JPH10306139A - ロービングプリプレグ用樹脂組成物及びロービングプリプレグ - Google Patents

ロービングプリプレグ用樹脂組成物及びロービングプリプレグ

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JPH10306139A
JPH10306139A JP13298197A JP13298197A JPH10306139A JP H10306139 A JPH10306139 A JP H10306139A JP 13298197 A JP13298197 A JP 13298197A JP 13298197 A JP13298197 A JP 13298197A JP H10306139 A JPH10306139 A JP H10306139A
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JP
Japan
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roving
weight
parts
epoxy resin
prepreg
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Application number
JP13298197A
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English (en)
Inventor
Satoshi Kimura
智 木村
Sadataka Umemoto
禎孝 梅元
Masato Ando
正人 安藤
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Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Rayon Co Ltd
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Publication date
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  • Epoxy Resins (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロングライフで、優れた耐熱性を発揮でき、
且つ優れた機械的特性を発揮でき、加えて、解舒性及び
ドレープ性等の取扱い性に優れた、これらの性質を全て
同時に満足するロービングプリプレグおよび該ロービン
グプリプレグ用樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 本発明は室温2ヶ月暴露後の130℃で
のゲルタイムの減少が20%以下、150℃で硬化した
硬化物のガラス転移温度が150℃以上、且つ硬化物の
破断伸度が6%以上であるロービングプリプレグ用樹脂
組成物を実現した。該ロービングプリプレグ用樹脂組成
物を実現させるためには、熱硬化性エポキシ樹脂成分1
00重量部に対して、ビスフェノールS型エポキシ樹脂
20〜60重量部、多官能型エポキシ樹脂20〜50重
量部、臭素化エポキシ樹脂5〜40重量部、潜在性アミ
ン系硬化剤3〜10重量部、及びジメチルウレア型硬化
促進剤1〜5重量部からなる配合割合のエポキシ樹脂組
成物とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、取扱い性が良好で
(ボビンからの解舒性が良く、柔軟性を有する)、ロン
グライフで、且つ、大型構造物の成形に適した、優れた
機械的特性及び耐熱性を発揮することができるロービン
グプリプレグおよび該ロービングプリプレグ用樹脂組成
物に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維などの強化繊維束いわゆるロー
ビングに、未硬化の樹脂を含浸してなるプリプレグは、
ロービングプリプレグと称されており、別名として、ト
ウプリプレグ、ヤーンプリプレグ或いはストランドプリ
プレグと称されることもある。ロービングプリプレグ
は、一般に、フィラメントワインディング(FW)成
形、プレス成形、プルトルージョン成形などに使用する
材料として、複合材料を製造するために多く使用されて
いる。
【0003】このロービングプリプレグは、通常、ボビ
ンに巻き取られた形にて流通し、保存され、使用時に
は、このボビンから解舒されて成形に供される。これに
対してロービング自体をマンドレルに巻き付ける直前で
樹脂を含浸して成形を行う方法があるが、該成形方法と
比較し、ロービングプリプレグを用いる成形方法は、ロ
ービングプリプレグが樹脂で含浸された状態で保存され
ているため、そのまま成形に用いることができる利点が
あり、施工現場での工程のスピード化が図れ、かつ成形
物の樹脂含有量が正確に調整できる等の利点を有する。
【0004】しかしながら、ロービングプリプレグはロ
ービングに未硬化の樹脂が含浸されているため、粘着性
の問題があり、ボビンに巻き取られた状態にて、ロービ
ングプリプレグが互いに接着し、解舒性が極めて低くな
るか、保存状態によっては解舒不能となる等の問題を含
んでいる。
