JPH09118829A - 熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及び熱硬化性樹脂複合材料 - Google Patents

熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及び熱硬化性樹脂複合材料

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JPH09118829A
JPH09118829A JP27924495A JP27924495A JPH09118829A JP H09118829 A JPH09118829 A JP H09118829A JP 27924495 A JP27924495 A JP 27924495A JP 27924495 A JP27924495 A JP 27924495A JP H09118829 A JPH09118829 A JP H09118829A
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thermosetting resin
composite material
resin composite
component
coupling agent
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Kenichi Yanagisawa
健一 柳沢
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度、耐衝撃性、成形加工性が大幅に改善さ
れた熱硬化性樹脂複合材料及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 水酸基を有する微粒粉末(a)と官能基
を1個以上有するシランカップリング剤(b)を混合撹
拌して微粒粉末表面を該シランカップリング剤で反応被
覆した後、更に該シランカップリング剤の官能基と反応
可能な官能基を2個以上有する熱硬化性樹脂(c)を添
加し、反応させることにより、微粒粉末表面に熱硬化性
樹脂を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分散性、機械特性
が良好な熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及び熱硬化性
樹脂複合材料に関するものである。更に詳しくは、水酸
基を有する微粒粉末と官能基を1個以上有するシランカ
ップリング剤を混合撹拌して微粒粉末表面をカップリン
グ剤で反応被覆した後、更に該官能基と反応可能な官能
基を2個以上有する熱硬化性樹脂を添加し、反応させる
ことにより得られる熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及
び熱硬化性樹脂複合材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱硬化性樹脂成形材料には、強
度、耐衝撃性、耐熱性、成形性等の向上及び低コスト化
等の理由から無機充填材が大量に配合されている。 し
かしながら、有機物である樹脂と無機物である無機充填
材とは親和性が少ないので分散しづらく、それぞれが独
立して存在しているため、熱応力などの外力が加わった
際には、最も力学的に弱い部分である樹脂と無機充填材
の界面部分から破壊が起き、充分な特性向上が計れない
という問題がある。従来この問題を解決する方法とし
て、カップリング剤を配合する方法が行われているが、
カップリング剤は、条件を選べば、水酸基を有する無機
充填材とは反応するが、カップリング剤が相手側の樹脂
と反応しうる官能基を有している場合でも、反応性が高
くないので必ずしも反応せず、又、反応程度についても
明確には把握されていないのが現状である。以上から、
熱硬化性樹脂成形材料では、無機充填材の分散性及び樹
脂と無機充填材との界面強度が良好なものは未だ開発さ
れていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の事情
を考慮し、従来の熱硬化性樹脂成形材料では困難であっ
た問題を解決するためになされたものであり、無機充填
材の分散性及び樹脂と無機充填材との界面強度が良好な
熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及び熱硬化性樹脂複合
材料を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、水酸基を
有する微粒粉末(a)と官能基を1個以上有するシラン
カップリング剤(b)を混合撹拌して微粒粉末表面を該
