JPH05320480A - エポキシ樹脂組成物およびレジントランスファー・モールディング用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物およびレジントランスファー・モールディング用エポキシ樹脂組成物

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JPH05320480A
JPH05320480A JP13263492A JP13263492A JPH05320480A JP H05320480 A JPH05320480 A JP H05320480A JP 13263492 A JP13263492 A JP 13263492A JP 13263492 A JP13263492 A JP 13263492A JP H05320480 A JPH05320480 A JP H05320480A
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JP
Japan
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epoxy resin
weight
resin composition
bisphenol
aromatic polyamine
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Pending
Application number
JP13263492A
Other languages
English (en)
Inventor
Masazumi Enou
正純 得納
Nobuyuki Odagiri
信之 小田切
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】エポキシ樹脂混合物[A] 、熱可塑性樹脂[B] お
よび芳香族ポリアミン化合物[C] からなるエポキシ樹脂
組成物[D] であって、[A] がビスフェノールA型エポキ
シ樹脂または/およびフェノールノボラック型エポキシ
樹脂 5〜60wt%、ビスフェノールF型エポキシ樹脂 5〜5
0wt% およびN,N,N',N'-テトラグリシジルジアミノジフ
ェニルメタン20〜80wt% とからなり、[B] がポリエーテ
ルスルフォン、ポリスルフォンなどよりなる群の1種以
上であってその量は[A] 100 重量部に対して 2〜30重量
部であり、[C] が下記式[I] で示される化合物であり、
[C] 中の活性水素のモル数と[D] 中におけるエポキシ基
のモル数との比が0.5 〜1.5 であるエポキシ樹脂組成
物。 【化1】 (R:C2〜10のアルキレングリコールまたはC5〜14の脂環
式ジオールの残基) 【効果】耐熱性を損うことなく、伸び、靭性、耐水性が
改善され、繊維強化複合材料の衝撃後残存圧縮強度や高
温吸水下での圧縮強度、90゜方向の引張伸度、層間破壊
靭性、層間剪断強度等の積層板の物性が大幅に向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂組成物お
よびレジントランスファー・モールディング(以下、R
TM)用エポキシ樹脂組成物に関するものである。さら
に詳細には、エポキシ樹脂のもつ優れた耐熱性を損うこ
と無く、靭性、成形性および耐水性の向上した炭素繊維
強化複合材料用に最適なエポキシ樹組成物およびRTM
用エポキシ樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維などの強化材とエポキシ樹脂と
からなる複合材料は、その高い比強度、比弾性率を生か
してゴルフシャフトや釣りざおなどのプレミアム・スポ
ーツ用途および航空機等の構造材料用途に広く使用され
ている。しかし、これらの複合材料に使用されているエ
ポキシ樹脂は、更に大きな靭性や耐熱性を必要とする用
途には性能が不十分である。
【0003】現在、航空機用複合材料に使用されている
エポキシ樹脂は、N,N,N’,N’−テトラグリシジ
ルジアミノジフェニルメタンを主成分とし、硬化剤は、
ジアミノジフェニルスルフォンが使用されている。この
樹脂組成物は耐熱性は高いが、樹脂の靭性が低く脆い硬
化物になる。従って、この樹脂組成物をマトリックスと
する炭素繊維強化複合材料は、一般に優れた耐熱性を示
す一方、靭性は低い。更に、N,N,N’,N’−テト
ラグリシジルジアミノジフェニルメタンは、硬化物の吸
水率が大きいので、これを主成分として用いると、得ら
れた複合材料の吸水率が大きくなり、耐水性が低下して
しまう。このことは、複合材料とした場合に、高温吸水
下での物性が低下することに繋がる。
【0004】また、硬化剤であるジアミノジフェニルス
ルフォンは融点が高いので、RTM成形を行なう際に
は、注入時の温度を180℃以上の高温に設定する必要
があり、樹脂の安定性が低くなるなど成形性に難点があ
った。