【0005】ロービングプリプレグの上記問題点を解決
するために、従来、種々の提案がなされている。
【0006】例えば、特公昭61−25740号公報に
は、解舒性を改良するために、熱可塑性樹脂を混合する
ことが提案されている。また、特開昭62−10163
3号公報には、軟化点20℃以下の樹脂を含浸して、非
粘着性、柔軟性に優れるとするトウプリプレグが記載さ
れている。また、特開昭62−116638号公報に
は、2段含浸により、1段よりもガラス転移温度の低い
樹脂を更に含浸して、柔軟性と解舒性を兼ね備えるヤー
ンプリプレグが提案されている。また、特開平7ー32
4119号公報には、70〜90℃で活性化する硬化剤
としてアミンアダクト型硬化剤またはマイクロカプセル
型硬化剤を使用して、長期保存安定性と低温硬化特性を
備えたトウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物が提案され
ている。また、特開平7ー278265号公報には、自
己粘着性がなく、柔軟性に優れ、ボビンの繰り出し性に
優れ、かつFRPに成形した時の物性にも優れたトウプ
リプレグが記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、大型構造物、航
空機、宇宙関連構造部材等の分野の成形材料に、軽量
で、機械的特性に優れ、耐熱性に優れた材料に、高強度
の炭素繊維で強化した複合材料の適用が検討されてい
る。ロービングプレプレグは、前記したフィラメントワ
インディング法等に用いられ、該方法は強化繊維が切断
されない複合材料を製造することができ、最も優れた機
械的特性を具現できる手段であるので、前記分野への適
用が期待されている。
【0008】しかしながら、前記従来のエポキシ樹脂を
含浸したロービングプリプレグは、ライフが短いという
点で保存性に問題があり、また、前記従来のロービング
プリプレグから得られた複合材料は耐熱性が十分ではな
く、機械的特性も満足できるものではなかった。即ち、
特に、大型構造物、航空機、宇宙関連構造部材等の成形
用に用いる用途においては、これらの性質を全て同時に
満足することが必要となるが、このようなロービングプ
リプレグは従来、存在しなかった。
【0009】そこで本発明は、ロングライフで、優れた
耐熱性を発揮でき、且つ優れた機械的特性を発揮でき、
加えて、解舒性及びドレープ性等の取扱い性に優れた、
これらの性質を全て同時に満足するロービングプリプレ
グを提供すること、および該ロービングプリプレグ用樹
脂組成物を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】これらの問題点を解決す
るために本発明者等は鋭意研究の結果、本発明は室温2
ヶ月暴露後の130℃でのゲルタイムの減少が20%以
下、150℃で硬化した硬化物のガラス転移温度が15
0℃以上、且つ硬化物の破断伸度が6%以上、好ましく
は7%以上であるロービングプリプレグ用樹脂組成物を
実現した。
【0011】該ロービングプリプレグ用樹脂組成物にお
いて、好ましい態様は、室温6ヶ月暴露後の、130℃
でのゲルタイムの減少が50%以下のロービングプリプ
レグ用樹脂組成物である。
【0012】これらの物性を有するロービングプリプレ
グ用樹脂組成物を実現させるためには、熱硬化性エポキ
シ樹脂成分100重量部に対して、ビスフェノールS型
エポキシ樹脂20〜60重量部、多官能型エポキシ樹脂
20〜50重量部、臭素化エポキシ樹脂5〜40重量
部、潜在性アミン系硬化剤3〜10重量部、及びジメチ
ルウレア型硬化促進剤1〜5重量部からなる配合割合の
エポキシ樹脂組成物とすることが必須である。
【0013】好ましい具体的な樹脂成分の組合せは、ビ
スフェノールS型エポキシ樹脂、4官能エポキシ樹脂、
高臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジシアンジ
アミド、及びジメチルウレア型硬化促進剤の組合せであ
る。
【0014】本発明のロービングプリプレグ用樹脂組成
物が強化繊維からなるロービングに含浸されてなるロー
ビングプリプレグは、ロービング自身の引張り強度の8
0%以上、好ましくは90%以上の値をロービングプリ
プレグの硬化物の引張強度に実現させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明のロービングプリプレグに
用いられる強化繊維には、炭素繊維、ボロン繊維、シリ
コーンカーバイト繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等が
用いられるが、特に高強度、高弾性率の複合材料を得る
目的のためには炭素繊維が最も好ましい。炭素繊維の中
でも、取扱性及び得られる複合材料の機械特性の観点か
ら、ポリアクリロニトリル系の高強度炭素繊維が好まし
い。
【0016】本発明のロービングプリプレグに用いられ
るエポキシ樹脂は、前記したようにビスフェノールS型
エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ
樹脂を同時に用いることが必須である。
【0017】前記多官能型エポキシ樹脂には、4官能型