シランカップリング剤で反応被覆した後、更に該官能基
と反応可能な官能基を2個以上有する熱硬化性樹脂
(c)と触媒(d)を添加し、反応させることにより、
微粒粉末表面に熱硬化性樹脂を固定することを特徴とす
る熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及び熱硬化性樹脂複
合材料に関するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の(a)成分として用いら
れる微粒粉末は、その表面に水酸基を有することが必要
であり、具体例としては、カーボンブラック、結晶シリ
カ、溶融シリカ、シリカゲル、アルミナ等が例示でき
る。ここで、微粒粉末の平均粒子径が100μm以下で
あるとより高分散が達成できる。本発明の(b)成分と
して用いられる官能基を1個以上有するシランカップリ
ング剤としては公知のものが使用でき、具体例として
は、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシシ
リルプロピリナジック酸無水物、γ−クロロプロピルト
リメトキシシラン等が上げられるが、中でも官能基の種
類としては、アミノ基又はエポキシ基が好ましい。
【0006】また本発明の(c)成分として用いられる
熱硬化性樹脂は、シランカップリング剤の官能基と反応
しうる官能基を分子内に2個以上有するものであれば公
知のものが使用できる。 シランカップリング剤の官能
基と反応しうる官能基としては、水酸基、アミノ基、エ
ポキシ基等があるが、中でもエポキシ基、フェノール性
水酸基又はアミノ基を有するものが好ましい。具体例と
しては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、
メラミン樹脂、又はウレタン樹脂等が上げられる。本発
明の(d)成分として用いられる触媒は、シランカップ
リング剤の官能基と熱硬化性樹脂との反応を促進するも
のであれば公知のものが使用でき、具体例としては、
2,4,6−トリス(ジアミノメチル)フェノール、
1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−
1、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾー
ル、2−エチル−4−メチルイミダゾール等が上げられ
る。
【0007】本発明の熱硬化性樹脂複合材料を得るに
は、まず、官能基を1個以上有するシランカップリング
剤と表面に水酸基を有する微粒粉末とを混合撹拌し、微
粒粉末の表面を該シランカップリング剤で反応被覆す
る。シランカップリング剤の配合量は、微粒粉末100
重量部に対して0.1〜20重量部、好ましくは0.5
〜10重量部である。被覆処理法としては、水、アルコ
ール、メチルエチルケトン、トルエン等の溶媒中で混合
撹拌を行う湿式法、あるいはヘンシェルミキサー等の高
速撹拌機を用いドライブレンドする乾式法等が上げられ
るが、湿式法がより好ましい。本発明の熱硬化性樹脂複
合材料は、このようにして得られた表面が官能基を1個
以上有するシランカップリング剤で反応被覆された微粒
粉末に該官能基と反応しうる官能基を2個以上有する熱
硬化性樹脂を溶解させた有機溶媒の溶液を添加し、同様
に湿式法又は乾式法で混合撹拌し、溶媒を減圧下で除去
した後、熱処理を行うことにより得られる。熱処理条件
としては、50℃〜120℃で1〜5時間処理が好まし
い。
【0008】該カップリング剤と熱硬化性樹脂とは、シ
ランカップリング剤の官能基と反応しうる熱硬化性樹脂
中の官能基当量(C)/シランカップリング剤の官能基
当量(B)が、0.1≦官能基当量(C)/官能基当量
(B)≦10、特に0.2≦官能基当量(C)/官能基
当量(B)≦7の範囲内とすることが好ましい。この官
能基当量比が0.1未満では、熱硬化性樹脂比率が低く
なるため、流動性、成形加工性が低下する傾向にあり、
10を越えると、微粒粉末との化学結合を有さない熱硬
化性樹脂が多くなるため、微粒粉末の分散性が低下する
傾向にあり、又、樹脂組成物を架橋させて得られる硬化
物の各種特性が低下する傾向にある。このようにして得
られた本発明の熱硬化性樹脂複合材料を従来公知のエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂系成形材料用樹脂組成物等に
配合し、この組成物を硬化させた場合、強度、耐衝撃
性、耐熱性、成形性等の著しい改善が可能となる。この
理由として、以下のことが考えられる。
【0009】即ち、本発明の新規な熱硬化性樹脂複合材
料は、微粒粉末表面に熱硬化性樹脂自体が固定化されて
いる為、組成物に配合した際、従来の熱硬化性樹脂組成
