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JP7190258B2 - Epoxy resin composition, prepreg, and fiber reinforced composite - Google Patents

Epoxy resin composition, prepreg, and fiber reinforced composite Download PDF

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JP7190258B2
JP7190258B2 JP2018050276A JP2018050276A JP7190258B2 JP 7190258 B2 JP7190258 B2 JP 7190258B2 JP 2018050276 A JP2018050276 A JP 2018050276A JP 2018050276 A JP2018050276 A JP 2018050276A JP 7190258 B2 JP7190258 B2 JP 7190258B2
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Description

本発明は、エポキシ樹脂組成物、プリプレグ、及び繊維強化複合材料に関する。更に詳述すれば、樹脂硬化物の耐熱性及び弾性率が高いとともに、取扱性が高いエポキシ樹脂組成物;該エポキシ樹脂組成物を用いて作製するプリプレグ;該プリプレグを用いて作製する繊維強化複合材料に関する。 The present invention relates to epoxy resin compositions, prepregs, and fiber-reinforced composites. In more detail, an epoxy resin composition having high heat resistance and elastic modulus as well as high handleability as a cured resin composition; a prepreg produced using the epoxy resin composition; a fiber-reinforced composite produced using the prepreg Regarding materials.

強化繊維と樹脂とからなる繊維強化複合材料は、軽量、高強度、高弾性率等の特長を有し、航空機、スポーツ・レジャー、一般産業に広く応用されている。この繊維強化複合材料は、強化繊維と、マトリクス樹脂と呼ばれる樹脂と、が予め一体化されているプリプレグを経由して製造されることが多い。 Fiber-reinforced composite materials, which consist of reinforcing fibers and resins, have features such as light weight, high strength, and high elastic modulus, and are widely used in aircraft, sports/leisure, and general industries. This fiber-reinforced composite material is often manufactured via a prepreg in which reinforcing fibers and a resin called matrix resin are integrated in advance.

プリプレグを構成する樹脂としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂が使用されている。特に、そのタック性、ドレープ性による成形自由度の高さから、熱硬化性樹脂を用いたプリプレグが広く使用されている。熱硬化性樹脂は、一般に低靱性であるため、プリプレグを構成する樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、このプリプレグを用いて作製されるCFRPは耐衝撃性が低くなるという課題がある。そのため、耐衝撃性を改善する方法が検討されている。 A thermosetting resin or a thermoplastic resin is used as the resin constituting the prepreg. In particular, prepregs using thermosetting resins are widely used because of their high degree of freedom in molding due to their tackiness and drapeability. Since thermosetting resins generally have low toughness, when thermosetting resins are used as resins constituting prepregs, there is a problem that CFRPs produced using these prepregs have low impact resistance. Therefore, methods for improving impact resistance have been investigated.

かかる耐衝撃性を改善する方法としては、特許文献1~4に記載の方法が従来から知られている。
特許文献1には、熱硬化性樹脂に熱可塑性樹脂を溶解させることにより、熱硬化性樹脂に靱性を付与させる方法が記載されている。この方法によれば、熱硬化性樹脂に対してある程度の靱性を付与させることができる。しかし、高い靱性を付与させるためには、熱硬化性樹脂に多量の熱可塑性樹脂を溶解させなければならない。その結果、多量の熱可塑性樹脂が溶解している熱硬化性樹脂は、粘度が著しく高くなり、炭素繊維からなる繊維強化基材内部に、十分な量の樹脂を含浸させることが困難となる。この様なプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、ボイド等の多くの欠陥を内在する。その結果、コンポジット構造体の圧縮性能及び損傷許容性などにマイナスの影響を及ぼす。
特許文献2~4には、プリプレグ表面に熱可塑性樹脂微粒子を局在化させたプリプレグが記載されている。これらのプリプレグは、表面に粒子形状の熱可塑性樹脂が局在しているため、初期のタック性が低い。また、表層に内在する硬化剤との硬化反応が進行するため、保存安定性が悪く、経時的にタック性やドレープ性が低下する。さらに、この様な硬化反応の進行してしまったプリプレグを用いて作製されるコンポジットは、多くのボイド等の欠陥が内在し、コンポジット構造体の機械物性が著しく低下する。
Methods described in Patent Documents 1 to 4 are conventionally known as methods for improving such impact resistance.
Patent Literature 1 describes a method of imparting toughness to a thermosetting resin by dissolving a thermoplastic resin in the thermosetting resin. According to this method, a certain degree of toughness can be imparted to the thermosetting resin. However, in order to impart high toughness, a large amount of thermoplastic resin must be dissolved in thermosetting resin. As a result, the thermosetting resin in which a large amount of thermoplastic resin is dissolved has a significantly high viscosity, making it difficult to impregnate the inside of the fiber-reinforced base material made of carbon fibers with a sufficient amount of resin. Composites produced using such prepregs contain many defects such as voids. As a result, the compressive performance and damage tolerance of the composite structure are negatively impacted.
Patent Documents 2 to 4 describe prepregs in which thermoplastic resin fine particles are localized on the prepreg surface. These prepregs have a low initial tackiness due to localized particle-shaped thermoplastic resin on the surface. In addition, since the curing reaction proceeds with the curing agent present in the surface layer, the storage stability is poor, and the tackiness and drape properties deteriorate over time. Furthermore, a composite produced using such a prepreg in which the curing reaction has progressed contains many defects such as voids, and the mechanical properties of the composite structure are remarkably deteriorated.

