JPH10501020A

JPH10501020A - 硬化可能な組成物

Info

Publication number: JPH10501020A
Application number: JP8500561A
Authority: JP
Inventors: マクグレイル，パトリック・テレンス; ジェンキンス，スティーヴン・デレク; カーター，ジェフリー・トーマス; シリスシオリ，ピーター・ロバート; ルーカス，スコット・ダグラス; マスケル，ロバート・ケルヴィン
Original assignee: ファイバライト・インコーポレーテッド
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1995-06-06
Publication date: 1998-01-27
Anticipated expiration: 2025-01-13
Also published as: CA2192368C; MX9606181A; CA2192368A1; JP4397970B2; DE69533358D1; EP0764180A1; WO1995033785A1; AU689902B2; US6013730A; KR970703378A; DE69533358T2; EP0764180B1; KR100341666B1; ES2227549T3; AU2625695A; US6242083B1; EP0764180B9; ATE273337T1; GB9411367D0

Abstract

(57)【要約】ゴム強靭化された硬化可能な組成物は、オリゴマーエポキシ種と、固体ゴムおよびエポキシ樹脂の反応生成物とを含有するエポキシ樹脂を有する。樹脂は、２種のエポキシモノマー成分を有し、１つは、エポキシ官能価３より大を有し、他方は、エポキシ官能価１より大であるが３以下を有する。樹脂は、好ましくは、２種の硬化剤の組み合わせを使用して硬化され、その第１の硬化剤は、エポキシ基と反応することができ、ヒドロキシルとエポキシ基との間の反応を促進することができ、第２の硬化剤は、エポキシ基と反応することができる。固体ゴムは、反応性基を有し、反応生成物が形成される反応混合物中で膨潤可能であるかまたはその反応混合物に可溶性である。反応生成物は、組成物中ir situで形成される。

Description

【発明の詳細な説明】硬化可能な組成物本発明は、硬化可能な組成物に関する。強化されたり、強化されていなかったりする硬化可能な組成物、例えば、エポキシ、シアネート、フェノール性および同様な樹脂の使用は、多種多様な商業的および軍事的用途において、長期間知られている。航空宇宙飛行体の部品、例えば、航空機尾翼のアセンブリおよび翼の構造体のような構造的用途に対して、一方向および織られた連続繊維で強化されたこのような樹脂の使用は特に重要である。多くのこのような用途は、多官能性のエポキシ樹脂、例えば、ジアミン硬化剤を使用して硬化されるテトラグリシジル化合物の使用を含む。しかし、これら樹脂より製造される複合材料は、比較的高いモジュラスとＴg とを有するものの、これらは、通常、脆い。バルク樹脂システムにおいても、積層された繊維強化複合材料の層間領域においても、樹脂システムの機械的性質を改良するために多くのアプローチが使用されてきた。典型的には、靭性を改良するために、例えば、これらは、ゴム類、熱可塑性樹脂、粒状充填剤、層間靭性強化剤等の添加含み、これらは、組み合わせて添加されることも多い。強靭化された樹脂システムの例は、US-A-4482660、US-A-4500660、US-A-46800 76、US-A-4783506、US-A-4863787、US-A-4977215、US-A-4977218、EP-A-71197およびEP-A-559437において見ることができる。これら文献の開示の簡単な詳細を以下に説明する。 US-A-4482660およびUS-A-4500660は、ともに、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂とカルボキシル基を有するブタジエン／アクリロニトリルコポリマーとの反応生成物および硬化剤、例えば、ジシアンジアミドまたは４，４’−ジアミノジフェニルスルホンより誘導されるエポキシ樹脂システムを開示している。特に詳細な開示はないものの、両文献とも、エポキシ樹脂と固体ゴムとの反応生成物を使用しても硬化可能な組成物においてもそれより製造される硬化された物品においても有用な性質を生じないことを示唆している。硬化可能な組成物の粘度は、固体のゴム粒子、例えば、カルボキシル基を有するニトリルゴム類をそれに添加することによって調節することができることが示唆されている。 US-A-4680076は、ポリエポキシ樹脂、芳香族オリゴマー（すなわち、熱可塑性樹脂）、芳香族ジアミン硬化剤および反応性液体ゴムより誘導される転相形態学的特徴を有する靭性の硬化された樹脂システムを開示している。 US-A-4783506およびUS-A-4863787は、ポリエポキシ樹脂、芳香族オリゴマー、エポキシ樹脂用のジアミン硬化剤および反応性（例えば、カルボキシル官能性）固体ゴムを基体とし、固体ゴムが１０μ〜７５μのメジアン寸法を有する不融性粒子として存在する硬化可能な組成物を開示している。ゴムの不融性の粒子への転化は、好ましくは、エポキシオリゴマー／ゴム混合物を加熱しながらそれより溶剤を除去することによってin situで達成される。繊維強化複合材料を形成するために組成物を使用する際には、大部分の粒子は、繊維によって濾過され、プレプレグ表面上に残り、層間強靭化剤として機能する。これとは別に、粒子は、恐らくは、予備形成され、直接プレプレグ表面に適用することができる。 US-A-4977215およびUS-A-4977218は、US-A-4783506およびUS-A-4863787と類似の樹脂システムを開示しているが、この場合には、不融性ゴム粒子は、１５℃以上のＴｇ、１μ〜７５μの範囲の寸法を有するように予備形成され、架橋カルボキシル化されたジエンゴム類またはカルボキシル化されたアクリル系ゴム類を含む。また、繊維強化複合材料を形成するために組成物を使用する際には、全部とは言わないまでも大部分の粒子は、プレプレグ表面上に残り、層間強靭化剤として機能する。 EP-A-71197は、主として、硬化可能な組成物のための新規なジアミン硬化剤に関するが、言わば、柔軟剤または弾性化合物、例えば、ゴム類および熱可塑性樹脂の使用を開示している。 EP-A-559437は、樹脂含浸布帛で覆われたハネカム強化構造物を製造する時に生ずる特定の問題、すなわち、布帛の多孔性に関し、それは、含浸された布帛を圧潰してその中で定義されている一定のカバーファクターＫ_pを達成することによって解決されている。EP-A-559437は、添加されるか、もしくは、反応生成物としてか、または、単独、あるいは、固体ゴムまたは固体ゴムシステムとともに存在する液体ゴムシステムが多孔性の問題を適当には克服しないことを開示している。EP-A-559437は、エポキシ樹脂、予備硬化剤および反応性基を有するか有しない固体ゴムの組成物を含浸させた布帛を圧潰することを開示している。好ましい組成物は、軽く架橋された状態で固体ゴムを添加する。これら公知の樹脂システムにおいて、強靭化効果は、その相が硬化の間にエポキシ樹脂より分離した比較的大きな不融性のゴム粒子の発生によって達成される。例えば、US-A-4977215およびUS-A-4977218におけるように、予備形成されたゴム粒子を有する硬化可能な組成物を使用してプレプレグ材料を製造する時、繊維は、複合材料の層間領域に対するゴムの強靭化効果を有効に制限する粒子についての濾過効果(filtering effect)を有する。したがって、このような複合材料の層間性質は、ゴム強靭化剤が存在しても、あまり改良されない。さらに、EP-A-559437に関連して考察されるように、ハネカムおよび同等な耐荷構造物の製造は、特別な困難を生ずる。