物に比べ微粒粉末が予め均一に分散しているので、微粒
粉末の配合比率を大幅に増加させることが容易に行え
る。 又、従来の熱硬化性樹脂では、有機物である樹脂
と無機物である無機充填材とは親和性が少ないので分散
しづらく、それぞれが独立して存在しているため、熱応
力などの外力が加わった際には、最も力学的に弱い部分
である樹脂と無機充填材の界面部分から破壊が起き、充
分な特性向上が図れないが、本発明の新規な熱硬化性樹
脂複合材料は、微粒粉末表面に熱硬化性樹脂自体が固定
化されている為、微粒粉末と熱硬化性樹脂との間の界面
が強固であり、且つ両者の親和性も良好であるため、本
発明の熱硬化性樹脂複合材料を用いた熱硬化性樹脂組成
物の各種特性が向上したものと考えられる。
【0010】
【実施例】以下に示すエポキシ樹脂成形材料の実施例1
〜4及び比較例1〜2において配合した各成分は以下の
通りである。 <熱硬化性樹脂複合材料1>撹拌機付きのフラスコの中
に結晶シリカ(住友石炭鉱業(株)製 SQ−H14
G;平均粒子径 約14μm)450g、トルエン50
0gを添加し、撹拌機で撹拌しながら滴下ロートにてエ
ポキシ基含有シランカップリング剤(γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン 日本ユニカー(株)製
A−187、エポキシ当量236)22.5gを添加
し、80℃で3時間撹拌後、フェノールノボラック樹脂
(住友デュレズ(株)製 PR−51470;OH当量
105)50g、触媒(2−フェニルイミダゾール、四
国化成(株)製)1gを配合した後、溶媒を減圧化で除
去し、次いで、小型のヘンシェルミキサーに投入し、5
00〜700rpmで撹拌しながら、更に温度80℃〜
120℃で1〜3時間反応させて本発明の熱硬化性樹脂
複合材料を得た。得られた熱硬化性樹脂複合材料を赤外
線吸収スペクトル、固体NMRでチェックした結果、シ
ランカップリング剤と結晶シリカ及びフェノール樹脂の
水酸基が反応していることが確認できた。
【0011】<熱硬化性樹脂複合材料2>撹拌機付きの
フラスコの中に結晶シリカ(住友石炭鉱業(株)製 S
Q−H14G;平均粒子径 約14μm)450g、ト
ルエン500gを添加し、撹拌機で撹拌しながら滴下ロ
ートにてアミノ基含有シランカップリング剤(γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン 日本ユニカー(株)製
A−1100、アミン当量110.7)10.5gを
添加し、80℃で3時間撹拌後、クレゾールノボラック
エポキシ樹脂(日本化薬(株)製 EOCN−102;
エポキシ当量210)100g、触媒(2−フェニルイ
ミダゾール、四国化成(株)製)1gを配合した後、溶
媒を減圧下で除去し、次いで、小型のヘンシェルミキサ
ーに投入し、500〜700rpmで撹拌しながら、更
に温度80℃〜120℃で1〜3時間反応させて本発明
の熱硬化性樹脂複合材料を得た。得られた熱硬化性樹脂
複合材料を赤外線吸収スペクトル、固体NMRでチェッ
クした結果、シランカップリング剤と結晶シリカの水酸
基及びエポキシ樹脂のエポキシ基が反応していることが
確認できた。
【0012】<熱硬化性樹脂複合材料3>撹拌機付きの
フラスコの中に溶融シリカ(住友石炭鉱業(株)製 S
S−F5;平均粒子径 約14μm)450g、トルエ
ン500gを添加し、撹拌機で撹拌しながら滴下ロート
にてアミノ基含有シランカップリング剤(γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン 日本ユニカー(株)製 A
−1100、アミン当量110.7)10.5gを添加
し、80℃で3時間撹拌後、クレゾールノボラックエポ
キシ樹脂(日本化薬(株)製 EOCN−102;エポ
キシ当量210)100g、触媒(2−フェニルイミダ
ゾール、四国化成(株)製)1gを配合した後、溶媒を
減圧下で除去し、次いで、小型のヘンシェルミキサーに
投入し、500〜700rpmで撹拌しながら、更に温
度80℃〜120℃で1〜3時間反応させて本発明の熱
硬化性樹脂複合材料を得た。得られた熱硬化性樹脂複合
材料を赤外線吸収スペクトル、固体NMRでチェックし
た結果、シランカップリング剤と溶融シリカの水酸基及
びエポキシ樹脂のエポキシ基が反応していることが確認
できた。
【0013】<熱硬化性樹脂複合材料4>撹拌機付きの
フラスコの中に溶融シリカ(住友石炭鉱業(株)製 S
S−F5;平均粒子径 約14μm)450g、トルエ
ン500gを添加し、撹拌機で撹拌しながら滴下ロート
にてエポキシ基含有シランカップリング剤(γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン 日本ユニカー
