JP H01217032A
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JP
Japan
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tables
formulas
component
resin composition
polyglycidyl
Prior art date
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Pending
Application number
JP4378088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Murotani
室谷 均
Koji Yamatsuta
山蔦 浩治
Masahiko Ikemoto
池本 誠彦
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
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  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the present composition consisting of specific plural polyglycidyl derivatives, isocyanate prepolymer and polyhydric aromatic amine and useful for fiber reinforced plastic having excellent low-temperature curing properties and high heat resistance. CONSTITUTION:The aimed composition essentially consisting of (A) polyglycidyl derivative of an aminophenol compound substituting at least one alkyl group in an aromatic ring, (B) polyglycidyl derivative of polyhydric aliphatic alcohol, (C) isocyanate prepolymer expressed by formula I [R1 is CmH2m+1 and m is 1-16; R2 is -(OR')e and l is 1-40; R' is CnH2n and n is 1-8; R3 is tolylene diisocyanate expressed by formula II or dimethyldiphenylmethane diisocyanate expressed by formula III] and (D) polyvalent aromatic amine.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は優れたコンポジット物性を有する繊維強化プラ
スチック(以下FRPと略称)を製造、特にフィラメン
トワインディング法によりFRPを製造するのに適する
低粘度エポキシ樹脂組成物に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention is a low-viscosity epoxy suitable for producing fiber-reinforced plastics (hereinafter abbreviated as FRP) having excellent composite physical properties, particularly for producing FRP by a filament winding method. The present invention relates to a resin composition.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

−mにパイプやタンクなどの製造は補強材に液状樹脂を
含浸させながら、マンドレルに巻きつけて形成する、い
わゆるフィラメントワインディング法(以下FW法と略
称する)が広く採用されている。この方法は補強材の分
布と配列の均一性が高いため、重量当りの強度が高く、
寸法精度が高い複雑な形状のものが作れ、また製造の自
動化が図れる等の利点があるため、FRP製造分野では
重要な成形方法となっている。すなわち、一般にFRP
産業においては補強材にガラス繊維を使用し、マトリッ
クス樹脂に不飽和ポリエステル樹脂を使用するのが主流
であり、FW法が広く採用されている。
In manufacturing pipes, tanks, etc., the so-called filament winding method (hereinafter abbreviated as FW method), in which reinforcing material is impregnated with liquid resin and wound around a mandrel, is widely used. This method has high strength per weight due to the high uniformity of the distribution and arrangement of the reinforcement.
This method has become an important molding method in the field of FRP manufacturing because it has the advantages of being able to manufacture complex shapes with high dimensional accuracy and automating manufacturing. That is, generally FRP
In industry, it is mainstream to use glass fiber as a reinforcing material and unsaturated polyester resin as a matrix resin, and the FW method is widely adopted.

一方、補強材に炭素繊維、アラミド繊維などを使用する
場合には、これらの繊維との接着性の優れているエポキ
シ樹脂がマトリックス樹脂として使用され、特にプリプ
レグ法等で物性的に優れた繊維強化プラスチックが得ら
れている。
On the other hand, when carbon fibers, aramid fibers, etc. are used as reinforcing materials, epoxy resins that have excellent adhesion with these fibers are used as matrix resins, and fiber reinforcement with excellent physical properties is used, especially by prepreg methods. plastic is obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、FW法による繊維強化プラスチックの製造にお
いては、補強材に連続的に樹脂を含浸させる必要がある
ため、低粘度の液状樹脂を使用しなければならないとい
う制約があり、FW法を実施する場合には、樹脂組成物
の選定が重要な課題となっている。特にエポキシ樹脂の
場合には、低粘度の樹脂組成物はごく限られているため
、要求性能を十分満足しうる樹脂組成物を選定すること
は非常にむずかしく、高耐熱性、低弾性率かつ高靭性を
同時に有する樹脂組成物はほとんど知られていないのが
現状である。加えてエポキシ樹脂は硬化反応もしくはそ
の後の冷却によって収縮する際に発生する内部応力かつ
、亀裂、ボイド、剥離の原因となると考えられており、
その内部応力の除去の為には、ガラス転移温度の低下、
弾性率の低下等が対策として考えられている。
However, in the production of fiber-reinforced plastics using the FW method, it is necessary to continuously impregnate the reinforcing material with resin, so there is a constraint that a low-viscosity liquid resin must be used. The selection of resin compositions has become an important issue. Especially in the case of epoxy resins, there are only a limited number of low-viscosity resin compositions, so it is extremely difficult to select a resin composition that fully satisfies the required performance. At present, there are almost no known resin compositions that also have toughness. In addition, it is believed that the internal stress that occurs when epoxy resin shrinks during the curing reaction or subsequent cooling causes cracks, voids, and peeling.
In order to remove the internal stress, lowering the glass transition temperature,
Decreasing the elastic modulus is considered as a countermeasure.

しかしながら−船釣にガラス転移温度と弾性率には、比
例関係がある為、耐熱性の高い、即ちガラス転移温度の
高い樹脂組成物の場合、弾性率も高くなり従って内部応
力も高くなる傾向がある。
However, since there is a proportional relationship between glass transition temperature and elastic modulus, a resin composition with high heat resistance, that is, a high glass transition temperature, tends to have a high elastic modulus and therefore internal stress. be.