エポキシ樹脂、3官能型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂が挙げられる。
【0018】前記臭素化エポキシ樹脂には、高臭素化ビ
スフェノールA型エポキシ樹脂(臭素含有率40〜50
%)、低臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂(臭素
含有率18〜22%)、臭素化フェノールノボラック型
エポキシ樹脂が挙げられる。
【0019】上記した樹脂の内、ロービングプリプレグ
による成形物の機械特性の面から特にビスフェノールS
型エポキシ樹脂、耐熱性の面から特に4官能型エポキシ
樹脂、ロービングプリプレグのタック性及びドレープ性
の面から特に高臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂
を用いることが望ましい。
【0020】これらのエポキシ樹脂の配合割合は、上記
各特性がバランスよく発揮されるためには、熱硬化性樹
脂成分100重量部に対して、ビスフェノールS型エポ
キシ樹脂20〜60重量部、好ましくは35〜50重量
部、多官能型エポキシ樹脂20〜50重量部、好ましく
は30〜45重量部、臭素化エポキシ樹脂5〜40重量
部、好ましくは15〜25重量部であり、さらに潜在性
アミン系硬化剤3〜10重量部、並びにジメチルウレア
型硬化促進剤1〜5重量部が加えられる。
【0021】ビスフェノールS型エポキシ樹脂が20重
量部未満の場合、樹脂硬化物の破断伸度が低下し、60
重量部を越えると耐熱性が低下する。多官能エポキシ樹
脂が20重量部未満の場合は、耐熱性が得られず、50
重量部を越える場合、樹脂硬化物の破断伸度の低下やロ
ービングプリプレグのタック性が強くなることによって
解舒性に支障をきたす。高臭素化ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂が5重量部未満の場合、ロービングプリプレ
グのタック性が強くなることにより、解舒性に支障をき
たし、40重量部を越える場合には、ドレープ性が低下
する。
【0022】本発明のロービングプリプレグに用いられ
るエポキシ樹脂の硬化剤としては、ロービングプリプレ
グのロングライフの面から50℃以上で硬化剤として働
くものが好ましい。例えば、潜在性アミン系硬化剤とし
て、グアニジン系化合物、多価カルボン酸ポリヒドラジ
ド系化合物が挙げられる。
【0023】前記グアニジン系化合物には、例えば、ジ
シアンジアミド(1−シアノグアニジン)、メチルグア
ニジン、エチルグアニジン、プロピルグアニジン、ブチ
ルグアニジン、ジメチルグアニジン、トリメチルグアニ
ジン、フェニルグアニジン、ジフェニルグアニジン、ト
リイルグアニジン、2、3−グアニルウレア、ベンゾイ
ルジシアンジアミド、2、6−キシレニルビグアニド、
フェニルビグアニドが挙げられる。
【0024】また、前記多価カルボン酸ポリヒドラジド
系化合物には、例えば、アジピン酸ジヒドラジド、セバ
シン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタン
酸ジヒドラジド、シュウ酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒ
ドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジ
ヒドラジド、p−オキシ安息香酸ヒドラジド、サリチル
酸ヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、ダイマー酸ジ
ヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジドが挙げられる。
【0025】これら潜在性アミン系硬化剤は、得られる
ロービングプリプレグの必要特性に応じて一種もしくは
二種以上を混合して用いることが出来る。特に、ロング
ライフ、複合材料物性の面においてジシアンジアミド、
アジピン酸ジヒドラジドが好ましい。これら潜在性アミ
ン系硬化剤の配合量は、硬化物の物性、ロングライフ等
の必要特性に応じて適宜調整されるが、熱硬化性樹脂成
分100重量部に対して3〜10重量部、好ましくは3
〜8重量部が適当である。3重量部未満の場合、硬化が
十分に進まず、逆に10重量部を越える場合、ライフが
短くなる。
【0026】本発明のロービングプリプレグに用いられ
るエポキシ樹脂の硬化促進剤には、ジメチルウレア型硬
化促進剤が挙げられる。特に、ロングライフの面から脂
環式ジメチルウレア型硬化促進剤が好ましい。硬化促進
剤の添加量は、樹脂成分100重量部に対して1〜5重
量部、好ましくは1〜4重量部が用いられる。1重量部
未満の場合、促進効果が十分に得られず、逆に5重量部
を越える場合、ライフが短くなるばかりか、耐熱性の低
下も招く。
【0027】本発明において、樹脂組成物を強化繊維に
含浸させ、ロービングプリプレグを得る場合には、ホッ
トメルト法やソルベント法等の既知のプリプレグ製造技
術を用いて製造することが可能である。
【0028】また、該ロービングプリプレグを用いて複
合材料を成形する際の成形温度は、130〜180℃、
好ましくは140〜160℃が適当である。
【0029】
【実施例】以下の実施例に用いた評価法は、次のように