特開昭60-243113Japanese Patent Laid-Open No. 60-243113 特開平07-41575Japanese Patent Laid-Open No. 07-41575 特開平07-41576Japanese Patent Laid-Open No. 07-41576 特開平07-41577Japanese Patent Laid-Open No. 07-41577

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、耐熱性及び弾性率が高い樹脂硬化物を製造することができ、且つ繊維強化基材への含浸性が高く、取扱性に優れるエポキシ樹脂組成物を提供することにある。また、本発明の更なる目的は、このエポキシ樹脂組成物を使用して作製するプリプレグ、及び繊維強化複合材料(以下、「FRP」と略記する場合があり、特に繊維強化基材が炭素繊維である場合は「CFRP」と略記する場合がある)を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to produce a resin cured product having high heat resistance and elastic modulus, and to improve the impregnation property of the fiber reinforced base material and to handle the epoxy resin. An object of the present invention is to provide a resin composition. A further object of the present invention is to provide a prepreg and a fiber-reinforced composite material (hereinafter sometimes abbreviated as "FRP") produced using this epoxy resin composition, in particular, the fiber-reinforced base material is carbon fiber. (which may be abbreviated as “CFRP” in some cases).

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、所定のエポキシ樹脂の組み合わせから成るエポキシ樹脂組成物を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of investigations aimed at solving the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an epoxy resin composition composed of a predetermined combination of epoxy resins, and have completed the present invention.

上記課題を達成する本発明は、以下に記載のものである。 The present invention for achieving the above objects is described below.

〔1〕 下記化学式(1) [1] the following chemical formula (1)

Figure 0007190258000001
Figure 0007190258000001

(ただし、化(1)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは-CH-、-O-、-S-、-CO-、-C(=O)O-、-O-C(=O)-、-NHCO-、-CONH-、-SO-から選ばれる1つを表す。)
で示されるエポキシ樹脂[A]と、
エポキシ当量が110g/eq以下であるエポキシ樹脂[B]と、
を含んで成ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
(wherein R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and a halogen atom; X is -CH 2 -, -O-, -S-, -CO-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2 - represents one selected from.)
An epoxy resin [A] represented by
an epoxy resin [B] having an epoxy equivalent of 110 g/eq or less;
An epoxy resin composition comprising:

上記〔1〕に記載の発明は、エポキシ樹脂[A]とエポキシ樹脂[B]とが混合して成るエポキシ樹脂組成物である。 The invention described in [1] above is an epoxy resin composition obtained by mixing epoxy resin [A] and epoxy resin [B].

〔2〕 前記エポキシ樹脂[B]が3官能エポキシ樹脂である〔1〕に記載のエポキシ樹脂組成物。 [2] The epoxy resin composition according to [1], wherein the epoxy resin [B] is a trifunctional epoxy resin.

上記〔2〕に記載の発明は、エポキシ樹脂[B]が3官能エポキシ樹脂であることを特徴とする。3官能エポキシ樹脂を用いることにより、得られる樹脂組成物の粘度を低く維持することができる。さらに、得られるエポキシ樹脂組成物の繊維強化基材に対する含浸性や取扱性を十分に高くすることができる。 The invention described in [2] above is characterized in that the epoxy resin [B] is a trifunctional epoxy resin. By using a trifunctional epoxy resin, the viscosity of the obtained resin composition can be kept low. Furthermore, the impregnating property and handleability of the resulting epoxy resin composition into the fiber-reinforced base material can be sufficiently enhanced.

〔3〕 前記エポキシ樹脂[B]がトリグリシジルアミノフェノール誘導体である〔1〕に記載のエポキシ樹脂組成物。 [3] The epoxy resin composition according to [1], wherein the epoxy resin [B] is a triglycidylaminophenol derivative.

〔4〕 前記エポキシ樹脂[A]がテトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルである〔1〕~〔3〕の何れかに記載のエポキシ樹脂組成物 [4] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [3], wherein the epoxy resin [A] is tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether.

〔5〕 前記エポキシ樹脂[A]の含有量がエポキシ樹脂の総量に対して20~95質量%であり、前記エポキシ樹脂[B]の含有量がエポキシ樹脂の総量に対して5~80質量%である〔1〕~〔4〕の何れかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [5] The content of the epoxy resin [A] is 20 to 95% by mass based on the total amount of the epoxy resin, and the content of the epoxy resin [B] is 5 to 80% by mass based on the total amount of the epoxy resin. The epoxy resin composition according to any one of [1] to [4].

上記〔5〕に記載の発明は、エポキシ樹脂[A]及びエポキシ樹脂[B]の含有量が所定の範囲である。この割合で含有することにより、得られる硬化樹脂の耐熱性及び弾性率を高く維持しつつも、エポキシ樹脂組成物の繊維強化基材に対する含浸性や取扱性を十分に高くすることができる。 In the invention described in [5] above, the contents of the epoxy resin [A] and the epoxy resin [B] are within a predetermined range. By containing it in this ratio, it is possible to sufficiently improve the impregnability and handleability of the epoxy resin composition with respect to the fiber-reinforced base material while maintaining high heat resistance and elastic modulus of the resulting cured resin.

〔6〕 繊維強化基材と、
前記繊維強化基材内に含浸された〔1〕~〔5〕の何れかに記載のエポキシ樹脂組成物と、
から成ることを特徴とするプリプレグ。
[6] a fiber-reinforced base material;
the epoxy resin composition according to any one of [1] to [5] impregnated in the fiber-reinforced base material;
A prepreg characterized by comprising:

上記〔6〕に記載の発明は、〔1〕~〔5〕の何れかに記載のエポキシ樹脂組成物が繊維強化基材に含浸して成るプリプレグである。 The invention described in [6] above is a prepreg obtained by impregnating a fiber-reinforced base material with the epoxy resin composition described in any one of [1] to [5].

〔7〕 〔1〕~〔5〕の何れかに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化して成る樹脂硬化物と、繊維強化基材と、を含んで構成される繊維強化複合材料。 [7] A fiber-reinforced composite material comprising a cured resin obtained by curing the epoxy resin composition according to any one of [1] to [5], and a fiber-reinforced base material.