【0005】このため、硬化物の耐熱性を十分に維持し
つつ、靭性、成形性および耐水性に優れた炭素繊維強化
複合材料用マトリックス樹組成物の開発が強く望まれて
いる。
【0006】例えば、英国特許第1182377号で
は、下記式[I]で示される化合物を硬化剤として用い
る方法を提案している。
【0007】
【化4】 (但し、式中、Rは炭素数2〜10のアルキレングリコ
ールまたは炭素数5〜14の脂環式ジオールの残基を示
す。)この化合物[I]を用いて得られた硬化物は、従
来のジアミノジフェニルスルフォンを用いて得られた硬
化物に比べると、耐熱性、耐水性を低下させずに、伸度
や靭性を改良する効果において優れている。また、一般
に化合物[I]の融点は低く、例えば、トリメチレン−
ビス(4−アミノベンゾアート)の融点は、122〜1
28℃であり、ジアミノジフェニルスルフォンの融点1
75〜177℃より低いので、主剤、硬化剤の二液に分
割して注入する方式のRTM成形を行なう際には、主剤
と硬化剤を注入する時の温度を低く設定できると云う成
形性における利点をも併せ持っている。
【0008】しかし、この方法では、この化合物[I]
と単一のエポキシ樹脂との組み合わせについての例のみ
が示されており、この様な組み合わせでは、化合物
[I]の性能を十分に発現させることは出来ない。そこ
で、複数のエポキシ樹脂を配合したものと組み合わせ
て、化合物[I]の性能を十分に発現させようとする試
みがなされている。
【0009】特公昭63−38050号公報では、化合
物[I]で硬化する配合エポキシ樹脂組成として、N,
N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニル
メタンとブロム化エポキシ樹脂を必須成分とし、更に
N,N,O−トリグリシジルアミノフェノール、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂からなる群の中から選ばれた少なくとも1種
のエポキシ樹脂をも含有するエポキシ樹脂組成を示して
いる。
【0010】しかし、必須成分として用いられているブ
ロム化エポキシ樹脂から得られる硬化物は、耐水性及び
弾性率が高い半面、ブロム原子に起因する立体障害のた
め樹脂の伸度や靭性が低くなってしまう。この傾向は、
硬化物の架橋密度が高くなるN,N,N’,N’−テト
ラグリシジルジアミノジフェニルメタンと併用すること
によってより顕著になる。したがって、この様なエポキ
シ樹脂組成と化合物[I]を組み合わせることでは、化
合物[I]を用いることによってもたらされる樹脂の伸
度や靭性を改良する効果を十分に発揮させることは出来
ない。
【0011】一方、特公平3−1327号公報では、芳
香族グリシジルアミンエポキシを50%以上含んだエポ
キシ樹脂と化合物[I]との組み合わせからなる樹脂組
成物を提案している。しかし、この場合にも、硬化物の
耐熱性と弾性率とを向上させるために、芳香族グリシジ
ルアミンエポキシを50%以上使用するために硬化物の
架橋密度が著しく上昇するので、化合物[I]を使用し
た靭性の改良効果が十分に発揮されないのである。
【0012】また、近年、靭性の改良のため、種々のポ
リマーをエポキシ樹脂とブレンドすることによる改良が
試みられている。例えば、特開昭62−297314号
公報および特開昭62−297315号公報では、グリ
シジルアミン型エポキシ樹脂と化合物[I]とからなる
組み合わせの系にさらに熱可塑性樹脂を添加して靭性を
改良する方法を開示している。
【0013】しかし、この方法では、エポキシ樹脂とし
て、グリシジルアミン型エポキシ樹脂を単独で用いてい
るために、効果物の架橋密度が高くなってしまい、熱可
塑性樹脂をブレンドした効果が十分に発現されるには至
っていない。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
した従来の技術の問題点を解決し、複合材料の耐熱性を
損うこと無く、優れた靭性、成形性、硬化性および耐水
性を発現するエポキシ樹脂組成物およびRTM用エポキ
シ樹脂組成物を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明のエポキシ樹脂組
成物は、上記課題を解決するために次の構成を有する。
すなわち、エポキシ樹脂混合物、熱可塑性樹脂および芳
香族ポリアミン化合物からなるエポキシ樹脂組成物であ
って、エポキシ樹脂混合物がビスフェノールA型エポキ
シ樹脂または/およびフェノールノボラック型エポキシ
樹脂5〜60重量%、ビスフェノールF型エポキシ樹脂
5〜50重量%およびN,N,N’,N’−テトラグリ
シジルジアミノジフェニルメタン20〜80重量%とか
らなり、熱可塑性樹脂がポリエーテルスルフォン、ポリ
スルフォン、ポリイミド、ポリビニルフォルマールより
なる群の中から選ばれた1種以上であって、その量はエ
ポキシ樹脂混合物100重量部に対して2〜30重量部