して行った。
【0030】タック評価法 1)ドラムワインド装置を使用して、ロービングプリプ
レグから一方向繊維強化プリプレグ(略語:UDPP)
を作製する。 2)得られたUDPPから繊維方向に100mm、幅方
向50mmの大きさに切り出し、試験片とする。 3)該試験片を試験台上に置き、その上に荷重約2kg
の荷重を10秒間加える(試験台は好ましくはガラス板
を用いるのが適当である。)。 4)該試験片の一端をばねばかりで垂直に引張り、プリ
プレグの剥離荷重の最大値を測定し(雰囲気温度22
℃)、この値をタック値とする。
【0031】ドレープ性評価法 1)長さ200mmのロービングプリプレグの自重によ
るしなり具合を測定する。 2)測定距離は試験台上から−50mmの地点におい
て、ロービングプリプレグの交差する距離を測定し(雰
囲気温度25℃)、この値をドレープ値とする。
【0032】樹脂硬化物の破断伸度(曲げ伸度)の測定
オートクレーブ成形(成形温度150℃、成形時間3時
間、成形圧5kgf/cm2 )により、厚さ約2mmの
樹脂板を作製し、この樹脂板を試験片にカットする。A
STM D−790試験法に準拠し、試験片を3点曲げ
試験にて評価する。
【0033】〔実施例1〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)40重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)40重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)20重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルに
て混合し、本実施例1のロービングプリプレグ用樹脂組
成物を得た。
【0034】この樹脂組成物の製造直後の130℃での
ゲルタイムは24minであった。また、室温1ヶ月暴
露後の130℃でのゲルタイムは23min、2ヶ月暴
露した後の130℃でのゲルタイムは22minであ
り、2カ月経過後のゲルタイム変化率は8%であった。
【0035】この樹脂組成硬化物の破断伸度(曲げ伸
度)は、前記破断伸度の測定法に従い、6.8%であっ
た。また、この樹脂硬化物のガラス転移温度は、162
℃であった。
【0036】この樹脂組成物をストランド強度650k
gf/mm2 、伸度2.3%の炭素繊維(IM700:
商品名、東邦レーヨン(株)製)の12000フィラメ
ントに含浸させ、ボビンに巻き取って本実施例1のロー
ビングプリプレグストランドとした。このときの樹脂含
有率は33wt.%であった。このロービングプリプレ
グの粘着性を前記タック評価法に準拠して測定したとこ
ろ、タック値は36g/5cmであり、室温にて殆ど粘
着性が無かった。また、このロービングプリプレグの柔
軟性を前記ドレープ性評価法により1分経過後について
測定したところ、ドレープ値は70mmであり、このロ
ービングプリプレグは柔軟性を有するものであった。
【0037】このロービングプリプレグを一方向に引き
揃えて150℃で3時間硬化させ、強度を測定したとこ
ろ、ロービングプリプレグ硬化物の強度は610kgf
/mm2 、弾性率29ton/mm2 であり、炭素繊維
に対する強度発現率は94%であった。
【0038】このロービングプリプレグをドラムワイン
ダ上で一方向に並べてシート状にしたプリプレグを積層
し、成形温度150℃、成形時間3時間、成形圧5kg
f/cm2 の条件でオートクレーブ成形し、厚さ1mm
の成形板を作製した。なお、成形板はそり等の変形や内
部ボイド等のない良好な成形状態であり、繊維体積含有
率は60%であった。この成形板の両端に長さ50m
m、厚さ1mmで一方の端に10mmのテーパー部を持
つガラスクロス/エポキシ樹脂タブを接着し、繊維方向
に長さ230mm、幅12.7mmの引張用試験片を切
り出した。この試験片を1.3mm/minの引張速度
で引張試験をした結果、引張強度は324kgf/mm
2 であった。この時の炭素繊維ストランド強度に対する
強度発現率は83%であった。
【0039】〔実施例2〕前記実施例1で用いたロービ
ングプリプレグ用樹脂組成物と同じものを用い、ストラ
ンド強度600kgf/mm2 、伸度2%の炭素繊維
(IM600:商品名、東邦レーヨン(株)製)の12
000フィラメントに含浸させ、ボビンに巻き取り、本
実施例2のロービングプリプレグを得た。このときの樹
脂含有率は33wt.%であった。このロービングプリ
プレグを前記タック評価法に準拠して測定したところ、
タック値は36g/5cmであり、前記実施例1と同様
に室温にて殆ど粘着性が無かった。また、このロービン
グプリプレグの柔軟性を前記ドレープ性評価方法に準拠
し測定したところ、1分後の評価でドレープ値は70m
mであり、柔軟性を有するものであった。
【0040】このロービングプリプレグを一方向に引き
揃えて150℃で3時間硬化させ、強度を測定したとこ
ろ、ロービングプリプレグ硬化物の強度は550kgf
/mm2 、弾性率29ton/mm2 であり、炭素繊維
に対する強度発現率は92%であった。
【0041】このロービングプリプレグをドラムワイン
ダ上で一方向に並べてシート状にしたプリプレグを積層
