JPH0241315A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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- JPH0241315A JPH0241315A JP19004988A JP19004988A JPH0241315A JP H0241315 A JPH0241315 A JP H0241315A JP 19004988 A JP19004988 A JP 19004988A JP 19004988 A JP19004988 A JP 19004988A JP H0241315 A JPH0241315 A JP H0241315A
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- epoxy resin
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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。
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、一般にはエポキシ樹脂組成物に関するもので
あり、更に詳しく言えば弾性率、硬度、耐熱性に優れて
いると共に、特に靭性に優れたエポキシ樹脂組成物、例
えば土木建築用材料、塗料、ライニング材、接着剤、電
気機器成形材料1機械部品、治工具、繊維強化複合材料
(以下FRPと略す)用マトリクス樹脂等を得ることの
できる優れたエポキシ樹脂組成物に関するものである。
あり、更に詳しく言えば弾性率、硬度、耐熱性に優れて
いると共に、特に靭性に優れたエポキシ樹脂組成物、例
えば土木建築用材料、塗料、ライニング材、接着剤、電
気機器成形材料1機械部品、治工具、繊維強化複合材料
(以下FRPと略す)用マトリクス樹脂等を得ることの
できる優れたエポキシ樹脂組成物に関するものである。
従来、エポキシ樹脂は、耐熱性1弾性率、硬度および耐
薬品性に優れ、特にアラミド繊維、ガラス繊維及び炭素
繊維などの強化繊維とマトリクス樹脂からなる複合材料
に広く用いられている。しかしながら、従来のエポキシ
樹脂は、用途や使用方法によって種々の問題点がある。
薬品性に優れ、特にアラミド繊維、ガラス繊維及び炭素
繊維などの強化繊維とマトリクス樹脂からなる複合材料
に広く用いられている。しかしながら、従来のエポキシ
樹脂は、用途や使用方法によって種々の問題点がある。
特にFRP用マトリクス樹脂として用いた際のFRPの
機械的強度、とりわけ衝撃特性、疲労特性等に影響を与
える靭性に問題がある。そのために、エポキシ樹脂をマ
トリクス樹脂として使用する場合には、マトリクス樹脂
、つまりエポキシ樹脂硬化物に可撓性を付与させ1機械
的強度、特に靭性に優れたエポキシ樹脂硬化物を提供す
るべく、例えば硬化剤を選択したり、可撓性付与剤を添
加する等の種々の方法が検討されている。
機械的強度、とりわけ衝撃特性、疲労特性等に影響を与
える靭性に問題がある。そのために、エポキシ樹脂をマ
トリクス樹脂として使用する場合には、マトリクス樹脂
、つまりエポキシ樹脂硬化物に可撓性を付与させ1機械
的強度、特に靭性に優れたエポキシ樹脂硬化物を提供す
るべく、例えば硬化剤を選択したり、可撓性付与剤を添
加する等の種々の方法が検討されている。
このような従来の方法では、エポキシ樹脂硬化物の可撓
性は成る程度改善することはできるが、エポキシ樹脂硬
化物の本来の特長である弾性率、硬度及び耐熱性等の物
性の著しい低下が見られ。
性は成る程度改善することはできるが、エポキシ樹脂硬
化物の本来の特長である弾性率、硬度及び耐熱性等の物
性の著しい低下が見られ。
FRPの靭性の大きな改善を図り得ないばかりか、更に
は耐薬品性、耐候性、耐水性等をも低下させる問題が生
じる。
は耐薬品性、耐候性、耐水性等をも低下させる問題が生
じる。
一方、特開昭62−127317号には、−分子中に少
なくとも二個以上のポリエポキシ化合物、高分子量エポ
キシ樹脂、ジシアンジアミド、及び/又は硬化促進剤か
らなるプリプレグ用エポキシ樹脂組成物が開示されてい
る。
なくとも二個以上のポリエポキシ化合物、高分子量エポ
キシ樹脂、ジシアンジアミド、及び/又は硬化促進剤か
らなるプリプレグ用エポキシ樹脂組成物が開示されてい
る。
しかしながら、このようなエポキシ樹脂組成物をプリプ
レグ用エポキシ樹脂組成物として使用した場合には、タ
ック性、ドレープ性、樹脂フロー性1作業性、保存安定
性等に問題があり、その改善が望まれていた。
レグ用エポキシ樹脂組成物として使用した場合には、タ
ック性、ドレープ性、樹脂フロー性1作業性、保存安定
性等に問題があり、その改善が望まれていた。
この点を改善するため、本発明者らは先に「ビスフェノ
ールA系エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含有し
、前記ビスフェノールA系エポキシ樹脂は、エポキシ当
量が190以下のものを40重量部以下含み、全体の数
平均分子量は600−1300であることを特徴とする
エポキシ樹脂組成物」を提案した(特願昭63−773
25号)。