ハネカム構造物の１つのこのような提案される用途としては、航空飛行体コンポーネント、例えば、航空機尾翼が挙げられるが、この場合、プレプレグを使用して、ハネカム強化部材を覆う連続被膜を形成する。このような構造コンポーネントは、とりわけ、高度の低温引っ張り強さを有することが要求される。上記考察したように、EP-A-559437は、布帛を圧潰することによって多孔性の問題を克服することを提案している。しかし、いずれの例においても、ハネカム材料を圧潰しないように、比較的低い成形圧力、例えば、ほぼ０．３MPaを使用することが必要とされる。したがって、このような使用に対して考えられる硬化可能な組成物の流動学的性質は、粘度が高すぎると、適用される圧力下で、樹脂流がエアーポケットに入るのを妨げ、かくして、気孔を形成するための核となる揮発性蒸気を取り込み、粘度が低すぎると、適用される適度の圧力下においてさえ、樹脂を繊維から流出させるので、重要である。上記考察した公知の提案されている硬化可能な組成物は、このような適用を考える時、重大な欠陥を有する。例えば、熱可塑性強靭化剤(thermoplastic tough ner)の使用は、組成物の粘度の著しい増大を生じ、したがって、組成物の弾性の著しい増大を生ずる。液体ゴム類単独の使用は、それらを含む組成物の粘度に著しい影響を生ぜず、したがって、それらを含む組成物の弾性に著しい影響を生じない。不融性粒子単独の使用は、組成物の粘度について著しい影響を有さず、かくして、弾性は、低くなりすぎる。架橋することのできる固体ゴム類の使用は、すなわち、不融性の粒子がin situで形成される時、組成物がゴムに対して反応するに十分な程加熱されるので、比較的高粘度を生ずる。軽く架橋された固体ゴム類の使用は、例えば、EP-A-559437にあるように、やはり、高粘度組成物を生じ、したがって、高被覆面積を達成するために、高圧下で布帛を圧潰する必要を生ずる。また、EP-A-559437においては、非反応性固体ゴム類の使用は、特に緻密に織られた布帛の使用を必要とし、したがって、やはり、含浸を達成するために布帛を圧潰する必要がある。さらに、EP-A-559437の圧潰された布帛においては、低い圧力は、ハネカム壁との接着すみ肉を形成するための組成物の十分な流動を妨げることによって布帛のハネカム構造物への結合を悪くする。本発明の主要な目的は、固体ゴムを使用する硬化可能な組成物であり、該組成物が、ゴム類がそれ全体に実質的に分散して均一または微細な粒状形態学的特徴を与える硬化されたポリマーマトリックスを生ずる組成物を提供することである。本発明の目的は、また、要求される流動学的性質が選択された用途に対して生ずるこのような硬化可能な組成物を提供することである。本発明の目的は、固体ゴムが組成物中に存在するエポキシ樹脂の少なくとも一部とin situでプレ反応した硬化可能な組成物を提供することによって達成される。特に、本発明に従えば、硬化可能な組成物は、（エポキシ樹脂基準で、）オリゴマーエポキシ種を少なくとも０．０５重量％有するエポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂に対する少なくとも１種の硬化剤および固体ゴムとの間でin situに形成される反応生成物を含み、それが、少なくとも１重量％の反応性基を有し、かつ、それが、前記反応生成物が形成される反応得混合物中で膨潤可能かまたは反応混合物に可溶であり、ゴム中に前記オリゴマー種を含む前記エポキシ樹脂の少なくとも一部対エポキシ樹脂の比が１：１〜１：２０であり、前記エポキシ樹脂が：（ａ）エポキシ官能価３より大、好ましくは、少なくとも４を有する少なくとも１種の第１のエポキシ樹脂モノマー成分と；（ｂ）エポキシ官能価１より大であるが３以下であるを有する少なくとも１種の第２のエポキシ樹脂モノマー成分とを含む。硬化可能な組成物の残りの成分を添加する前に、ゴムをエポキシ樹脂成分と反応させることによって、生成する硬化可能な組成物が外観上実質的に均一となり、すなわち、ゴムが目視検知不能となることが判明した。本発明に従う組成物を硬化することによって得られるマトリックスにおいて、形態学的特徴は、概して、均一であるが、ゴムが検知可能である場合、すなわち、粒状形態学的特徴を有する場合、それは、極めて微細な粒子、すなわち、実質的に、５μ未満、さらに特には、１μ以下である。また、以下に詳細に考察するように、硬化可能な組成物の粘弾性は、含浸および続く構造物、例えば、繊維強化ハネカム構造物の製造を生じさせるために調節可能である。反応生成物を生成する反応が主としてゴムとエポキシ樹脂中に存在するオリゴマーエポキシ種との間で生ずることが判明した。このようなオリゴマー種が存在する限り、反応生成物は、前記エポキシ樹脂成分の両方の混合物の少なくとも一部と反応したゴム、または、前記エポキシ樹脂成分の一方または他方の少なくとも一部と反応したゴムを含む。本発明の特に好ましい形態においては、反応生成物は、前記第１のエポキシ樹脂成分の少なくとも一部とのみ反応したゴムを含む。エポキシ樹脂中に存在するこのようなオリゴマー種の量は、少なくとも０．０５重量％、好ましくは、少なくとも０．５％である。しかし、実際には、エポキシ樹脂システムは、前記樹脂の製造の間に生ずる有意な量のオリゴマー種を含有する。上記したこのようなオリゴマー種の最小量は、可能性のある反応機構に基づく化学量論的な要件を考察することによって誘導される。しかし、エポキシ樹脂中に存在するオリゴマー種のタイプは、樹脂によって異なり、製造ルートに依存するので、したがって、（適当な反応性種が十分な量存在するように、）より多量のオリゴマー種が必要とされるかも知れない。かくして、実際には、市販されているエポキシ樹脂に基づき、エポキシ樹脂は、少なくとも５重量％、好ましくは、少なくとも７．５重量％、特に、少なくとも１５重量％のオリゴマー種を有することが好ましい。反応生成物を製造する際に、ゴム対エポキシ樹脂の比は、１：１〜１：２０、好ましくは、１：２．５〜１：１７、特に、１：２．５〜１：１６．５である。好ましくは、エポキシ樹脂成分は、１種以上の：芳香族ジアミン類、芳香族モノ第１級アミン類、アミノフェノール類、多価フェノール類、多価アルコール類、多価カルボン酸類、のグリシジル誘導体を含む。前記第１のエポキシ樹脂成分として有用なこのような化合物の例は、以下のように： −Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、例えば、 Ciba-Geigyによって販売されている“ＭＹ９６６３”； −Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ビス（４−アミノフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン、例えば、Shell Chemical Co.によって販売されているＥｐｏｎ１０７１、１１０℃における粘度１８〜２２ポアズ； −Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ビス（４−アミノ−３，５−ジメチルフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン、例えば、Shell Chemical Co. によって販売されているＥｐｏｎ１０７２、１１０℃における粘度３０〜４０ポアズ； −フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル類、例えば、Dowによって販売されている“ＤＥＮ４３８”、その低粘度類における多様性は、本発明に従う組成物を製造するのに好ましく、それは、典型的には、式：で表される； −典型的には、式：であるビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル類。エポキシ当量１１２〜１２５．５を有する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前記第１のエポキシ成分について特に好ましい。