〔8〕 〔6〕に記載のプリプレグを硬化して成る繊維強化複合材料。 [8] A fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg of [6].

上記〔7〕、〔8〕に記載の発明は、〔1〕~〔5〕の何れかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化樹脂と、繊維強化基材と、が複合化されて成る繊維強化複合材料である。
The inventions described in [7] and [8] above are fiber-reinforced resins obtained by combining the cured resin of the epoxy resin composition described in any one of [1] to [5] and a fiber-reinforced base material. Composite material.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、耐熱性及び弾性率が高い硬化樹脂を製造することができる。また、本発明のエポキシ樹脂組成物は繊維強化基材に対する含浸性や取扱性が高いため、優れた特性を有するFRPを作製することができる。
The epoxy resin composition of the present invention can produce a cured resin having high heat resistance and elastic modulus. In addition, since the epoxy resin composition of the present invention has high impregnating properties and handleability with respect to fiber-reinforced substrates, FRP having excellent properties can be produced.

以下、本発明のエポキシ樹脂組成物、プリプレグ、繊維強化複合材料、及びそれらの製造方法の詳細について説明する。 Details of the epoxy resin composition, the prepreg, the fiber-reinforced composite material, and the production method thereof according to the present invention will be described below.

1. エポキシ樹脂組成物
本発明のエポキシ樹脂組成物は、少なくともエポキシ樹脂[A]と、エポキシ樹脂[B]とを含んで成る。本発明のエポキシ樹脂組成物は、これらの他に、熱可塑性樹脂や硬化剤、その他の添加剤を含んでいても良い。
1. Epoxy Resin Composition The epoxy resin composition of the present invention comprises at least epoxy resin [A] and epoxy resin [B]. In addition to these, the epoxy resin composition of the present invention may contain a thermoplastic resin, a curing agent, and other additives.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、100℃における粘度が、0.1~500Pa・sであることが好ましく、1~100Pa・sであることがより好ましい。0.1Pa・s未満である場合、プリプレグから樹脂が流出し易くなる。500Pa・sを超える場合、プリプレグに未含浸部分が生じ易くなる。その結果、得られる繊維強化複合材料においてボイド等が形成され易くなる。 The epoxy resin composition of the present invention preferably has a viscosity at 100° C. of 0.1 to 500 Pa·s, more preferably 1 to 100 Pa·s. If it is less than 0.1 Pa·s, the resin tends to flow out from the prepreg. If it exceeds 500 Pa·s, the prepreg tends to have non-impregnated portions. As a result, voids and the like are likely to be formed in the resulting fiber-reinforced composite material.

本発明のエポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる硬化樹脂は、ガラス転移温度が150℃以上であることが好ましく、170℃~400℃であることがより好ましい。150℃未満である場合は耐熱性が不十分である。その結果、得られる繊維強化複合材料においてボイド等が形成され易くなる。 The cured resin obtained by curing the epoxy resin composition of the present invention preferably has a glass transition temperature of 150°C or higher, more preferably 170°C to 400°C. If the temperature is less than 150°C, the heat resistance is insufficient. As a result, voids and the like are likely to be formed in the resulting fiber-reinforced composite material.

本発明のエポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる硬化樹脂は、JIS K7171法で測定する曲げ弾性率が3.0GPa以上であることが好ましく、3.5GPa~30GPaであることがより好ましく、4.0GPa~20GPaであることが更に好ましい。3.0GPa未満である場合、得られる繊維強化複合材料の特性が低下し易い。 The cured resin obtained by curing the epoxy resin composition of the present invention preferably has a flexural modulus of 3.0 GPa or more, more preferably 3.5 GPa to 30 GPa, as measured by the JIS K7171 method. 0 GPa to 20 GPa is more preferred. If it is less than 3.0 GPa, the properties of the resulting fiber-reinforced composite material tend to deteriorate.

(1-1) エポキシ樹脂[A]
本発明のエポキシ樹脂組成物は、下記化学式(1)
(1-1) Epoxy resin [A]
The epoxy resin composition of the present invention has the following chemical formula (1)

Figure 0007190258000002
Figure 0007190258000002

(ただし、化(1)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは-CH-、-O-、-S-、-CO-、-C(=O)O-、-O-C(=O)-、-NHCO-、-CONH-、-SO-から選ばれる1つを表す。)
で示されるエポキシ樹脂[A]を含む。R~Rが、脂肪族炭化水素基または脂環式炭化水素基の場合、その炭素数は1~4であることが好ましい。
(wherein R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and a halogen atom; X is -CH 2 -, -O-, -S-, -CO-, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -NHCO-, -CONH-, -SO 2 - represents one selected from.)
Contains epoxy resin [A] represented by. When R 1 to R 4 are aliphatic hydrocarbon groups or alicyclic hydrocarbon groups, they preferably have 1 to 4 carbon atoms.

エポキシ樹脂[A]は4官能のエポキシ樹脂であり、2個のグリシジル基を有するアミノ基がジアミノジフェニル骨格にパラ位およびメタ位でそれぞれ結合されている。この構造により生じる硬化樹脂の特殊な立体構造に起因して、硬化樹脂の弾性率及び耐熱性が高くなると本発明者らは推定している。 Epoxy resin [A] is a tetrafunctional epoxy resin, and amino groups having two glycidyl groups are bonded to a diaminodiphenyl skeleton at the para- and meta-positions, respectively. The present inventors presume that the elastic modulus and heat resistance of the cured resin increase due to the special three-dimensional structure of the cured resin produced by this structure.

