JPS6067526A - 置換したジアミン硬化剤を含有するエポキシ組成物 - Google Patents

置換したジアミン硬化剤を含有するエポキシ組成物

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JPS6067526A
JPS6067526A JP59028864A JP2886484A JPS6067526A JP S6067526 A JPS6067526 A JP S6067526A JP 59028864 A JP59028864 A JP 59028864A JP 2886484 A JP2886484 A JP 2886484A JP S6067526 A JPS6067526 A JP S6067526A
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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】 高度な複合材料は引張強度とモジュツスの高い物質なノ
テ、航空機、自動車、スポーツ用品の構成部品としての
用途が増加している。代表的なものとしては、熱硬化性
樹脂母材(マトリックス)に埋め込まれる織布あるいは
連続フィラメントの形をした炭素繊維のような構成繊維
となって使用される。
非常に高度な複合材料はグリプレグ(prepreg)
、すなわち、硬化してない、又は半分硬化した樹脂を含
浸させた補強用のすぐに成屋できるシートから造られる
。エポキシド樹脂と芳香族アミン硬化剤を含有する樹脂
系はこの複合材料製造方法に必要な特性のつりあいがと
れているのでプリプレグの状態でしばしば使用される。
現在技術水準のエポキ¥/炭素繊維複合材料は高度の圧
縮強度、優れた疲労特性、および硬化期間中の低収縮性
を有する。しかし、大抵のエポキシ組成物はその高温特
性を減少させる湿気を吸収する。従って、吸湿性を減ら
した複合材料をもたらす樹脂系が必要である。
さらに、使用に先立って、エポキシおよびアミン硬化剤
の均一な溶液を調製する必要がある。固形アミン硬化剤
の場合は、アミン硬化剤をエポキシ硬化剤に溶解する必
要がある。従って、加熱時間を延長しないでも簡単に急
速に溶解できるアミン硬化剤は特に優利である。さらに
、エポキシ溶液から調製されるプリプレグが長い期間粘
着性および加工性を保つためにアミノ硬化剤の反応性を
調整する必要がある。
特定の部類の硬化剤を含有する組成物がエポキシ化合物
と共に使用されると、吸湿性の減少、溶解度の改良、お
よびある場合には反応性の制御を示し、その結果、組成
物の加工特性は改良されることがわかった。
本発明の組成物は、 ←) 置換されたシア4ン硬化剤の選ばれた部類、およ
び (b) 1分子歯たり2個またはそれ以上の1.2−エ
ポキシド基を含有するエポキシ樹脂から成る。
本発明の組成物は任意に(c) 熱可塑性重合体、およ
び/又は、ヒ) 構造繊維を含有してもよい。
本発明で使用される硬化剤は次の一般式で表わされる。
〔式中、Xは直接結合、0、s、so、、C01000
,0(OFs)s、0(RtR*)、 (ここにR8と
R1とは独立的に水素あるいは1〜4個の炭素原子をも
つアルキル基である)の中から独立的に選ばれ、Qは1
〜4個の炭素原子をもつアルキル基であり、 nl”1
14はこの内の少なくとも1個のnけ1またはそれ以上
であるという条件つきで独立的に0から4家での数であ
る。〕 好まし〜・硬化剤は次の化合物のうちの1個またはそれ
以上から選ばれる= (IH番 本発明のシア之ンは双極性非プロトン性溶媒中で塩基の
存在下で昇温においてアミノフェノールとジハロベンゼ
ノイド化合物を縮合して製造される。適当なアミノフェ
ノールEしては、m−アミノフェノール、p−アミノフ
ェノール、4−アイノテオフェノール、および4−アミ
ノ−3−メチルフェノールが挙げられる。有効なジハロ
ベンゼノイド化合物としては、4.4’−ジク四ロジフ
エエAllスルフォン、4.4′−ジフルオロベンゾフ
ェノン、 4.4’−ジクpロベンゾフエノン、 2,
6−ジク四ロベンゾニトリル、1,2.4.5−?トラ
クロルベンゼン、ヘキサクロルベンゼンなどカ挙げられ
る。
本発明において、アミノンエノール、又は、シバ−ベン
ゼノイド化合物、あるいはこの両方が芳香族環上に少な
くとも1個のアルキル置換基をもつことが必要である。
使用される塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムなどが挙げ
られる。適当な溶媒としては、ジメチルスルホキシド、
N、N−ジメチルアセドアミド、N−メチルピロリジノ
ン、スルフオラン、ジメチルスルホンなどが挙げられる
。トルエン、又は、クロルベンゼンのような共沸溶媒は
反応混合物から水を除去するのを助けるために混合物中
に添加するのが好ましい。
本発明のシアオンの製造は米国特許第3.895゜06
4号明細書に記載のようにして行われる。もしくは、英
国特許第1.492.366号明細書の製法条件を使用
してもよい。反応時間は代表的に温度140〜170℃
で8〜30時間またはそれ以上である。
シアきンは、アミノフェノールと、シバ−ベンゼノイド
化合物と塩基とを同時に反応器に仕込む一段階方法によ
って製造される。もしくは、シバ−ベンゼノイド化合物
を添加する前に、アミノフェノールと塩基とを反応させ