ールA系エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含有し
、前記ビスフェノールA系エポキシ樹脂は、エポキシ当
量が190以下のものを40重量部以下含み、全体の数
平均分子量は600−1300であることを特徴とする
エポキシ樹脂組成物」を提案した(特願昭63−773
25号)。
かかるエポキシ樹脂組成物はプリプレグ用樹脂として用
いた時のタック性、ドレープ性、作業性及び保存安定性
に優れたものであるが、その後の本発明者らの検討によ
れば、このエポキシ樹脂は数平均分子量が高くその溶融
粘度も高いことから、常温あるいはそれ以下の温度では
タック性やドレープ性が必ずしも良好なものとはいえず
、更には環境温度によってタック性やドレープ性が変化
してしまい、広い温度範囲で安定した性状を示すもので
なく、また靭性や可撓性等の機械的物性更には剛性及び
強度の点に若干の問題点があることが判明した。
いた時のタック性、ドレープ性、作業性及び保存安定性
に優れたものであるが、その後の本発明者らの検討によ
れば、このエポキシ樹脂は数平均分子量が高くその溶融
粘度も高いことから、常温あるいはそれ以下の温度では
タック性やドレープ性が必ずしも良好なものとはいえず
、更には環境温度によってタック性やドレープ性が変化
してしまい、広い温度範囲で安定した性状を示すもので
なく、また靭性や可撓性等の機械的物性更には剛性及び
強度の点に若干の問題点があることが判明した。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は高温下はもとより常温あるいはそれ以下の温度
下においても優れたタック性及びドレープ性を示し、し
かもこれらの性状が広い温度範囲に亘って安定に持続す
ると共に靭性や可撓性等の機械的性能吏には剛性や強度
の物理的性能等の優れた成形体を与えるエポキシ樹脂組
成物を提供することにある。
の目的は高温下はもとより常温あるいはそれ以下の温度
下においても優れたタック性及びドレープ性を示し、し
かもこれらの性状が広い温度範囲に亘って安定に持続す
ると共に靭性や可撓性等の機械的性能吏には剛性や強度
の物理的性能等の優れた成形体を与えるエポキシ樹脂組
成物を提供することにある。
本発明者らの検討によれば、上記目的は特定範囲の数平
均分子量をもち、かつ特定の分子量分布を有するエポキ
シ樹脂を用いると共に特定の混合系エポキシ樹脂硬化剤
を併用することによって達成できることが知見された。
均分子量をもち、かつ特定の分子量分布を有するエポキ
シ樹脂を用いると共に特定の混合系エポキシ樹脂硬化剤
を併用することによって達成できることが知見された。
すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物はビスフェノー
ルA系エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含有し、
前記ビスフェノールA系エポキシ樹脂は、数平均分子量
が450〜700であり、かつその重量平均分子量と数
平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が1
.3−3.0であり、前記エポキシ樹脂硬化剤は、脂肪
族アミン、芳香族アミン、ポリアミドアミン、ジシアン
ポリアミド等のアミン系硬化剤;ビスフェノール類、フ
ェノールHffl類、ビニルフェノールの重合物等のフ
ェノール系硬化剤;及び無水マレイン酸、無水コハク酸
、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジッ
ク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物類
硬化剤から選択される一種又は複数種のエポキシ樹脂硬
化剤(A)と下記一般式低級アルキル基及びフェニル基
から選ばれる基であり、 ;Y、 Y’はH1低級アル
キル基及び電子吸引性基から選ばれる基であり、;Rは
H及び低級アルキル基から選ばれる基であり、;m、
nは1〜4の整数であり置換基の数を表わす。)で示さ
れるエポキシ樹脂硬化剤(B)とを混合してなる混合系
のエポキシ樹脂硬化剤であることを特徴とする。
ルA系エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤とを含有し、
前記ビスフェノールA系エポキシ樹脂は、数平均分子量
が450〜700であり、かつその重量平均分子量と数
平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)が1
.3−3.0であり、前記エポキシ樹脂硬化剤は、脂肪
族アミン、芳香族アミン、ポリアミドアミン、ジシアン
ポリアミド等のアミン系硬化剤;ビスフェノール類、フ
ェノールHffl類、ビニルフェノールの重合物等のフ
ェノール系硬化剤;及び無水マレイン酸、無水コハク酸
、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジッ
ク酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物類
硬化剤から選択される一種又は複数種のエポキシ樹脂硬
化剤(A)と下記一般式低級アルキル基及びフェニル基
から選ばれる基であり、 ;Y、 Y’はH1低級アル