エポキシ樹脂[A]としては、テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルであることが好ましい。R~Rが水素原子である場合、硬化樹脂の特殊な立体構造形成が阻害されにくいため好ましい。また、当該化合物の合成が容易になるためXが-O-であることが好ましい。 The epoxy resin [A] is preferably tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether. When R 1 to R 4 are hydrogen atoms, the formation of a special steric structure of the cured resin is less likely to be inhibited, which is preferable. In addition, it is preferable that X is -O- because the synthesis of the compound is facilitated.

本発明のエポキシ樹脂組成物における、エポキシ樹脂の総量に対する、エポキシ樹脂[A]が占める割合は、20~95質量%であることが好ましく、40~95質量%であることがより好ましく、55~90質量%であることが更に好ましい。20質量%未満の場合、得られる硬化樹脂の耐熱性及び弾性率が低下する場合がある。95質量%を超える場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が高く、繊維強化基材への含浸性が低下し易い。その結果、何れの場合も、得られるCFRPの各種物性が低下する場合がある。
The ratio of the epoxy resin [A] to the total amount of the epoxy resin in the epoxy resin composition of the present invention is preferably 20 to 95% by mass, more preferably 40 to 95% by mass, and 55 to 95% by mass. More preferably, it is 90% by mass. If it is less than 20% by mass, the heat resistance and elastic modulus of the resulting cured resin may be lowered. If it exceeds 95% by mass, the viscosity of the epoxy resin composition is high, and the impregnation of the fiber-reinforced base material tends to deteriorate. As a result, in any case, various physical properties of the resulting CFRP may deteriorate.

(1-2) エポキシ樹脂[B]
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ当量が110g/eq以下であるエポキシ樹脂[B]を含む。
エポキシ樹脂[B]は、エポキシ樹脂[A]の粘度を低下させて、プリプレグ作製時の樹脂含浸性を向上させるとともに、硬化樹脂の弾性率を向上させる。そのため、エポキシ樹脂[A]とエポキシ樹脂[B]とを組み合わせて用いることにより、耐熱性及び高弾性率を維持しつつ、FRPの各種物性を向上できる。
(1-2) Epoxy resin [B]
The epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin [B] having an epoxy equivalent of 110 g/eq or less.
The epoxy resin [B] lowers the viscosity of the epoxy resin [A], improves the resin impregnating properties during prepreg production, and improves the elastic modulus of the cured resin. Therefore, by using epoxy resin [A] and epoxy resin [B] in combination, it is possible to improve various physical properties of FRP while maintaining heat resistance and high elastic modulus.

エポキシ樹脂[B]としては、エポキシ当量が110g/eq以下のエポキシ樹脂であれば特に限定されないが、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジル-m-キシリレンジアミン、テトラグリシジルビス(アミノメチル)シクロヘキサン、及びこれらの誘導体のようなグリシジルアミン型のエポキシ樹脂を用いることが好ましく、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジル-m-キシリレンジアミンのような芳香基を含有するエポキシ樹脂を用いることがより好ましく、特にトリグリシジルアミノフェノール及びその誘導体のような3官能のエポキシ樹脂を用いることが好ましい。 The epoxy resin [B] is not particularly limited as long as it has an epoxy equivalent of 110 g/eq or less, but triglycidylaminophenol, tetraglycidyl-m-xylylenediamine, tetraglycidylbis(aminomethyl)cyclohexane, and It is preferable to use glycidylamine type epoxy resins such as these derivatives, and it is more preferable to use epoxy resins containing aromatic groups such as triglycidylaminophenol and tetraglycidyl-m-xylylenediamine. It is preferred to use trifunctional epoxy resins such as glycidylaminophenol and its derivatives.

本発明のエポキシ樹脂組成物における、エポキシ樹脂の総量に対する、エポキシ樹脂[B]が占める割合は、5~80質量%であることが好ましく、5~60質量%であることがより好ましく、10~45質量%であることが更に好ましい。5質量%未満である場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が高く、繊維強化基材への含浸性が低下し易い。80質量%を超える場合、得られる硬化樹脂の耐熱性及び弾性率が低下する場合がある。その結果、何れの場合も、得られるCFRPの各種物性が低下する場合がある。 The ratio of the epoxy resin [B] to the total amount of the epoxy resin in the epoxy resin composition of the present invention is preferably 5 to 80% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and 10 to 80% by mass. More preferably, it is 45% by mass. If it is less than 5% by mass, the viscosity of the epoxy resin composition is high, and the impregnation of the fiber-reinforced base material tends to deteriorate. If it exceeds 80% by mass, the heat resistance and elastic modulus of the resulting cured resin may decrease. As a result, in any case, various physical properties of the resulting CFRP may deteriorate.

本発明のエポキシ樹脂組成物における、エポキシ樹脂[A]とエポキシ樹脂[B]との質量比は、20:80~98:2であることが好ましく、50:50~95:5であることがより好ましく、60:40~80:20であることが更に好ましい。この比率で配合することにより、プリプレグの作製に適した粘度を有するエポキシ樹脂組成物を作製でき、プリプレグの取扱い性が良好かつ耐熱性及び弾性率が高い硬化物を得ることができる。また、エポキシBが多い方がプリプレグの取扱い性に優れる。 The mass ratio of the epoxy resin [A] to the epoxy resin [B] in the epoxy resin composition of the present invention is preferably 20:80 to 98:2, more preferably 50:50 to 95:5. More preferably, it is 60:40 to 80:20. By blending in this ratio, it is possible to produce an epoxy resin composition having a viscosity suitable for producing a prepreg, and to obtain a cured product having good prepreg handleability, heat resistance, and high elastic modulus. Moreover, the more epoxy B, the better the handleability of the prepreg.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記2種類のエポキシ樹脂を必須とするが、その他のエポキシ樹脂を含んでいても良い。 The epoxy resin composition of the present invention essentially contains the two types of epoxy resins described above, but may contain other epoxy resins.