前記第２のエポキシ樹脂成分として有用であるグリシジル誘導体の例は、以下のように： −式：を有するビスフェノールＡ基体物質のジグリシジルエーテル類、例えば、Dowによって販売されているＤＥＲ６６１； −４−アミノフェノールのトリグリシジルエーテル類（例えば、Ciba-geigyによって販売されている“ＭＹ０５１０”）、２５℃における粘度０．５５〜２０ Pas； −２５℃における粘度８〜２０Pa sを有するビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（例えば、Shellによって販売されている“Ｅｐｉｋｏｔｅ８２８”）；−ジグリシジル１，２−フタレート、例えば、ＧＬＹＣＥＬＡ−１００。先行するパラグラフで与えた式を有し、エポキシド当量１８８〜５００を有するビスフェノールＡ基体物質のジグリシジルエーテル類が前記第２のエポキシ成分について特に好ましい。好ましくは、少なくとも２種の硬化剤が使用され、第１の硬化剤は、エポキシ基と反応することができ、ヒドロキシル基とエポキシ基との間の反応を促進することができる。この硬化剤は、好ましくは、アミノ基当たり５００までの分子量を有するアミノ化合物、例えば、芳香族アミンまたはグアニジン誘導体である。第１の硬化剤として使用するのに適した具体的な例は： −ジシアノジアミド、すなわち、であり、Pacific Anchor ChemicalよりAmicure CG 1200として入手可能； −４−クロロフェニル−Ｎ，Ｎ−ジメチルウレア、例えば、Monuronであり； −３，４−ジクロロフェニル−Ｎ，Ｎ−ジメチルウレア、例えば、Diuronである。好ましくは、前記第１の硬化剤は、ジシアノジアミドである。第２の硬化剤として使用するのに適した具体的な例は： −３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルスルホン； −メチレンジアニリン； −Shell Chemical Co.よりＥＰＯＮ１０６２として入手可能なビス（４−アミノ−３，５−ジメチルフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン；および、 −Shell Chemical Co.よりＥＰＯＮ１０６１として入手可能なビス（４−アミノフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼンがある。好ましくは、前記第２の硬化剤は、４，４’−ジアミノジフェニルスルホンである。硬化剤の合計アミン含量は、エポキシ樹脂成分の化学量論的要求量の７０〜１１０％の範囲である所望される場合には、エポキシ樹脂成分／硬化剤反応に対する触媒も、また、使用される。このような触媒が使用される場合、それは、典型的には、ルイス酸、例えば、ボロントリフルオライドであり、便宜上、アミン、例えば、ピペリジンまたはメチルエチルアミンとの誘導体として使用される。これとは別に、それは、塩基性であってもよく、例えば、イミダゾールまたはアミンであってもよい。反応生成物を生成するために使用されるゴムは、オレフィン、ジエンおよびニトリルゴム類、ならびに、ペンダントな反応性基、特に、カルボキシル基を有するそれらのコポリマー類およびターポリマー類より選択される。カルボキシル基を有するジエン−ニトリルコポリマー類が特に好ましい。特に好ましいゴムは、カルボキシル基を有するアクリロニトリル／ブタジエンゴムである。好ましくは、カルボキシル基は、ターモノマー、例えば、メタクリル酸によって提供される。好ましくは、ゴムは、少なくとも１重量％、好ましくは、少なくとも２重量％、さらに特には、少なくとも２．２５重量％のカルボキシル基を含有し；好ましくは、５重量％までのカルボキシル基を含有する。カルボキシル基含量は、カルボキシル基の分子量割る百分率として表されるそれが結合したポリマー鎖の長さの分子量より誘導される重量％として表される。これは、以下のように言い換えられる：１重量％は、４５００Ｍ_w（Ｍ_w＝ポリマー鎖の重量平均分子量）当たり１カルボキシル基に対する当量であり；２重量％は、２２５０Ｍ_w当たり１にカルボキシル基に対する当量であり；２．２５重量％は、２０００Ｍ_w当たり１カルボキシル基に対する当量である。特に好ましいゴム類は、日本ゼオンより商標名Ｈｙｃａｒ、特に、Ｈｙｃａｒ１４７２（現在、商標名ＮＩＰＯＬ１４７２の下に入手可能）の下に入手可能なカルボキシル基３．７５重量％（すなわち、１２００Ｍ_w当たり１）を有するアクリロニトリル／ブタジエン／メタクリル酸ゴム類である。好ましくは、ゴムは、Ｍ_w少なくとも３００００、好ましくは、少なくとも１０００００、および、特には、少なくとも１５００００を有する。好ましくは、ゴムは、エポキシ樹脂に可溶かまたはエポキシ樹脂中で少なくとも非常に膨潤可能である。好ましくは、硬化可能な組成物は、前記組成物中のエポキシ樹脂、硬化剤および反応生成物の合計重量基準で、１〜２０重量％、好ましくは、１〜１０重量％、さらに特には、３〜６重量％のゴムを含む。前記反応生成物が前記第１のエポキシ成分と反応したゴムである本発明に従う好ましい硬化可能な組成物において、硬化可能な組成物は、合計重量ゴム基準で、４．０〜８．０重量％、さらに特には、４．５〜７．０重量％のゴムと、前記第１のエポキシ樹脂成分とを含む。この例においては、前記反応生成物は、前記第１のエポキシ樹脂の全部を含有してもよく；あるいは、前記反応生成物は、前記第１のエポキシ樹脂の一部のみを含有してもよい。ゴムの前記エポキシ樹脂の少なくとも一部とのin situでのプレ反応は、生成する硬化可能な組成物の粘弾性全体にわたって有意な程度の調節を行うことを可能とする。粘弾性は、ゴム対エポキシ樹脂の比を変化させることによって変えることができる。前述したように、１：１〜１：２０、好ましくは、１：２．５〜１：１７、特に、１：２．５〜１：１６．５のゴム対エポキシ樹脂の比が使用される。驚くべきことに、ゴム対エポキシ樹脂の比の小さな変化が生成する硬化可能な組成物の粘弾性に有意な影響を有する。硬化可能な組成物の粘弾性の測定は、組成物の流動学的性質、特に、貯蔵または弾性モジュラスＧ’を測定することによって可能である。これは、実施例で以下に説明するようにして測定される。著しく高い成形圧力を使用することのできない用途に対して使用される硬化可能な組成物において、硬化可能な組成物のＧ ’最小は、２０Pa〜２００Paの範囲内、好ましくは、４０Pa〜１６０Paの範囲内、さらに特には、８０Pa〜１１０Paの範囲内で調節される。本発明に従う硬化可能な組成物は、また、その他の強靭化剤、場合によっては、反応性基を有する熱可塑性樹脂；その他の充填剤、例えば、ヒュームドシリカ；凝集体、例えば、ガラスビーズ；ポリテトラフルオロエチレン；グラファイト；ボロンナイトライド；雲母；タルク；ひる石；核剤；および、安定剤を含有することもできる。しかし、このような追加の成分は、反応生成物を配合する時に考慮する必要のある組成物の粘弾性に影響を及ぼす。好ましくは、本発明は、本発明に従う硬化可能な組成物と、繊維強化材とを含む複合材料を含む。繊維は、いずれの適当な繊維、例えば、ガラス、カーボンまたは有機ポリマー類であってもよいが、好ましくは、繊維は、カーボン繊維、特に、グラファイト繊維である。本発明で特に有用であることが判明しているグラファイト繊維は、Amocoによって、商標名T650-35、T650-42およびT300の下に供給されているもの；東レによって商標名T800-HBの下に供給されているもの；および、Herculesによって商標名AS4、AU4、IM8およびIM7の下に供給されているものがある。繊維は、短繊維であってもチョップトファイバーであってもよく、典型的には、平均繊維長さ２０mm以下、例えば、約６mmを有する。これとは別に、好ましくは、繊維は、連続であり、例えば、一方向に配列された繊維または織られた布帛であってもよく、すなわち、複合材料は、プレプレグを含む。短繊維および／またはチョップトファイバーと連続繊維との組み合わせを使用することもできる。