JPS6317857B2 - - Google Patents

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JPS6317857B2
JPS6317857B2 JP60193129A JP19312985A JPS6317857B2 JP S6317857 B2 JPS6317857 B2 JP S6317857B2 JP 60193129 A JP60193129 A JP 60193129A JP 19312985 A JP19312985 A JP 19312985A JP S6317857 B2 JPS6317857 B2 JP S6317857B2
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JP
Japan
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prepreg
epoxy
solution
weight
aromatic
Prior art date
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Expired
Application number
JP60193129A
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English (en)
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JPS6253324A (ja
Inventor
Seiichi Hino
Shoichi Sato
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP19312985A priority Critical patent/JPS6253324A/ja
Publication of JPS6253324A publication Critical patent/JPS6253324A/ja
Publication of JPS6317857B2 publication Critical patent/JPS6317857B2/ja
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は良好な耐熱性を示す複合材を与えるエ
ポキシ系プリプレグの製造方法に関する。更にエ
ポキシ樹脂硬化剤として低沸点の溶媒ジオキサン
に優れた溶解性を示すイミド基含有芳香族ポリア
ミンを使用し、このエポキシ化合物、イミド基含
有芳香族ポリアミン、ジオキサンの3成分よりな
る溶液を補強用繊維に含浸する、乾燥性に優れた
プリプレグの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
エポキシ樹脂の耐熱性向上の為、硬化剤として
芳香族ポリアミンを使用することは既に知られて
いる。一方、高い耐熱性を示す複素環ポリマーの
1種であるポリイミド骨格をエポキシ樹脂に導入
し耐熱性の向上を試みることが行なわれている。
しかしこれらのイミド骨格を有するポリマー、オ
リゴマーは一般的に融点が高く、又溶解性が低い
為成形性が悪い。この成形改良の為ポリアミド
酸、ポリアミドエステル、テトラカルボン酸にア
ルコール半エステル等の中間体を経由してポリイ
ミドを形成する方法が知られているが、これら中
間体を使用してエポキシ樹脂の硬化を行なうと副
反応が多く所望のイミド基の導入のみならず、耐
熱性硬化物を与える芳香族ポリアミン硬化も困難
である。これらの問題を解決する為に溶媒可溶性
イミド基含有エポキシ化合物、イミド基含有硬化
剤等の使用が試みられている。
しかしこれらはイミド基の為に一般に溶解性が
低く、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジ
メチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムア
ミド等の高沸点アミド系溶媒にしか溶解せず、こ
れらの溶液を含浸したプリプレグは乾燥性が悪
く、又プリプレグの硬化後も硬化物中にこれら高
沸点溶媒が残存する可能性が強く、硬化物の物
性、特に耐熱性低下の一因となる。
〔発明の目的〕
本発明は上記の難点を改良し、低沸点溶媒の一
種であるジオキサンに優れた溶解性を示すイミド
基含有エポキシ樹脂溶液を補強用繊維に含浸す
る、乾燥性に優れたプリプレグの製造方法を提供
するものである。
即ち、分子内に少なくとも1個のエポキシ基を
有するエポキシ化合物及び次式 (nは1以上の整数)で示されるイミド基含有芳
香族ポリアミンの硬化剤を低沸点溶媒の一種であ
るジオキサンに溶解し、これを補強用繊維に含浸
することによつて得られるプリプレグが乾燥性に
優れ、かつ硬化物は高い耐熱性を有することが判
明し本発明に到達した。
〔発明の構成〕
本発明を詳細に説明するに、エポキシ樹脂溶液
を構成する一成分である分子内に少なくとも1個
のエポキシ基を有するエポキシ化合物としては
種々のものが使用できる。ビスフエノールAのジ
グリシジルエーテルで代表されるエピピス系エポ
キシ化合物、フエノールノボラツク又はクレゾー