し、成形温度150℃、成形時間3時間、成形圧5kg
f/cm2 の条件でオートクレーブ成形し、厚さ1mm
の成形板を作製した。なお、成形板はそり等の変形や内
部ボイド等のない良好な成形状態であり、繊維体積含有
率は60%であった。この成形板の両端に長さ50m
m、厚さ1mmで一方の端に10mmのテーパー部を持
つガラスクロス/エポキシ樹脂タブを接着し、繊維方向
に長さ230mm、幅12.7mmの引張用試験片を切
り出した。この試験片を1.3mm/minの引張速度
で引張試験をした結果、引張強度は288kgf/mm
2 であった。この時の炭素繊維ストランド強度に対する
強度発現率は80%であった。
【0042】〔実施例3〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)60重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)35重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)5重量部、硬化剤として
ジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェルエ
ポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤としてジ
メチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:商
品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルにて
混合し、本実施例3のロービングプリプレグ用樹脂組成
物を得た。
【0043】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、製造直後の130℃でのゲルタイムは2
9minであった。また、室温1ヶ月暴露後の130℃
でのゲルタイムは28min、2ヶ月暴露した後の13
0℃でのゲルタイムは26minであり、2か月暴露後
のゲルタイムの変化率は10%であった。この樹脂組成
物の硬化物の破断伸度(曲げ伸度)は7.1%であり、
ガラス転移温度は158℃であった。
【0044】この樹脂組成物を用いて前記実施例1と同
じようにして製造したロービングプリプレグのタック値
は35g/5cmであり、室温にて殆ど粘着性が無かっ
た。また、このロービングプリプレグの柔軟性を前記ド
レープ性評価法に準拠し測定したところ、ドレープ値は
1分後の評価で75mmであり、柔軟性を有するもので
あった。
【0045】このロービングプリプレグを一方向に引き
揃えて150℃で3時間硬化させ、強度を測定したとこ
ろ、ロービングプリプレグ硬化物の強度は611kgf
/mm2 、炭素繊維に対する強度発現率は94%、平板
0°引張試験による引張強度は325kgf/mm2
あり、この時の炭素繊維ストランド強度に対する強度発
現率は83%であった。
【0046】〔実施例4〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)35重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)50重
量部、臭素化エポキシ樹脂(商品名:アラルダイトA−
8049、旭チバ(株)製)15重量部、硬化剤として
ジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェルエ
ポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤としてジ
メチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:商
品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルにて
混合し、本実施例4のロービングプリプレグ用樹脂組成
物を得た。
【0047】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、製造直後の130℃でのゲルタイムは2
3minであった。また、室温1ヶ月暴露後の130℃
でのゲルタイムは22min、2ヶ月暴露した後の13
0℃でのゲルタイムは21minであり、2か月暴露後
のゲルタイムの変化率は9%であった。この樹脂組成物
の硬化物の破断伸度(曲げ伸度)は6.7%、ガラス転
移温度は165℃であった。
【0048】この樹脂組成物を用いて前記実施例1と同
じようにして製造したロービングプリプレグのタック値
は45g/5cmであり、室温にて殆ど粘着性が無かっ
た。また、このロービングプリプレグの柔軟性を前記ド
レープ性評価法に準拠し測定したところ、ドレープ値は
1分後の評価で65mmであり、柔軟性を有するもので
あった。
【0049】このロービングプリプレグを一方向に引き
揃えて150℃で3時間硬化させ、強度を測定したとこ
ろ、ロービングプリプレグ硬化物の強度は608kgf
/mm2 、炭素繊維に対する強度発現率は94%、平板
0°引張試験による引張強度は320kgf/mm2
あり、この時の炭素繊維ストランド強度に対する強度発
現率は82%であった。