繊維は、同じサイズであっても、異なるサイズであってもよい。前記硬化可能な組成物を含むいずれの複合材料の硬化可能な組成物および繊維強化材中の前述のその他の強靭化剤、充填剤、凝集体等の合計は、硬化可能な組成物または複合材料がこのような材料および／または強化繊維の少なくとも２０体積％を含有する程度である必要がある。繊維およびこのような他の材料のパーセンテージは、硬化後の合計組成物について計算される。本発明は、また、硬化可能な組成物の硬化温度以上の温度で、熱および圧力、例えば、オートクレーブ、圧縮成形または加熱されたローラによって互いに積層された本発明に従うプレプレグを含む複合材料を含む。強化材の繊維が連続かつ一方向性である時、生ずる多層積層複合材料は、繊維が本質的に互いに平行に配向される異方性であるか、または、その各層において、繊維がある角度、大部分の準等方性ラミネートにおけるように、便宜的には、４５°、上方および下方の層のものに対しては、恐らく、例えば、３０°もしくは６０°または９０°あるいは中間の角度で配向される準等方性であってもよい。異方性と準等方性との間の配向および組み合わせラミネートを使用することができる。適当な積層複合材料は、少なくとも４層、好ましくは、少なくとも８層を含む。層の数は、積層された複合材料の用途、例えば、要求される強度に依存し、３２以上、例えば、数百もの層を含む積層された複合材料が望ましい。層間領域には、上記したように、凝集体が存在してもよい。プレプレグが織られた布帛を含む時、構造物は、準等方性であっても、異方性と準等方性との間であってもよい。本発明は、また、場合によっては、プレプレグとハネカムコンポーネントとの間に介在する接着層を有する、ハネカム強化コンポーネント、例えば、Hexelより入手可能なノーメックスハネカム(Nomex honeycomb)の少なくとも１つの側、好ましくは、対向する両側にレイアップされた本発明に従うプレプレグを含む複合材料を含む。また、本発明に従えば、前述定義した硬化可能な組成物を製造するための方法は、ゴムとエポキシ樹脂成分と触媒とが反応混合物の２５〜７５重量％、好ましくは、３５〜６５重量％、さらに特には、４０〜５０重量％を占める、ゴムとエポキシ樹脂成分の少なくとも一部とエポキシ基とゴムの反応性基との間の反応を促進することのできる触媒と極性溶剤との反応混合物を形成し、反応を行うためにその混合物を加熱し、得られた混合物を実質的に周囲温度まで冷却し、存在する場合には、エポキシ樹脂成分の残る部分、ならびに、第１および第２の硬化剤をその混合物に加え、それより溶剤を実質的に除去することを含む。好ましくは、混合物は、還流下、温度４０℃〜８０℃の範囲に加熱される。触媒は、好ましくは、アルキルホスホニウムヨーダイド、ブロマイドまたはクロライド［ここで、アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−デシルである。］、トリフェニルホスフィン、スタナスオクトエート、クロムオクトエート、ボロントリフルオライド、ボロントリフルオライドモノアルキル（例えば、モノエチル）アミンからなる群より選択され、特に、エチルトリフェニルホスホニウムヨーダイドである。連続繊維を含む本発明に従う複合材料は、プレプレグを形成するために溶剤を除去する前に、連続繊維を硬化可能な組成物に予め含浸し、プレプレグより溶剤を除去することによって製造され、前記プレプレグは、場合によっては、ニップローラの間で圧縮される。さて、添付の図面および以下の実施例を参照することによって本発明を例示する。添付の図面において、図１は、数個のエポキシ樹脂試料についての樹脂粘度のグラフ表示であり；図２は、図１に示した樹脂を使用する配合物の樹脂粘度に対するＧ’最小のグラフ表示であり；図３は、プレプレグを製造するために使用されるドラム巻き取り機構の概略図であり；図４は、試験用の圧縮された試料を製造するために使用されるレイアップおよび成形用具の概略断面図であり；図５は、プレプレグを製造するために使用されるプレプレギング装置の概略図であり；図６は、試験用の圧縮されたハネカム強化試料を製造するために使用されるレイアップの概略斜視図であり；および、図７は、図６に示した試料を製造するために使用されるレイアップおよび成形用具の概略断面図である。実施例１以下の成分と配合とを使用して硬化可能な組成物を製造した(pbw＝重量部)。第１のエポキシ樹脂成分−Ciba-Geigyによって 76.53 pbw 販売されているMY9663としてのＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’− テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン第２のエポキシ樹脂成分−DER 661としてのビスフェ 12.72 pbw ノールＡのジグリシジルエーテル硬化剤−ジシアノジアミド(“DICY") 6.0 pbw ゴム−日本ゼオンよりのHYCAR 1472としてのアクリロ pbwを変更− ニトリル／ブタジエン／メタクリル酸ゴム。Mn=50000 以下の表参照〜53000、Mw＝156000、Tg＝-18℃。アクリロニトリル含量＝29%、ブタジエン含量＝67%、および、メタクリル酸含量＝4%。触媒−エチルトリフェニルホスホニウムヨーダイド(“ETPI") 0.5 pbw （ａ）ゴムと第１のエポキシ樹脂成分全部（反応ルートＡ）；（ｂ）ゴムと第２のエポキシ樹脂成分全部（反応ルートＢ）；または、（ｃ）ゴムと第１および第２のエポキシ樹脂成分全部（反応ルートＣ）；を含有する反応混合物よりin situで反応生成物を製造し、続いて、残りの成分を添加することによって硬化可能な組成物を製造した。本方法は、以下のようであり：（ａ）それぞれのエポキシ樹脂をＥＴＰＩおよびゴムとともにアセトンに予め溶解させ；（ｂ）溶液を還流下２時間加熱撹拌し；（ｃ）ついで、溶液を＜４０℃に冷却し、残りの第１のエポキシ樹脂成分を、存在する場合には、第２のエポキシ樹脂成分とともに添加し、撹拌しつつ、３０分間可溶化させ；（ｄ）ついで、混合物にＤＩＣＹを加え、それをさらに３０分間撹拌し；（ｅ）ついで、溶液を減圧オーブン中に５０℃および＜１０mmHgで３０分間入れることによって溶剤を除去した。この方法を使用し、反応ルートを変更し、幾つかの反応ルート内においてゴム含量を変更して、硬化可能な組成物の試料を製造した。硬化可能な組成物の試料の粘弾性を流動学的に評価した。Rheometrics Limite dによて製造されたRMS 800レオメータを使用し、２mlの試料を評価するために使用した典型的な条件は：プレート寸法４０mm 空隙１．６mm 初期温度７０℃ 最終温度１７０℃ 加熱速度２．０℃／分歪速度１０．０％振動１０rads/秒データ点３０秒ごとに１つであった。硬化可能な組成物の試料および粘弾性の詳細は、以下の表１に示す。実施例２以下の成分および配合を使用して、硬化可能な組成物を製造した：第１のエポキシ樹脂成分−Ciba-Geigyによって 63.75 pbw 販売されているMY9663としてのＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’− テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン第２のエポキシ樹脂成分−EPON 291(Shell Chemical Co 12.0 pbw によって販売されているEPON 1001FとEPON 828との50:50 混合物）としてのビスフェノールＡのジグリシジルエーテル第１の硬化剤−ジシアノジアミド(“DICY") 2.5 pbw 第２の硬化剤−４，４’−ジアミノジフェニルスルホン 17.5 pbw (“DDS”) ゴム−日本ゼオンよりのHYCAR 1472としてのアクリロ pbwを変更- ニトリル／ブタジエン／メタクリル酸ゴム。Mn=50000 以下の表参照〜53000、Mw＝156000、Tg＝-18℃。