ルノボラツクのポリグリシジルエーテル等のノボ
ラツク系エポキシ化合物、アミノフエノール、芳
香族アミンのグリシジル化物の如きアミンエポキ
シ化合物、更には脂肪族、脂環式エポキシ化合物
等の1種又は2種以上が使用できるが、耐熱性の
点より多官能エポキシ化合物であるアミンエポキ
シ化合物が望ましい。
エポキシ樹脂溶液を構成する()式で示され
る硬化剤のイミド基含有芳香族ポリアミンは、芳
香族テトラカルボン酸成分である3,3′,4,
4′−ベンゾフエノンテトラカルボン酸又はその誘
導体と、モル過剰の芳香族ジアミン成分である
3,3′−ジアミノジフエニルスルフオンとを溶媒
中で反応させることにより得ることが出来る。芳
香族テトラカルボン酸成分は低級アルキルエステ
ル、二無水物等の誘導体の形として使用すること
ができるが、その反応性から二無水物を使用する
ことが好ましい。
溶媒としてはN−メチル−2−ピロリドン、
N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチ
ルホルムアミド等のアミド系溶媒の他m−クレゾ
ール等のフエノール類、ジメチルスルホキシド等
が用いられる。使用される芳香族テトラカルボン
酸成分と芳香族ジアミン成分との割合は、モル比
でn/(n+1)(nは前記ポリアミンの式中の
nを示す)と表わすことができ、整数nの値とし
ては通常1〜10が好ましい。
エポキシ樹脂溶液中の上記イミド基含有芳香族
ポリアミンの量はエポキシ化合物中のエポキシ基
に対し、アミンの活性水素量として0.1〜2.0当量
(通常エポキシ化合物100重量部に対しポリアミン
16〜330重量部程度)と巾広く選択できるが、成
形流れ性を考慮すれば等量以下(0.5〜1.0当量)
が好ましい。又このイミド基含有芳香族ポリアミ
ンの一部に替えて下記式で例示される芳香族ジア
ミン等を使用することができる。これらの芳香族
ジアミンとしては種々のものが使用できるが、た
とえば式H2N−R−NH2(ここでRは30個までの
炭素原子を有する2価の芳香族基であり、更に酸
素原子、窒素原子、ケイ素原子、リン原子および
類似の不活性基をも任意に含有し得る。)で示さ
れる芳香族ジアミンである。好適なRとしては置
換基を有する又は有しない単環式もしくは複環式
芳香族基、又これらが直接炭素−炭素結合もしく
は2価の連結基によつて結合された複数の芳香族
基等を挙げることができる。2価の連結基として
は、−O−、−SO2−、−S−、−CO−、1〜3個
の炭素原子を有するアルキレン基等である。
又必要に応じて一般的なエポキシ樹脂の硬化促
進剤であるイミダゾール類、BF3・アミン錯体等
を添加することができる。
更にこれら溶液には目的に応じて種々の添加
剤、たとえば炭素粉末、各種金属、金属酸化物、
シリカ、アスベスト等の混入ができる。エポキシ
樹脂溶液の一成分である含浸溶媒として用いられ
るジオキサンは、上記エポキシ化合物及びポリア
ミンからなるエポキシ樹脂成分の濃度が、通常10
〜50重量%程度となるように使用するのが一般的
であるが更に高濃度にして使用することもでき
る。補強材としてはガラス繊維、アラミド繊維、
カーボン繊維、アルミナ繊維、シリコンカーバイ
ド繊維等の補強繊維が使用され、耐熱性の良好な
繊維強化複合材料が得られる。
以上説明した樹脂溶液を補強用繊維に含浸する
ことによりプリプレグを製造することができる。
補強用繊維に含浸する方法としては、エポキシ樹
脂成分の濃度10〜50重量%の低濃度溶液の浴に補
強用繊維を浸漬する方法、もしくは更に高濃度溶
液にして流動性の低下した3成分樹脂溶液を熱ロ
ール等で加熱圧着し、直接補強用繊維に含浸する
いわゆるホツトメルト法、等があるがいずれの方
法によつてもプリプレグを製造することが可能で
ある。
〔実施例〕
以下実施例によつて本発明を詳細に説明する
が、特許請求の範囲を超えないかぎりこれらに限
定されるものではない。
参考例 1 (イミド基含有芳香族ポリアミンの合成) 滴下ロート、温度計、冷却器、撹拌機を装備し
た500ml四ツ口フラスコ中で3,3′−ジアミノジ
フエニルスルフオン55.8gをN−メチル−2−ピ
ロリドン150mlに溶解し、窒素雰囲気下200℃まで
昇温した。この溶液に、3,3′、4,4′−ベンゾ
フエノンテトラカルボン酸二無水物24.2gをN−
メチル−2−ピロリドン120mlに溶解した溶液を
約40分間で滴下し、204℃で4時間、反応により
生成する水をN−メチル−2−ピロリドンと共に
留出させながらイミド化を行なつた。反応後冷却
し生成物を大量の脱塩水に注いでアミノ末端基含
有イミド化合物を析出させた。別後大量の脱塩
水/メタノール溶液で洗浄し、100℃、50時間真
空乾燥を行なつた。収率は97%であつた。生成物
の赤外線吸収スペクトルには1級アミノ基に起因
する3380、3480cm-1の2本の吸収、又イミド基に
起因する1780、720cm-1の吸収が明らかであつた。
得られたイミド基含有芳香族ポリアミンの融点は
220℃であり、ジオキサンに可溶であつた。また
nの値は1であつた。
参考例 2 4,4′−ジアミノジフエニルスルフオン55.8g
と3,3′,4,4′−ベンゾフエノンテトラカルボ
ン酸二無水物のN−メチル−2−ピロリドン溶液
を参考例1とほぼ同様の操作でイミド化を行な