弾性率を低くすることは、振動減衰性にも効果があるこ
とは広く知られている。
It is widely known that lowering the elastic modulus also has an effect on vibration damping properties.

エポキシ樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂に比べて樹脂
の粘度が高いことからFW用樹脂としては極めて不利な
樹脂であるため、FW用に適した樹脂組成物は極めて少
ない、そのため、通常低粘度エポキシ樹脂に反応性希釈
剤を添加したり、硬化剤に低粘度の酸無水物を使うのが
一般的な方法とされている。しかしながら、反応性希釈
剤を添加すると耐熱性が低下するし、酸無水物硬化剤に
はFW中に硬化剤の吸湿に起因する性能低下が起こるな
どの欠点を有している。しかし、他に適当な樹脂組成物
がないため、FW用エポキシ樹脂組成物としては通常低
粘度工°ビビス型のエポキシ型のエポキシ樹脂、例えば
スミエポキシ@ELA128 (住人化学工業■製)、
硬化剤としてメチルナジック酸などの酸無水物、硬化促
進剤として3級アミンなどが広く使われている。しかし
、この樹脂組成物は低温で硬化させることはできるが、
反応を完結させるためには高温で長時間硬化させる必要
がある。またこの様にして硬化させた樹脂組成物は耐熱
性が十分でなく、かつ脆いものであり、炭素繊維等の強
化繊維と複合化された場合も繊維の特徴を十分発揮する
ことができない。
Epoxy resin has a higher viscosity than unsaturated polyester resin, making it extremely disadvantageous as a resin for FW, so there are very few resin compositions suitable for FW, so low viscosity epoxy resins are usually used. Common methods include adding a reactive diluent to the resin or using a low-viscosity acid anhydride as a hardening agent. However, addition of a reactive diluent reduces heat resistance, and acid anhydride curing agents have drawbacks such as performance deterioration due to moisture absorption of the curing agent during FW. However, since there are no other suitable resin compositions, epoxy resin compositions for FW are usually low-viscosity bivis-type epoxy resins, such as Sumiepoxy@ELA128 (manufactured by Sumien Kagaku Kogyo ■),
Acid anhydrides such as methylnadic acid are widely used as curing agents, and tertiary amines are widely used as curing accelerators. However, although this resin composition can be cured at low temperatures,
In order to complete the reaction, it is necessary to cure at high temperature for a long time. Further, the resin composition cured in this manner does not have sufficient heat resistance and is brittle, and even when composited with reinforcing fibers such as carbon fibers, the characteristics of the fibers cannot be fully exhibited.

本発明の目的は、低温硬化性に優れ、かつ高耐熱性、低
弾性率、高振動減衰製、高靭性を有する硬化物を与える
FRP用途に適したエポキシ樹脂組成物を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide an epoxy resin composition suitable for FRP applications that has excellent low-temperature curability and provides a cured product having high heat resistance, low elastic modulus, high vibration damping, and high toughness.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、(A)芳香環に少な(とも1個のアルキル基
が置換したアミノフェノール化合物のポリグリシジル誘
導体、 (B)多価脂肪族系アルコールのポリグリシジル誘導体
、 (C)下記一般式で表わされるイソシアネートプレポリ
マー ルメタンジイソシアネート ノ および(D)多価芳香族アミンを必須成分として含むこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物を提供する。
The present invention relates to (A) a polyglycidyl derivative of an aminophenol compound in which the aromatic ring is substituted with at least one alkyl group, (B) a polyglycidyl derivative of a polyhydric aliphatic alcohol, (C) a polyglycidyl derivative of a polyhydric aliphatic alcohol; The present invention provides an epoxy resin composition comprising the following isocyanate prepolymer methane diisocyanate and (D) a polyvalent aromatic amine as essential components.

また本発明は(A)芳香環に少なくとも一個のアルキル
基が置換したアミノフェノール化合物のポリグリシジル
誘導体、 (B)多価脂肪族系アルコールのポリグリシジル誘導体
、 (C)下記一般弐で表わされるイソシアネートプレポリ
マー [七;!′ニアじ井にt“j および(D)多価芳香族アミンを必須成分とするエポキ
シ樹脂組成物を提供する。
The present invention also provides (A) a polyglycidyl derivative of an aminophenol compound having an aromatic ring substituted with at least one alkyl group, (B) a polyglycidyl derivative of a polyhydric aliphatic alcohol, and (C) an isocyanate represented by the following general 2. Prepolymer [7;! An epoxy resin composition is provided which contains t"j and (D) a polyvalent aromatic amine as essential components.

本発明は低温で硬化可能でかつ靭性、耐熱性にすぐれ、
低弾性率で振動減衰性が大きい、FW用エポキシ樹脂組
成物に関して鋭意検討した結果、上記エポキシ樹脂組成
物が低温硬化性に優れ、かつ耐熱性が高く、曲げ弾性率
が低く、振動減衰性が大きく、特に高靭性(破断歪みの
大きい〕の硬化物を見い出したものである。
The present invention can be cured at low temperatures and has excellent toughness and heat resistance.
As a result of intensive studies on epoxy resin compositions for FW that have low elastic modulus and high vibration damping properties, we found that the above epoxy resin compositions have excellent low-temperature curability, high heat resistance, low flexural modulus, and vibration damping properties. We have discovered a cured product that is large in size and particularly has high toughness (large strain at break).

