JPH01161041A - マトリックス樹脂組成物 - Google Patents

マトリックス樹脂組成物

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JPH01161041A
JPH01161041A JP31733387A JP31733387A JPH01161041A JP H01161041 A JPH01161041 A JP H01161041A JP 31733387 A JP31733387 A JP 31733387A JP 31733387 A JP31733387 A JP 31733387A JP H01161041 A JPH01161041 A JP H01161041A
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JP
Japan
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component
parts
epoxy resin
weight
resin composition
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Pending
Application number
JP31733387A
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English (en)
Inventor
Sakanori Ito
栄記 伊藤
Tokio Kikuchi
菊地 時雄
Tomohiro Nakanishi
朋宏 中西
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.)
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はマトリックス樹脂組成物に係り、ざらに詳しく
は、耐熱性と伸度のバランスのとれた優れたコンポジッ
ト物性を得ることのできる炭素繊維強化プラスチックの
プリプレグ用マトリックス樹脂組成物に関するものでお
る。
[従来の技術] 炭素繊維は、軽量であって高強度、高弾性率を有し、樹
脂との複合体、いわゆるプリプレグの形で、例えば釣竿
、ゴルフクラブおるいはバドミントンのシVフト等のス
ポーツ・レジャー用品、板バネヤハニカム構造材等の工
業材料、ざらには、自動車用、航空機用あるいは医療材
料用等の各種素材として、成形材料の分野で広く利用さ
れている。
ところで、このような炭素繊維強化プラスチック(以下
、CFRPと略す)を製)告するのに用いられる従来の
樹脂成分としては、例えば、特公昭6()−58、42
0号公報あるいは特公昭58−167、625号公報等
に見られるように、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂が50%以上使用するもの、又は、フェノールノボラ
ック型及びタレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のノ
ボラック型]ニポキシ樹脂の混合物にビスフェノールA
型エポキシ樹脂を配合使用するものが知られている。
しかしながら、このようなCFRPは、どれを、僅々の
製品に成形する際に切削加工が行われるが、その際の温
度上昇に耐え得るように、通常150°C程度のガラス
転移点Tgが必要とされている。そこで、従来において
、耐熱性能の良好なノボラック型エポキシ樹脂を多く配
合した樹脂組成物が用いられてきた。
しかるに、このような樹脂組成物を用いたプリプレグは
、炭素繊維の配列方向を同一にして成形する場合は何等
問題がないが、CFRPとして使用する場合、それ自身
が示す異方性を少なくする必要から、繊維の配列方向を
例えば0’ /±45°10°の如くなるように積層し
て使用されるのが普通でおる。ところが、このように積
層した後に硬化させると、繊維方向の違いに起因する熱
収縮の差に伴って応力が発生し、この応力が原因になっ
て繊維が交差する層間において剥離が生じ、著しい場合
はクランクを発生する結果となり、成形物の伸度が低下
し、脆化の原因となる等機械的性能の低下を招くことに
なる。
このようにCFRPのマトリックス樹脂については、伸
度の大きいことが中東であるにもかかわらず、従来とも
すれば耐熱性のみに重点が置かれすき゛るぎらいがあっ
た。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明者等は、かかる観点に鑑みて鋭意検討を行なった
結果、本発明を完成したものでおり、その目的とすると
ころは、上述したような従来のマトリックス樹脂組成を
改良し、特に伸度と耐熱性のバランスがとれた優れた性
能を有する71〜リックス樹脂組成物を提供することに
ある。
[問題点を解決するための手段] すなわち、本発明は、下記A、B、C及びD成分 A:ノボラック型エポキシ樹脂50〜90小量部、B:
ウレタン変成エポキシ樹脂10〜50重量部、Cニジシ
アンジアミド、 D:fi、J化促進剤 を必須成分とし、A及びB成分の総ff1100重量部
に対してC成分1〜10Ij量部及びD成分1〜10@