キル基及び電子吸引性基から選ばれる基であり、;Rは
H及び低級アルキル基から選ばれる基であり、;m、
nは1〜4の整数であり置換基の数を表わす。)で示さ
れるエポキシ樹脂硬化剤(B)とを混合してなる混合系
のエポキシ樹脂硬化剤であることを特徴とする。
本発明で用いるビスフェノールA系エポキシ樹脂の第1
の特徴はその数平均分子量が450〜700.好ましく
は500〜650の範囲にあることである。数平均分子
量が450未満であると、低分子量成分が多くなり過ぎ
、得られるプリプレグのタック性やドレープ性が劣り、
また硬化時に樹脂フロー性が大きくなり、更には硬化物
の物性特に靭性が低下し、本発明の所期の目的を達成で
きない。また数平均分子量が700を越えると、靭性を
はじめとする良好な硬化物物性が得られるものの、低分
子量成分が少ないために常温下でのタック性やドレープ
性が低下し、それより低温下ではタック性やドレープ性
の性状が更に悪化し、プリプレグとして取扱うことが不
可能となる。
の特徴はその数平均分子量が450〜700.好ましく
は500〜650の範囲にあることである。数平均分子
量が450未満であると、低分子量成分が多くなり過ぎ
、得られるプリプレグのタック性やドレープ性が劣り、
また硬化時に樹脂フロー性が大きくなり、更には硬化物
の物性特に靭性が低下し、本発明の所期の目的を達成で
きない。また数平均分子量が700を越えると、靭性を
はじめとする良好な硬化物物性が得られるものの、低分
子量成分が少ないために常温下でのタック性やドレープ
性が低下し、それより低温下ではタック性やドレープ性
の性状が更に悪化し、プリプレグとして取扱うことが不
可能となる。
本発明で用いるエポキシ樹脂の第2の特徴は。
重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子fi
t/数平均分子址)が1.3〜3.0、好ましくは1,
5〜2.7の範囲にあることである。
t/数平均分子址)が1.3〜3.0、好ましくは1,
5〜2.7の範囲にあることである。
重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/
数平均分子量)が1.3未満であると、低分子量成分が
多くなり過ぎ、数平均分子量が450未満と同様な欠点
を生じる。また重量平均分子量と数平均分子量の比(重
量平均分子量/数平均分子量)が3.0を越えると、高
分子量成分が多くなり過ぎ。
数平均分子量)が1.3未満であると、低分子量成分が
多くなり過ぎ、数平均分子量が450未満と同様な欠点
を生じる。また重量平均分子量と数平均分子量の比(重
量平均分子量/数平均分子量)が3.0を越えると、高
分子量成分が多くなり過ぎ。
数平均分子量が700を越えた場合と同様な結果を生じ
るので好ましくない。
るので好ましくない。
本発明で用いるビスフェノールA系エポキシ樹脂は、例
えば、油化シェル■製のエピコート1001.1004
.1007.1009.1010(商品名)等を適宜混
合することにより調製できる。
えば、油化シェル■製のエピコート1001.1004
.1007.1009.1010(商品名)等を適宜混
合することにより調製できる。
更に、本発明者らの検討によれば、一般式低級アルキル
基及びフェニル基から選ばれる基であり、;Y、 Y’
はH1低級アルキル基及び電子吸引性基から選ばれる基
であり、;RはH及び低級アルキル基から選ばれる基で
あり、 ;m、 nは1〜4の整数であり、好ましくは
l又は2である置換基の数を表わす。)で示されるエポ
キシ樹脂硬化剤を、上記ビスフェノールA系エポキシ樹
脂と共に使用してエポキシ樹脂組成物を調製した場合に
は鎖状高分子が容易に形成され、特に靭性の点で優れた
エポキシ樹脂硬化物が得られるが、その反応エポキシ樹
脂の網目構造が緩くなり、剛性及び強度の点で若干の問
題があることが知見された。
基及びフェニル基から選ばれる基であり、;Y、 Y’
はH1低級アルキル基及び電子吸引性基から選ばれる基
であり、;RはH及び低級アルキル基から選ばれる基で
あり、 ;m、 nは1〜4の整数であり、好ましくは
l又は2である置換基の数を表わす。)で示されるエポ
キシ樹脂硬化剤を、上記ビスフェノールA系エポキシ樹
脂と共に使用してエポキシ樹脂組成物を調製した場合に
は鎖状高分子が容易に形成され、特に靭性の点で優れた
エポキシ樹脂硬化物が得られるが、その反応エポキシ樹
脂の網目構造が緩くなり、剛性及び強度の点で若干の問
題があることが知見された。
そこで、本発明者らは更に研究を進めたところ、通常、
エポキシ樹脂硬化剤として使用されている脂肪族アミン
、芳香族アミン、ポリアミドアミン、ジシアンポリアミ
ド等のアミン系硬化剤;ビスフェノール類、フェノール
樹脂類、ビニルフェノールの重合物等のフェノール系硬
化剤;及び無水マレイン酸、無水コハクは、メチルテト
ラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、メチル
ヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物類硬化剤から選
択される一種又は複数種のエポキシ樹脂硬化剤(A)と
下記一般式 低級アルキル基及びフェニル基から選ばれる基であり、
;Y、 Y’はH1低級アルキル基及び電子吸引性基か