であり、芳香族ポリアミン化合物が下記式[I]で示さ
れる芳香族ポリアミン化合物であり、芳香族ポリアミン
化合物中の活性水素のモル数bとエポキシ樹脂組成物中
におけるエポキシ基のモル数aとの比b/aが0.5〜
1.5であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物であ
る。
【0016】
【化5】 (但し、式中、Rは炭素数2〜10のアルキレングリコ
ールまたは炭素数5〜14の脂環式ジオールの残基を示
す。)また、本発明のRTM用エポキシ樹脂組成物は、
上記課題を解決するために次のいずれかの構成を有す
る。すなわち、主剤と硬化剤とからなるRTM用エポキ
シ樹脂組成物であって、主剤がビスフェノールA型エポ
キシ樹脂または/およびフェノールノボラック型エポキ
シ樹脂5〜60重量%、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂5〜50重量%およびN,N,N’,N’−テトラグ
リシジルジアミノジフェニルメタン20〜80重量%と
からなるエポキシ樹脂混合物に、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリスルフォン、ポリイミド、ポリビニルフォルマ
ールよりなる群の中から選ばれた1種以上の熱可塑性樹
脂をエポキシ樹脂混合物100重量部に対して2〜30
重量部溶解してなるエポキシ樹脂組成物であり、硬化剤
が前記式[I]で示される芳香族ポリアミン化合物であ
ることを特徴とするRTM用エポキシ樹脂組成物、また
は、主剤と硬化剤とからなるレジントランスファー・モ
ールディング用エポキシ樹脂組成物であって、主剤がビ
スフェノールA型エポキシ樹脂または/およびフェノー
ルノボラック型エポキシ樹脂5〜60重量%、ビスフェ
ノールF型エポキシ樹脂5〜50重量%およびN,N,
N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタ
ン20〜80重量%とからなるエポキシ樹脂混合物であ
り、硬化剤が前記式[I]で示される芳香族ポリアミン
化合物にポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポ
リエーテルイミド、ポリイミド、ポリビニルフォルマー
ルよりなる群の中から選ばれた1種以上の熱可塑性樹脂
を溶解してなる芳香族ポリアミン組成物であることを特
徴とするレジントランスファー・モールディング用エポ
キシ樹脂組成物である。
【0017】すなわち、特定のエポキシ樹脂混合物に低
融点のビスアミノベンゾアート系硬化剤を用いることに
よって、RTM成形を行なう際の樹脂注入温度を低下さ
せると共に、比較的低架橋密度となった、このようなエ
ポキシ樹脂組成物に対して、熱可塑性樹脂を配合するこ
とによって、硬化物の靭性を向上させようとするところ
に本発明のポイントがある。
【0018】本発明においては、エポキシ樹脂混合物
中、ビスフェノールA型エポキシ樹脂または/およびフ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂を5〜60重量%用
いるものである。これらの含有量が5重量%に満たない
場合には、樹脂粘度が増大してプリプレグのタック・ド
レープ性が悪くなったり、RTM成形時の樹脂注入温度
が高くなり、また、硬化物の靭性低下を招く。一方、6
0重量%を越える場合には、硬化物の弾性率が低下す
る。
【0019】ビスフェノールA型エポキシ樹脂として
は、Ep828(油化シェルエポキシ(株)製)、Ep
1001(油化シェルエポキシ(株)製)、YD128
(東都化成(株)製)、Epc855(大日本インキ化
学(株)製)、Epc1050(大日本インキ化学
(株)製)、ELA128(住友化学(株)製)、DE
R331(ダウケミカル社製)、等の商品名で市販され
ているものを用いることができる。この樹脂から得られ
る硬化物は、樹脂の靭性が大きい半面、弾性率が低い。
これらの特性を考慮して、樹脂粘度が増大してプリプレ
グのタック・ドレープ性が悪くなったり、RTM成形時
の樹脂注入温度が高くなるのを防ぐと共に、硬化物の靭
性低下を防ぐ一方、硬化物の弾性率が低下するのを防ぐ
観点から、ビスフェノールA型エポキシ樹脂の添加量は
エポキシ樹脂混合物中5〜50重量%、さらには10〜
40重量%とするのが好ましい。
【0020】フェノールノボラック型エポキシ樹脂は、
フェノールノボラック樹脂および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り、Ep
152(油化シェルエポキシ(株)製)、Ep154
(油化シェルエポキシ(株)製)、EPN1138(チ
バガイギー社製)、ECN1235(チバガイギー社
製)、DER485(ダウケミカル社製)、ESCN2
20l(住友化学(株)製)等の商品名で市販されてい