アクリロニトリル含量＝29%、ブタジエン含量＝67%、および、メタクリル酸含量＝4%。触媒−エチルトリフェニルホスホニウムヨーダイド(“ETPI") 0.5 pbw 実施例１に記載した方法を使用し、ゴムを第１のエポキシ樹脂成分の全部または一部とプレ反応させることによって硬化可能な組成物を製造した［ＤＤＳおよびＤＩＣＹとも工程（ｄ）で添加した。］。この方法を使用し、ゴム含量を変更し；第１のエポキシ樹脂成分の量を変更し；および、ゴムと第１のエポキシ樹脂成分を変更するが、それらの間の比を一定に保ち、硬化可能な組成物の試料を製造した。硬化可能な組成物の試料の粘弾性は、実施例１に記載したように、流動学的に評価した。硬化可能な組成物の試料および粘弾性の詳細は、以下の表２に示す。実施例３エポキシ樹脂のオリゴマー含量の効果を以下のようにして調べた。剪断速度０．５を用いて、５０℃においてCARIMED粘度計を使用して、Ciba-Ge igyより入手可能な種々のＭＹエポキシ樹脂等級の粘度を測定し、その結果を図１に示す。エポキシ樹脂の粘度は、樹脂中に存在するモノマー物質のより高級なオリゴマー種、すなわち、純粋なグリシジルメチレンジアニリンのオリゴマー類（エポキシド当量＝１２５．５）、すなわち、のレベルに直接起因すると考えられる。これは、高圧液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）を使用して確認された。ついで、幾つかの樹脂の６３．７５pbwをアセトン中の５．０pbwのＮＩＰＯＬ１４７２（Ｍｗ＝１７００００）および０．５pbwのＥＴＰＩと反応させ、混合物は、プレ反応固形物含量４５％を有した。ついで、反応混合物を加熱し、２時間還流させ、室温まで冷却した。この混合物に１７．０pbwのＤＤＳ、２．５p bwのＤＩＣＹ、６．０pbwのＥＰＯＮ８２８（Dow Chemicalsによって供給されているビスフェノールＡを基体とする２官能性エポキシ樹脂−エポキシド当量＝３４４）、６．０pbwのＥＰＯＮ１００１Ｆ（Dow Chemicalsによって供給されているビスフェノールＡを基体とする２官能性エポキシ樹脂−エポキシド当量＝５００；これは、ＥＰＯＮ８２８のより高分子量の類縁体である。）および十分なアセトンを加えると、固形物含量５０重量％を有するプレプレグ溶液を与えた。流動学的検査のための樹脂試料を採取し、６０℃の減圧オーブンに３０分間入れ、アセトンを除去した。ついで、試料を流動学的に試験し、Ｇ’最小を測定した。この検査により、“より純粋な(purer)"樹脂ＭＹ７２１は、すなわち、オリゴマー含量が低く、反応生成物が形成された後、他の樹脂よりも有意に低い流動学的な応答、すなわち、Ｇ’最小を生ずることが明らかとなった。これは、（分子量を変えて）ＮＩＰＯＬ１４７２の数バッチについて繰り返しても、同様の結果を与えた。この結果を図２においてプロットすると、（分子量の変更によって生ずる）高／低数値を与える。図２において、樹脂粘度が引用され、かくして、樹脂は、以下の表３より同定可能である：ＨＰＬＣは、ゴムとの反応の前後に幾つかの樹脂を検査するために使用した。結果は、表４に示す。表４において、列の数値は、樹脂の種々の成分に対してＨＰＬＣを使用して得られたピーク面積であり、これらは、存在する樹脂成分の量に比例する。大きな数値、例えば、６８．４等は、存在するモノマーの量を示し；モノマー列より上方の列の数値は、それよりモノマーが生成する残余出発物質より誘導され；モノマー列より下方の列の数値は、存在するオリゴマー種より誘導される。各例において明らかなように、ポスト反応オリゴマーレベルは、プレ反応レベルと比較して有意に降下した。実施例４実施例３に記載した処理法を使用して、異なる分子量のＮＩＰＯＬ１４７２の重量を変えて製造される試料についてのＧ’最小を測定した（溶剤相としてテトラヒドロフランを使用し、４０℃で、ポリスチレン検量曲線を使用するゲル透過クロマトグラフィーを使用して測定される）。結果は、以下の表５に掲示する。実施例５実施例２で使用したが、５．０pbwのゴムを使用する配合物試料1/5を、そのうち１つの試料は、試料2/5であり、触媒ＥＴＰＩが省かれており、そのうち他の１つの試料は、試料3/5であり、成分はともにブレンドされているだけであり、触媒ＥＴＰＩもまた省かれている、２つのさらなる試料とともに製造した。配合物の流動学的性質を評価し、表６に示した。実施例６一方向の繊維を含浸させるために種々の配合物（表７参照）を使用して、プレプレグを製造し、これらは、レイアップされ、圧縮され、機械的な性質の評価に賦された。それによる結果は、表８に示す（これは、実施例８において得られる −７５°Ｆ（−６０℃）の引っ張り結果を含むが、便宜上、表８に再現した。）。カルボキシル基をブロックするための方法櫂形撹拌機、温度計、窒素導入口およびコンデンサを備えた１，０００mlの反応フラスコに、ＮＩＰＯＬ１４７２ゴム（１２８．２０g，０．０００７０６m ol，この重量は、６．４重量％のタルクを含む。）と、９５０mlのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を装填した。溶解が完了したら、フェニルグリシジルエーテル（３２．００g，０．２１３１mol）とＥＴＰＩ（５．３６g，０．０１２８mol）とをＮＩＰＯＬ１４７２ゴム溶液に加えた。オイルバスによって反応温度を上昇させ、ＭＥＫを緩やかに還流させた。反応温度は、２時間維持し、ついで、室温まで冷却した。反応の間、５mlの試料を種々の間隔で取り出した。ついで、これら試料を０．０１Ｎ水酸化カリウムで滴定して、反応度を確認した。反応溶液は、室温までの冷却の際に、大きな結晶皿に注ぎ、大量のＭＥＫを蒸発させた。得られるブロックされたゴムは、ついで、プロパン−２−オールで浸出し、過剰のフェニルグリシジルエーテルを除去した。最後に、ブロックされたゴムは、減圧オーブン中６０℃で２０時間乾燥させた。反応度（この場合１００％）は、上記のように滴定により、また、ＦＴＩＲにより評価した。同様の処理法によって、２０％、４０％および５５％ブロックされたゴム類が得られた。プレプレギング溶液の配合（試料1/6、3/6および5/6〜13/6）金属櫂撹拌機、窒素導入口およびコンデンサを備えた７００mlの反応フラスコに、２５０gのアセトンに溶解させた、ＭＹ９６６３（２５５．００g）、ＥＴＰＩ（２．００g）およびＮＩＰＯＬ１４７２（２０．００g）を装填した。ついで、さらに８０gのアセトンを加えて、反応混合物の固形物含量４５％w/wまでとした。アセトンを還流させるために、オイルバスによって、反応フラスコの温度を上昇させた。ついで、この温度を２時間維持し、それに続いて、加熱を切り、温度を４０℃まで降下させた。ついで、Ｅｐｏｎ１００１Ｆ／Ｅｐｏｎ８２８（５０：５０）エポキシ混合物（４８．００g）を加えた。ついで、反応フラスコの温度を室温まで冷却し、その時点で、ＤＤＳ（６８．００g）およびＤＩＣＹ（１０．００g）を加えた。反応混合物（ＤＩＣＹはアセトンに不溶性である）を、さらに１０〜１５分またはＤＤＳの全てが溶液となるまで撹拌した。最後に、さらなる量のアセトンを加え、樹脂固形物含量が、樹脂の密度に応じ、５４%w/w〜６０％w/wと測定された。プレプレギング溶液の配合（試料2/6および4/6）金属櫂撹拌機、窒素導入口およびコンデンサを備えた７００mlの反応フラスコに、２８０gのアセトンに溶解させた、ＭＹ９６６３（２５５．００g）、ＮＩＰＯＬ１４７２（２０．００g）、および、ＥＰＯＮ１００１Ｆ／ＥＰＯＮ８２８（５０：５０）エポキシ混合物（４８．００g）を装填した。ついで、さらに５０．００gのアセトンを加えて、固形物含量４５％w/wまでとした。ＭＹ９６６３およびＥＰＯＮエポキシ混合物のアセトンへの溶解性を助けるために、反応混合物の温度を５０℃に上昇させた。溶解が完了したら、加熱を止めた。ついで、ＤＤＳ（６８．００g）およびＤＩＣＹ（１０．００g）を加えた。反応混合物を、室温で、１／２時間または全てのＤＤＳが溶液になるまで撹拌した。