ら選ばれる基であり、;RはH及び低級アルキル基から
選ばれる基であり、 ;m、 nは1−4の整数であり
置換基の数を表わす。)で示されるエポキシ樹脂硬化剤
(B)とを混合してなる混合系のエポキシ樹脂硬化剤を
上記ビスフェノールA系エポキシ樹脂と共に使用すれば
、高靭性を得ると共に、耐熱性、剛性及び強度も十分な
エポキシ樹脂硬化物を得ることができることを見出した
。
エポキシ樹脂硬化剤として使用されている脂肪族アミン
、芳香族アミン、ポリアミドアミン、ジシアンポリアミ
ド等のアミン系硬化剤;ビスフェノール類、フェノール
樹脂類、ビニルフェノールの重合物等のフェノール系硬
化剤;及び無水マレイン酸、無水コハクは、メチルテト
ラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、メチル
ヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物類硬化剤から選
択される一種又は複数種のエポキシ樹脂硬化剤(A)と
下記一般式 低級アルキル基及びフェニル基から選ばれる基であり、
;Y、 Y’はH1低級アルキル基及び電子吸引性基か
ら選ばれる基であり、;RはH及び低級アルキル基から
選ばれる基であり、 ;m、 nは1−4の整数であり
置換基の数を表わす。)で示されるエポキシ樹脂硬化剤
(B)とを混合してなる混合系のエポキシ樹脂硬化剤を
上記ビスフェノールA系エポキシ樹脂と共に使用すれば
、高靭性を得ると共に、耐熱性、剛性及び強度も十分な
エポキシ樹脂硬化物を得ることができることを見出した
。
通常のエポキシ樹脂硬化剤(A)に、前記一般式で示さ
れる特異な硬化剤(B)を混合して得られる混合系のエ
ポキシ樹脂硬化剤をビスフェノールA系エポキシ樹脂と
共に使用した場合には、エポキシ樹脂硬化物の硬化反応
の反応初期段階で前記−般式で示される硬化剤により鎖
状高分子が形成され、反応の後期段階ではその鎖状高分
子の水酸基とエポキシ樹脂側のグリシジル基との反応で
次々に橋かけ反応を起こし、又同時に混合した他の硬化
剤によりエポキシ樹脂との橋かけ反応が行なわれ、且つ
、これらの反応は均一にしかも連続して進行するために
上述した反応の2つの橋かけ構造が互いに複雑にからみ
合った形態を示し硬化物のモルフォロジーは均一となり
、靭性のみならず剛性及び強度も十分に得られるものと
解される。
れる特異な硬化剤(B)を混合して得られる混合系のエ
ポキシ樹脂硬化剤をビスフェノールA系エポキシ樹脂と
共に使用した場合には、エポキシ樹脂硬化物の硬化反応
の反応初期段階で前記−般式で示される硬化剤により鎖
状高分子が形成され、反応の後期段階ではその鎖状高分
子の水酸基とエポキシ樹脂側のグリシジル基との反応で
次々に橋かけ反応を起こし、又同時に混合した他の硬化
剤によりエポキシ樹脂との橋かけ反応が行なわれ、且つ
、これらの反応は均一にしかも連続して進行するために
上述した反応の2つの橋かけ構造が互いに複雑にからみ
合った形態を示し硬化物のモルフォロジーは均一となり
、靭性のみならず剛性及び強度も十分に得られるものと
解される。
本発明においては、エポキシ樹脂硬化剤(A)とエポキ
シ樹脂硬化剤(B)の混合割合は任意に選択し得るが、
好ましくは、エポキシ樹脂硬化剤(A)は活性水素量比
85〜5%、エポキシ樹脂硬化剤(B)は活性水素量比
15〜95%である。
シ樹脂硬化剤(B)の混合割合は任意に選択し得るが、
好ましくは、エポキシ樹脂硬化剤(A)は活性水素量比
85〜5%、エポキシ樹脂硬化剤(B)は活性水素量比
15〜95%である。
又、前記エポキシ樹脂硬化剤(A)の中では、特に、ジ
アミノジフェニルスルフォン(OOS) 、ジアミノジ
フェニルメタン(DDM)、ポリアミドアミン。
アミノジフェニルスルフォン(OOS) 、ジアミノジ
フェニルメタン(DDM)、ポリアミドアミン。
ジシアンジアミド(DICY)、メチルヘキサヒドロ無
水フタル酸が好適である。
水フタル酸が好適である。
又、前記エポキシ樹脂硬化剤(B)は、全R中、Rが低
級アルキル基(例えば炭素数1−6)とされる2級アニ
リン骨格の量は60モル%以上、好ましくは80モル%
以上がアルキル基であり、つまりRがアルキル基とされ
る2級アニリン骨格の量が全アニリン骨格中の60モル
%以上、好ましくは80モル2以上とされる。
級アルキル基(例えば炭素数1−6)とされる2級アニ
リン骨格の量は60モル%以上、好ましくは80モル%
以上がアルキル基であり、つまりRがアルキル基とされ
る2級アニリン骨格の量が全アニリン骨格中の60モル
%以上、好ましくは80モル2以上とされる。
又、エポキシ樹脂硬化剤(B)において、Rは炭素数1
〜3のアルキル基が好適であり、Xは−CH,−(R’
、R//がHである場合)が好ましい、更に、エポキシ
樹脂硬化剤(B)において、Y、Y’はH1低級アルキ
ル基又は電子吸引性基から選択された1種又は複数種の
基が存在しており、電子吸引性基はF、 Cm、 Br
のハロゲン基、或いはニトロ基、トリフルオロメチル基
とされ、R/、R/7は炭素数1〜6、特に1〜3のア
ルキル基、 m、nは1又は2が好適である。
〜3のアルキル基が好適であり、Xは−CH,−(R’
、R//がHである場合)が好ましい、更に、エポキシ
樹脂硬化剤(B)において、Y、Y’はH1低級アルキ
ル基又は電子吸引性基から選択された1種又は複数種の