その他のエポキシ樹脂としては、従来公知のエポキシ樹脂を用いることができる。具体的には、以下に例示されるものを用いることができる。これらの中でも芳香族基を含有するエポキシ樹脂が好ましく、グリシジルアミン構造、グリシジルエーテル構造のいずれかを含有するエポキシ樹脂が好ましい。また、脂環族エポキシ樹脂も好適に用いることができる。
グリシジルアミン構造を含有するエポキシ樹脂としては、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、N,N,O-トリグリシジル-p-アミノフェノール、N,N,O-トリグリシジル-m-アミノフェノール、N,N,O-トリグリシジル-3-メチル-4-アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体などが例示される。
グリシジルエーテル構造を含有するエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が例示される。
また、これらのエポキシ樹脂は、必要に応じて、芳香族環構造などに、非反応性置換基を有していても良い。非反応性置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基やフェニルなどの芳香族基やアルコキシル基、アラルキル基、塩素や臭素などの如くハロゲン基などが例示される。
As other epoxy resins, conventionally known epoxy resins can be used. Specifically, those exemplified below can be used. Among these, an epoxy resin containing an aromatic group is preferred, and an epoxy resin containing either a glycidylamine structure or a glycidyl ether structure is preferred. Alicyclic epoxy resins can also be suitably used.
Examples of epoxy resins containing a glycidylamine structure include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, N,N,O-triglycidyl-p-aminophenol, N,N,O-triglycidyl-m-aminophenol, N,N,O- Examples include triglycidyl-3-methyl-4-aminophenol and various isomers of triglycidylaminocresol.
Examples of epoxy resins containing a glycidyl ether structure include bisphenol A-type epoxy resins, bisphenol F-type epoxy resins, bisphenol S-type epoxy resins, phenol novolac-type epoxy resins, and cresol novolak-type epoxy resins.
In addition, these epoxy resins may optionally have a non-reactive substituent on the aromatic ring structure or the like. Examples of non-reactive substituents include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aromatic groups such as phenyl, alkoxyl groups, aralkyl groups, and halogen groups such as chlorine and bromine.

(1-3) 硬化剤
本発明のエポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂[A]及びエポキシ樹脂[B]は、硬化剤によって硬化される。本発明のエポキシ樹脂組成物は、この硬化剤を予め含有していても良いし、含有していなくてもよい。硬化剤を含有していないエポキシ樹脂組成物は、硬化前又は硬化時において、硬化剤と混合可能な状態とされる。
(1-3) Curing Agent The epoxy resin [A] and epoxy resin [B] contained in the epoxy resin composition of the present invention are cured with a curing agent. The epoxy resin composition of the present invention may or may not contain this curing agent in advance. An epoxy resin composition that does not contain a curing agent is in a state that can be mixed with a curing agent before or during curing.

本発明に用いられる硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させる公知の硬化剤である。硬化剤としては、エポキシ樹脂[A]及びエポキシ樹脂[B]を硬化させる物であれば良く、使用目的等に応じて適宜選択される。
具体的には、ジシアンジアミド、芳香族アミン系硬化剤の各種異性体、アミノ安息香酸エステル類が挙げられる。ジシアンジアミドは、プリプレグの保存安定性に優れるため好ましい。また、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン等の芳香族ジアミン化合物及びこれらの非反応性置換基を有する誘導体は、耐熱性が高い硬化物を得ることができるため、特に好ましい。さらに、3,3’-ジアミノジフェニルスルホンは、得られる樹脂硬化物の耐熱性や弾性率が高いため最も好ましい。非反応性置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基、フェニルなどの芳香族基、アルコキシル基、アラルキル基、塩素や臭素などのようなハロゲン基が例示される。
The curing agent used in the present invention is a known curing agent for curing epoxy resins. As the curing agent, any substance that cures the epoxy resin [A] and the epoxy resin [B] may be used, and is appropriately selected according to the purpose of use.
Specific examples include dicyandiamide, various isomers of aromatic amine curing agents, and aminobenzoic acid esters. Dicyandiamide is preferable because it is excellent in storage stability of the prepreg. In addition, aromatic diamine compounds such as 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-diaminodiphenylmethane and their derivatives having non-reactive substituents have high heat resistance. It is particularly preferred because a cured product can be obtained. Furthermore, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone is most preferable because the heat resistance and elastic modulus of the cured resin obtained are high. Examples of non-reactive substituents include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl, aromatic groups such as phenyl, alkoxyl groups, aralkyl groups, and halogen groups such as chlorine and bromine.

アミノ安息香酸エステル類としては、トリメチレングリコールジ-p-アミノベンゾエートやネオペンチルグリコールジ-p-アミノベンゾエートが好ましく用いられる。これら硬化剤を用いて硬化させた複合材料は、ジアミノジフェニルスルホンの各種異性体を用いて硬化させた複合材料と比較して、耐熱性は低いが、引張伸度が高い。そのため、複合材料の用途に応じて硬化剤は適宜選択される。 Preferred aminobenzoic acid esters include trimethylene glycol di-p-aminobenzoate and neopentyl glycol di-p-aminobenzoate. Composites cured with these curing agents have lower heat resistance but higher tensile elongation than composites cured with various isomers of diaminodiphenylsulfone. Therefore, the curing agent is appropriately selected depending on the application of the composite material.