(株)製 A−187、エポキシ当量236)22.5
gを添加し、80℃で3時間撹拌後、フェノールノボラ
ック樹脂(住友デュレズ(株)製 PR−51470;
OH当量105)50g、触媒(2−フェニルイミダゾ
ール、四国化成(株)製)1gを配合した後、溶媒を減
圧化で除去し、次いで、小型のヘンシェルミキサーに投
入し、500〜700rpmで撹拌しながら、更に温度
80℃〜120℃で1〜3時間反応させて本発明の熱硬
化性樹脂複合材料を得た。得られた熱硬化性樹脂複合材
料を赤外線吸収スペクトル、固体NMRでチェックした
結果、シランカップリング剤と溶融シリカ及びフェノー
ル樹脂の水酸基が反応していることが確認できた。
【0014】《実施例1〜4及び比較例1〜2》第1〜
2表に示す配合原料を混合、混練、粉砕してエポキシ樹
脂成形材料を得、該成形材料をトランスファー成形して
成形品を得た。その成形品の評価結果も合わせて第1表
に示す。尚、得られた成形品の特性評価は下記の方法で
行った。 (1) ヒートサイクル:30×25×5mmの成形品の底
面に25×25×3mmの銅板を埋め込み、−40℃と
+200℃の恒温槽に各30分ずつ入れ、100サイク
ル繰り返した後の樹脂クラックを調べた。 (2) 曲げ強さ:JIS K6911に準じて測定した。 (3) スパイラルフロー:EMMI規格に準じた金型を使
用し、175℃,70Kg/cm2の条件で測定した。 (4)成形外観 (成形品表面を目視で判定した。 成形品
の表面が平滑な場合は○、 凹凸が生じたものは×と
した。)
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【発明の効果】本発明の製造方法により、無機充填材の
分散性及び樹脂と無機充填材との界面強度が良好な熱硬
化性樹脂複合材料が得られ、該熱硬化性樹脂複合材料を
用いることにより、分散性、機械特性に優れる熱硬化性
樹脂組成物が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 61/00 LMQ C08L 61/00 LMQ 63/00 NLD 63/00 NLD

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸基を有する微粒粉末(a)と官能基
    を1個以上有するシランカップリング剤(b)を混合撹
    拌して微粒粉末表面を該シランカップリング剤で反応被
    覆した後、更に該官能基と反応可能な官能基を2個以上
    有する熱硬化性樹脂(c)と触媒(d)を添加し、反応
    させることにより、微粒粉末表面に熱硬化性樹脂を固定
    することを特徴とする熱硬化性樹脂複合材料の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 微粒粉末(a)が平均粒子径100μm
    以下である請求項1記載の熱硬化性樹脂複合材料の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 微粒粉末(a)が、カーボンブラック、
    結晶シリカ、溶融シリカ、シリカゲル、アルミナのなか
    から選ばれた少なくとも1つ以上である請求項1又は2
    記載の熱硬化性樹脂複合材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 シランカップリング剤の官能基がアミノ
    基又はエポキシ基である請求項1、2又は3記載の熱硬
    化性樹脂複合材料の製造方法。
  5. 【請求項5】 熱硬化性樹脂(c)の官能基が、エポキ
    シ基、水酸基又はアミノ基である請求項1、2、3又は
    4記載の熱硬化性樹脂複合材料の製造方法。
  6. 【請求項6】 熱硬化性樹脂(c)がフェノール樹脂又
    はエポキシ樹脂である請求項1、2、3、4又は5記載
    の熱硬化性樹脂複合材料の製造方法。
  7. 【請求項7】 触媒(d)が有機リン化合物、イミダゾ
    ール類、アミン類の中から選ばれた少なくとも1種以上
    である請求項1、2、3、4、5又は6記載の熱硬化性
    樹脂複合材料の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項1、2、3、4、5、6又は7記
    載の製造方法により得られる熱硬化性樹脂複合材料。
JP27924495A 1995-10-26 1995-10-26 熱硬化性樹脂複合材料の製造方法及び熱硬化性樹脂複合材料 Pending JPH09118829A (ja)

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