以下本発明について詳述する。The present invention will be explained in detail below.

本発明において用いられるポリグリシジル誘導体(A)
(以下(A)成分と称す)は芳香環に少なくとも1個の
アルキル基が置換したアミノフェノールのポリグリシジ
ル誘導体である。この(A)成分はアルキル基が無置換
のアミノフェノールのポリグリシジル誘導体と比較して
低い粘度を有するため成形性が優れており、また層間剪
断強度、耐熱性、耐水性の優れた繊維強化複合材料を得
ることができる。特に成形性の面から好ましくは25゛
cの粘度が1500センチボイズ以下の(A)成分であ
る。
Polyglycidyl derivative (A) used in the present invention
(hereinafter referred to as component (A)) is a polyglycidyl derivative of aminophenol having an aromatic ring substituted with at least one alkyl group. This component (A) has a lower viscosity than polyglycidyl derivatives of aminophenol with unsubstituted alkyl groups, so it has excellent moldability, and is a fiber-reinforced composite with excellent interlaminar shear strength, heat resistance, and water resistance. materials can be obtained. In particular, from the viewpoint of moldability, component (A) is preferably one having a viscosity of 1,500 centivoise or less at 25°C.

(^)成分を製造する方法については特に限定されない
が、−例を述べればアルキル基置換アミノフェノールを
過剰(例えば5倍モル、好ましくは10倍モル以上)の
エピハロヒドリン(例えばエピクロルヒドリン)中で1
00”C以下の温度でアミノ基ヘエピハロμドリンを付
加反応させた後、40〜100℃の温度で減圧下に苛性
アルカリの水溶液を満下し、同時に反応系内の水を共沸
で留去しながらエポキシ化反応させる方法が挙げられる
。上記の反応においては既存のエポキシ化反応と違って
エポキシ化反応以外の副反応が極めて抑制されているの
が特徴である。このためエポキシ基含有量の高い低分子
量の(^)成分が得られる。特に好ましくはエピハロヒ
ドリンを約15モル倍以上使用することにより25°C
で15ボイズないしそれ以下の粘度のポリグリシジル誘
導体が得られる。これは3官能性のポリグリシジル誘導
体としては極めて低い値である。
(^) There are no particular limitations on the method for producing the component, but to give an example, an alkyl group-substituted aminophenol is added to an excess (e.g., 5 times the mole, preferably 10 times or more) of epihalohydrin (e.g., epichlorohydrin).
After the addition reaction of epihalo-μ-drin to the amino group at a temperature of 00"C or less, an aqueous solution of caustic alkali is added under reduced pressure at a temperature of 40 to 100C, and at the same time water in the reaction system is distilled off azeotropically. The above reaction is characterized by extremely suppressing side reactions other than the epoxidation reaction, unlike existing epoxidation reactions.For this reason, the epoxy group content can be reduced. A component with a high low molecular weight (^) can be obtained. Particularly preferably, by using about 15 moles or more of epihalohydrin, the temperature at 25°C
A polyglycidyl derivative having a viscosity of 15 voids or less is obtained. This is an extremely low value for a trifunctional polyglycidyl derivative.

本発明で用いられる(A)成分は、好ましくは1個の芳
香環に3個程度のグリシジル基が結合しており、さらに
既存のポリグリシジル誘導体と比較してエポキシ基含有
量が高いので、その硬化物は架橋密度が高くなり、高度
の耐熱性を発現すると考えられる。
Component (A) used in the present invention preferably has about three glycidyl groups bonded to one aromatic ring, and has a higher epoxy group content than existing polyglycidyl derivatives. It is thought that the cured product has a high crosslinking density and exhibits a high degree of heat resistance.

本発明で用いられる(A)成分の原料であるアルキル基
置換のアミノフェノール化合物のアルキル基の炭素数は
1〜5のもので1個のアルキル基置換のものが好ましく
、具体的には4−アミノ−m−クレゾール、4−アミノ
−0−クレゾール、6−アミノ−m−クレゾール、5−
アミノ−m−クレゾール、3−エチル−4−アミノフェ
ノール、2−エチル−4−アミノフェノール等の1種ま
たは2種以上が例示される。特に好ましくは4−アミノ
−m−クレゾール、4−アミノ−0−クレゾールである
The alkyl group of the alkyl group-substituted aminophenol compound that is the raw material for component (A) used in the present invention is one having 1 to 5 carbon atoms, and preferably one having one alkyl group substitution. Amino-m-cresol, 4-amino-0-cresol, 6-amino-m-cresol, 5-
Examples include one or more of amino-m-cresol, 3-ethyl-4-aminophenol, and 2-ethyl-4-aminophenol. Particularly preferred are 4-amino-m-cresol and 4-amino-0-cresol.

本発明においては、上記(^)成分は目的に応じ既存の
エポキシ樹脂との併用も可能である。
In the present invention, the above component (^) can be used in combination with existing epoxy resins depending on the purpose.