エポキシ樹脂組成物に含まれる硬化剤の量は、エポキシ樹脂組成物中に配合されている全てのエポキシ樹脂を硬化させるのに適した量であり、用いるエポキシ樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜調節される。例えば、芳香族ジアミン化合物を硬化剤として用いる場合、全エポキシ樹脂量100質量部に対して25~65質量部であることが好ましく、35~55質量部であることがより好ましい。
The amount of the curing agent contained in the epoxy resin composition is an amount suitable for curing all the epoxy resins contained in the epoxy resin composition, and is appropriately selected according to the type of epoxy resin and curing agent used. adjusted. For example, when an aromatic diamine compound is used as a curing agent, it is preferably used in an amount of 25 to 65 parts by mass, more preferably 35 to 55 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total epoxy resin.

(1-4) 熱可塑性樹脂
本発明のエポキシ樹脂組成物は熱可塑性樹脂を含んでいても良い。熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂とエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂とが挙げられる。
(1-4) Thermoplastic resin The epoxy resin composition of the present invention may contain a thermoplastic resin. Thermoplastic resins include epoxy resin-soluble thermoplastic resins and epoxy resin-insoluble thermoplastic resins.

(1-4-1) エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を含有することもできる。このエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂組成物の粘度を調整するとともに、得られるFRPの耐衝撃性を向上させる。
(1-4-1) Epoxy resin-soluble thermoplastic resin The epoxy resin composition may also contain an epoxy resin-soluble thermoplastic resin. This epoxy resin-soluble thermoplastic resin adjusts the viscosity of the epoxy resin composition and improves the impact resistance of the obtained FRP.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂とは、FRPを成形する温度又はそれ以下の温度において、エポキシ樹脂に一部又は全部が溶解し得る熱可塑性樹脂である。ここで、エポキシ樹脂に一部が溶解するとは、エポキシ樹脂100質量部に対して、平均粒子径が20~50μmの熱可塑性樹脂10質量部を混合して190℃で1時間撹拌した際に粒子が消失するか、粒子の大きさが10%以上変化することを意味する。
一方、エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂とは、FRPを成形する温度又はそれ以下の温度において、エポキシ樹脂に実質的に溶解しない熱可塑性樹脂をいう。即ち、エポキシ樹脂100質量部に対して、平均粒子径が20~50μmの熱可塑性樹脂10質量部を混合して190℃で1時間撹拌した際に、粒子の大きさが10%以上変化しない熱可塑性樹脂をいう。なお、一般的に、FRPを成形する温度は100~190℃である。また、粒子径は、顕微鏡によって目視で測定され、平均粒子径とは、無作為に選択した100個の粒子の粒子径の平均値を意味する。
An epoxy resin-soluble thermoplastic resin is a thermoplastic resin that can partially or wholly dissolve in an epoxy resin at a temperature at which FRP is molded or at a temperature lower than that. Here, the term “partially dissolved in the epoxy resin” means that 10 parts by mass of a thermoplastic resin having an average particle size of 20 to 50 μm is mixed with 100 parts by mass of the epoxy resin, and when the mixture is stirred at 190° C. for 1 hour, the particles disappears or the particle size changes by 10% or more.
On the other hand, the term “epoxy resin-insoluble thermoplastic resin” refers to a thermoplastic resin that does not substantially dissolve in epoxy resin at temperatures at or below the FRP molding temperature. That is, when 10 parts by mass of a thermoplastic resin having an average particle size of 20 to 50 μm is mixed with 100 parts by mass of an epoxy resin and stirred at 190° C. for 1 hour, the particle size does not change by 10% or more. Refers to plastic resin. The temperature for molding FRP is generally 100 to 190°C. Moreover, the particle size is visually measured with a microscope, and the average particle size means the average value of the particle sizes of 100 randomly selected particles.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂が完全に溶解していない場合は、エポキシ樹脂の硬化過程で加熱されることによりエポキシ樹脂に溶解し、エポキシ樹脂組成物の粘度を増加させることができる。これにより、硬化過程における粘度低下に起因するエポキシ樹脂組成物のフロー(プリプレグ内から樹脂組成物が流出する現象)を防止することができる。 When the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is not completely dissolved, it is dissolved in the epoxy resin by heating during the curing process of the epoxy resin, and the viscosity of the epoxy resin composition can be increased. This makes it possible to prevent the epoxy resin composition from flowing (phenomenon in which the resin composition flows out of the prepreg) due to a decrease in viscosity during the curing process.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、190℃でエポキシ樹脂に80質量%以上溶解する樹脂が好ましい。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferably a resin that dissolves in an epoxy resin in an amount of 80% by mass or more at 190°C.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の具体的例としては、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート等が挙げられる。これらは、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量(Mw)が8000~100000の範囲のポリエーテルスルホン、ポリスルホンが特に好ましい。重量平均分子量(Mw)が8000よりも小さいと、得られるFRPの耐衝撃性が不十分となり、また100000よりも大きいと粘度が著しく高くなり取扱性が著しく悪化する場合がある。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の分子量分布は均一であることが好ましい。特に、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比である多分散度(Mw/Mn)が1~10の範囲であることが好ましく、1.1~5の範囲であることがより好ましい。 Specific examples of epoxy resin-soluble thermoplastic resins include polyethersulfone, polysulfone, polyetherimide, polycarbonate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. The epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition is particularly preferably polyethersulfone or polysulfone having a weight-average molecular weight (Mw) measured by gel permeation chromatography in the range of 8,000 to 100,000. If the weight-average molecular weight (Mw) is less than 8,000, the resulting FRP will have insufficient impact resistance, and if it is more than 100,000, the viscosity will be extremely high and the handleability will be significantly deteriorated. The epoxy resin-soluble thermoplastic resin preferably has a uniform molecular weight distribution. In particular, the polydispersity (Mw/Mn), which is the ratio of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn), is preferably in the range of 1 to 10, more preferably in the range of 1.1 to 5. more preferred.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂と反応性を有する反応基又は水素結合を形成する官能基を有していることが好ましい。このようなエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、エポキシ樹脂の硬化過程中における溶解安定性を向上させることができる。また、硬化後に得られるFRPに靭性、耐薬品性、耐熱性及び耐湿熱性を付与することができる。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin preferably has a reactive group reactive with the epoxy resin or a functional group forming a hydrogen bond. Such an epoxy resin-soluble thermoplastic resin can improve the dissolution stability during the curing process of the epoxy resin. In addition, toughness, chemical resistance, heat resistance and resistance to moist heat can be imparted to the FRP obtained after curing.