るものを用いることができる。このフェノールノボラッ
ク型エポキシ樹脂は、高耐熱性、高耐水性の硬化物にな
るという長所があるが、弾性率の低い化合物になる欠点
がある。これらの特性を考慮して、硬化物の耐水性及び
靭性が低くなるのを防ぐ一方、硬化物の弾性率が低下
し、また、樹脂粘度が増大してプリプレグのタック・ド
レープ性が悪くなったり、RTM成形時に樹脂注入温度
が高くなるのを防ぐ観点から、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂の添加量は、エポキシ樹脂混合物中15〜
60重量%、さらには20〜50重量%とするのが好ま
しい。
【0021】本発明に用いるビスフェノールF型エポキ
シ樹脂は、Ep807(油化シェルエポキシ(株)
製)、Epc830(大日本インキ化学(株)製)等の
商品名で市販されているものを用いることができる。こ
の樹脂から得られる硬化物は、ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂の場合と同様に、樹脂の靭性が大きい半面、弾
性率が低い。また、未硬化樹脂の粘度が低いという特長
がある。これらの特性を考慮して、ビスフェノールF型
エポキシ樹脂の添加量は、エポキシ樹脂混合物中5〜5
0重量%、好ましくは10〜40重量%とするものであ
る。ビスフェノールF型エポキシ樹脂のエポキシ樹脂混
合物中の添加量が5重量%に満たない場合には、樹脂粘
度が増大してプリプレグのタック・ドレープ性が悪くな
ったり、RTM成形時の樹脂注入温度が高くなり、ま
た、硬化物の靭性低下を招く。一方、50重量%を越え
る場合には、硬化物の弾性率が低下する。
【0022】本発明に用いるN,N,N’,N’−テト
ラグリシジルジアミノジフェニルメタンとしては、EL
M434(住友化学(株)製)、Ep601(油化シェ
ルエポキシ(株)製)、MY720(チバガイギー社
製)等の商品名で市販されているエポキシ樹脂を用いる
ことができる。このエポキシ樹脂は4官能であるため,
架橋密度が高くなり高弾性率かつ高耐熱性の硬化物が得
られるという長所がある。一方、この樹脂は硬化物の靭
性が低いと共に耐水性が悪いという欠点がある。これら
の特性を考慮して、N,N,N’,N’−テトラグリシ
ジルジアミノジフェニルメタンの添加量は、エポキシ樹
脂混合物中20〜80重量%、好ましくは40〜70重
量%とするものである。N,N,N’,N’−テトラグ
リシジルジアミノジフェニルメタンが80重量%より多
くなると、靭性及び耐水性が低下し、一方、20重量%
より少なくなると硬化物の耐熱性及び弾性率が低下する
問題がある。樹脂の弾性率が低下すると、得られる複合
材料の層間剪断強度や圧縮強度と云った重要な物性が低
下してしまう。
【0023】本発明に用いる構成要素である熱可塑性樹
脂(以下、要素[B])としては、ポリエーテルスルフ
ォン、ポリスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミ
ド、ポリビニルフォルマールよりなる群の中から選ばれ
た1種以上が用いられる。これらは一般に非晶性のエン
ジニアリングプラスチックとして用いられているもので
あり、要素[A]のエポキシ樹脂混合物に溶解しうると
いう特性を有する。硬化物の耐熱性を高めるために、用
いる熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、100℃以上、
さらには、150℃以上であることが好ましい。主鎖中
にスルフォン基を有するポリマーや、ポリアミドイミ
ド、ポリイミドは、特に好ましい。なお、これらの熱可
塑性樹脂は、分子量が1万以下のオリゴマーであっても
よく、この場合には、添加量多くしても、粘度上昇を抑
えることが出来るので、より好ましい。また、熱可塑性
樹脂の末端部分、又は、主鎖中にエポキシ樹脂と反応し
得る官能基を有していることも好ましい。この理由は、
硬化過程で相分離が発生し、エポキシ樹脂リッチな相構
造と熱可塑性樹脂リッチな相構造とが生成した場合に、
両相間の接着性が向上し、靭性の改良効果が顕著になる
からである。
【0024】これらの熱可塑性樹脂を添加することによ
って、硬化物の靭性は向上するが、未硬化樹脂組成物の
粘度が上昇する傾向が見られる。したがって、熱可塑性
樹脂の添加量としては、エポキシ樹脂混合物100重量
部に対して2〜30重量部、より好ましくは、5〜15
重量部とするものである。エポキシ樹脂混合物100重
量部に対して30重量部よりも多いと、樹脂粘度が増大
してプリプレグのタック・ドレープ性が悪くなったり、
RTM成形時に樹脂注入温度を高く設定しなくてはなら
なくなる欠点が発生する。一方、5重量部より少ない
と、硬化物の靭性が低くなってしまう。
【0025】なお、熱可塑性樹脂である要素[B]が後
述する硬化剤である要素[C]にも溶解可能である場合
には、要素[A]に要素[B]を溶解した主剤と、要素