て最初にフェノキシト塩を生成する2段階方法を使って
もよい。
ジアミノはまた多段階方法で製造してもよい。
第−RNでハロニトロベンゼンと二価フェノールとを塩
基の存在下で縮脅し、−ト四末端基オリゴマーを形成す
る。
この方法では、ハロニトロベンゼンとしては、p−/a
ロニトロベンゼン、m−クロロニ)1−ベンゼン、p−
フルオロニドpベンゼン、m−ブ四モニトロベンゼンな
どが使われる。
適当な芳香族ジフェノールとしては、ビスフェノールA
、ハイドロキノン、レソルシノール、4.4′−ビフェ
ノール、4.4′−ジヒドロキシジフェニルスルホン、
4.4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4.4
′−ジヒド四キシ−3゜3’、5 、5’−テトラメチ
ルジフェニルスルフィド、4.4′−ジヒド四キシ−3
,3′、5.5′−ナト2メチルジフエニルスルホyな
どが挙げられる。
使用される塩基と溶媒とは、アミノフェノールとシバ−
ベンゼノイド化合物との反応に使われる上記記載のもの
と同様である。
とのS+にハロニトロベンゼン、又は二価のフェノール
、又はこれら両方は芳香族環上に少なくとも1@のアル
キル置換基を持つことが必要である。
ジアミンを製造する第2段階は末端のニトロ基なアミノ
基に還元することである。この方法は白鋏技術分野で知
られている方法を使って、例えば、水素とFe又はN1
のような金属触媒を使って、あるいは、塩化第二スズと
塩酸とを使って行ってもよい。
本発明のジアミンは慣用の芳り族ジアミンと組み合わせ
て使用することができる。慣用のジアミノの例としては
、4 、4’−シアモノジフェニルエーテル、4 、4
’−シアミノジフェニルメタン、3.3′−シアミノジ
フェニルメタン、4.4’−シア(ノジフェニルスルホ
ン、3 、3’−シア宅ノジフェニルスルホン、3.3
’−?)アζノヘンゾフエノy、m−フェニレンジアミ
ン、p−7二二レンジア建ン、 4 、4’−ジアミノ
ジフェニルプロパン、4.4’−ジアミノジフェニルス
ルフィ)’、)、4−ビス<p−アミノフェノキシ)ベ
ンゼン、1.4−ビス(m−7ンノフエノキシ)ベンゼ
ン、1.3−ビス(m −7<ノンエノキシ)ベンゼン
、1.3−ビス(p−アミノフェノキシ)ベンゼン、4
.4′−ビス(3−アミノフェノール)ジフェニルスル
ホン、およびトリメチレングリコール・ジー4−アさノ
ベンゾアートが挙げられる。また、本発明の硬化剤は、
1983年5月20日、Roo、ガードナー外によって
出願された米国特許出願に開示されたシア之ン硬化剤と
組み合わせて使用で鯉る。
本発明で使用されるエポキシ樹脂は次の式で表わされる
2個又はそれ以上のエポキシ基を有する。
エポキシ基は末端エポキシ基、又は内部エポキシ基であ
ることができる。エポキシドには2種の一般的な皺、す
なわち、ポリグリシジル化合物、又はジエンあるいはポ
リエンをエポキシ化して誘導された生成物がある。ポリ
グリシジル化合物は多官能性活性水素含有化合物とエビ
ハロヒドリンの過剰量とを塩基性の条件下で反応させて
得られた複数個の1.2−エポキシド基を含有する。活
性水素化合物が多価アルコール、又は多価フェノールの
場合は、得られたエポキシド樹脂はグリシジルエーテル
基を含有する。好ましい部類のポリグリシジル化合物は
ビスフェノ−・ルムとしても知られる2、2−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)プロパンとの縮合反応により生
成され、例えば次の■のような構造を有する。
■ (式中、nは約θ〜約15の範囲の値を有する。)この
ようなエポキシドがビスフェノールムエボキシ樹脂であ
り、シェル・ケミカル社から例えば「Fipon 82
8 J 、r 1!tpon 1001 J、およびf
” Bpon 1.009 Jのような商標で、また、
ダウ・りンカル社から[D刀R331J、及び「DII
IR334」の商標で市販されている。最も好ましいビ
スフェノールムエボキシ樹脂は、0かも10までの範囲
のrnJ値を有するものである。
本発明で有用なポリエポキシドとしては、 4 、4’
−ジヒドロキシジフェニルメタン、 4 、4’−ジヒ
ドロキシジフェニルスルホン、4.4’−ビフエノ−/
l/、4 m l−ジにドロキシジフェニルスルフィド
、フェノールフタレン、レソルシノール、4.2’−ビ
フェノール、又はトリス(4−とドロキシフェニル)メ
タンのポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。さら
に、IIPON 1031 [ニジエル・ケ建カル・カ
ンパニーから市販の1.1,2.2−テトラキス(ヒド
ロキシフェニル)エタンのテトラグリシジル誘導体〕お
よびムI)oglin 101 [シエーファーケミカ
ル社から市販のメチロール化したビスフェノールム樹脂
)も使用できる。D、It、1゜580 (ダウ・ケさ
カル・カンパニーの臭紫化ビスフェノールムエボキシ樹
脂)のようなハロゲン化ポリグリシジル化合物も使用で
きる。その他適白なエポキシ樹脂としては、例えばペン
タエリトリトール、グリセリン、ブタンジオール、又は
トリメチロールプロパンなどのポリオールとエビノ)ロ
ヒドリンとから生成されたポリエポキシドが挙げられる
例えば式■でn = 0.1〜8の場合のフェノールホ