吊部を配合してなるマトリックス樹脂組成物である。
先ず、本発明においてA成分として用いられるノボラッ
ク型エポキシ樹脂とは、フェノールノボラック型エポキ
シ樹脂及びタレゾールノボラック型エポキシ樹脂あるい
はこれらの混合物を示すものでおり、目的に応じて適宜
単独又は混合して使用される。
このようなフェノールノボラック型エポキシ樹脂として
は、例えば油化シェルエポキシ()木製商品のエピコー
ト−152やエピコート−154、日本チバカ′イギー
〇木製商品のアラルダイトEPN−1138やアラルダ
イトEPN−1139あるいは大日本インキ(体製商品
のエピクロンN−7/lo等かおり、さらには、これら
の相当品を適宜選択して用いることができる。
また、タレゾールノボラック型エポキシ樹脂としては、
例えば日本チバガイギー(体製商品のECN−1273
やECN−1280,おるいは、住友化学工業(I米製
商品のESCN−220シリーズ、さらには、これらの
相当品を適宜選択して用いることができる。
これらのA成分(か1脂は、そのいづ′−れもエポキシ
当量が小ざく 架橋密度が高くなるため、得られる硬化
成形物は、弾性率並びに耐熱性の優れたものが得られる
半面、過剰に用いる場合はいずれも成形物の伸度を低下
させ、脆化の原因となる。そこで、このような特性を考
慮して、樹脂組成物中の配合碩として、上記へ成分とB
成分との総量1001i部の内、このA成分のノボラッ
ク型エポキシ樹脂を50〜901♀部、好ましくは40
〜70重量部使用するのがよい。これらA成分の)ム・
1脂が50車量部より少ないと充分な弾性率おるいは耐
熱性をCFRP硬化物に付与することができり、また、
90重凹部より多くなるとそれぞれCI’ RP (l
’!!化物の伸度が低下し、材質か、脆化する。
また、本発明において用いられる日成分のウレタン変成
エポキシ樹脂としては、例えば旭電化T業(体製商品の
アデカレジンEpu−6、EPLI−6へ、EPtl−
10、EPU−11等のイソシアネートで変成したエポ
キシ樹脂で市って、硬化後の成形物に対し非常に高い可
撓性を付与することができるものである。従って上記A
成分に配合することは)巾めで有効てζ坊るが、その反
面過剰に用いると耐熱性の不足を招きやすい。それ故、
樹脂組成物中の配合量として、これらA十B成分の総f
f1100重ffi部の内、C成分は10〜50手量部
であることが必要である。
配合量が50fi量部より多い場合はCFRPの耐熱性
が不足し、10重量部より少ない場合は1qられた硬化
物の伸度が低下し、材質が脆化する。
次に、上述したA+8成分からなるエポキシ樹脂に対し
、本発明においては、C成分のジシアンジアミドを硬化
剤として上記エポキシ樹脂A+B成分の総量100手量
部に対し1に10重量部配合するものでおる。この場合
、1重量部より少ないと硬化速度が遅くて成形に時間を
要し、また、10Φ量部より多いと積層プリプレグ成形
体とした場合のV間剪断強度等の特性が低下するように
なる。
このC成分のジシアンジアミドは、本発明においてD成
分とする硬化促進剤と併用することにより所期の効果を
発揮する。すなわち、ジシアンジアミドの硬化促進剤と
なりうる適当な化合物を併用することにより140℃以
下の低温硬化が可能となり、かつ、シェルフライフも2
0’Cで2か月収上を維持することができるようになる
。このようなり成分の硬化促進剤としては、イミダゾー
ル誘導体く例えば四国化成工業flll製商品のキュア
ゾール2P4MllZ)あるいはイミダゾールのカルボ
ン酸塩や金属錯塩等又は尿素化合物(例えば3−(3,
4−ジクロロフェニル)−1,1−Nジメチル尿素)等
が優れた効果を示す。この場合、D成分のエポキシ樹脂
A+8成分総量100重量部に対する配合量は1〜10
重量部で必って、1重量部より少ないとC成分硬化剤の
硬化速度を促進させることが難しく、10中吊部より多
いと硬化成形物の強度が低下する。
本発明の樹脂組成物は、以上述べたA、B、C及びI〕
酸成分必須とするものでおるが、本発明においては、こ
の他必要に応じて、CFRPの硬化過程でのマトリック
ス樹脂の粘度低下を抑制する目的で、ダイマー酸ジグリ
シジルエステル型樹脂を使用することができる。
この樹脂は、リノール酸のダイマーにグリシジル基を導
入したものが代表的なもので必って、例えば油化シェル
エポキシ賛1製商品のエピコート−871やエピコート
−872等あるいはこれらの相当品が挙げられるが、こ
れらは従来のCFRPのマトリックス樹脂に較べてその
粘度の温度依存性が極めて小さい。従って、この成分を
上記△成分、すなわらノボラック型エポキシ樹脂及びC
成分、すなわちウレタン変成エポキシ樹脂に配合するこ
とにより、耐熱性並びに)震域的性能を確保し、かつ、
可撓性を調整して良好な伸度を確保すると共に、優れた
成形性も付与することができる。
これらの特性を考慮すると、このダイマー酸ジグリシジ
ルエステル型樹脂成分の樹脂組成物中への配合量として
は、上記A十B成分にこの成分をh[1えた総量100
手量部の内、10〜30手量部でおることが望ましい。
この成分の配合量が30重量部より多いとCFRpHL
’化物の耐熱性が低下し、1011部より少ない場合に
は硬化物の成形性の低下おるいは可撓性の不足が生ずる