【0050】〔実施例5〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)20重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)40重
量部、臭素化エポキシ樹脂(商品名:アラルダイトA−
8049、旭チバ(株)製)40重量部、硬化剤として
ジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェルエ
ポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤としてジ
メチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:商
品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルにて
混合し、本実施例5のロービングプリプレグ用樹脂組成
物を得た。
【0051】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、製造直後の130℃でのゲルタイムは1
9minであった。また、室温1ヶ月暴露後の130℃
でのゲルタイムは18min、2ヶ月暴露した後の13
0℃でのゲルタイムは16minであり、2か月暴露後
のゲルタイムの変化率は16%であった。この樹脂組成
物の硬化物の破断伸度(曲げ伸度)は6.5%、ガラス
転移温度は162℃であった。
【0052】この樹脂組成物を用いて前記実施例1と同
じようにして製造したロービングプリプレグのタック値
は36g/5cmであり、室温にて殆ど粘着性が無かっ
た。また、このロービングプリプレグの柔軟性を前記ド
レープ性評価法に準拠し測定したところ、ドレープ値は
1分後の評価で70mmであり、柔軟性を有するもので
あった。
【0053】このロービングプリプレグを一方向に引き
揃えて150℃で3時間硬化させ、強度を測定したとこ
ろ、ロービングプリプレグ硬化物の強度は605kgf
/mm2 、炭素繊維に対する強度発現率は93%、平板
0°引張試験による引張強度は316kgf/mm2
あり、この時の炭素繊維ストランド強度に対する強度発
現率は82%であった。
【0054】〔実施例6〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)60重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)20重
量部、臭素化エポキシ樹脂(商品名:アラルダイトA−
8049、旭チバ(株)製)20重量部、硬化剤として
ジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェルエ
ポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤としてジ
メチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:商
品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルにて
混合し、本実施例6のロービングプリプレグ用樹脂組成
物を得た。
【0055】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、製造直後の130℃でのゲルタイムは2
9minであった。また、室温1ヶ月暴露後の130℃
でのゲルタイムは28min、2ヶ月暴露した後の13
0℃でのゲルタイムは26minであり、2か月暴露後
のゲルタイムの変化率は10%、この樹脂組成物の硬化
物の破断伸度(曲げ伸度)は7.2%、ガラス転移温度
は155℃であった。
【0056】この樹脂組成物を用いて前記実施例1と同
じようにして製造したロービングプリプレグのタック値
は30g/5cmであり、室温にて殆ど粘着性が無かっ
た。また、このロービングプリプレグの柔軟性を前記ド
レープ性評価法に準拠し測定したところ、ドレープ値は
1分後の評価で95mmであり、柔軟性を有するもので
あった。
【0057】このロービングプリプレグを一方向に引き
揃えて150℃で3時間硬化させ、強度を測定したとこ
ろ、ロービングプリプレグ硬化物の強度は611kgf
/mm2 、炭素繊維に対する強度発現率は94%、平板
0°引張試験による引張強度は326kgf/mm2
あり、この時の炭素繊維ストランド強度に対する強度発
現率は84%であった。
【0058】〔比較例1〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)65重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)30重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)5重量部、硬化剤として
ジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェルエ
ポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤としてジ
メチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:商