ルムアルデヒド・ノボラック、および式Wでn=0.1
〜8の場合のクレゾール−ホルムアルデヒド・ノボラッ
クのポリグリシジル誘導体も使用できる。
11 n=n !vR,=OH1 式■の場合の誘導体はダウ・ケ建カル・カンパニーから
り、If、N、431、I)、111.N、 438、
およびり、Il、N、 485として市販されている。
式■の場合の誘導体は、例えば、11ON 1235 
、 lll0N 1273、およびION 1299 
(米国、ニエー冒−り州、アーズレイ市のテバ・ガイギ
ー・;−ボレイションから得られる)として市販されて
いる。他の例えばIIU−8のような、エボキV化ノボ
2ツク(米国、ケンタラキー、ルイスビル市のセラニー
ズ・ポリマー・スペシャリテイズ・カンパニーから入手
できる)も適当である。
フェノールおよびアルコール以外に他の多官能性活性水
素化合物も本発明のポリグリシジル付加物を生成するた
めに使用される。アイン、アZノアルコール、およびポ
リカルボン酸などがある。
ア書ンから誘導される付加物としては、N、N−ジグリ
シジルアニリン、N、N−ジグリシジルトルイジン、N
、N、N’、N’−テトラグリシジルキクリレンシア建
ン(すなわち、V ) 、 N 、N 、N’、N’−
テトラグリシジル−ビス(メチルアンノ)シクロヘキサ
ン(すなわち、■)、N、N、N’、N’−テトラグリ
シジル−4,4′−ジアンノジフェニルメタン(すなわ
ち、■)、N、N、N’、N’−テトラグリシジル−3
,3′−ジアミノジフェニルスルホン、およびN、N’
−ジメチル−N、N’−ジグリシジル−4,4’−シア
(ノジフェニルメタzなどがある。
この型の樹脂で市販のものとしては、GJyamine
135、およびQjyamine 125 (米国、力
1)7yl−ルニア州サン7ランシス;在のF、1.O
,コーポレーションより入手できる)、Arajdit
e MY−720(テパ・ガイギー・;−ポレーション
より入手)、PGムーXおよびPGム−0(米国、イリ
ノイ州シカゴ在のザ・シャーウインーウィリアムス社よ
り入EP)などが挙げられる。
ア建ノアルコールから誘導される適当なポリグリシジル
付加物としては、チバ・ガイギコーボレーシロンからム
raAdi to 0500 、又はムraAdite
0510の商標で市販され【いる0、N、N−トリグリ
シジル−4−アイノーフェノール、およびr。
1、 O,:ff−ポレーションからGtyamine
 i 1 sの商標で市販されているO、N、N−)リ
グリクジル=3−アミノフェノールが挙げられる。
本発明で使用するに適したものとしては、カルボン酸の
グリシジルエステルもある。例えば、ジグリシジルフタ
ラート、ジグリフジルテレフタラート、ジグリシジルイ
ソ7タラート、ジグリフジルアジバートなどである。ト
リグリシジルシアヌル酸塩、トリグリシジルイソシアヌ
ル酸塩、N。
N−ジグリフジルオキサイド、(テバ・ガイギ・コーポ
レーシ冒ン発売の) 「XB 2798Jのようなヒダ
ントインのN e N’−ジグリシジル誘導体、環式脂
肪族ジカルボン酸のジグリシジルエステル、およびポリ
チオールのポリグリフジルチオエーテルなどのポリエポ
キシドも使用される。
その他にエボキク含有の物質には1例えばアクリル酸グ
リシジルおよびメタクリル酸グリシジルのようなグリシ
ドールのアクリル酸エステルと、1種又はそれ以上の共
重合可能なビニル化合物との共重合体がある。このよう
な共重合体の例としては、l:1のスチレン−メタクリ
ル酸グリシジル、1;1のメタクリル酸メテルーアルリ
ル酸グリクジル、および62.5 : 24 : 13
.5のメタクリル酸メチル−アクリル酸エチル−メタク
リル酸グリシジルが挙げられる。
例えば、2,4,6,8.10−ペンタキス〔3−(2
,8−エポキシプロポキシ)プロピル〕−2,4,6,
8,10−ペンタメチルーククロペ/タシc1午サン、
および1.3−ビス−(3−ヒドロキクプqビル)テト
ラメチルジシロキサン)のジグリシジルエーテルなどの
エポキシ官能性を有するVす;−ン樹脂も使用できる。
エポキシ樹脂の第二の部類はジエン1又はポリエンをエ
ポキシ化し【生成される。この型の樹脂としては、下記
式■で表わされるビス(2,3−エポキシシクロペンチ
ル)エーテル1式■の化合物とエチレングリー−ルとの
反応生成物であって(米国特許第3,398,102号
明細書に記載されているもの、下記式■で表わされる5
(6)−グリシジル−2−(1,2−エボ午ジエチル)
ビシクロ〔2゜2.1)へブタン、及びジシクロベンタ
ジエンジエボキクドが挙げられる。
このようなエボI?クドの市販のものとしては、例えば
、ユニオン−カーバイド・コーボレーV日y発売の「B
RL−4206Jなどのビニルシクロヘキセンジオキシ
ド、同社発売の「nmt−4221Jなどの3.4−エ
ポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポ午シVクロ
ヘキサンカルボキVラード、同社の「ItRL−420
1Jなどの3.4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシ
ルメチル3.4−エポキシ−6−メチルフクロヘキサン
カルボキシラード、同社の「1RL−4289Jなどの
ビス(3゜4−エポキシ−6−メチルシクロ−ヘキシル
メチル)アジバート、同社の「l!IRL−4269J
