JPS6042251B2 - フラン再含浸樹脂 - Google Patents

フラン再含浸樹脂

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JPS6042251B2
JPS6042251B2 JP58223992A JP22399283A JPS6042251B2 JP S6042251 B2 JPS6042251 B2 JP S6042251B2 JP 58223992 A JP58223992 A JP 58223992A JP 22399283 A JP22399283 A JP 22399283A JP S6042251 B2 JPS6042251 B2 JP S6042251B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素/炭素複合材のマルチ・サイクル再含浸
(ReimpregnatiOn)に特に有用な、ポリ
マー鎖中に化学結合した可変のタングステン対炭素原子
比を含む熱硬化性無溶媒ポリマーの製造方法に関する。
航空宇宙製品の進歩に伴つて、高密度を有する炭素/炭
素複合材が広く用いられるようになつた。炭素/炭素複
合材の下記の3つの高密度化方法の1つ又はそれらの組
み合わせが通常用いられる。(1)高温圧密(COTl
sOljdatiOn)(2)化学蒸着(3)マルチ・
サイクル再含浸。
大型部品や複雑な形が関与する用途では、マルチ・サイ
クル再含浸が特別調合ポリマーの使用による耐酸化およ
びエネルギー吸収特性の最も有効な賦与方法であること
がわかつた。
再含浸樹脂は、炭素/炭素複合材の特有のポイド中へ液
体として導入される熱硬化性ポリマーである。
後でこの樹脂を硬化させかつ熱処理して、複合材の密度
を増加する。最終用途の応じて選ばれたポリマーが、複
合材へ特別な所望特性を賦与する。実用価値のある再含
浸樹脂は、再含浸工程中に適当に低い粘度を保たねばな
らず、加えて比較的高い炭化生成物収量(Charyi
eld)を示さねばならない。“マルチ・サイクル再含
浸゛とは、再含浸プロセスを多数回反復するときに適用
される用語である。口パートC.シヤフアー(RObe
rtC.Shaffer)の米国特許第4185043
号は、タングステンおよび(又は)モリブデン金属原子
を組み込んだ熱可塑.性および熱硬化性樹脂を記載して
いる。
金属原子は、少なくとも1個の遊離カルボキシル基を含
むモノマー又はポリマーをタングステンカルボニル又は
モリブデンカルボニルとピロリジンとの反応生成物と反
応させてポリマーを得ることによつて・ポリマー中へ組
み込まれる。得られたポリマーは再含浸樹脂として有用
てあると記載されている。しかし、上記特許に記載され
ているポリマーはマルチ・サイクル再含浸ポリマーとし
て使用するために特別に設計されたものではない。本発
明者らは、今回、2−フランアクリル酸又は2−フラン
カルボン酸をタングステンカルボニルとピロリジンとの
反応生成物と反応させることによつて、適当なマルチ・
サイクル再含浸ポリマーを製造することを発見した。
かくして得られた暗色粘稠ポリマーは、そのまま使用す
ることができ、あるいはフルフリルアルコール又はジエ
ノフイリツク(DienOphilic)エステルと共
重合させて)種々の金属含量を含む熱硬化性マルチ・サ
イクル再含浸樹脂を得ることができる。本発明の製造方
法により得られたポリマーは、中程度の温度で比較的低
粘度であるので、溶媒無しでマルチ・サイクル再含浸に
使用することができる。さらに、反・応成分の量を適当
に選ぶことによつて、ポリマー分子中でタングステンを
原子形に保持しながらタングステン含量を正確に変化さ
せることができる。金属含量を最高にするためには、ポ
リマー鎖中に化学結合したタングステン原子を含むフラ
ンaベースポリマーを、生のま)でマルチ・サイクル再
含浸プロセスで使用することができる。本発明の製造方
法に於いて、まずタングステンカルボニルとピロリジン
とを反応させて錯体を製造する。
タングステンカルボニルとピロリジンとの反応は、文献
、例えばホウルズ(FOwIes)らの′6■族金属カ
ルボニルとピロリジン、ピペラジン、モルホリンとの反
応(′111ereacti0ns0fGr0upVI
Meta1Carb0ny1sW1thPyrr011
d0n,PiperAzineandMOrphOll
ne)′ゝ〔イノーガニツク ケミストリー(InOr
ganicChemlstry)VOl.3,NO.2
,l964,257−259頁〕と題する論文中に記載
されている数種の方法のうちの1つで達成され得る。ピ