ついで、アセトンを加え、プレプレギングに対して必要とされる樹脂固形物含量（５５％w/w〜６０％w/w）を与えた。ドラム巻き取りによる一方向カーボン繊維の含浸(Wilton) 配合した樹脂溶液（１リットル）をドラム巻き取り機の樹脂ポンプ（図３参照）に注入した。ドラム巻き取り機上のドラムを温度５５℃に設定して、溶剤を完全に気化させた。ドラム巻き取り機上での各試験は、１m²のプレプレグを生成した。配合した試料1/6〜13/6の各々について、２回の試験を行った。以下のプロセス条件を使用して、プレプレグの樹脂含量３５％w/w〜４２％w/w（重量分析的に測定して）を達成した：繊維 Amoco T300(12K) ドラム温度 55℃ ドラム速度 10 rpm ポンプ速度 5.2 rpm 一方向複合体の製造プレプレグより適当な数の層を定寸に切断し、レイアップした。層の数およびそれらの寸法は、行う機械的試験のタイプに依存した。トランスフレクシュアル強さ（ＴＦＳ）、モジュラス、Ｔｇ測定、短梁剪断（ＳＢＳ）および形態学は、試験パネル１６層（［Ｏ］₁₆）および寸法６インチ×４インチ（１５２．４mm× １０１．６mm）を必要とした。靭性（Ｇ_1c）測定は、寸法１４インチ×６インチ（３５５．６mm×１５２．４mm）を有する試験パネル２０層（［Ｏ］₂₀）を必要とした。層は、アイロン設定５０℃でそれらを逐次アイロン掛けすることによってレイアップした。レイアップされた層は、ついで、プレスクレーブ(pressclave)に挿入し、図４に示した配列に従いバッグアップした(bagged up)。この研究における複合パネルは、以下に概説するＢＭＳ８２５６成形サイクルに従いプレスクレーブした：１．室温スタート。２．２℃／分で１８０℃までランプ。３．１８０℃に１２０分間保持。４．２℃／分で室温までランプ。レイアップを圧縮するために、スタート時に減圧を適用し、ついで、解除して、パネルを開放し排気する。また、スタート時に、圧力４５psi(０．３１MPa)を適用し、成形サイクルの間を通してこの圧力に保持する。トランスフレクシュラル強さは、呼称厚さ２mmを有する［Ｏ］₁₆より得られた試験標品を使用して測定した。使用した標品の寸法は、１０mm×７０mmであり、これらは、ダイアモンドソーを使用して切断した。試験は、サポートスパン５０ mmを有する標準３点曲げ配列を使用してインストロン６０２２機械上で行い、速度１mm／分で試験した。破損を生ずる応力を記録した。平均８試料を採り、研究した各複合システムについて最終ＴＦＳ値を示した。繊維のミス配向(mis-orien tation)についてチェックするために、目視とＳＥＭとによって破損表面を調べ、破損性を発見した。フレクシュラルモジュラスは、呼称厚さ２mmを有するパネルを［Ｏ］₁₆より切断した試験標品を使用して測定した。標品の寸法は、１４０mm×１０mmであった。試験は、サポートスパン１００mmを有する３点曲げモードに調整されたインストロン６０２２機械上で行い、かくして、スパン対深さの比５０：１を与えた。試験は、速度１mm／分で行った。試験は、中心の撓みが標品の厚さ（ほぼ２mm）に等しくなった時に、手動で停止した。４標品の平均を最終の結果として採用した。ＤＭＴＡによるＴｇ測定−窒素下、加熱速度２℃／分でパワーヘッドＰ１ＤＭＴＡについて試料を試験した。単純片持ちばり法を使用し、試料を１端でクランプし、他端で振動数１０Hzで振動させた。短梁剪断は、呼称厚さ３mmを有する［Ｏ］₂₄パネルより機械加工された試験標品を使用して測定した。使用した標品寸法は、２５mm×１０mm（２５mm方向において０°）であり、これらは、ダイアモンドソーを使用して切断した。試験は、スパン対深さ比５：１を与えるサポートスパン１５mmを使用して、３点曲げ調整を有するインストロン６０２２機械上で行った。使用した試験速度は、１mm／分であり、８つの試料の平均を採り、最終結果を示した。破損のモードもまた記録した。Ｇ_1c試験Ｇ_1c試験は、層１０と１１との間に置いたクラックスターター（ＦＥＰ−０．０２mm厚さ）３インチ×６インチ（７６．２mm×１５２．４mm）を有する［Ｏ］₂₀６インチ×１４インチ（１５２．４mm×１０１．６mm）であるこの試験に使用されるパネルを使用して測定した。試験前に、パネルをＣ−スキャンさせ、ついで、二重片持ちばり試験(double cantilever beam testing)用に、試料を寸法１”×１４”に切断した。標品は、クラックがＦＥＰクラックスターターを越えて長さ１インチに到達するまで、クロスヘッド速度０．０５インチ／分でそれらを負荷することによってプレクラックした。ついで、速度０．０５インチ／分で引っ張って標品を試験した。引用した結果は、成長反応のＧ_1cである。形態学は、［Ｏ］₁₆一方向パネルを使用して測定した。複合体の小さな試料を切断し、常温硬化エポキシ樹脂に取り付けた。これら試料は、ついで、ベーラー −メトセルブ(Buehler-Metserv)自動研磨機を使用して微細な仕上げに研磨した。形態学的構造を明らかにするために、試料を１％w/vＫＭｎＯ₄“超酸(super a cid)”（これは、それぞれ、濃硫酸：リン酸：蒸留水の５：５：２体積の混合物である。）溶液中でエッチングした。試料をこの溶液で１０分間エッチングし、ついで、流水下で３０分間洗浄した。ついで、試料を取り付けエポキシ樹脂より切断し、ＳＥＭ分析用のスタブに結合した。ＳＥＭ試料は、分析前に金で被覆した。実施例７以下に記載する方法を使用して、実施例６で使用した一定の配合を繰り返し、便宜上、同一の試料符号を使用した。プレプレギング溶液の配合使用するゴムは、アセトンに溶媒和した。ゴム溶液、ＭＹ９６６３およびＥＴＰＩを、均一になるまで、１０分間混合した。ついで、この混合物を還流するまで（ほぼ５７℃）加熱し、２時間保持した。還流の間、溶液は、ほぼ４５％の樹脂固形物を有した。２時間還流後、加熱装置を取り除き、Ｅｐｏｎ８２８およびＥｐｏｎ１００１Ｆを直ちに溶液に添加した。これは、固体の１００１Ｆが溶液に完全に溶解するまで混合した。溶液を十分に混合し、室温に近づくまで冷却して、ＤＤＳおよびＤＩＣＹを混合物に添加した。０．０１重量％のＡｅｒｏｓｉｌ９７４(De Gussaより入手可能なヒュームドシリカ)もまたこの時点で加え、均一になるまで混合した。溶液への全ての添加は、アセトンで洗浄した。最終溶液は、ほぼ５５％の樹脂固形物含量を有した。これは、（必要とあらば）含浸の間に調整した。試料1/6、3/6および5/6〜7/6は、この方法を使用して製造した。試料2/6および8/6は、ゴム溶液とＭＹ９６６３エポキシとを還流しない以外は、上記した方法を使用して製造した。成分は、全て、単に容器に加え、室温で混合した。試料4/6は、混合物にゴムを添加しない以外は、試料2/6および8/6と同様に製造した。各成分のパーセント量は、以下のようにゴムよりの５％のロスを補償するために幾分異なった：MY-66.32; Epon 828-6.32; Epon 1001F-6.32; DDS-17.8 9; DICY-2.63; ETPI-0.531 Aerosil 974-0.05。布帛含浸図５に概略を示すような溶液含浸セミテクニカルユニット内に含まれる含浸浴に、配合した試料（２〜５リットル）を注いだ。プレプレグ上の最終樹脂固形物含量４０％＋２％を達成するために、以下のプロセス条件を使用した：布帛 W-322/70C、Amoco T300、3K、平織り幅 30インチ（762mm）線速度 10インチ／分(7.62mm/秒) 樹脂濃度アセトン中50%w/w 樹脂比重 1.000〜1.005 オーブンベイ温度ベイ1および2は、60℃に設定し、ベイ3は、116 ℃に設定した。含浸した布帛は、ついで、テープラインに移し、以下の設定条件下で圧縮した：線速度 35インチ／分（14.8mm/秒）第１のニップ温度室温第１のニップ圧力 5psi(0.034MPa) ホットプレート温度 88℃ 第２のニップ温度 88℃ 第２のニップ圧力 20psi(0.14MPa) 層をプレプレグより切断し、−７５°Ｆ（−６０℃）の引っ張り試験を試験するための１２インチ×１２インチ（３０４．