などのジペンテンジオキシド、同社の「IRL−423
4Jなどの2−(3,4−エボ午シンクロヘキクル−5
,5−スピロ−3,4−エポキシ)フクロヘキサンメタ
ジオ午すン、およびFMOコーポレーション発売の「o
xiron 2001 J などのエポキシ化ポリブタ
ジェンが挙げられる。
その他の適当な環式脂肪族エポキシドとし【は、参考の
ために引用する米国特許第2,750,395号1第2
,890,194号及び第3,318,822号の各明
細書に記載されている次式で表わされるものが挙げられ
る。
その他の適当なものとしては次式で表わされるものもあ
る。
(式中、nは1から4までの数を示し、mは(5−n)
を示し、RはHSハーゲン、又は1から4までの炭素数
のアル中ル基を示す。) t−ブチルフェニルグリシジルエーテルなどのような1
個のエボキV基を有する反応性希釈剤も使用できる◎該
反応性希釈剤はエボ午シト成分の25叡量襲までを包含
し得る。
好ましいエポキシ樹脂としては、ビス(2,3−エボ中
シVりpペンチル)エーテル、弐■のビスフェノールム
エポキシ樹脂(ここにnは0から5までの数とする)、
弐mおよびVのエポキシ化ノボラック樹脂(ここにnは
Oから3亥での数とする) s N IN * N’1
 N’−テトラグリシジルキシリレンジアミン−ビス(
2,3−エポキシシクロペンチル)エーテルと式■、■
、又はVの化合物との混合物、およびN、 N、 N’
、 N’−テトラグリシジル、4.4’−ジアミノジフ
ェニルメタンが挙げられる。
本発明の組成物は任意に熱可履性重合体(成分C)を含
有できる。これらの物質はエポヤシ/硬化剤混合瞼(す
なわち、成分aとb)の粘度およびフィルム強度特性に
有利表効果を及ぼす。
本発明で使用される熱可塑性菖合体としては1米国特許
第4,108,837号および第4,175,175号
の各明細書に記載されている式Xのボリアリールエーテ
ルが挙げられる。
−(−0−R’−0−R’→− (式中、RIは例えばビフェノールム、ヒドロキシ−、
レソルVノール、4.4−ビフェノール、4.4’I>
ヒドロキシジフェニルスルホン、414′−ジヒドロキ
シ−3,3/ 5. 5’−テトラメチルジフェニルス
ルフィド、4.4’−ジヒドロキシ−3’、 3’、 
5 t 5’−テトラメチルジフェニルスルフォンなど
の二価フェノールの残基を示す。RIはMtlf4,4
/−ジクロロシフエールスルホン、4.4′−ジフルオ
ロベンゾフェノンなどの核芳香族置換反応に影暢されや
すいベンゼノイド化合物の残基を示す。nの平均値は約
8から約120までの範囲である。) このような重合体は、例えば水酸基、又はカルボキシル
基などのようなエポキシ樹脂と反応する末端基%あるい
は反応しない末端基を有する。
他の適当表ボリアリールエーテルは米国特許第3.33
2.209@明細書に記載されている。
次式Xのポリヒドロキシエーテルも適当である0(式中
、凡は式Xの定義と同じであり、nの平均値は約8から
約300までの数である);さらに、例えばビスフェノ
ールA、テトラメチルビスフェノールム、4.4’−ジ
ヒドロキシジフェニルスルホン、4.4’−ジヒドロ中
シー3.3’、5.5’−テトラメチル−ジフェニルス
ルホン、ヒドロ=?/ン、レソルシノール、4−4’−
ジヒドロキシ−3、3’、 5. 5’−テトラメチル
ジフェニルスルフィド、4,4′〜ビフエノール、4.
4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、フェノール
フタジン、2.2,4,4−テトラメチル−1,3−シ
クロブタンジオールなどに基づくポリカーボナートも適
している。他の適当な熱可塑性樹脂としては、ポリ(6
−カプロラクトン);ポリブタジェン;ポリブタジェン
/アクリロニトリルの共重合体、および1任意にアミン
、カルボキシル基、水酸基、又は−8H基を含有する共
重合体;ポリ(ブチレンテレフタレート)などのポリエ
ステル;ポリ(エチレンテレフタレート);ゼネラル・
エレクトリック・カンパニー発売のUtte!n樹脂な
どのポリエーテルイミド;アクリロニトリル/ブタジェ
ン/スチレン共重合体、ナイロン6、ナイロン6.6、
ナイロン6.12、およびダイナミツト ノーベル ;
−ボレーシ璽ン発売の’I’rogamid ’f’な
どのポリアミド1米国、イリノイ州ネイピアービル在の
アそコ・ケミカル コーボレーシ田ン発売のTorto
n ポリ(アミトイぐド)などのポリ(アぐトイミド)
;ポリオレフィン、ポリエチレンオ午シト;ポリ(ブチ
ルメタクリラート);衝撃変性ポリスチレン;スルホン
化ポリエチレン;ビスフェノールAとイソフタル酸とテ
レフタル酸から誘導されたものなどのポリアリ−レート
;ポリ(2゜6−シメチルフエニレンオ午シト);ポリ
塩化ビニルとその共重合体;ポリアセタール;ポリ7工
二レンスルフイド表どが挙げられる。
さらに本発明組成物には硬化速度を増加させるために促
進剤を添加できる。使用できる促進剤としては、ルイス
酸;例えばBF、モノエチルア々ン、BlF、ピベルジ
ン、117.2−メチルイミダゾールなどのアミン複合
体;例えばイミダゾールとその誘導体である4−エチル
−2−メチルイミダゾール、1−メチルイミダゾール、
2−メチルイミダゾールなどのア建ン類;N、N−ジメ
チルペ/シルアξン;例えばp−)ルエンスルホン酸な