ロリジンータングステンカルボニル錯体からなる反応生
成物を、次に行う反応のために粉砕して微粉末にする。
ピロリジンータングステンカルボニル錯体の反応生成物
は、タングステンカルボニル1モルに対して少なくとも
2モルのピロリジンを含むと考えられる。2−フランア
クリル酸又は2−フランカルボン酸とピロリジンータン
グステンカルボニル反応生成物との反応は、再成分を混
合し、好ましくは約150の〜160′Cの範囲内で、
約2〜4時間、反応混合物を加熱することによつて行わ
れる。
酸と反応させるピロリジンータングステンカルボニル反
応生成物の量は、広範囲に変えることができる。好まし
くは、ピロリジンータングステンカルボニル反応生成物
1モルにつき約2モルの酸を反応させる。フランアクリ
ル酸およびフランカルボン酸の融点が比較的低いので、
溶媒を用いずに金属高含有ポリマーを合成することがで
きる。この性質は、本発明の製造方法により得られたタ
ングステン含有ポリマーの比較的低粘度および炭化生成
物高収量と相俟つて、これらのポリマーをマルチ・サイ
クル再含浸ポリマーとして特に好適なものにしている。
本発明の製造方法により得られたポリマーは、熱可塑性
と熱硬化性の両性質を具備している。
すなわち、約180℃までの温度では熱可塑性であり、
つまり、熱せられると低粘度の流動性物質となり、冷時
固化する。高温、すなわち約200℃以上ては、熱可硬
化性となり、つまり硬化可能となる。マルチ・サイクル
再含浸ポリマー中の低金属量を得ることが望ましい場合
には、上記のようにして得られたポリマーをフルフリル
アルコール又はジエノフイリツク(DienOphil
lc)エステルのようなもう1つの物質と共重合させる
ことができる。
最終樹脂中の金属の量は、共重合プロセス中に用いられ
る本発明のポリマー対プレポリマーの比によつて調節す
ることができる。前記タングステン含有ポリマーと重合
させることができるジエノフイリツク(DienOph
jllc)プレポリマーには、エチレン系不飽和ジカル
ボン酸又は無水物をグリコールと反応させることによつ
て得られるポリエステルプレポリマーが含まれる。以下
の実施例は、本発明の実施のために意図される最良の態
様を示す。
実施例1 1モル当量のタングステンヘキサカルボニルと過剰のピ
ロリジンとを反応させて金属ピロリジン錯体を製造する
反応終了後、生成物を洗浄し、微粉末に粉砕する。この
ピロリジンータングステンヘキサカルボニル反応生成物
1モルに2モルの2−フランアクリル酸を添加した後、
反応混合物を、150〜160℃に約3時間加熱する。
透明な暗橙色ポリマーが得られる。このものは、熱可塑
性であり、室温て固体である。これを加熱して溶融させ
た後、炭素/炭素複合材のボイド中へ含浸させることに
よつて、炭素/炭素複合材のマルチ・サイクル再含浸樹
脂として使用することができる。次にこのポリマーを2
100Cで4時間加熱することによつて硬化させる。こ
の熱硬化樹脂を、次に800℃で1時間炭化させたとき
、約関重量%のタングステンを含む。実施例22モルの
2−フランカルボン酸を加熱して溶融させる。
実施例1記載のようにして得たタングステンヘキサカル
ボニルとピロリジンとの反応生成物1モルを、絶えず攪
拌しながら添加する。次に、反応混合物を約150℃に
2時間加熱する。透明な暗コハク色熱可塑性ポリマーが
得られ、このポリマーは室温で固体である。このポリマ
ーは、実施例1記載のようにマルチ・サイクル再含浸ポ
リマーとして用いることができる。下記の実施例は、得
られた樹脂の金属含量を調節するための、上記ポリマー
とジエノフイリツク(DienOphillc)プレポ
リマーすなわちエチレングリコール/無水マレイン酸ポ
リエステルプレポリマーとの共重合を示す。
実施例3 4′の反応釜中で、実施例1のポリマー490.00y
をフルフリルアルコール143.52yと混合し、約6
0′Cに加熱する。
次に、反応釜をマントルから取ノリ出し、2:1モル比
の無水マレイン酸/エチレングリコールプレポリマー3
28.0yを上記反応成分と完全に混合させる。次に、
反応釜をマントルへ戻し、約150〜160゜Cに、2
時間加熱する。得られた生成物は、透明、暗コハク色熱
硬化性樹脂で7あり、前述のように炭素/炭素複合材用
のマルチ・サイクル再含浸樹脂として使用することがで
きる。210℃に於て1?間硬化させた後、800℃に
於て1時間炭化させたとき、約2鍾量%のタングステン
を含む炭化生成物が得られる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 タングステンカルボニルとピロリジンとを反応させ