[C]に要素[B]を溶解した硬化剤の2液に分けて、
それぞれの溶解粘度を調節し、これを加熱して液状にし
て、混合直後にプリフォームされた強化繊維に注入する
方式のRTM成形法に適用できるので一層好適である。
【0026】本発明に用いる芳香族ポリアミン化合物
(以下、要素[C])は、公知の方法で得ることが出来
る。例えば、炭素数2〜10のアルキレングリコールま
たは炭素数5〜14の脂環式ジオールをp−ニトロベン
ゾイルクロライドと反応させ、次いで生成物をパラジウ
ム触媒の存在下、ヒドラジンで還元することにより得る
ことが出来る。炭素数2〜10のアルキレングリコール
としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオ
ール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオ
ール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオ
ール、ネオペンチルグリコール、1,3−ジメチル−
1,3−プロパンジオール、1,5−ヘキサンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、2−エチル−2−メチ
ル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2,4−
ペンタンジオール、1,7−ヘプタンジオール、2,2
−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−
2−プロプル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジ
エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−
プロピル−1,3−プロパンジオール、1,8−オック
タンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオー
ル、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオー
ルなどの直鎖アルキレングリコールまたは、側鎖を有す
るアルキレングリコール等が挙げられる。アルキレング
リコールは、酸素、イオウ等の異種原子を含んでいても
よい。
【0027】炭素数5〜14の脂環式ジオールとして
は、1,3−シクロペンタンジオール、1,4−シクロ
ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチロー
ル、1,5−デカリンジオール、トリシクロデカンジメ
チロールなどのジオールが挙げられる。これらアルキレ
ングリコール、脂環式ジオールのうち炭素数4〜6の直
鎖のアルキレングリコールまたは側鎖を有するアルキレ
ングリコールを使用すると、低融点の化合物が得られる
ので、RTM成形の際に樹脂注入温度を低く設定するこ
とが出来て有利である。更に、この時、得られるエポキ
シ樹脂硬化物は、特に優れた靭性を発現する。
【0028】この芳香族ポリアミン化合物である要素
[C]は硬化剤として機能するものである。この添加量
は、エポキシ樹脂混合物中のエポキシ1当量に対して、
0.5〜1.5当量であり、より好ましくは、0.8〜
1.2当量である。また、本発明において、他の硬化剤
をこの要素[C]と併用することは勿論可能である。他
の硬化剤としては、例えば、ジシアンジアミド、ジアミ
ノジフェニルスルフォンの各異性体、アミノ安息香酸エ
ステル類、各種酸無水物、フェノールノボラック樹脂、
クレゾールノボラック樹脂などがあげられる。
【0029】本発明のエポキシ樹脂組成物は、繊維強化
複合材料用マトリックス樹脂として好ましく用いられ
る。この場合に強化繊維として好ましく使用される炭素
繊維の形態としては、一定方向に配列されたテープ状、
シート状、マット状、織物状などどのような形態であっ
ても好ましく適用できる。さらに、ガラス繊維、ボロン
繊維、有機繊維など、通常、繊維強化複合材料の補強材
として用いられるものはすべて好ましく使用できる。
【0030】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳しく説
明する。
【0031】[実施例1]N,N,N’,N’−テトラ
グリシジルジアミノジフェニルメタンとしてELM43
4(住友化学(株)製)(エポキシ当量:120)60
gとビスフェノールA型エポキシ樹脂としてEp825
(油化シェルエポキシ(株)製)(エポキシ当量:17
5)30gとビスフェノールF型エポキシ樹脂としてE
pc830(大日本インキ化学(株)製)(エポキシ当
量:172)10gとを予め150℃に加熱混合してエ
ポキシ樹脂混合物を調製した後、これにポリエーテルス
ルフォンとしてPES100P(アイ・シー・アイ社
製)8gを加えて完全に溶解させた。次いで、芳香族ポ