どの第3級アミン類の酸塩;イミダゾール複合体、例え
ば3Mカンパニー発売のFO−520などのトリフルオ
ロメタンスルホン酸の塩、有機ホスホニウムハロゲン化
物、およびジンアンジアミドなどが挙げられる口 本発明で使用できる構造繊維(すなわち、成分d)とし
ては、炭素繊維、グラファイト繊維、ガラス繊維、炭化
ケイ素繊維、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ベンズ
イミダゾール)、ポリ(ベンジオ午すゾール)、アル電
す、チタニア、ホウ素、芳香族ポリアミドなどの繊維が
挙げられる。
これらの繊維は100,000 psi以上の引張強さ
、200万psi以上のσ1張モジュラス、および20
0℃以上の分解温度を有する特徴がある。このような繊
維は連続トウ(各1000から400,000のフィラ
メント)、織布、ホイスカ、チ田ツプドファイバー、又
はランダムマットの形にして使用される。好ましい繊維
は炭素繊維、米国、プラウエア州つィル建ントン在の1
.!、デュポン社発売のKeVt&r 49繊維のよう
な芳香族ボリア建ド繊細、および炭化ケイ素繊維などで
ある。
本発明の組成物は%5〜70電j1%、好ましくは15
〜6011の硬化剤(すなわち、成分a)、5〜751
1量直好ましくは10〜50重量襲の成分b1およびθ
〜約25Il量係、好ましくはO〜151i[1%の成
分c s O〜8 Is 1j1 % %好11゜くは
20〜s Omlll%の成分d1に含有する。
予備含浸させた(プリプレグ)補強材は本発明の組成物
から成分(a十b)と成分dを組み合わせ、又は成分(
a+b+c )と成分dを組み合わせて製造することが
できるG 予備含浸させた補強材は、例えば湿式巻き取り、又はホ
ットメルトなどの当該技術で公知の種々の方法により製
造される。含浸させたトク、又は方向性のないテープを
作る一つの方法においては、繊維をエポキシ/硬化剤混
合物の洛中に通過させる。例えばメデルエチルケトンの
ような反応しない揮発性の溶媒を、粘度を減少させるた
めに樹脂浴中に任意に添加してもよい。含浸の後、補強
材は余分な樹脂を取り除くためにダイス徴を通過させ、
剥離紙の層の間にはさみ、−揃いの加熱ローラーを通し
一冷却し1そして巻き取る0これは数日以内に使用する
か、O下で数ケ月間保存することができる◎ プリプレグの製造中は、樹脂系は「B一段階」であるか
、又は部分的に進行する。
複合材料は熱と圧力とを使用して予備含浸させた補強材
な硬化して製造することができる・真空バッグ/オート
クレーブ硬化がこのような組成物には適合している。1
980年11月26日公開のヨーロッパ特許出願第00
19149号明細書に記載されているように、湿式レイ
アップ及びそれに絖く圧縮成形、樹脂トラ/スファー成
形、又は樹脂射出によって積層品も製造される。代表的
な硬化温度は100νから500”Fまでの範囲、好ま
しくは180νから450”Pまでの範囲である。
本発明の組成物はフィラメント巻き取りに好適である。
本発明の複合材料の製造方法においては、樹脂により予
め含浸するか、又は巻取り中に含浸するかのいずれかの
テープ又はトクの形状における連続補強材を、予め定め
たパターンにおける、回転し、かつ取り外し得る型−又
はマンドレル上に置く。一般的に該マンドレルの型状は
回転する表面であり、かつ末端クロージヤーを有する。
適当な数の層が巻かれたとき一該巻かれた成形物を炉又
はオートクレーブ中において硬化し、次いでマンドレル
を取り去る。
各種のエポキシド基により粘着性のドレープ性プリプレ
グが得られる。本発明の硬化剤の低室温(25℃)反応
性の故に1貯蔵寿命の長いプリプレグが得られるが、該
寿命は典型的には1〜3週間である。
フィラメント巻き取りおよび湿式レイアップ用に−好ま
しい樹脂組成物は、ビス(2,3−エボキクVクロペ/
チル)エーテルから選ばれたエポキシ樹脂、式■のピス
フェノールムエポキシ樹脂(ここにn=o〜6である)
 N、 N、 N’、 N’−テトラグリシジル午シリ
レンジアンン、式■および■のエポキシ化ノボラック樹
脂(ここKn=0〜3である)およびO,N、N−)リ
グリシジル−4−アミノフェノールから成る。好ましい
エボ午り樹脂混合物は、70℃で30,000センチポ
アズ以下の粘度を有するものであるO 全てのプリプレグおよび複合調製物において、硬化剤中
のl−H基対エポキシ樹脂中の1.2−エポキシド基の
好ましいモル比は0.5対1.5である。
本発明の組成物は、例えば翼の外板、翼と機体の整形材
、未明目板、フラップ、レード一本などの航空機部品と
して、また例えばドライブシャフト、バンパー、ばねな
どの自動車部品として、圧力客器、タンク、およびバイ
ブとして使用される。
また、軍事用車輌の保諸外装、ゴルフのシャフト、テニ
スのラケット、釣り用ロッドなどのスポーツ用品に使用
するのにも適している。
本発明の組成物は構造繊維のほかに、メルク、マイカ、
炭酸カルシウム、アルミニウム三水和物、ガラス製マイ
クロバルーン、フェノールサーモスクエア及びカーボン
ブラックのような微粒子の充【ん剤を含有することもで
きる。該組成物における構造繊維の重量の半分までを充
てん剤により置き換えることができる。ヒ二−ムドシリ
ヵのようなテΦソトロビー付与剤もまた使用することが
できる。
次に実施例によって本発明を具体的に説明する・ただし