これらエポキシ樹脂としてはビスフェノールA1ビスフ
エノールF、ビスフェノールAD、ハイドロキノン、レ
ゾルシン、フロログリシン、トリス−(4−ヒドロキシ
フェニル)メタン、1.1.2.2−テトラキス(4−
ヒドロキシフェニル)エタン等の2価あるいは3価以上
のフェノール類またはテトラブロムビスフェノールA等
のハロゲン化ビスフェノール類から誘導されるグリシジ
ルエーテル化合物、フェノール、0−クレゾール等のフ
ェノール類とホルムアルデヒドの反応生成物であるノボ
ラック系エポキシ樹脂、アニリン、p−アミノフェノー
ル、m−アミンフェノール、4.4’ −ジアミノジフ
ェニルメタン、3.3′−ジアミノジフェニルメタン、
4.4’−ジアミノジフェニルエーテル、3.4’ −
ジアミノジフェニルエーテル、1.4−ビス(4−アミ
ノフェノキシ)ベンゼン、1.4−ビス(3−アミノフ
ェノキシ)ベンゼン、1.3−ビス(4−アミノフェノ
キシ)ベンゼン、1.3−ビス(3−アミノフェノキシ
)ベンゼン、2.2−ビス(4−アミノフェノキシフェ
ニル)プロパン、p−フェニレンジアミン、m−フェニ
レンジアミン、2.4−トルエンジアミン、2.6− 
)ルエンジアミン、p−キシリレンジアミン、m−キシ
リレンジアミン、1.4−シクロヘキサン−ビス(メチ
ルアミン) 、1.3−シクロヘキサン−ビス(メチル
アミン)、5−アミノ−1−(4−アミノフェニル) 
−1,3,3−トリメチルインダン、6−アミノ−1−
(4’−アミノフェニル) −1,3゜3−トリメチル
インダン系から誘導されるアミン系エポキシ樹脂、P−
オキシ安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香
族カルボン酸から誘導されるグリシジルエステル系化合
物、5.5−ジメチル・ヒダントイン等から誘導される
ヒダントイン系エポキシ樹脂、2.2′−ビス(3,4
−エポキシシクロヘキシル)プロパン、2.2 ’−ビ
ス〔4−(2,3−エポキシプロピル)シクロヘキシル
〕プロパン、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、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等の脂環式エポキシ樹
脂、その他、トリグリシジルイソシアヌレート、2,4
.6−1−リグリシドキシーs−)リアジン等の1種ま
たは2種以上を挙げることができる。
These epoxy resins include bisphenol A1 bisphenol F, bisphenol AD, hydroquinone, resorcinol, phloroglycin, tris-(4-hydroxyphenyl)methane, 1.1.2.2-tetrakis(4-
Glycidyl ether compounds derived from divalent or trivalent or higher valent phenols such as hydroxyphenyl)ethane or halogenated bisphenols such as tetrabromobisphenol A, reaction products of phenols such as phenol, 0-cresol, and formaldehyde. Certain novolak epoxy resins, aniline, p-aminophenol, m-aminephenol, 4.4'-diaminodiphenylmethane, 3.3'-diaminodiphenylmethane,
4.4'-diaminodiphenyl ether, 3.4'-
Diaminodiphenyl ether, 1.4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1.4-bis(3-aminophenoxy)benzene, 1.3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1.3-bis(3- aminophenoxy)benzene, 2.2-bis(4-aminophenoxyphenyl)propane, p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2.4-toluenediamine, 2.6-
) Luene diamine, p-xylylene diamine, m-xylylene diamine, 1,4-cyclohexane-bis(methylamine), 1,3-cyclohexane-bis(methylamine), 5-amino-1-(4-aminophenyl )
-1,3,3-trimethylindane, 6-amino-1-
(4'-aminophenyl)-1,3゜Amine-based epoxy resin derived from 3-trimethylindane, P-
Glycidyl ester compounds derived from aromatic carboxylic acids such as oxybenzoic acid, terephthalic acid, and isophthalic acid, hydantoin epoxy resins derived from 5,5-dimethyl hydantoin, etc., 2,2'-bis(3, 4
-epoxycyclohexyl)propane, 2.2'-bis[4-(2,3-epoxypropyl)cyclohexyl]propane, vinylcyclohexene dioxide, 3.
Alicyclic epoxy resins such as 4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, others, triglycidyl isocyanurate, 2,4
.. One or more types of 6-1-liglycidoxy s-) lyazine can be mentioned.

芳香環に少なくとも1個のアルキル基が置換したアミン
フェノールの(^)成分と他のエポキシ樹脂を混合して
使用する場合、上記の(A)成分が、エポキシ樹脂に対
し、好ましくは10重量%以上、特に好ましくは30重
量%以上含有されていることが望ましい。
When using a mixture of the (^) component of amine phenol whose aromatic ring is substituted with at least one alkyl group and another epoxy resin, the above component (A) is preferably 10% by weight based on the epoxy resin. As mentioned above, it is particularly desirable that the content be 30% by weight or more.

一方、本発明に用いられる多価脂肪族系アルコールのポ
リグリシジル誘導体(B)(以下(B)成分と称す)は
樹脂組成物の粘度を低粘度化するのと同時に硬化物の靭
性を向上させる働きを有する。
On the other hand, the polyglycidyl derivative (B) of polyhydric aliphatic alcohol used in the present invention (hereinafter referred to as component (B)) lowers the viscosity of the resin composition and simultaneously improves the toughness of the cured product. It has a function.