リアミン化合物であるトリメチレン−ビス(4−アミノ
ベンゾアート)57gを加えて完全に溶解させ、エポキ
シ樹脂組成物を得た。
【0032】このエポキシ樹脂組成物を厚さ2mmの型
枠に流し込み、180℃,2時間加熱して、樹脂硬化物
を得た。この硬化物の曲げ弾性率、破壊靭性、ガラス転
移温度、及び煮沸水中での飽和吸水率をそれぞれ測定し
た結果を表1に示す。表1より、本発明におけるエポキ
シ樹脂組成物が、耐熱性を損うこと無く、特に破壊靭性
や吸水率の点で優れた性能を有することが、明らかに確
認できた。
【0033】
【表1】 [実施例2]硬化剤として、芳香族ポリアミン化合物で
あるネオペンチル−ビス(4−アミノベンゾアート)を
62g用いた他は、実施例1と全く同様にして樹脂硬化
物を得た。この硬化物の物性を表1に併せて示す。
【0034】[実施例3]N,N,N’,N’−テトラ
グリシジルジアミノジフェニルメタンとしてELM43
4(住友化学(株)製)(エポキシ当量:120)60
gとフェノールノボラック型エポキシ樹脂としてEp1
54(油化シェルエポキシ(株)製)(エポキシ当量:
179)10gとビスフェノールF型エポキシ樹脂とし
てEpc830(大日本インキ化学(株)製)(エポキ
シ当量:172)30gとを予め150℃に加熱混合し
てエポキシ樹脂混合物を調製した後、これに、ポリエー
テルスルフォンとしてPES100P(アイ・シー・ア
イ社製)8gを加えて完全に溶解させた。次いで、芳香
族ポリアミン化合物であるトリメチレン−ビス(4−ア
ミノベンゾアート)57gを加えて完全に溶解させ、エ
ポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を厚
さ2mmの型枠に流し込み、180℃,2時間加熱し
て、樹脂硬化物を得た。この硬化物の物性を表1に併せ
て示す。
【0035】[比較例1]N,N,N’,N’−テトラ
グリシジルジアミノジフェニルメタンとしてELM43
4(住友化学(株)製)(エポキシ当量:120)10
0gを予め150℃に加熱した後、ポリエーテルスルフ
ォンとしてPES100P(アイ・シー・アイ社製)8
gを加えて完全に溶解させた。次いで、芳香族ポリアミ
ン化合物であるトリメチレン−ビス(4−アミノベンゾ
アート)65gを加えて完全に溶解させ、エポキシ樹脂
組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を厚さ2mmの
型枠に流し込み、180℃,2時間加熱して、樹脂硬化
物を得た。この硬化物の物性を表2に示す。表2より、
本発明におけるエポキシ樹脂組成物が、耐熱性を損うこ
と無く、特に破壊靭性や吸水率の点で優れた性能を有す
ることが、明らかに確認できた。
【0036】
【表2】 [比較例2]N,N,N’,N’−テトラグリシジルジ
アミノジフェニルメタンとしてELM434(住友化学
(株)製)(エポキシ当量:120)60gとビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂としてEp825(油化シェル
エポキシ(株)製)(エポキシ当量:175)30gと
ビスフェノールF型エポキシ樹脂としてEpc830
(大日本インキ化学(株)製)(エポキシ当量:17
2)10gとを予め150℃に加熱混合した後、芳香族
ポリアミン化合物であるトリメチレン−ビス(4−アミ
ノベンゾアート)57gを加えて完全に溶解させ、エポ
キシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を厚さ
2mmの型枠に流し込み、180℃,2時間加熱して、
樹脂硬化物を得た。この硬化物の物性を表2に併せて示
す。
【0037】[比較例3]N,N,N’,N’−テトラ
グリシジルジアミノジフェニルメタンとしてELM43
4(住友化学(株)製)(エポキシ当量:120)60
gとビスフェノールA型エポキシ樹脂としてEp825
(油化シェルエポキシ(株)製)(エポキシ当量:17
5)30gとビスフェノールF型エポキシ樹脂としてE
pc830(大日本インキ化学(株)製)(エポキシ当
量:172)10gとを予め150℃に加熱混合した
後、ポリエーテルスルフォンとしてPES100P(ア
イ・シー・アイ社製)8gを加えて完全に溶解させた。
次いで、4、4’−ジアミノジフェニルスルフォン65
gを加えて完全に溶解させ、エポキシ樹脂組成物を得
た。このエポキシ樹脂組成物を厚さ2mmの型枠に流し
込み、180℃,2時間加熱して、樹脂硬化物を得た。
この硬化物の物性を表2に併せて示す。
【0038】[実施例4]N,N,N’,N’−テトラ
グリシジルジアミノジフェニルメタンとしてELM43
4(住友化学(株)製)(エポキシ当量:120)60
0gとビスフェノールA型エポキシ樹脂としてEp82
5(油化シェルエポキシ(株)製)(エポキシ当量:1
75)300gとビスフェノールF型エポキシ樹脂とし
てEpc830(大日本インキ化学(株)製)(エポキ