1その範囲を限定するためのものではない。
実施例1 かい付きかくはん機、温度監視制御装置付き温度針、デ
ィー・ン・スターク・トラップと凝縮器、窒素導入口、
および加熱マントルを備えた容j11リットルのフラス
コに次のものを仕込む。
炭酸カリウA 78.4 !1 4.4′−ジクロロジフェニルスルホン 108.4g
トルエン 1151 N、N−ジメチルアセドアイド 265dこの混合物を
かくはんし、窒素でパージし、80℃に加熱する。次に
フラスコに4−ア々ノー3−メチルフェノールを100
g加えて、トルエン/水共沸混合物がトラップに集まる
ように160℃に加熱する。留出物中のトルエンは初め
に循環され、次に水分のほとんどを除去してから集めら
れる。混合物は10時間155℃〜160℃に保持され
、次に室温に冷却される。70℃に再加熱した後、混合
物をp過する。p液は2リツトルのメタノールが入った
容量5−リットルのフラスコに仕込み、還流するまで、
加熱され、1300IIの水が1時間にわたって添加さ
れる間かくはんされる。
次に加熱を止めて、混合物を室温まで冷却する。
黄褐色の結晶の第1収得物をp取した。このものは真空
下で乾燥後、150〜152℃の融点を持する。放置後
、結晶の第2収得物をpmから集めた。このものは融点
的148℃であった。生成物の陽子NMRは内部標準の
テトラメチルシランに比較シテ、82.2 (6H)オ
ヨヒ4.9 (4H) チー1isqδ7.9および7
.0で芳香族二重線、6.8(合計14H)で多1:、
mlを示した。生成物は4.4I−ビス(4−ヒドロキ
¥−3−メチルフェノ午シ)ジフェニルスルホンから成
るものであった。
実施例2 かい付きかくはん機、添加用漏斗、温度監視制御装置付
き温度計、ディーン・スターク・トラップと凝縮器、窒
素導入口、および加熱マントルを備えた1リットル入り
フラスコに次のものを仕込む。
4.4’−ジヒドロキシ3.3’、5. 5’−テトラ
メチル−スルホン 50.0p ジメチルスルフオ中シト 2001j トルエン 20(IIEJ この混合物をかくはんし、窒素でパージし、45℃に加
熱する。30分後、(80,1091モルの水酸化物で
滴定した)水酸化ナトリウムの水溶液の26.159を
添加用漏斗で15分間にわたっ【添加し1さらに水でそ
の漏斗を洗浄した・混合物はトルエン/水共沸混合物が
トラップに集まるよう加熱還流した0トルエンを3時間
循環し、次[2時間かかつて除夫したが、その間に白い
塩が反応フラスコの側面に現れた。反応は130”Cま
で冷却され、51.43Iiのp−クロロエトロベンゼ
ンカ15分間にわたって添加され、さらにジメチルスル
7オキシドで洗浄された。温度を150℃に上げ、さら
に200 txlのジメチルスルフオキシドと共に50
gのシュウ酸が加えられた。この混合物を激しくかくは
んしている水の中に注ぎ(反応混合物的1部九対し水1
0部)、生成した沈殿物を集めた。水で数回洗浄した後
、生成物を真空下で乾燥し、融点218〜220℃の生
成物を得た0生成物の陽子NMRはテトラメチルシラン
に比較してδ2.2および7.8で一重線、88.2お
よび6.9 ppmで二重線を示した。生成物は4.4
′−ビス(4−エトローフエノキシ) −3,3’、 
5.5’−テトラメチルジフェニルスルホンであった。
生成物の収量は約78.9であった。
実施例3 かい付きかくはん機、温度監視制御装置付き温度計、凝
縮器、窒素導入口、加熱マントルを備えた3リツトル容
量のフラスコに次のものを入れる。
実施例2のジニトロ生成物 75p 塩化第一すず二本和物 200II メタノール 400d 濃塩酸 40011Ll この混合物をかくはんし、窒素でパージし、5.5時間
還流まで(〜85℃)加熱した0冷却した後1混合物を
11Jツトルの水、500−の50%水酸化ナトリウム
溶液、および氷の入った4リツトル容量のフラスコにゆ
っくりと注ぎこんだ。得られた混合物を一過し、集めた
固形物を水で二回洗浄した。次にこの固形物をソックス
レー装置に入れ、エタノールで16時間抽出した。エタ
ノール抽出液を8001までに濃縮した後、熱い溶液を
2001の水で処理して冷却した。第2回目の結晶がエ
タノール/水混合物から集められた0鰻初の結晶は出発
物質とジアミン生成物との混合物より成るものであった
。ジアミンのみ含有する第二の結晶は67.85=ii
線とδ6.67および6.94での二重線を含む芳香族
領域を示した。メチル基の共鳴はδ2.14で見られた
。アミン陽子はDM80浴媒中で交換平均であった。生
成物は4,4′−ビス(4−アミノフェノキシ) −3
,3’、 5.5’−テ)=7メチ/I/ジフェニルス
ルホンでおった0実施例4 実施例1のジアミン32.F511sビスフェノールム
エボキシ樹脂(チバ・ガイギ社発売の]!1EW189
゜ムratdite 9527) 13.0 g、およ
びビス(2,3−エポキシシクロベンチル)エーテル1
9.5111配合して熱硬化性組成物を生成した。かい
付きかくはん機、温度監視制御装置付き温度針、真空出
口を備えた1 0 Q1Lt入り3頚フラスコに両方の
エポキシ化合物を入れて混合物を調製した。混合物をか
くはんし、120℃に加熱した。実施例1のジアミンを
加え、すばやく溶解する(約2〜3分)。
真空にして約15分後1かくはん機を止めた。ざら&C
2分後、真空は取り除かれ、流動溶液は3/32×8.