８mm×３０４．８mm）平方を使用して、［０．９０］₈を製造し、実施例６で製造した試験複合体と同様に成形した。この試験は、９インチ（２２８．２_mm）の引っ張りバーを使用して行い、すなわち、ウエステッドし(waisted)、負荷速度１．２７mm／分で標準試験機上に− ７５°Ｆ（−６０℃）で保持した。この試験の結果は、先の表８に引用されている。明らかなように、本発明に従う組成物は、航空宇宙産業において特に重要であると考えられるこの試験において驚くほど十分に役割を果たす。何故ならば、航空機は、飛行中ごく低温に晒されることが多いからである。図６に示したレイアップを使用してハネカム構造物に布帛を結合した多孔性パネルもまた製造した。パネルは、図７に示したようなバッグに入れ、オートクレブすることによって圧縮した。パネルは、二等分し、ついで、それより、１インチ（２５．４mm）幅のストリップを切断し、エポキシ樹脂に取り付けた。ついで、標品を研磨して高度の表面仕上げとし、光学顕微鏡を使用して、パネルの長さ方向に沿う孔の数を数える。有意な孔が観測される場合には、そのパネルは不合格である。結果は、表９に示す。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年６月１３日【補正内容】を有するビスフェノールＡ基体物質のジグリシジルエーテル類、例えば、Dowによって販売されているＤＥＲ６６１； −４−アミノフェノールのトリグリシジルエーテル類（例えば、Ciba-geigyによって販売されている“ＭＹ０５１０”）、２５℃における粘度０．５５〜２０ Pas； −２５℃における粘度８〜２０Pa sを有するビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（例えば、Shellによって販売されている“Ｅｐｉｋｏｔｅ８２８”）；−ジグリシジル１，２−フタレート、例えば、ＧＬＹＣＥＬＡ−１００。先行するパラグラフで与えた式を有し、エポキシド当量１８８〜５００を有するビスフェノールＡ基体物質のジグリシジルエーテル類が前記第２のエポキシ成分について特に好ましい。好ましくは、少なくとも２種の硬化剤が使用され、第１の硬化剤は、エポキシ基と反応することができ、ヒドロキシル基とエポキシ基との間の反応を促進することができる。この硬化剤は、好ましくは、アミノ基当たり５００までの分子量を有するアミノ化合物、例えば、芳香族アミンまたはグアニジン誘導体である。第２の硬化剤として使用するのに適した具体的な例は： −ジシアノジアミド、すなわち、であり、Pacific Anchor ChemicalよりAmicure CG 1200として入手可能； −４−クロロフェニル−Ｎ，Ｎ−ジメチルウレア、例えば、Monuronであり； −３，４−ジクロロフェニル−Ｎ，Ｎ−ジメチルウレア、例えば、Diuronである。好ましくは、前記第２の硬化剤は、ジシアノジアミドである。第１の硬化剤として使用するのに適した具体的な例は： −３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルスルホン； −メチレンジアニリン； −Shell Chemical Co.よりＥＰＯＮ１０６２として入手可能なビス（４−アミノ−３，５−ジメチルフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン；および、 −Shell Chemical Co.よりＥＰＯＮ１０６１として入手可能なビス（４−アミノフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼンがある。好ましくは、前記第１の硬化剤は、４，４’−ジアミノジフェニルスルホンである。硬化剤の合計アミン含量は、エポキシ樹脂成分の化学量論的要求量の７０〜１１０％の範囲である所望される場合には、エポキシ樹脂成分／硬化剤反応に対する触媒も、また、使用される。このような触媒が使用される場合、それは、典型的には、ルイス酸、例えば、ボロントリフルオライドであり、便宜上、アミン、例えば、ピペリジンまたはメチルエチルアミンとの誘導体として使用される。これとは別に、それは、塩基性であってもよく、例えば、イミダゾールまたはアミンであってもよい。反応生成物を生成するために使用されるゴムは、オレフィン、ジエンおよびニトリルゴム類、ならびに、ペンダントな反応性基、特に、カルボキシル基を有するそれらのコポリマー類およびターポリマー類より選択される。カルボキシル基

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カーター，ジェフリー・トーマスイギリス国クリーヴランドティーエス８９オーアール，ミドルズブロー，ブラス・キャッスル・レーン，イーグル・パーク 329 (72)発明者シリスシオリ，ピーター・ロバートアメリカ合衆国アリゾナ州85044，フィーニクス，グラナイト・ヴュー・ドライブ 3447イースト (72)発明者ルーカス，スコット・ダグラスアメリカ合衆国アリゾナ州85257，スコッツデイル，ルイス・アベニュー 8712イースト (72)発明者マスケル，ロバート・ケルヴィンアメリカ合衆国アリゾナ州85224，チャンドラー，ウエスト・マッジョ・ウェイ 1586，１−2007

Claims

【特許請求の範囲】１．エポキシ樹脂基準で、オリゴマーエポキシ種を少なくとも０．０５重量％有するエポキシ樹脂、前記エポキシ樹脂に対する少なくとも１種の硬化剤および固体ゴムとの間でin situに形成される反応生成物を含み、それが、少なくとも１重量％の反応性基を有し、かつ、それが、前記反応生成物が形成される反応混合物によって膨潤可能かまたは反応混合物に可溶であり、ゴム中に前記オリゴマー種を含む前記エポキシ樹脂の少なくとも一部対エポキシ樹脂の比が１：１〜１：２０であり、前記エポキシ樹脂が：（ａ）エポキシ官能価３より大、好ましくは、少なくとも４を有する少なくとも１種の第１のエポキシ樹脂モノマー成分と；（ｂ）エポキシ官能価１より大であるが３以下を有する少なくとも１種の第２のエポキシ樹脂モノマー成分とを含む硬化可能な組成物。２．前記エポキシ樹脂中に存在するオリゴマー種の量が少なくとも０．５重量％である、請求項１に記載の硬化可能な組成物。３．前記ゴム対エポキシ樹脂の比が１：２．５〜１：１７である、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。４．前記ゴム対エポキシ樹脂の比が１：２．５〜１：１６．５である、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。５．反応生成物が、前記第１のエポキシ樹脂成分の少なくとも一部とのみ反応したゴムを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。６．前記エポキシ樹脂成分が、１種以上の：芳香族ジアミン類、芳香族モノ第１級アミン類、アミノフェノール類、多価フェノール類、多価アルコール類、多価カルボン酸類、のグリシジル誘導体を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。７．前記第１のエポキシ樹脂成分が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジル−ビス（４ −アミノフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’− テトラグリシジル−ビス（４−アミノ−３，５−ジメチルフェニル）−１，４− ジイソプロピルベンゼン、フェノールノボラック樹脂のグリシジルエーテル類、ビスフェノールＡノボラック樹脂のグリシジルエーテル類からなる群より選択され、好ましくは、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンである、請求項６に記載の硬化可能な組成物。８．