一般に樹脂組成物の粘度を低下させるために希釈剤、反
応性希釈剤等が用いられるが、非反応性希釈剤や1官能
反応性希釈剤の場合、これらを添加することにより粘度
を低くすることは可能であるが、他の機械物性や耐熱性
、耐水性を大きく低下させてしまう。
Diluents, reactive diluents, etc. are generally used to lower the viscosity of resin compositions, but in the case of non-reactive diluents and monofunctional reactive diluents, the viscosity can be lowered by adding them. Although this is possible, other mechanical properties, heat resistance, and water resistance will be greatly reduced.

一方、多官能反応性希釈剤として芳香環、脂環を有する
ものを使用した場合、これらを添加することにより低粘
度化は達成されるが、本発明の目的とする高靭性化を達
成することができない。
On the other hand, when a polyfunctional reactive diluent having an aromatic ring or an alicyclic ring is used, the viscosity can be lowered by adding these, but the toughness which is the objective of the present invention cannot be achieved. I can't.

本発明に好適な(B)成分はポリプロピレングリコール
ジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリ
シジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、
トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ブタ
ンジオールジグリシジルエーテル、1.6−ヘキサンシ
オールジグリシジルエーテル等であるが、特に好ましく
はネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルである
Component (B) suitable for the present invention is polypropylene glycol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether,
Examples include trimethylolpropane triglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanesiol diglycidyl ether, and neopentyl glycol diglycidyl ether is particularly preferred.

(B)成分の添加量は、 (^)成分、(B)成分およ
び(C)下記一般式で表わされるイソシアネートプレポ
リマー (以下(C)成分と称する)あるいは(C)下記一般式
で表わされるイソシアネートプレポリマー(以下前記同
様に(C)成分と称する)の全体を100重量%とした
場合10重量%〜50重量%が望ましい、さらに好まし
くは20重量%〜40重量%である。
The amount of component (B) added is as follows: (^) component, (B) component, and (C) isocyanate prepolymer represented by the following general formula (hereinafter referred to as (C) component), or (C) represented by the following general formula. When the entire isocyanate prepolymer (hereinafter referred to as component (C) as described above) is taken as 100% by weight, it is preferably 10% to 50% by weight, more preferably 20% to 40% by weight.

添加量が10重量%より少ない場合は組成物の粘度が低
くならないためにFW成形が難しくかつ靭性付与の効果
が小さい、一方、添加量かつ50重量%を超えると耐熱
性能が低下し、硬化物のガラス転移温度が低くなり、実
用的で、なくなる。
If the amount added is less than 10% by weight, the viscosity of the composition will not become low, making FW molding difficult and the effect of imparting toughness will be small. On the other hand, if the amount added exceeds 50% by weight, the heat resistance performance will decrease and the cured product will deteriorate. The glass transition temperature of the glass becomes low, making it practical and disappearing.

更に本発明に用いられる(C)成分は硬化樹脂の耐熱性
を低下させることなく、弾性率を低下させ、かつ靭性を
向上させる働きを有する。(C)成分の添加量は、(A
)成分、(B)成分および(C)成分の全体を100f
fi1%とした場合10重量%〜4帽1%が望ましい、
さらに好ましくは15重量%〜30重量%である。添加
量が40重量%より多い場合は組成物の粘度が高くなり
FW成形が困難になる。一方添加量が10重量%より少
ない場合は硬化物の曲げ弾性率の低下は少なく、ガラス
転移温度の低下の方が大きくなる。
Furthermore, the component (C) used in the present invention has the function of lowering the elastic modulus and improving the toughness without lowering the heat resistance of the cured resin. The amount of component (C) added is (A
) component, (B) component and (C) component as a whole at 100f.
When fi is 1%, 10% by weight to 1% by weight is desirable.
More preferably, it is 15% to 30% by weight. When the amount added is more than 40% by weight, the viscosity of the composition becomes high and FW molding becomes difficult. On the other hand, if the amount added is less than 10% by weight, the flexural modulus of the cured product will decrease less, but the glass transition temperature will decrease more.

本発明に好適な(C)成分は前記2つの一般式でそれぞ
れ表わされるインシアネートプレポリマーであるが、よ
り好ましくは両者ともR1がm=7〜11、前者のR′
がn−2〜4である。特に好ましくは住友バイエルウレ
タン■製のデスモカップtiを挙げることができる。
Component (C) suitable for the present invention is an incyanate prepolymer represented by the above two general formulas, but more preferably both R1 is m=7 to 11, and R' of the former is
is n-2 to n-4. Particularly preferred is Desmocup ti manufactured by Sumitomo Bayer Urethane.