基が存在しており、電子吸引性基はF、 Cm、 Br
のハロゲン基、或いはニトロ基、トリフルオロメチル基
とされ、R/、R/7は炭素数1〜6、特に1〜3のア
ルキル基、 m、nは1又は2が好適である。
上述したように、上記エポキシ樹脂硬化剤(A)とエポ
キシ樹脂硬化剤(B)との混合したものから成る混合系
のエポキシ樹脂硬化剤を前記ビスフェノールA系エポキ
シ樹脂と共に使用した場合には。
キシ樹脂硬化剤(B)との混合したものから成る混合系
のエポキシ樹脂硬化剤を前記ビスフェノールA系エポキ
シ樹脂と共に使用した場合には。
エポキシ樹脂硬化剤の硬化反応の反応初期段階で、硬化
剤(B)により、鎖状高分子が形成される6反応の後期
段階ではその鎖状高分子内の水酸基とエポキシ樹脂側の
グリシジル基との反応で次々に橋かけ反応を起こし、同
時に混合した硬化剤(A)により、又エポキシ樹脂との
橋かけ反応が行なわれる。これらの反応は均一にしかも
連続して進行するため、上述した反応の2つの橋かけ構
造が互いに複雑にからみ合った形態を示す。硬化剤の混
合割合は好ましくは、エポキシ樹脂硬化剤(A)は活性
水素量比85〜5%、エポキシ樹脂硬化剤(B)は活性
水素量比15〜95%、好ましくは、エポキシ樹脂硬化
剤(A)は活性水素量比25〜75%、その時のエポキ
シ樹脂硬化剤(B)は活性水素量比75〜25%の範囲
で極めて好適な橋かけ反応が進行し、硬化物のモルフォ
ロジーは均一となる。特に、硬化剤(B)による橋かけ
反応は、ことのほか靭性に優れた性質を示し、硬化剤(
A)による橋かけ反応は主に弾性率、耐熱性、更には剛
性及び強度の向上に寄与するものと思われる。
剤(B)により、鎖状高分子が形成される6反応の後期
段階ではその鎖状高分子内の水酸基とエポキシ樹脂側の
グリシジル基との反応で次々に橋かけ反応を起こし、同
時に混合した硬化剤(A)により、又エポキシ樹脂との
橋かけ反応が行なわれる。これらの反応は均一にしかも
連続して進行するため、上述した反応の2つの橋かけ構
造が互いに複雑にからみ合った形態を示す。硬化剤の混
合割合は好ましくは、エポキシ樹脂硬化剤(A)は活性
水素量比85〜5%、エポキシ樹脂硬化剤(B)は活性
水素量比15〜95%、好ましくは、エポキシ樹脂硬化
剤(A)は活性水素量比25〜75%、その時のエポキ
シ樹脂硬化剤(B)は活性水素量比75〜25%の範囲
で極めて好適な橋かけ反応が進行し、硬化物のモルフォ
ロジーは均一となる。特に、硬化剤(B)による橋かけ
反応は、ことのほか靭性に優れた性質を示し、硬化剤(
A)による橋かけ反応は主に弾性率、耐熱性、更には剛
性及び強度の向上に寄与するものと思われる。
第1図には、エポキシ樹脂硬化剤(A)としてジアミノ
ジフェニルメタン(DDM)を使用し、エポキシ樹脂硬
化剤(B)としてジメチルジアミノジフェニルメタン(
MeDDM)を種々の割合にて混合した場合の混合系の
エポキシ樹脂硬化剤の耐衝撃強度(IZOD)とガラス
転移温度(Tg)が示される。
ジフェニルメタン(DDM)を使用し、エポキシ樹脂硬
化剤(B)としてジメチルジアミノジフェニルメタン(
MeDDM)を種々の割合にて混合した場合の混合系の
エポキシ樹脂硬化剤の耐衝撃強度(IZOD)とガラス
転移温度(Tg)が示される。
第1図を参照することにより、本発明に使用される混合
系のエポキシ樹脂硬化剤のIZOD値は複合側ライン(
点線で示す)より相当大きくなることが理解されるであ
ろう。特にエポキシ樹脂(B)を活性水素量比15%以
上混合させた場合にIZOD値は飛躍的に向上すること
が理解されるであろう。又。
系のエポキシ樹脂硬化剤のIZOD値は複合側ライン(
点線で示す)より相当大きくなることが理解されるであ
ろう。特にエポキシ樹脂(B)を活性水素量比15%以
上混合させた場合にIZOD値は飛躍的に向上すること
が理解されるであろう。又。
IZOD値はエポキシ樹脂硬化剤(B)を活性水素量比
50%混合した場合に最大値を示しているが、これはこ
の混合割合のときに鎖状高分子の成長と架橋構造の形成
が十分且つバランスよく行なわれるためである。
50%混合した場合に最大値を示しているが、これはこ
の混合割合のときに鎖状高分子の成長と架橋構造の形成
が十分且つバランスよく行なわれるためである。
更に、第1図のガラス転移温度Tgのグラフから本発明
の如く混合系のエポキシ樹脂硬化剤を使用した場合には
、エポキシ樹脂硬化剤(B)の比率を上げるに従ってT
gは緩やかに低下することが理解される。
の如く混合系のエポキシ樹脂硬化剤を使用した場合には
、エポキシ樹脂硬化剤(B)の比率を上げるに従ってT
gは緩やかに低下することが理解される。
上記−数式で示されるエポキシ樹脂硬化剤(B)の特に
好ましいものについて具体例を例示すれば、次の通りで
ある。
好ましいものについて具体例を例示すれば、次の通りで
ある。
このように本発明で用いる混合系のエポキシ樹脂硬化剤
は、上記ビスフェノールA系エポキシ樹脂の1当量に対
し通常活性水素当量で0.6〜1.4、好ましくは0.
8〜1.2の割合で配合される。硬化剤の活性水素当量
比が0.6未満又は1.4より大きい場合には、エポキ
シ樹脂硬化剤の耐熱性、硬度が低下することとなり好ま
しくない。
は、上記ビスフェノールA系エポキシ樹脂の1当量に対
し通常活性水素当量で0.6〜1.4、好ましくは0.