    て金属錯体を得、ついで該金属錯体と2−フランアクリ
    ル酸又は2−フランカルボン酸とを反応させることから
    なる、再含浸樹脂の製造方法。 2 上記酸が2−フランアクリル酸である、特許請求の
    範囲第1項記載の製造方法。 3 上記酸が2−フランカルボン酸である、特許請求の
    範囲第1項記載の製造方法。 4 フルフリルアルコールおよび(又は)ジエノフイリ
    ツクエステルと更に共重合させる工程を含む、特許請求
    の範囲第1項記載の製造方法。 5 フルフリルアルコールおよび(又は)ジエノフイリ
    ツクエステルと更に共重合させる工程を含む、特許請求
    の範囲第2項記載の製造方法。 6 フルフリルアルコールおよび(又は)ジエノフイリ
    ツクエステルと更に共重合させる工程を含む、特許請求
    の範囲第3項記載の製造方法。 7 上記ジエノフイリツクエステルが無水マレイン酸/
    エチレングリコールプレポリマーである、特許請求の範
    囲第4項記載の製造方法。 8 上記ジエノフイリツクエステルが無水マレイン酸/
    エチレングリコールプレポリマーである、特許請求の範
    囲第5項記載の製造方法。 9 上記ジエノフイリツクエステルが無水マレイン酸/
    エチレングリコールプレポリマーである、特許請求の範
    囲第6項記載の製造方法。 10 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第1項記載の製造方法。 11 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第2項記載の製造方法。 12 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第3項記載の製造方法。 13 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第4項記載の製造方法。 14 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第5項記載の製造方法。 15 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第6項記載の製造方法。 16 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第7項記載の製造方法。 17 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第8項記載の製造方法。 18 ピロリジン−タングステンカルボニル反応生成物
    1モルにつき2モルの酸を反応させる、特許請求の範囲
    第9項記載の製造方法。
JP58223992A 1983-03-29 1983-11-28 フラン再含浸樹脂 Expired JPS6042251B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US479926 1983-03-29
US06/479,926 US4540764A (en) 1983-03-29 1983-03-29 Reaction product of tungsten carbonyl/pyrrolidine complex with a furan acid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59179624A JPS59179624A (ja) 1984-10-12
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JP (1) JPS6042251B2 (ja)
DE (1) DE3342357C2 (ja)
FR (1) FR2543557B1 (ja)
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DE3342357A1 (de) 1984-10-11
US4540764A (en) 1985-09-10
DE3342357C2 (de) 1986-02-27
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GB8331188D0 (en) 1983-12-29
FR2543557B1 (fr) 1988-01-15
GB2137634B (en) 1986-05-14
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