また本発明では硬化剤として(0)多価芳香族アミン(
以下(D)成分と称す)を用いる。(D)成分を上記(
A)および(B)および(C)成分と組合わせて用いる
ことにより耐熱性に優れ、かっ可撓性を有する硬化物が
得られる。(0)成分としてm−キシリレンジアミン、
ジアミノジフェニルメタン(DDM) 、ジアミノジフ
ェニルエーテル、0−フェニレンジアミン、m−フェニ
レンジアミン、p−フェニレンジアミン、2.4−ジア
ミノアニソール、4゜4゛−メチレンジアニリン、ジア
ミノジフェニルスルホン、2.4−)ルエンジアミン、
4−メトキシ−6−メチル−m−フェニレンジアミン、
m−アミノベンジルアミン等が例示される。FW法に用
いるためには室温で液状のものがより好ましく、メタフ
ェニレンジアミン/ジアミノジフェニルメタン−60/
40 (重量比)の共融混合物、メタキシリレンジアミ
ン等や、個体状芳香族ポリアミンを変性し、液状化した
もの等が挙げられる。
In addition, in the present invention, as a curing agent (0) polyvalent aromatic amine (
(hereinafter referred to as component (D)) is used. (D) Component above (
When used in combination with components A), (B), and (C), a cured product with excellent heat resistance and flexibility can be obtained. (0) m-xylylene diamine as a component,
Diaminodiphenylmethane (DDM), diaminodiphenyl ether, 0-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminoanisole, 4゜4゛-methylene dianiline, diaminodiphenylsulfone, 2.4-)luenediamine ,
4-methoxy-6-methyl-m-phenylenediamine,
Examples include m-aminobenzylamine. For use in the FW method, a liquid at room temperature is more preferable, and metaphenylenediamine/diaminodiphenylmethane-60/
40 (weight ratio), metaxylylene diamine, etc., and solid aromatic polyamines modified and liquefied.

また、本発明においては、さらに公知の硬化促進剤を併
用してもよい0例えばジクロロフェニル−1,1−ジメ
チルウレア、イミダゾール、イミダゾール誘導体等の硬
化促進剤が使用できる0周知のように、一般に多価アミ
ンを硬化剤として用いる場合には、硬化剤の添加量はエ
ポキシ基1当量当り、アミン1当量を用いるのが普通で
あり、本発明においても(D)成分をエポキシ基1当量
に対して1当量用いればよい、しかし、必要に応じてポ
ットライフや硬化時間の調節の目的で硬化剤の添加量を
増減しても差し支えないが、本発明を有効に実施するた
めには、(D)成分の添加量はエポキシ基1当量に対し
て0.8〜1.2当量の範囲が望ましい。
In addition, in the present invention, a known curing accelerator may be used in combination.For example, curing accelerators such as dichlorophenyl-1,1-dimethylurea, imidazole, and imidazole derivatives may be used. When using a functional amine as a curing agent, the amount of curing agent added is usually 1 equivalent of amine per 1 equivalent of epoxy group, and in the present invention, component (D) is added per equivalent of epoxy group. However, if necessary, the amount of curing agent added may be increased or decreased for the purpose of adjusting pot life or curing time, but in order to effectively carry out the present invention, (D) The amount of the component added is preferably in the range of 0.8 to 1.2 equivalents per equivalent of epoxy group.

本発明のエポキシ樹脂組成物はそれ単独で硬化させて物
性の優れた成形体を得ることも可能であるが、特に繊維
を強化材とした複合材料のマトリックス材料として使用
するときに優れた効果を発揮する。
Although the epoxy resin composition of the present invention can be cured alone to obtain a molded product with excellent physical properties, it exhibits particularly excellent effects when used as a matrix material for a composite material reinforced with fibers. Demonstrate.

複合材料の強化材として使用される繊維としては炭素繊
維、黒鉛繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ
繊維、チタニア繊維、窒素硼素繊維、芳香族ポリアミド
繊維、芳香族ポリエステル繊維、ポリベンツイミダゾー
ル繊維等、引張強度50kg/m”以上、ヤング率5,
000kg/as”以上の無機質または有機質繊維を例
示することができる。
Fibers used as reinforcing materials for composite materials include carbon fiber, graphite fiber, glass fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, titania fiber, nitrogen boron fiber, aromatic polyamide fiber, aromatic polyester fiber, polybenzimidazole fiber, etc. , tensile strength 50 kg/m" or more, Young's modulus 5,
Examples include inorganic or organic fibers with a weight of 1,000 kg/as'' or more.

これら繊維は連続トウ、織布、短繊維、ボイスカーなど
の形で用いることができる。
These fibers can be used in the form of continuous tows, woven fabrics, short fibers, voice cars, and the like.

また、使用目的によっては2種以上の繊維、形状の異な
った繊維を併用することも可能である。
Furthermore, depending on the purpose of use, it is also possible to use two or more types of fibers or fibers with different shapes.

さらに強化繊維の他にタルク、マイカ、炭酸カルシウム
、アルミナ水和物、炭化ケイ素、カーボンブラック、シ
リカ等の粒状物を混用することも樹脂組成物の粘性を改
良して複合材料の成形を容易にしたり、あるいは得られ
る複合材料の物性、例えば圧縮強度などを改良するため
にを効である。
Furthermore, in addition to reinforcing fibers, mixing granular materials such as talc, mica, calcium carbonate, alumina hydrate, silicon carbide, carbon black, and silica improves the viscosity of the resin composition and makes it easier to mold the composite material. or to improve the physical properties of the resulting composite material, such as compressive strength.