8〜1.2の割合で配合される。硬化剤の活性水素当量
比が0.6未満又は1.4より大きい場合には、エポキ
シ樹脂硬化剤の耐熱性、硬度が低下することとなり好ま
しくない。
本発明によると上記硬化剤は、そのまま或いは溶剤に溶
解して、常温又は例えば50℃に加温してビスフェノー
ルA系エポキシ樹脂と混合すればよい。溶剤としては、
ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン等)、セロソルブ等)、アミドW4(ジメ
チルホルムアミド等)が好ましい。又、本発明に係るエ
ポキシ樹脂組成物の硬化条件は通常130℃で2時間、
好ましくは130℃で2時間硬化をさせた後、180℃
で2時間の後硬化を施したものである。
解して、常温又は例えば50℃に加温してビスフェノー
ルA系エポキシ樹脂と混合すればよい。溶剤としては、
ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン等)、セロソルブ等)、アミドW4(ジメ
チルホルムアミド等)が好ましい。又、本発明に係るエ
ポキシ樹脂組成物の硬化条件は通常130℃で2時間、
好ましくは130℃で2時間硬化をさせた後、180℃
で2時間の後硬化を施したものである。
更に、本発明のエポキシ樹脂組成物を調製するに際して
は、必要に応じて、オレフィンオキサイド、グリシジル
メタクリレート、スチレンオキサイド、フェニルグリシ
ジルエーテル等の反応性稀釈剤;フェノール類、3級ア
ミン類、イミダゾール類、三弗化ホウ素の錯塩、ピラゾ
ール類、アミノトリでゾール等の硬化促進剤:更にはシ
リカ粉末、アルミニウム粉末、マイカ、炭素カルシウム
等の充填剤を加えることもできる0通常これらの添加物
の使用量は、硬化剤とエポキシ樹脂の配合物に対し1反
応性稀釈剤は0〜15重量%、硬化促進剤は0〜5重量
%、充填剤は0〜70重量%とされる。
は、必要に応じて、オレフィンオキサイド、グリシジル
メタクリレート、スチレンオキサイド、フェニルグリシ
ジルエーテル等の反応性稀釈剤;フェノール類、3級ア
ミン類、イミダゾール類、三弗化ホウ素の錯塩、ピラゾ
ール類、アミノトリでゾール等の硬化促進剤:更にはシ
リカ粉末、アルミニウム粉末、マイカ、炭素カルシウム
等の充填剤を加えることもできる0通常これらの添加物
の使用量は、硬化剤とエポキシ樹脂の配合物に対し1反
応性稀釈剤は0〜15重量%、硬化促進剤は0〜5重量
%、充填剤は0〜70重量%とされる。
本発明の他の態様によれば、特に多少靭性を犠牲にして
も耐熱性等を向上させたい場合には、更に、エポキシ樹
脂成分としてビスフェノールA系エポキシ樹脂とは異な
る他のエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂100重量部に対
して50重量部以下含有させることができる。この場合
化のエポキシ樹脂の含有量が50重量部を越えると靭性
を著しく低下させることとなり好ましくない。
も耐熱性等を向上させたい場合には、更に、エポキシ樹
脂成分としてビスフェノールA系エポキシ樹脂とは異な
る他のエポキシ樹脂を全エポキシ樹脂100重量部に対
して50重量部以下含有させることができる。この場合
化のエポキシ樹脂の含有量が50重量部を越えると靭性
を著しく低下させることとなり好ましくない。
他のエポキシ樹脂としては、任意の通常市販されている
エポキシ樹脂を一種又は複数種選択して使用し得るが、
例えば、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂(ビスフェ
ノールA、F、S系エポキシ樹脂、ノボラック系エポキ
シ樹脂、臭素化ビスフェノールA系エポキシ樹脂)、環
式脂肪族エポキシ樹脂。
エポキシ樹脂を一種又は複数種選択して使用し得るが、
例えば、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂(ビスフェ
ノールA、F、S系エポキシ樹脂、ノボラック系エポキ
シ樹脂、臭素化ビスフェノールA系エポキシ樹脂)、環
式脂肪族エポキシ樹脂。
グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン
系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂を挙げることが
できる。
系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂を挙げることが
できる。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1〜7
本実施例では、ビスフェノールA系エポキシ樹脂として
、エピコート828(エポキシ当量184〜194、数
平均分子量380)、1001(エポキシ当量450〜
500、数平均分子量900)、1004(エポキシ当
量875〜975、数平均分子量1600)、1007
(エポキシ当量1750〜2200、数平均分子量29
00)、 1009(エポキシ当量2400−3300
、数平均分子量3750)及び1010(エポキシ当量
3000〜5000、数平均分子量5500) (油化
シェル■製、商品名)を、硬化剤(B)としてはジメチ
ルジアミノジフェニルメタン(MeDDM)又はジメチ
ルジアミノジフェニルスルホン(MeDDS)を硬化剤
(A)としてはジアミノジフェニルメタン(DDM)又
はジシアンジアミド(DICY)を使用し、表−1に示
す割合で調製しプリプレグ用のマトリクス樹脂を調製し
た。
、エピコート828(エポキシ当量184〜194、数
平均分子量380)、1001(エポキシ当量450〜
500、数平均分子量900)、1004(エポキシ当
量875〜975、数平均分子量1600)、1007
(エポキシ当量1750〜2200、数平均分子量29
00)、 1009(エポキシ当量2400−3300
、数平均分子量3750)及び1010(エポキシ当量
3000〜5000、数平均分子量5500) (油化
シェル■製、商品名)を、硬化剤(B)としてはジメチ
ルジアミノジフェニルメタン(MeDDM)又はジメチ
ルジアミノジフェニルスルホン(MeDDS)を硬化剤
(A)としてはジアミノジフェニルメタン(DDM)又
はジシアンジアミド(DICY)を使用し、表−1に示
す割合で調製しプリプレグ用のマトリクス樹脂を調製し
た。
尚、実施例7では、ビスフェノールA系エポキシ樹脂と
は異なるエポキシ樹脂成分の一例として更にエピコート
152(エポキシ当量172〜179.平均分子量37
0) (油化シェル■製、商品名)を20重量部添加し
た。