品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルにて
混合し、本比較例1のエポキシ樹脂組成物とした。
【0059】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、ガラス転移温度は146℃と耐熱性に劣
る材料であった。
【0060】〔比較例2〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)30重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)55重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)15重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルに
て混合し、本比較例2のエポキシ樹脂組成物とした。
【0061】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、タック値が90g/5cmと室温でのタ
ックが強く、ロービングプリプレグには適さなかった。
【0062】〔比較例3〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)20重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)35重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)45重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルに
て混合し、本比較例3のエポキシ樹脂組成物とした。
【0063】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、ドレープ値が1分後の評価で110mm
と柔軟性に劣る材料であった。
【0064】〔比較例4〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)15重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)45重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)40重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルに
て混合し、本比較例4のエポキシ樹脂組成物とした。
【0065】この樹脂組成物の硬化物を前記実施例1と
同様に評価したところ、樹脂伸度が5.7%であり、十
分な樹脂伸度を有さなかった。
【0066】〔比較例5〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)60重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)15重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)25重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)3重量部をロールミルに
て混合し、本比較例5のエポキシ樹脂組成物とした。
【0067】この樹脂組成物のガラス転移温度を前記実
施例1と同様に評価したところ、145℃と耐熱性に劣
る材料であった。
【0068】〔比較例6〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)60重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)40重
量部、硬化剤としてジシアンジアミド(DICY7:商
品名、油化シェルエポキシ(株)製)4重量部、および
硬化促進剤としてジメチルウレア型硬化促進剤(U−c
at3503N:商品名、サンアプロ(株)製)3重量
部をロールミルにて混合し、本比較例6のエポキシ樹脂
組成物とした。
【0069】この樹脂組成物を用いてロービングプリプ
レグを作製し、前記実施例1と同様にタック値を評価し
たところ、このロービングプリプレグのタック値は60
g/5cmと室温における粘着性が高く、ロービングプ
リプレグとして不適であった。
【0070】〔比較例7〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)40重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)40重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)20重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)0.5重量部をロールミ
ルにて混合し、本比較例7のエポキシ樹脂組成物とし
た。
【0071】この樹脂組成物を成形温度150℃、成形
時間3時間にて硬化させたが十分に硬化しなかった。
【0072】〔比較例8〕ビスフェノールS型エポキシ