さらに本発明による樹脂組成物はFW用に適しているば
かりでなく、樹脂組成物が低粘度であることを活かして
キャスティング・モールディング、レジン・インジェク
ションモールディング用樹脂組成物としても適している
Furthermore, the resin composition according to the present invention is not only suitable for FW, but also suitable as a resin composition for casting molding and resin injection molding, taking advantage of the low viscosity of the resin composition.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明のエポキシ樹脂組成物は成形性に優れ、かつ繊維
を強化材としたとき高い耐熱性を維持して高い靭性を有
しつつ、低曲げ弾性率および高振動減衰性を有する繊維
強化複合材料を与える。
The epoxy resin composition of the present invention is a fiber-reinforced composite material that has excellent moldability, maintains high heat resistance and has high toughness when fiber is used as a reinforcing material, and has a low flexural modulus and high vibration damping properties. give.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1〜7および比較例1〜8 (^)成分としてトリグリシジル−4−アミノ−m−ク
レゾール(住友化学工業■製スミエポキシ@[!IJI
−100)、(B)成分としてネオペンチルグリコール
ジグリシジルエーテル(共栄社油脂化学工業■製150
ONP)、(C)成分としてインシアネートプレポリマ
ー(住人バイエルウレタン■製デスモカップ11)、(
D)成分としてm−フェニレンジアミン/ジアミノジフ
ェニルメタン−60/40 (重量)共融混合物(ユニ
・ロイヤル社Mtosox @60/40)あるいはフ
ェニレンジアミン系(日本化薬■製カヤボンド@C−1
000)および既存のエポキシ樹脂としてビスフェノー
ルF(大日本インキ化学工業■製エピクロン@ 830
)を第1表に示すように種々の割合で混合し、室温にお
ける液の初期粘度を測定した。 次にガラス板の間にこ
れらの樹脂組成物を流し込み、恒温乾燥器中で150℃
で2時間硬化し、100■角で厚み2■の樹脂硬化板を
作製した。
Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8 (^) As a component, triglycidyl-4-amino-m-cresol (Sumiepoxy manufactured by Sumitomo Chemical ■ [!IJI
-100), as component (B) neopentyl glycol diglycidyl ether (150 manufactured by Kyoeisha Yushi Kagaku Kogyo ■)
ONP), incyanate prepolymer (Desmo Cup 11 manufactured by Bayer Urethane ■) as component (C), (
D) Component m-phenylenediamine/diaminodiphenylmethane-60/40 (weight) eutectic mixture (Uni Royal Mtosox @60/40) or phenylenediamine type (Nippon Kayaku ■Kayabond @C-1)
000) and existing epoxy resins such as bisphenol F (Epiclon@830 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals)
) were mixed in various proportions as shown in Table 1, and the initial viscosity of the liquid at room temperature was measured. Next, these resin compositions were poured between glass plates and heated at 150°C in a constant temperature dryer.
The resin was cured for 2 hours to produce a cured resin plate of 100 mm square and 2 mm thick.

これを巾lO■×長さ10〇−厚み×2閣の短冊状のテ
ストピースとし3点曲げ試験を行った。試験条件はスパ
ン30mクロスヘツド達度2鋪/分であった。
This was used as a rectangular test piece measuring 10 mm in width x 10 mm in length and 2 mm in thickness, and a three-point bending test was conducted. The test conditions were a span of 30 m and a crosshead reach of 2 speeds/min.

その結果を第1表に示す。The results are shown in Table 1.

比較のため本発明で用いる(C)成分のかわりにウレタ
ン変性エポキシ樹脂(旭電化工業■製EPU−11)あ
るいはウレタン変性エポキシ樹脂(旭電化工業■製EP
υ−73)を、 (0)成分のかわりにヘキサヒドロ無
水フタル酸(日立化成工業■HN3500)あるいは2
.4.6− トリス(ジメチルアミノメチル)フェノー
ル(住友化学工業■製スミキュア@D、DMP30)お
よびビスフェノールA(住人化学工業■製スミエポキシ
@ELA128)を第2表に示すように種々の割合で混
合し、上記と同様に室温における液の初期粘度を測定し
た。また上記実施例と同様に3点曲げ試験を行った。
For comparison, instead of component (C) used in the present invention, urethane-modified epoxy resin (EPU-11 manufactured by Asahi Denka Kogyo) or urethane-modified epoxy resin (EP manufactured by Asahi Denka Kogyo) was used.
υ-73), hexahydrophthalic anhydride (Hitachi Chemical ■HN3500) or 2 instead of component (0).
.. 4.6- Tris(dimethylaminomethyl)phenol (Sumicure@D, DMP30 manufactured by Sumitomo Chemical ■) and bisphenol A (Sumiepoxy@ELA128 manufactured by Sumitomo Chemical ■) were mixed in various proportions as shown in Table 2. The initial viscosity of the liquid at room temperature was measured in the same manner as above. In addition, a three-point bending test was conducted in the same manner as in the above example.

その結果を第2表に示す。The results are shown in Table 2.

第1図は実施例、比較例の硬化樹脂のガラス転移温度と
曲げ弾性率の相関関係を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing the correlation between the glass transition temperature and the flexural modulus of the cured resins of Examples and Comparative Examples.

次に200m角のアルミ板をマンドレルとしFW法にて
実施例3、比較例4.6の樹脂組成物をマトリックとし
ガラス繊維を強化材として一方向に巻きつけた。この巻
付物をホットプレス中に入れ、繊維体積含有率が60%
になるように圧を調節しながら150″Cで2時間硬化
し、切断して幅25■、長さ170a++e、厚さ2m
の一方向ガラス繊維強化樹脂(GFRP)板を得た。
Next, a 200 m square aluminum plate was used as a mandrel, and the resin compositions of Example 3 and Comparative Examples 4 and 6 were used as a matrix and glass fiber was used as a reinforcing material and wound in one direction using the FW method. This rolled material is placed in a hot press and the fiber volume content is 60%.
Cured at 150"C for 2 hours while adjusting the pressure so that
A unidirectional glass fiber reinforced resin (GFRP) board was obtained.