は異なるエポキシ樹脂成分の一例として更にエピコート
152(エポキシ当量172〜179.平均分子量37
0) (油化シェル■製、商品名)を20重量部添加し
た。
更に説明すると、各実施例において、表−1に示すエポ
キシ樹脂成分を150℃で加熱混合した。この混合物を
80℃まで冷却し、表−1に示す配合比で調製されたエ
ポキシ樹脂硬化剤を化学量論量添加して、常温で高靭性
を示すエポキシ樹脂組成物を調製した。
キシ樹脂成分を150℃で加熱混合した。この混合物を
80℃まで冷却し、表−1に示す配合比で調製されたエ
ポキシ樹脂硬化剤を化学量論量添加して、常温で高靭性
を示すエポキシ樹脂組成物を調製した。
これを2枚のガラス板とテフロンのスペーサから成る型
に流し込み、 100℃、2時間加熱し、更に200℃
、2時間オーブン中で加熱し、硬化させた。
に流し込み、 100℃、2時間加熱し、更に200℃
、2時間オーブン中で加熱し、硬化させた。
このようにして得られたエポキシ樹脂硬化物は3゜cm
X 30em X 3m+aの樹脂注型板から試験片
を切り出し、耐衝撃強度(IZOD)を測定した。その
結果を表−1に示す。またこのものはプリプレグ用とし
てのタック性、ドレープ性、樹脂フロー性、ハンドリン
グ性、保存安定性を有し、特に靭性の優れたエポキシ樹
脂であった。
X 30em X 3m+aの樹脂注型板から試験片
を切り出し、耐衝撃強度(IZOD)を測定した。その
結果を表−1に示す。またこのものはプリプレグ用とし
てのタック性、ドレープ性、樹脂フロー性、ハンドリン
グ性、保存安定性を有し、特に靭性の優れたエポキシ樹
脂であった。
又、上述の如くに加熱混合したエポキシ樹脂を一方向に
揃えた炭素繊維(強度350kg/m+a”、弾性率3
2t/am” )に含浸させ、プリプレグを得た。この
プリプレグはタック性に優れ、また15〜30℃の温度
範囲においてもタック性が変化せず、タック性の温度依
存性がないことが分った。
揃えた炭素繊維(強度350kg/m+a”、弾性率3
2t/am” )に含浸させ、プリプレグを得た。この
プリプレグはタック性に優れ、また15〜30℃の温度
範囲においてもタック性が変化せず、タック性の温度依
存性がないことが分った。
ついで、このプリプレグを12層積層し、上述の硬化条
件で加熱して成形体を得た。この成形体の衝撃後圧縮強
度(C^工)を測定した結果を表−1に示す、実施例1
.2.3.4.5.6.7の組成物は製造時の作業性も
よく、且つプリプレグとしての上記諸特性も良好であっ
た。
件で加熱して成形体を得た。この成形体の衝撃後圧縮強
度(C^工)を測定した結果を表−1に示す、実施例1
.2.3.4.5.6.7の組成物は製造時の作業性も
よく、且つプリプレグとしての上記諸特性も良好であっ
た。
比較例1〜11
表−1に示す組成割合にて、上記実施例1〜7に説明し
たと同様にしてエポキシ樹脂組成物及びプリプレグ等を
作製し試験を行なった。その結果を表−1に示す。
たと同様にしてエポキシ樹脂組成物及びプリプレグ等を
作製し試験を行なった。その結果を表−1に示す。
本発明に比較すれば、タック性、タック安定性(タック
性の温度依存性)および保存安定性、靭性等が悪いこと
が分る。また、 IZOD値やCAI値が著しく低下し
ていることが理解される。
性の温度依存性)および保存安定性、靭性等が悪いこと
が分る。また、 IZOD値やCAI値が著しく低下し
ていることが理解される。
なお、表−1における硬化剤の記号は次のものを示す。
MeDDN ニジメチルジアミノジフェニルメタンMe
DDS ニジメチルジアミノジフェニルスルフォンDI
CY :ジシアンジアミド なお、実施例5に係るエポキシ樹脂組成物、比較例8の
エポキシ樹脂組成物及び比較例9のエポキシ樹脂組成物
をマトリクス樹脂としたプリプレグのタック性の温度依
存性に関するデータを第2図に示す。
DDS ニジメチルジアミノジフェニルスルフォンDI
CY :ジシアンジアミド なお、実施例5に係るエポキシ樹脂組成物、比較例8の
エポキシ樹脂組成物及び比較例9のエポキシ樹脂組成物
をマトリクス樹脂としたプリプレグのタック性の温度依
存性に関するデータを第2図に示す。
第1図から、比較例8のようにエポキシ樹脂の重量平均
分子量と数平均分子量の比が2.2のものであってもエ
ポキシ樹脂の数平均分子量760のものは温度の上昇と
共にタック値が急昇し、プリプレグの粘着性が極端に変
化するので操業性が悪いことが分る。また、比較例9の
ようにエポキシ樹脂の数平均分子量が700を越え、か
つ重量平均分子量と数平均分子量が1.3〜3.0の範
囲外のものは、温度の上昇と共にプリプレグが柔らかく
なり過ぎプリプレグの取扱い性が悪くなることが理解さ
れる。
分子量と数平均分子量の比が2.2のものであってもエ
ポキシ樹脂の数平均分子量760のものは温度の上昇と
共にタック値が急昇し、プリプレグの粘着性が極端に変
化するので操業性が悪いことが分る。また、比較例9の
ようにエポキシ樹脂の数平均分子量が700を越え、か
つ重量平均分子量と数平均分子量が1.3〜3.0の範
囲外のものは、温度の上昇と共にプリプレグが柔らかく
なり過ぎプリプレグの取扱い性が悪くなることが理解さ
れる。
これに対して、本発明(実施例5)のエポキシ樹脂をマ
トリクスとしたプリプレグは温度が変化してもタック値
はその適正レベルである200〜300gの範囲内にあ
り、その保存性や作業性が良好であることが分る。
トリクスとしたプリプレグは温度が変化してもタック値
はその適正レベルである200〜300gの範囲内にあ
り、その保存性や作業性が良好であることが分る。
なお、タック値は、溶融樹脂を紙上に30μs程度コー
ティングしたサンプルをled!の短冊上にカットし、
このものをタック測定機(東洋精機■製ピクマタック)
の上下2ケのサンプルホールダーに固定し、数秒押し付
けた後、一定スピード(20+u+/分)で剥離し、そ
の際の応力をサンプルのタック値とした。
ティングしたサンプルをled!の短冊上にカットし、
このものをタック測定機(東洋精機■製ピクマタック)
の上下2ケのサンプルホールダーに固定し、数秒押し付
けた後、一定スピード(20+u+/分)で剥離し、そ
の際の応力をサンプルのタック値とした。
以上説明した如く構成される本発明に係るエポキシ樹脂
組成物は、該組成物にて得られたエポキシ樹脂硬化物が
、耐熱性、弾性率、硬度、および耐薬品性に優れると共
に、靭性、可撓性、衝撃強度に著しく優れ、破断強度、
熱衝撃に対するクラック性、密着性、接着性に優れたも
のである。このものを含有するプリプレグは高温下はも
とより常温あるいはそれ以下の温度下においても優れた