ことになる。
なお、本発明においては、これらのほか、適度のタック
性おるいはドレープ性をプリプレグに付与するため、組
成物の粘度調整をさらに行なうこともでき、その手段と
してエポキシ樹脂の分子量を調節する等の(まか、熱可
塑性ポリマー等を添ハ0してしよい。ざらに、必要によ
り無水シリカ、顔料、ゴム状物質等を添加することもで
きる。
また、本発明の樹脂組成物と共に使用する炭素繊維とし
ては、レーヨン系、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系
等、いずれの炭素繊維であっても外支えない。
[実施例1 以下、実施例に基いて、本発明を具体的に説明する。
A成分のタレゾールノボラック型:Lポキシ樹脂として
日本チバガイギー()木製商品名ECN−1273を、
また、A成分のフェノールノボラック型エポキシ樹脂と
して大日本インキ■製商品名エピクロンN−740を使
用し、C成分のウレタン変成エポキシ樹脂として旭光化
工業(In商品名アデカレ゛ジンEPtJ−6を使用し
、C成分の硬化剤としてジシアンジアミド(以下、DI
CYと略する)を使用し、また、C成分の硬化促進剤と
して3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−Nジ
メチル尿素(以下、DCHllと略する)を使用し、こ
れらを混合して第1表に示す配合割合のプリプレグ用マ
トリックス樹脂組成物を調製した。
次に、市販のポリアクリロニトリル系炭素繊維(旭日本
カーボン(I木製商品名ハイカーボロン)に上記樹脂組
成物をホットメルト法により含浸させ、一方向性炭素繊
維プリプレグを得た。
さらに、第1表においてその他の成分としてダイマー酸
ジグリシジルエステル(油化シェルエポキシ(In商品
名:エピコート−872)を、また、比較例としてビス
フェノールA型エポキシ樹脂く油化シェルエポキシ■製
部品名:エピコート−1001、エピコート−828)
をそれぞれ使用した。
次に、このようにして得られたプリプレグについて、一
方では繊維方向がO°力方向なるように厚さ2mm及び
幅約13mmの平板に積層してガラス転移点1゛9の測
定用試験片とし、他方では繊維方向がO°力方向45°
方向になるように交互に積層して厚さ2mm及び内径5
0mmのパイプ状にまいてクラツク12察用試験片とし
、これらを平板の場合は面圧8 Kg/ ciで、また
、パイプの場合は4に’ilfのテープテンションでい
ずれ=l>140’C1120分の硬化条件で成形物と
し、それぞれの試験に供した。第1表において、No、
 1、No、 2、No、 3及びNo、 4が本発明
の実施例でおり、No、 5、No、6、No、 7、
No、 8及びNo、 9が比較例である。結果を第1
表に示す。
第1表に見られるように、A成分とC成分の配合υ1合
についてみると、No、 7やNo、9のようにA成分
が少ない場合にはNo、 7のようにビスフェノールA
型樹脂を多く含むものでもパイプ成形時にクラックが発
生″t!す不良率が0%ではあるが、Tgか低下し耐熱
性が低下することがわかる。
また、No、 8はA成分が過剰でかつC成分を含まな
いために不良率が高い。さらに、No、 5及びNo、
 6は、C成分を含まないかあるいは不足しており、か
つ、ビスフェノールA型樹脂を含むためにかなりの不良
が発生する。
これに対し、N011ないしN014のようにへ成分と
C成分の配合割合が本発明の適性範囲内にあるしのは、
そのいずれも耐熱性と伸度の両者を@足することが判明
した。
[発明の効果] 本発明によれば、耐熱性と伸度のバランスのとれた優れ
たCFRPのプリプレグ用マトリックス樹脂組成物を提
供することができ、産業の発展に貢献するところ、極め
て顕著なものがある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  下記A、B、C及びD成分 A:ノボラック型エポキシ樹脂50〜90重量部、B:
    ウレタン変成エポキシ樹脂10〜50重量部、C:ジシ
    アンジアミド、及び、 D:硬化促進剤 を必須成分とし、A及びB成分の総量100重量部に対
    してC成分1〜10重量部及びD成分1〜10重量部を
    配合してなるマトリックス樹脂組成物。
JP31733387A 1987-12-17 1987-12-17 マトリックス樹脂組成物 Pending JPH01161041A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007526369A (ja) * 2004-02-25 2007-09-13 シーカ・テクノロジー・アーゲー 半製品およびサンドウィッチ複合材料を製造するための2液型接着剤

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007526369A (ja) * 2004-02-25 2007-09-13 シーカ・テクノロジー・アーゲー 半製品およびサンドウィッチ複合材料を製造するための2液型接着剤

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