シ当量:172)100gとを予めニーダー中で150
℃に加熱混合した後、ポリエーテルスルフォンとしてP
ES100P(アイ・シー・アイ社製)80gを加えて
完全に溶解させ、エポキシ樹脂組成物を得た。次に、ニ
ーダー内容物の温度を60〜65℃に冷却した後に、芳
香族ポリアミン化合物であるトリメチレン−ビス(4−
アミノベンゾアート)570gを加えて十分に混合し
た。この樹脂組成物を1方向に引き揃えた炭素繊維“ト
レカT800”(登録商標、東レ(株)製)にホットメ
ルト法により含浸させ、樹脂含有量34重量%の1方向
プリプレグを作製した。得られたプリプレグを長さ30
cm、幅30cmに切断し、これを8枚積層した後、離
型処理したアルミ板上に載せ、ナイロン製のバキューム
バックでオートクレーブ成形用にセットした。このセッ
トしたものをオートクレーブに入れ、6 kg/cm2 に加圧
した後、180℃,2時間加熱して硬化板を得た。この
硬化板の炭素繊維含有量は、60.5容量%であり、板
の厚さは、1.14mmであった。
【0039】この硬化板から炭素繊維方向に長さ230
mm、幅12.73mmの0゜引っ張り用試験片を切り
出した。この試験片の両端の両側に長さ50mm、幅1
2.73mmで、一方の端に10mmのテーパ部を有す
るガラス製のタブを接着した。このタブ付き試験片の中
央に歪ゲージを貼りつけ、1mm/分の引っ張り速度で
引っ張り、引っ張り物性を測定した。また、この硬化板
から、ASTM、D695に準じて試験片を切り出し、
圧縮物性を測定した。
【0040】次に、プリプレグを長さ35cm、幅30
cmに切断し、これを16枚積層した。この積層したも
のを上記と同様な方法で硬化板を作った。この硬化板の
炭素繊維含有量は、59.5%で、板の厚さは2.15
mmであった。この硬化板から炭素繊維に対して90゜
方向に長さ230mm、幅25.45mmの90゜引っ
張り試験片を切り出した。この試験片の中央に歪ゲージ
を貼りつけ、引っ張り速度1mm/分で引っ張り、引っ
張り物性を測定した。また、この硬化板からASTM、
D2344に準じて試験片を切出し、層間剪断強度を測
定した。更に、プリプレグを長さ35cm、幅30cm
に切断し、これを26枚積層した。この積層したものを
上記と同様な方法で硬化板を作った。この硬化板の炭素
繊維含有量は、60.5%で、板の厚さは、3.50m
mであった。この硬化板から、炭素繊維に対して0゜方
向に長さ330mm、幅12.7mmの試験片を切出
し、ボーイング法(BMS 8−276)に従って、破
壊靭性試験(GICおよびGIIC )の測定を行なった。測
定結果を表3に示す。これらの測定結果により、特に、
引っ張り物性、耐水性、耐熱性、および層間破壊靭性が
優れていることを確認した。
【0041】
【表3】 [実施例5]N,N,N’,N’−テトラグリシジルジ
アミノジフェニルメタンとしてELM434(住友化学
(株)製)(エポキシ当量:120)600gとビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂としてEp825(油化シェ
ルエポキシ(株)製)(エポキシ当量:175)300
gとビスフェノールF型エポキシ樹脂としてEpc83
0(大日本インキ化学(株)製)(エポキシ当量:17
2)100gとを予め150℃に加熱混合した後、ポリ
エーテルスルフォンPES100P(アイ・シー・アイ
社製)50gを加えて完全に溶解させたものを主剤とし
た。また、芳香族ポリアミン化合物であるトリメチレン
−ビス(4−アミノベンゾアート)570gとポリエー
テルスルフォンPES100P(アイ・シー・アイ社
製)30gとを混合し、130℃に加熱して完全に溶解
させたものを硬化剤とした。これら主剤と硬化剤とを、
それぞれ別々の注入機に仕込み、別に、炭素繊維“トレ
カT300”(登録商標、東レ(株)製)織物から得ら
れたI型プリフォーム材を130℃に与熱された金型中
にセットした。この金型中に、主剤と硬化剤とを130
℃、3.0kgf/cm2 の圧力で注入した後、180℃の温
度で2時間硬化させた。得られたI型ビーム材は、炭素
繊維の体積含有率が55%、ウエッブの厚みが1.5m
m、長さが70mm、またフランジの厚みが1.7m
m、幅が40mmであり、ボイドや反りの無い仕上り状
態であった。
【0042】
【発明の効果】本発明にかかるエポキシ樹脂組成物の硬
化物は、耐熱性を損うこと無く、伸びや靭性および耐水
性が改善されることに伴って、得られる繊維強化複合材
料の衝撃後残存圧縮強度や高温吸水化での圧縮強度、さ
らには、90゜方向の引張伸度、層間破壊靭性および層
間剪断強度等の積層板の物性が大幅に向上するので、炭
素繊維の優れた性能が十分に発現し得る。しかも、本発
明のエポキシ樹脂組成物は、主剤と硬化剤とを別々に注
入する方式のRTM成形を行なう際に、注入温度を低く
出来ると共に、主剤と硬化剤の粘度水準を揃えることが