タック性及びドレープ性を示し、しかもこれらの。
組成物は、該組成物にて得られたエポキシ樹脂硬化物が
、耐熱性、弾性率、硬度、および耐薬品性に優れると共
に、靭性、可撓性、衝撃強度に著しく優れ、破断強度、
熱衝撃に対するクラック性、密着性、接着性に優れたも
のである。このものを含有するプリプレグは高温下はも
とより常温あるいはそれ以下の温度下においても優れた
タック性及びドレープ性を示し、しかもこれらの。
性状が広い温度範囲に亘って安定に持続するので、作業
性や保存安定性が飛躍的に増大する。
性や保存安定性が飛躍的に増大する。
第1図は、DDMとMeDDMとの混合系エポキシ樹脂
硬化剤の混合割合と、 IZOD?i[r!!!値及び
ガラス転移温度Tg値との関係を示すグラフである。 第2図は本発明に係るエポキシ樹脂組成物と比較例に係
るエポキシ樹脂組成物をマトリクス樹脂としたプリプレ
グのタック値とタック安定性(タック値の温度依存性)
について比較したグラフである。 第1図 MeDDM/DDM 1ff164 特許出願人 東亜燃料工業株式会社 too 85 70 50 25西已杏
比 DM
硬化剤の混合割合と、 IZOD?i[r!!!値及び
ガラス転移温度Tg値との関係を示すグラフである。 第2図は本発明に係るエポキシ樹脂組成物と比較例に係
るエポキシ樹脂組成物をマトリクス樹脂としたプリプレ
グのタック値とタック安定性(タック値の温度依存性)
について比較したグラフである。 第1図 MeDDM/DDM 1ff164 特許出願人 東亜燃料工業株式会社 too 85 70 50 25西已杏
比 DM
Claims (1)
- (1)ビスフェノールA系エポキシ樹脂とエポキシ樹脂
硬化剤とを含有し、前記ビスフェノールA系エポキシ樹
脂は、数平均分子量が450〜700であり、かつその
重量平均分子量と数平均分子量の比(重量平均分子量/
数平均分子量)が1.3〜3.0であり、前記エポキシ
樹脂硬化剤は、脂肪族アミン、芳香族アミン、ポリアミ
ドアミン、ジシアンポリアミド等のアミン系硬化剤;ビ
スフェノール類、フェノール樹脂類、ビニルフェノール
の重合物等のフェノール系硬化剤;及び無水マレイン酸
、無水コハク酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無
水メチルナジック酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸
等の酸無水物類硬化剤から選択される一種又は複数種の
エポキシ樹脂硬化剤(A)と下記一般式▲数式、化学式
、表等があります▼ (式中、Xは▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等
があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、▲
数式、化学式、表等があります▼、−S−、−O−、▲
数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表
等があります▼及び▲数式、化学式、表等があります▼
から選ばれ;R′、R″はH、低級アルキル基及びフェ
ニル基から選ばれる基であり、;Y、Y′はH、低級ア
ルキル基及び電子吸引性基から選ばれる基であり、;R
はH及び低級アルキル基から選ばれる基であり、;m、
nは1〜4の整数であり置換基の数を表わす。)で示さ
れるエポキシ樹脂硬化剤(B)とを混合してなる混合系
のエポキシ樹脂硬化剤であることを特徴とするエポキシ
樹脂組成物。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19004988A JPH0241315A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | エポキシ樹脂組成物 |
| US07/385,699 US4985530A (en) | 1988-07-29 | 1989-07-27 | Thermosetting epoxy resin composition |
| DE68920086T DE68920086T2 (de) | 1988-07-29 | 1989-07-28 | Hitzehärtbare Epoxidharz-Zusammensetzung. |
| EP89307696A EP0353089B1 (en) | 1988-07-29 | 1989-07-28 | Thermosetting epoxy resin composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19004988A JPH0241315A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | エポキシ樹脂組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241315A true JPH0241315A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=16251498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19004988A Pending JPH0241315A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | エポキシ樹脂組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0241315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012153746A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-16 | Yamamoto Chem Inc | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP19004988A patent/JPH0241315A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012153746A (ja) * | 2011-01-21 | 2012-08-16 | Yamamoto Chem Inc | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物 |
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