前記第２のエポキシ樹脂成分が、ビスフェノールＡ基体物質のジグリシジルエーテル類、４−アミノフェノールのトリグリシジルエーテル類、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル、ジグリシジル１，２−フタレートからなる群より選択され、好ましくは、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル類である、請求項６に記載の硬化可能な組成物。９．各硬化剤が、アミノ基当たり分子量５００までを有するアミノ化合物である、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。１０．少なくとも第１および第２の硬化剤が使用され、前記第１の硬化剤がエポキシ基と反応することができ、ヒドロキシル基とエポキシ基との間の反応を促進することができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。１１．前記第１の硬化剤が、３，３’−および４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、メチレンジアニリン、ビス（４−アミノ−３，５−ジメチルフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼンおよびビス（４−アミノフェニル）−１，４−ジイソプロピルベンゼンからなる群より選択され、好ましくは、４，４’− ジアミノジフェニルスルホンである、請求項１０に記載の硬化可能な組成物。１２．前記第２の硬化剤が、ジシアノジアミド、４−クロロフェニル−Ｎ，Ｎ −ジメチルウレア、３，４−ジクロロフェニル−Ｎ，Ｎ−ジメチルウレアおよびボロントリフルオライドモノメチルからなる群より選択され、好ましくは、ジシアノジアミドである、請求項１０または請求項１１に記載の硬化可能な組成物。１３．前記硬化剤の合計アミン含量が、エポキシ樹脂成分の化学量論的要求量の７０〜１１０％の範囲である、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。１４．ゴムが前記エポキシ樹脂に可溶である、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。１５．ゴムが、オレフィン、ジエンおよびニトリルゴム類、および、ペンダント反応性基を有するそれらのコポリマー類およびターポリマー類からなる群より選択される、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。１６．前記反応性基がカルボキシル基である、請求項１５項に記載の硬化可能な組成物。１７．前記ゴムが、カルボキシル基を有するジエン−ニトリルコポリマーである、請求項１５または請求項１６に記載の硬化可能な組成物。１８．前記ゴムが、カルボキシル基を有するアクリロニトリル／ブタジエンゴムである、請求項１５〜請求項１７のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。１９．前記反応性基が、カルボキシル基であり、メタクリル酸ターポリマーによって与えられる、請求項１５〜請求項１８のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２０．ゴムが少なくとも１重量％のカルボキシル基を含有する、請求項１５〜請求項１９のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２１．ゴムが少なくとも２重量％のカルボキシル基を含有する、請求項１５〜請求項２０のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２２．ゴムが少なくとも２．５重量％のカルボキシル基を含有する、請求項１５〜請求項２１のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２３．ゴムが５重量％までのカルボキシル基を含有する、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２４．エポキシ樹脂の合計重量基準で１〜２０重量％のゴム、硬化剤および前記組成物の反応生成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２５．エポキシ樹脂の合計重量基準で１〜１０重量％のゴム、硬化剤および前記組成物の反応生成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２６．エポキシ樹脂の合計重量基準で３〜６重量％のゴム、硬化剤および前記組成物の反応生成物を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。２７．ゴムの合計重量基準で４．０〜８．０重量％のゴムと、前記第１のエポキシ樹脂成分とを含む、請求項５に記載の硬化可能な組成物。２８．ゴムの合計重量基準で４．５〜７．０重量％のゴムと、前記第１のエポキシ樹脂成分とを含む、請求項５に記載の硬化可能な組成物。２９．そのＧ’最小が、プレート寸法４０mm、初期温度７０℃、最終温度１７０℃、加熱速度２．０℃／分、歪み速度１０．０％および振動１０rads／秒を用いて測定して、２０Pa〜２００Paの範囲内である、請求項５、請求項２７または請求項２８に記載の硬化可能な組成物。３０．前記Ｇ’最小が、４０Pa〜１６０Paの範囲内である、請求項２９に記載の硬化可能な組成物。３１．前記Ｇ’最小が、８０Pa〜１１０Paの範囲内である、請求項２９または請求項３０に記載の硬化可能な組成物。３２．前記組成物が、さらに、繊維強化材を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物。３３．請求項１〜請求項３２のいずれか１項に記載の硬化可能な組成物と、連続繊維強化材とを含むプレプレグ。３４．レイアップされ、ハネカム強化コンポーネントの少なくとも１つの側、好ましくは、対向する両側と接触された請求項３３に記載の少なくとも１つのプレプレグを含む複合材料。３５．請求項１〜請求項３２のいずれか１項に記載された硬化可能な組成物もしくは請求項３３に記載されたプレブレグまたは請求項３４に記載された複合材料を含み、その組成物が硬化され、硬化されたマトリックスの形態学的特徴が、ゴムが平均寸法５μ未満、さらに特に、１μ以下を有する粒子として存在する均一または粒状である造形物品。３６．請求項１〜請求項３２のいずれか１項に記載した硬化可能な組成物を製造するための方法であって、ゴムと１種または複数のエポキシ樹脂成分と触媒とが反応混合物の２５〜７５重量％を占める、ゴムと少なくとも一部のエポキシ樹脂成分とエポキシ基とゴムの反応性基との間の反応を促進することのできる触媒と極性溶剤との反応混合物を形成し、反応を行うためにその混合物を加熱し、得られた混合物を実質的に周囲温度まで冷却し、存在する場合には、エポキシ樹脂成分の残る部分ならびに第１および第２の硬化剤をその混合物に加え、それより溶剤を実質的に除去することを含む方法。３７．前記ゴムと前記１種または複数のエポキシ樹脂成分と前記触媒とが反応混合物の３５〜６５重量％を占める、請求項３６に記載の方法。３８．前記ゴムと前記１種または複数のエポキシ樹脂成分と前記触媒とが反応混合物の４０〜５０重量％を占める、請求項３６に記載の方法。３９．混合物が、好ましくは、還流下、温度４０℃〜８０℃の範囲に加熱される、請求項３６〜請求項３８のいずれか１項に記載の方法。４０．触媒が、アルキルトリフェニルホスホニウムヨーダイド、ブロマイドまたはクロライド［ここで、アルキルは、メチル、エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｎ−ペンチルまたはｎ−デシルである。］、トリフェニルホスフィン、スタナスオクトエート、ボロントリフルオライドからなる群より選択され、特に、エチルトリフェニルホスホニウムヨーダイドである、請求項３６〜請求項３９のいずれか１項に記載の方法。