容易なので、成形条件の許容度が大きくなり、従って、
ボイドや反りの無い成形体を得ることが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 63:00

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エポキシ樹脂混合物、熱可塑性樹脂および
    芳香族ポリアミン化合物からなるエポキシ樹脂組成物で
    あって、エポキシ樹脂混合物がビスフェノールA型エポ
    キシ樹脂または/およびフェノールノボラック型エポキ
    シ樹脂5〜60重量%、ビスフェノールF型エポキシ樹
    脂5〜50重量%およびN,N,N’,N’−テトラグ
    リシジルジアミノジフェニルメタン20〜80重量%と
    からなり、熱可塑性樹脂がポリエーテルスルフォン、ポ
    リスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリ
    ビニルフォルマールよりなる群の中から選ばれた1種以
    上であって、その量はエポキシ樹脂混合物100重量部
    に対して2〜30重量部であり、芳香族ポリアミン化合
    物が下記式[I]で示される芳香族ポリアミン化合物で
    あり、芳香族ポリアミン化合物中の活性水素のモル数b
    とエポキシ樹脂組成物中におけるエポキシ基のモル数a
    との比b/aが0.5〜1.5であることを特徴とする
    エポキシ樹脂組成物。 【化1】 (但し、式中、Rは炭素数2〜10のアルキレングリコ
    ールまたは炭素数5〜14の脂環式ジオールの残基を示
    す。)
  2. 【請求項2】芳香族ポリアミン化合物がトリメチレン−
    ビス(4−アミノベンゾアート)または/およびネオペ
    ンチレン−ビス(4−アミノベンゾアート)であること
    を特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】主剤と硬化剤とからなるレジントランスフ
    ァー・モールディング用エポキシ樹脂組成物であって、
    主剤がビスフェノールA型エポキシ樹脂または/および
    フェノールノボラック型エポキシ樹脂5〜60重量%、
    ビスフェノールF型エポキシ樹脂5〜50重量%および
    N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェ
    ニルメタン20〜80重量%とからなるエポキシ樹脂混
    合物に、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポ
    リエーテルイミド、ポリイミド、ポリビニルフォルマー
    ルよりなる群の中から選ばれた1種以上の熱可塑性樹脂
    をエポキシ樹脂混合物100重量部に対して2〜30重
    量部溶解してなるエポキシ樹脂組成物であり、硬化剤が
    下記式[I]で示される芳香族ポリアミン化合物である
    ことを特徴とするレジントランスファー・モールディン
    グ用エポキシ樹脂組成物。 【化2】 (但し、式中、Rは炭素数2〜10のアルキレングリコ
    ールまたは炭素数5〜14の脂環式ジオールの残基を示
    す。)
  4. 【請求項4】主剤と硬化剤とからなるレジントランスフ
    ァー・モールディング用エポキシ樹脂組成物であって、
    主剤がビスフェノールA型エポキシ樹脂または/および
    フェノールノボラック型エポキシ樹脂5〜60重量%、
    ビスフェノールF型エポキシ樹脂5〜50重量%および
    N,N,N’,N’−テトラグリシジルジアミノジフェ
    ニルメタン20〜80重量%とからなるエポキシ樹脂混
    合物であり、硬化剤が下記式[I]で示される芳香族ポ
    リアミン化合物にポリエーテルスルフォン、ポリスルフ
    ォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリビニルフ
    ォルマールよりなる群の中から選ばれた1種以上の熱可
    塑性樹脂を溶解してなる芳香族ポリアミン組成物である
    ことを特徴とするレジントランスファー・モールディン
    グ用エポキシ樹脂組成物。 【化3】 (但し、式中、Rは炭素数2〜10のアルキレングリコ
    ールまたは炭素数5〜14の脂環式ジオールの残基を示
    す。)
  5. 【請求項5】芳香族ポリアミン化合物がトリメチレン−
    ビス(4−アミノベンゾアート)または/およびネオペ
    ンチレン−ビス(4−アミノベンゾアート)であること
    を特徴とする請求項3〜4のいずれかに記載のレジント
    ランスファー・モールディング用エポキシ樹脂組成物。
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