5インチの寸法のくぼみを作ったガラスの中に注ぎ、予
定した加熱サイクル、すなわち105℃で16時間、1
40℃で8時間、そして175℃で16時間で硬化され
た。
熱硬化性組成物の未硬化部分は室温に冷却された。これ
は透明なままで、約1週間粘着性を保持した。
硬化した流し込みは2週間160νの湯に浸した後、電
量%が増加したかを試験したところ、2B弾の増加が見
られたO 未硬化の熱硬化性組成物の一部が、500psi窒素雰
囲気下で1分間に10℃の計画的温度上昇を使った示差
走査装置測定(D80)により試験された。組成物は2
23℃で最高の発熱性を示した。
対照ム 次の構造を有する未置換ジアミンの31.5gを1ビx
7エ/−ルエボ午V樹脂(1lIl’W 189、ムr
aAdite9527)の18.4gとビス(2,3−
二ボキクシクロペンチル)エーテルの20.1 Iiと
配合させて熱硬化性組成物を調製したO ジアミンが溶解するのにかなり長い時間(10分間)か
かり、得られた混合物の粘度が高かったこと以外は、実
施例4の手順が繰り返えされた。
熱硬化性組成物の未硬化部分は室温まで冷却された。不
透明になり、粘着性がなく固かった。
硬化した流し込みは2週間160νの湯に浸した後、電
量%の増加に関し試験したところ、3.3弧の増加が見
られた0 この組成物のD80試験を実施例4と同じ手順で行った
ところ、より高い反応性を示す205℃での最高発熱性
を示した。
実施例5 実施例3の硬化剤0.356g、ビスフェノールムエボ
キシ(ムratdite 9527 ) 0.1341
1およびビス(2,3−エポ午ジシクロペンチル)エー
テル0,201.Fを配合して熱硬化性組成物を製造し
た。上記物質は100℃の浴中の小さなノ(イアル償び
ん)の中に入れて、時々かくはんした。1時間後に均一
な溶液が生成された。
対照B 1当量のジクロロジフェニルスルホンおよび2当量のバ
ラ・アミノフェノールから調製された次のジアミンのo
、atagと、ビスフェノールムエボ午り(ムratd
ite 9527 )の0.1341と、ビス(2,3
−エポキクーシクロベンチル)エーテルのQ、201g
とを配合して、熱硬化性組成物を製造した。上記物質は
100℃の浴中の小さなバイプルに入れて、時々かくは
んした。1時間後、ジアミンが完全に溶解しなかったの
で、この混合物は不透明な、不均一なペースト状であっ
た。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、←) 一般式 〔式中、Xは直接結合、O,S、so、 、oo、00
    0.0(OPa)s、0(R*Rt)s (ここにR1
    とR1とは独立的に水素、あるいは1〜4個の炭素原子
    を有するアルキル基である)の中から独立的に選ばれ、
    Qは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり、n
    1〜n4はこの内の少なくとも1個のn t)’ 1ま
    たはそれ以上の数であるという条件つきで独立的に0か
    ら4までの数である〕で表わされるジアミン硬化剤、お
    よび (b)1分子当たり2個またはそれ以上の1,2−エポ
    キシド基を有するエポキシ樹脂 から成ることを特徴とする組成物。 2、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の組成物。 3、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の組成物。 番、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の組成物。 b、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の組成物。 6、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の組成物。 7、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲一1項に記載の組成物。 8、ジアミンが式 で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の組成物。 9、ジアミンが式 で表わされるものであることを特徴とする特許請求の範
    囲gi項に記載の組成物。 10、エポキシ樹脂がビス(2,3−エポキシシクロペ
    ンチル)エーテルであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項に記載の組成物。 11、エポキシ樹脂が次の構造式 (式中、nは約0かも15までの価を有する)で表わさ
    れるものであることを#!i微とする特許請求の範囲第
    1項に記載の組成物。 1B、エポキシ樹脂が次の式 (式中n = 0.1〜Ss Rは水素である)のフェ
    ノール・ホルムアルデヒド・ノボラックであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 13、エポキシ樹脂が次の式 (式中、n = 0.1〜8、几はOH,である)のク
    レゾール・ホルムアルデヒド・ノボラックであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 14、エポキシ樹脂がN、N、N’、N’−ナト2グリ
    シジルー4.41−ジアミノジフエニルメタンであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 15、エポキシ樹脂がN、N、N’、N’−テトラグリ
    シジル−キシリレンジアミンである特許請求の範囲#I
    1項に記載の組成物。 16、エポキシ樹脂がN、N−ジグリシジルトルイジン
    である特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 17、エポキシ樹脂がN、N−ジグリシジルアニリンで
    ある特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 1B、エポキシ樹脂がN、N、N’、N’−ナト2グリ
    シジルービス(メチルアz))シクμヘキサンであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の組成物。 19、エポキシ樹脂がジグリシジルテレフタラートであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の組成