更に外径14mのアルミ棒をマンドレルとしFW法にて
実施例3、比較例I、4.6の樹脂組成物をマトリンク
スとしガラス繊維を強化材として一方向に巻きつけた。
Further, an aluminum rod having an outer diameter of 14 m was used as a mandrel, and the resin compositions of Example 3, Comparative Example I, and 4.6 were used as a matrix and glass fiber was used as a reinforcing material and wound in one direction by the FW method.

この巻付物を乾燥器中に入れ、150°Cで2時間硬化
し、外径16鑓、内径14III11、長さ180aI
のガラス繊維強化樹脂(GFRP)パイプを得た。
This wrapped material was placed in a dryer and cured at 150°C for 2 hours, with an outer diameter of 16mm, an inner diameter of 14III11, and a length of 180aI.
A glass fiber reinforced resin (GFRP) pipe was obtained.

次に得られたGFRP板及びGFRPバイブの振動減衰
比をメカニカルインピーダンス法にて測定した。
Next, the vibration damping ratio of the obtained GFRP plate and GFRP vibe was measured using a mechanical impedance method.

その結果を第3表に示す。The results are shown in Table 3.

第2図は硬化樹脂の曲げ弾性率とGFRP板およびGF
RPバイブの振動減衰比の相関関係を示した図である。
Figure 2 shows the flexural modulus of cured resin, GFRP plate, and GF.
It is a figure showing the correlation of the vibration damping ratio of RP vibe.

第3表Table 3

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は硬化樹脂のガラス転移温度と曲げ弾性率の相関
関係を示した図であり、第2図は硬化樹脂の曲げ弾性率
とGFRPバイブおよびGFRP板の振動減衰比の相関
関係を示した図である。 第1図 (1(g/mm”) ガラス転移温度 Tg  (”C)
Figure 1 shows the correlation between the glass transition temperature and flexural modulus of the cured resin, and Figure 2 shows the correlation between the flexural modulus of the cured resin and the vibration damping ratio of the GFRP vibe and GFRP board. It is a diagram. Figure 1 (1 (g/mm”) Glass transition temperature Tg (”C)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)(A)芳香環に少なくとも1個のアルキル基が置
換したアミノフェノール化合物のポリグリシジル誘導体
、 (B)多価脂肪族系アルコールのポリグリシジル誘導体
、 (C)下記一般式で表わされるイソシアネートプレポリ
マー ▲数式、化学式、表等があります▼ 式中R_1:CmH_2_m_+_1、m=1〜16R
_2:▲数式、化学式、表等があります▼、l=1〜4
0 このうちR’はCnH_2_nでn=1〜8R_3:▲
数式、化学式、表等があります▼で表わされるトリレン ジイソシアネートもしくは ▲数式、化学式、表等があります▼で 表わされるジメチルジフェニルメタンジイソシアネート および(D)多価芳香族アミンを必須成分とするエポキ
シ樹脂組成物。
(1) (A) A polyglycidyl derivative of an aminophenol compound whose aromatic ring is substituted with at least one alkyl group, (B) A polyglycidyl derivative of a polyhydric aliphatic alcohol, (C) An isocyanate represented by the following general formula Prepolymer ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ In the formula R_1: CmH_2_m_+_1, m = 1 ~ 16R
_2:▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼, l=1~4
0 Among these, R' is CnH_2_n, n=1~8R_3:▲
An epoxy resin composition containing tolylene diisocyanate represented by ▼, which has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. or dimethyldiphenylmethane diisocyanate represented by ▼, which has mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc., and (D) polyvalent aromatic amine as essential components. .
(2)(A)芳香環に少なくとも1個のアルキル基が置
換したアミノフェノール化合物のポリグリシジル誘導体
、 (B)多価脂肪族系アルコールのポリグリシジル誘導体
、 (C)下記一般式で表わされるイソシアネートプレポリ
マー ▲数式、化学式、表等があります▼ 式中 R_1:CmH_2_m_+_1、m=1〜16
R_3:▲数式、化学式、表等があります▼で表わされ
るトリレンジイソシアネートもしくは ▲数式、化学式、表等があります▼で 表わされるジメチルジフェニルメタンジイソシアネート および(D)多価芳香族アミンを必須成分とするエポキ
シ樹脂組成物。
(2) (A) A polyglycidyl derivative of an aminophenol compound whose aromatic ring is substituted with at least one alkyl group, (B) A polyglycidyl derivative of a polyhydric aliphatic alcohol, (C) An isocyanate represented by the following general formula Prepolymer ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ In the formula R_1: CmH_2_m_+_1, m = 1 to 16
R_3: Tolylene diisocyanate represented by ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ Or dimethyl diphenylmethane diisocyanate represented by ▼ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼ Epoxy whose essential components are (D) polyvalent aromatic amine Resin composition.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009157295A1 (en) * 2008-06-25 2009-12-30 東邦テナックス株式会社 Epoxy resin composition and prepreg using same

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