樹脂(EXA−1514:商品名、大日本インキ化学工
業(株)製)40重量部、4官能エポキシ樹脂(EP−
604:商品名、油化シェルエポキシ(株)製)40重
量部、臭素化エポキシ樹脂(アラルダイトA−804
9:商品名、旭チバ(株)製)20重量部、硬化剤とし
てジシアンジアミド(DICY7:商品名、油化シェル
エポキシ(株)製)4重量部、および硬化促進剤として
ジメチルウレア型硬化促進剤(U−cat3503N:
商品名、サンアプロ(株)製)6重量部をロールミルに
て混合し、本比較例8のエポキシ樹脂組成物とした。
【0073】この樹脂組成物を前記実施例1と同様に評
価したところ、2カ月暴露後のゲルタイムの変化率が3
0%と十分なライフを有さなかった。
【0074】以上の実施例、比較例で使用したエポキシ
樹脂組成物の配合割合、および該各樹脂組成物の物性、
該各樹脂組成物を含浸してなるロービングプリプレグの
物性をまとめて、下記の表1および表2に示す。
【0075】
【表1】
【0076】
【表2】
【0077】
【発明の効果】本発明のロービングプリプレグ用樹脂組
成物を含浸してなるロービングプリプレグは、ロングラ
イフであり、加えて、タックフリーであり、ボビンから
の解舒性及び適度な柔軟性を有しドレープ性等の取扱い
性に優れており、該ロービングプリプレグを硬化させた
成形物は、優れた耐熱性を発揮でき、且つ優れた機械的
特性を発揮でき、これらの要件を全て同時に満足する。
したがって、特に、大型構造物、航空機、宇宙関連構造
部材等の用途の成形材料として有用である。
【0078】具体的には、本発明のロービングプリプレ
グは、室温2ヶ月暴露後でも成形性や硬化後のコンポジ
ットの機械特性に問題が無く、長時間のフィラメントワ
インディング工程を必要とする大型構造物の成形に使用
するのに有利である。
【0079】本発明のロービングプリプレグ用樹脂組成
物は、十分な耐熱性を有するにもかかわらず、成形温度
が低く、特に大型構造物においてエネルギーコスト的に
有利である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室温2ヶ月暴露後の130℃でのゲルタ
    イムの減少が20%以下、150℃で硬化した硬化物の
    ガラス転移温度が150℃以上、且つ硬化物の破断伸度
    が6%以上であるロービングプリプレグ用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 硬化物の破断伸度が7%以上である請求
    項1記載のロービングプリプレグ用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 熱硬化性エポキシ樹脂成分100重量部
    に対して、ビスフェノールS型エポキシ樹脂20〜60
    重量部、多官能型エポキシ樹脂20〜50重量部、臭素
    化エポキシ樹脂5〜40重量部、潜在性アミン系硬化剤
    3〜10重量部、及びジメチルウレア型硬化促進剤1〜
    5重量部を含む請求項1又は2記載の物性値を実現させ
    るロービングプリプレグ用樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3記載のロービングプ
    リプレグ用樹脂組成物が、強化繊維からなるロービング
    に含浸されてなるロービングプリプレグ。
  5. 【請求項5】 前記ロービングを構成する強化繊維が、
    炭素繊維、ボロン繊維、シリコーンカーバイト繊維、ガ
    ラス繊維、およびアラミド繊維から選ばれた何れかのロ
    ービングである請求項4記載のロービングプリプレグ。
  6. 【請求項6】 前記ロービング自身の引張り強度の80
    %以上の値をロービングプリプレグの硬化物の引張強度
    に実現させたことを特徴とする請求項5記載のロービン
    グプリプレグ。
  7. 【請求項7】 強化繊維のストランド自身の引張り強度
    の90%以上の値をロービングプリプレグの硬化物の引
    張強度に実現させたことを特徴とする請求項5記載のロ
    ービングプリプレグ。
  8. 【請求項8】 前記多官能型エポキシ樹脂が4官能エポ
    キシ樹脂であり、前記臭素化エポキシ樹脂が高臭素化ビ
    スフェノールA型エポキシ樹脂であり、且つ前記潜在性
    アミン系硬化剤がジシアンジアミドである請求項3記載
    のロービングプリプレグ用樹脂組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018076470A (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 三菱ケミカル株式会社 エポキシ樹脂組成物、並びにこれを用いたフィルム、プリプレグおよび繊維強化プラスチック
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CN119144117A (zh) * 2024-09-13 2024-12-17 北京化工大学 一种干法缠绕预浸带用耐高温树脂体系及制备方法

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