    物。 BO,エポキシ樹脂がジグリシジルテレフタラートであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の組成
    物。 El、エポキシ樹脂が0.N、N−トリグリシジル−4
    −ア櫂ノフェノール、又はO,N、N−)リグリシジル
    −3−ア叱ノフェノールであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の組成物。 gJi!、エポキシ樹脂が3,4−エポキシシクロヘキ
    シルメチル 3,4−エボキシシク四ヘキサンカルボキ
    シラードであることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載の組成物。 g3.エポキシ樹脂がジメチルヒダントインのN#N′
    −ジグリシジル誘導体であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の組成物。 24、炭素、グラファイト、ガラス、膨化ケイ素、ポリ
    (ベンゾチアゾール)、ポリ(ベンズイミダゾール)、
    ポリ(ベンズ−オキサゾール)、アル(す、チタニア、
    ホウ素、および芳香族ボリア之ドから選ばれた構造繊維
    を含有することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の組成物。 25、熱可塑性重合体を含有することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項、又は第24項のいずれか1項に記載
    の組成物。 26、熱可塑性重合体が、ポリ(アリールエーテル)、
    ポリヒトルキシエーテル、ポリカーボネート、ポリ(8
    −カプロラクトン)、ポリブタジェン/アクリロニトリ
    ル共重合体、ポリエステル、アクリロ−トリル/ブタジ
    ェン/スチレン共重合体、ボリア建ド、ポリ(アントイ
    ミド)、ポリオレフィン、ポリエチレンオキシド、ポリ
    ブチルメタクリラート、衝撃変性ポリスチレン、スルホ
    ン化ポリエチレン、ポリアリ−ラード、ポリ(2,6−
    シメチルフエニレンオキシド)、ポリ塩化ビニルおよび
    その共重合体、ポリフェニレンスルフィド、およびポリ
    アセクールの中の1個またはそれ以上から選ばれること
    を特徴とする特許請求の範囲第2!s項に記載の組成物
    。 Bツ、熱可lII性重合体がポリスルホ/であることを
    特徴とする特許請求の範囲第26項に記載の組成物。 28、熱可塑性重合体がポリヒトルキシエーテルである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第26項に記載の組成
    物。 B9・熱可塑性重合体がポリカーボネートであることを
    特徴とする特許請求の範囲第26項に記載の組成物。 30、熱可塑性重合体がポリエーテルイミドであること
    を411F黴とする特許請求の範囲第26項に記載の組
    成物。 31、熱可塑性重合体がポリアリ−レートであることを
    特徴とする特許請求の範囲第26項に記載の組成物。 3g、硬化速度を増大させる促進剤を含有するととを特
    徴とする特許請求の範囲WJ1項、第24項、又は第2
    6項のいずれか1項に記載の組成物。 3δ、伝) 一般式 〔式中、Xは直接結合、0、g、so、、oo、 oo
    o、0(OFa)a s O(RsRi)g (ここに
    R1とR9とは独立的に水素、あるいは1〜4個の炭素
    原子を有するアルキル基である)の中から独立的に選ば
    れ、Qは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり
    、n、〜n4はこの内の少なくとも1個のnが1または
    それ以上の数であるという条件つぎで独立的に0かも4
    までの数である〕で表わされるシア電ン硬化剤、および (b) ヒス(2,3−エボキシシクロペyチル)エユ
    テル かう成ることを特徴とする組成物。 34、構造繊維および/又は熱可塑性重合体を含有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第33項に記載の組成
    物。 35.←) 一般式 〔式中、Xは直接結合、0.8、so、、、o□、00
    0.0(OFs)s、0(RIRs)s (ここに恥と
    R,とけ独立的の炭素原子を有するアルキル基であり、
     nl−n4はこの内の少なくとも1個のnが1または
    それ以上の数であるという条件つ館で独立的に0から4
    までの数である〕で表わされるシアミン硬化剤、(b)
    1分子当たり2個またはそれ以上の1,2−エボキシド
    基を有するエポキシ樹脂、および(c) 構造繊維 から成ることを特徴とするグリプレグ。 36、硬化速度を増大させる促進剤を含有することを特
    徴とする特許請求の範囲第35項に記載のプリプレグ。 37、熱可塑性重合体を含有することを特徴とする特許
    請求の範囲第35項、又は$36項のいずれか1項に記
    載のプリプレグ。 ss−(i) (a)一般式 − 〔式中、x ハ直接結合、0.51801 s 00.
    000.0(OF、 )い0(RsRt)@ (ここに
    R1と〜とは独立的に水素、又は1〜4個の炭素原子を
    有するアルキル基である)の中から独立的に選ばれ、Q
    は1〜4個の炭素原子を有するアルキル基であり、n1
    〜n4はこの内の少なくとも1個のnが1またはそれ以
    上の数であるという条件つきで独立的に0から4までの
    数である〕で表わされるシアイン硬化剤、および (b)1分子当たり2個またはそれ以上の1,2−エポ
    キシド基を有するエポキシ樹脂、および(C) 構造繊
    維から成る 母材樹脂から成ることを特徴とする複合材料。 89、エポキシ樹脂が硬化速度を増大させる促進剤の存
    在下で硬化されたことを特徴とする特許請求の範囲第3
    8項に記載の複合材料。 40、熱可塑性重合体を含有することを特徴とする特許
    請求の範囲第38項、又は第39項に記載の複合材料。 41、次の式 で表わされるシアセン。
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