い、イミド基含有芳香族ポリアミンを得た。融点
は300℃以上であり、N,N−ジメチルホルムア
ミドに不溶であつた。nの値は1であつた。
実施例 1 参考例1で得られたポリアミン100重量部、ア
ミンポリエポキシ化合物(チバガイギー社製“ア
ラルダイトMY−720”)100重量部をジオキサン
に25重量%の濃度で溶解した。均一な濃赤色溶液
が得られた。この溶液の浴に炭素繊維(東レ社製
“トレカT−400”)を連続的に浸漬し、直径30cm
のドラムに円筒状に巻き取つた後、表面温度100
℃の遠赤外線ヒーターで加熱して乾燥を行なつ
た。30分後には表面のべた付きは殆んどなく、こ
の時点でのプリプレグの揮発分は6.7重量%であ
つた。又このプリプレグを130℃の減圧乾燥器
(760mmHg)で15分間乾燥を行なつた結果、揮発
分は0.5重量%以下であつた。
実施例 2 参考例1で得られたポリアミン100重量部、実
施例1で使用したアミンポリエポキシ化合物100
重量部に3,3′−ジアミノジフエニルスルフオン
8重量部を加えジオキサンに25重量%の濃度で溶
解した。濃赤色均一溶液が得られた。このエポキ
シ樹脂溶液を使用して、実施例1と同じ方法で炭
素繊維に含浸してプリプレグをつくり、同一条件
で円筒ドラム上で乾燥した。プリプレグの揮発分
は6.5重量%であつた。
実施例 3 実施例1で得られたプリプレグを一方向に9枚
積層し、オートクレーブ中750〜760mmHgの高真
空下3.3℃/minの昇温速度で加熱した。150℃到
達時プリプレグを7Kg/cm2の圧力で加圧し、加圧
状態を維持したままさらに昇温を行ない180℃で
4時間硬化反応を行なつた。一旦冷却して復圧、
脱型後220℃オーブン中12時間硬化を行ない厚さ
2mmの硬化物を作製した。この硬化物のガラス転
移温度(TMA法)は216℃であつた。又200℃に
於ける曲げ強度は155Kg/mm2(Vf=72.4%)であ
り、さらに220℃/500Hエージング後の200℃に
おける曲げ強度は195Kg/mm2〔保持率126%〕、室
温層間剪断強度(ILSS)は13.0Kg/mm2〔保持率
107%〕で高い耐熱性を示した。
実施例 4 実施例2で得られたプリプレグを一方向に9枚
積層しオートクレーブ中で100mmHgの真空下3.3
℃/minの昇降速度で加熱した。170℃到達時750
〜760mmHgに真空度を上げた後、プリプレグを7
Kg/cm2の圧力で加圧し、加圧状態を維持したまま
180℃で4時間硬化反応を行なつた。一旦冷却後
復圧し、脱型して220℃オーブン中で6時間硬化
を行ない厚さ2mmの硬化物を作製した。この硬化
物のガラス転移温度は210℃であつた。又200℃曲
げ強度は145Kg/mm2(Vf=65.3%)であり、さら
に220℃/500Hエージング後の200℃における曲
げ強度は167Kg/mm2〔保持率115%〕、室温ILSSは
12.2Kg/mm2〔保持率92%〕であつた。
比較例 実施例1に於いて、溶媒ジオキサンに替えて
N,N−ジメチルホルムアミドを使用してエポキ
シ樹脂溶液を調製した。この溶液を使用して実施
例1と同じ方法でプリプレグをつくり、同一条件
で乾燥した。100℃の遠赤外線ヒーターでの乾燥
では粘着性が激しくべた付きが残り、取扱いが困
難であつた。更にこのプリプレグを130℃の減圧
乾燥器(760mmHg)で20分間乾燥を行なつた結
果、揮発分は3.2重量%になつた。この様にして
得られたプリプレグを使用して実施例3と同様の
操作で2mm厚の硬化物を作製し220℃オーブン中
で12時間硬化を行なつた。硬化物のガラス転移温
度は172℃であり、200℃に於ける曲げ強度は76
Kg/mm2であつた。
〔発明の効果〕
この様にして得られたプリプレグは低沸点溶媒
の為、プリプレグの乾燥が容易であり、又硬化物
中に残存する溶媒量もほとんど皆無となり硬化物
物性に与える残存溶媒の影響がなく、優れた耐熱
性硬化物を与える。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a) 分子内に少なくとも1個のエポキシ基を
    有するエポキシ化合物、 (b) 次式で示されるイミド基含有芳香族ポリアミ
    ンおよび (c) ジオキサン の3成分よりなるエポキシ樹脂溶液を補強用繊維
    に含浸することを特徴とするプリプレグの製造方
    法。 2 エポキシ化合物が、アミンエポキシ化合物で
    ある特許請求の範囲第1項記載のプリプレグの製
    造方法。
JP19312985A 1985-09-03 1985-09-03 プリプレグの製造方法 Granted JPS6253324A (ja)

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KR960010844B1 (ko) * 1991-07-11 1996-08-09 제일모직 주식회사 내열성이 향상된 반도체소자 밀봉용 수지조성물
KR960005064B1 (ko) * 1991-09-26 1996-04-20 제일모직주식회사 신규한 이미드-에폭시수지와 그 제조방법

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