エポキシ樹脂との反応性を有する反応基としては、水酸基、カルボン酸基、イミノ基、アミノ基などが好ましい。水酸基末端のポリエーテルスルホンを用いると、得られるFRPの耐衝撃性、破壊靭性及び耐溶剤性が特に優れるためより好ましい。 A hydroxyl group, a carboxylic acid group, an imino group, an amino group and the like are preferable as the reactive group having reactivity with the epoxy resin. The use of hydroxyl-terminated polyethersulfone is more preferable because the resulting FRP has particularly excellent impact resistance, fracture toughness and solvent resistance.

エポキシ樹脂組成物に含まれるエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量は、粘度に応じて適宜調整される。プリプレグの加工性の観点から、エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、5~90質量部が好ましく、5~40質量部がより好ましく、15~35質量部がさらに好ましい。5質量部未満の場合は、得られるFRPの耐衝撃性が不十分となる場合がある。エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の含有量が高くなると、粘度が著しく高くなり、プリプレグの取扱性が著しく悪化する場合がある。 The content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin contained in the epoxy resin composition is appropriately adjusted according to the viscosity. From the viewpoint of workability of the prepreg, it is preferably 5 to 90 parts by mass, more preferably 5 to 40 parts by mass, and even more preferably 15 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition. . If it is less than 5 parts by mass, the resulting FRP may have insufficient impact resistance. When the content of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin becomes high, the viscosity becomes extremely high, and the handleability of the prepreg may be significantly deteriorated.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂には、アミン末端基を有する反応性芳香族オリゴマー(以下、単に「芳香族オリゴマー」ともいう)を含むことが好ましい。 The epoxy resin-soluble thermoplastic resin preferably contains a reactive aromatic oligomer having an amine end group (hereinafter also simply referred to as "aromatic oligomer").

エポキシ樹脂組成物は、加熱硬化時にエポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応により高分子量化する。高分子量化により二相域が拡大することによって、エポキシ樹脂組成物に溶解していた芳香族オリゴマーは、反応誘起型の相分離を引き起こす。この相分離により、硬化後のエポキシ樹脂と、芳香族オリゴマーと、が共連続となる樹脂の二相構造をマトリックス樹脂内に形成する。また、芳香族オリゴマーはアミン末端基を有していることから、エポキシ樹脂との反応も生じる。この共連続の二相構造における各相は互いに強固に結合しているため、耐溶剤性も向上している。 The epoxy resin composition has a high molecular weight due to a curing reaction between the epoxy resin and the curing agent during heat curing. The expansion of the two-phase region due to the increase in the molecular weight causes the aromatic oligomer dissolved in the epoxy resin composition to undergo reaction-induced phase separation. Due to this phase separation, a two-phase resin structure in which the cured epoxy resin and the aromatic oligomer are co-continuous is formed in the matrix resin. Also, since aromatic oligomers have amine end groups, they also react with epoxy resins. Since each phase in this co-continuous two-phase structure is strongly bonded to each other, solvent resistance is also improved.

この共連続の構造は、FRPに対する外部からの衝撃を吸収してクラック伝播を抑制する。その結果、アミン末端基を有する反応性芳香族オリゴマーを含むプリプレグを用いて作製されるFRPは、高い耐衝撃性及び破壊靭性を有する。 This co-continuous structure absorbs an external impact on the FRP and suppresses crack propagation. As a result, FRPs made using prepregs containing reactive aromatic oligomers with amine end groups have high impact resistance and fracture toughness.

この芳香族オリゴマーとしては、公知のアミン末端基を有するポリスルホン、アミン末端基を有するポリエーテルスルホンを用いることができる。アミン末端基は第一級アミン(-NH)末端基であることが好ましい。 As the aromatic oligomer, known polysulfones having amine end groups and polyether sulfones having amine end groups can be used. Preferably, the amine end groups are primary amine (--NH 2 ) end groups.

エポキシ樹脂組成物に配合される芳香族オリゴマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定される重量平均分子量が8000~40000であることが好ましい。重量平均分子量が8000未満である場合、マトリクス樹脂の靱性向上効果が低い。また、重量平均分子量が40000を超える場合、樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎて、強化繊維層内に樹脂組成物が含浸しにくくなる等の加工上の問題点が発生しやすくなる。 The aromatic oligomer blended in the epoxy resin composition preferably has a weight average molecular weight of 8,000 to 40,000 as measured by gel permeation chromatography. If the weight average molecular weight is less than 8000, the effect of improving the toughness of the matrix resin is low. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 40,000, the viscosity of the resin composition becomes too high, and processing problems such as difficulty in impregnating the reinforcing fiber layer with the resin composition tend to occur.

芳香族オリゴマーとしては、「Virantage DAMS VW-30500 RP(登録商標)」(Solvay Specialty Polymers社製)のような市販品を好ましく用いることができる。 As the aromatic oligomer, commercially available products such as "Virantage DAMS VW-30500 RP (registered trademark)" (manufactured by Solvay Specialty Polymers) can be preferably used.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の形態は、特に限定されないが、粒子状であることが好ましい。粒子状のエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂は、樹脂組成物中に均一に配合することができる。また、得られるプリプレグの成形性が高い。 Although the form of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is not particularly limited, it is preferably particulate. The particulate epoxy resin-soluble thermoplastic resin can be uniformly blended in the resin composition. In addition, the prepreg to be obtained has high moldability.

エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の平均粒子径は、1~50μmであることが好ましく、3~30μmであることが特に好ましい。1μm未満である場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が著しく増粘する。そのため、エポキシ樹脂組成物に十分な量のエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂を添加することが困難となる場合がある。50μmを超える場合、エポキシ樹脂組成物をシート状に加工する際、均質な厚みのシートが得られ難くなる場合がある。また、エポキシ樹脂への溶解速度が遅くなり、得られるFRPが不均一となるため、好ましくない。 The average particle size of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin is preferably 1 to 50 μm, particularly preferably 3 to 30 μm. If it is less than 1 μm, the viscosity of the epoxy resin composition is significantly increased. Therefore, it may be difficult to add a sufficient amount of epoxy resin-soluble thermoplastic resin to the epoxy resin composition. If it exceeds 50 μm, it may be difficult to obtain a sheet with a uniform thickness when processing the epoxy resin composition into a sheet. Moreover, the rate of dissolution in the epoxy resin becomes slow, and the obtained FRP becomes uneven, which is not preferable.

(1-4-2) エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂
エポキシ樹脂組成物には、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の他に、エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂を含有しても良い。本発明において、エポキシ樹脂組成物はエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂及びエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の両者を含有していることが好ましい。
(1-4-2) Epoxy resin-insoluble thermoplastic resin The epoxy resin composition may contain an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin in addition to the epoxy resin-soluble thermoplastic resin. In the present invention, the epoxy resin composition preferably contains both an epoxy resin-soluble thermoplastic resin and an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂の一部(硬化後のマトリクス樹脂において溶解せずに残存したエポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂)は、その粒子がFRPのマトリクス樹脂中に分散する状態となる(以下、この分散している粒子を「層間粒子」ともいう)。この層間粒子は、FRPが受ける衝撃の伝播を抑制する。その結果、得られるFRPの耐衝撃性が向上する。 Part of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin and epoxy resin-soluble thermoplastic resin (the epoxy resin-soluble thermoplastic resin that remains undissolved in the matrix resin after curing) is in a state where the particles are dispersed in the FRP matrix resin. (The dispersed particles are hereinafter also referred to as “interlayer particles”). This interlayer particle suppresses the propagation of the impact received by the FRP. As a result, the impact resistance of the obtained FRP is improved.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリベンズイミダゾールが例示される。これらの中でも、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミドは、靭性及び耐熱性が高いため好ましい。ポリアミドやポリイミドは、FRPに対する靭性向上効果が特に優れている。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても良い。また、これらの共重合体を用いることもできる。 Examples of epoxy resin-insoluble thermoplastic resins include polyamide, polyacetal, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyester, polyamideimide, polyimide, polyetherketone, polyetheretherketone, polyethylene naphthalate, polyethernitrile, and polybenzimidazole. . Among these, polyamide, polyamideimide, and polyimide are preferred because of their high toughness and heat resistance. Polyamide and polyimide are particularly excellent in improving the toughness of FRP. These may be used alone or in combination of two or more. Copolymers of these can also be used.

特に、非晶性ポリイミドや、ナイロン6(登録商標)(カプロラクタムの開環重縮合反応により得られるポリアミド)、ナイロン11(ウンデカンラクタムの開環重縮合反応により得られるポリアミド)、ナイロン12(ラウリルラクタムの開環重縮合反応により得られるポリアミド)、ナイロン1010(セバシン酸と1,10-デカンジアミンとの共重反応により得られるポリアミド)、非晶性のナイロン(透明ナイロンとも呼ばれ、ポリマーの結晶化が起こらないか、ポリマーの結晶化速度が極めて遅いナイロン)のようなポリアミドを使用することにより、得られるFRPの耐熱性を特に向上させることができる。 In particular, amorphous polyimide, nylon 6 (registered trademark) (polyamide obtained by ring-opening polycondensation reaction of caprolactam), nylon 11 (polyamide obtained by ring-opening polycondensation reaction of undecane lactam), nylon 12 (lauryl lactam) Polyamide obtained by the ring-opening polycondensation reaction), Nylon 1010 (polyamide obtained by the copolymerization reaction of sebacic acid and 1,10-decanediamine), amorphous nylon (also called transparent nylon, polymer crystals The heat resistance of the resulting FRP can be particularly improved by using a polyamide such as nylon, which does not undergo quenching or has a very slow crystallization rate of the polymer.

エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の含有量は、エポキシ樹脂組成物の粘度に応じて適宜調整される。プリプレグの加工性の観点から、エポキシ樹脂組成物に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、5~50質量部であることが好ましく、10~45質量部であることがより好ましく、20~40質量部であることがさらに好ましい。5質量部未満の場合、得られるFRPの耐衝撃性が不十分になる場合がある。50質量部を超える場合、エポキシ樹脂組成物の含浸性や、得られるプリプレグのドレープ性などを低下させる場合がある。 The content of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin in the epoxy resin composition is appropriately adjusted according to the viscosity of the epoxy resin composition. From the viewpoint of workability of the prepreg, it is preferably 5 to 50 parts by mass, more preferably 10 to 45 parts by mass, more preferably 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the epoxy resin composition. It is more preferably 40 parts by mass. If it is less than 5 parts by mass, the resulting FRP may have insufficient impact resistance. If it exceeds 50 parts by mass, the impregnability of the epoxy resin composition and the drapeability of the obtained prepreg may be deteriorated.

エポキシ樹脂不溶性熱可塑性樹脂の好ましい平均粒子径や形態は、エポキシ樹脂可溶性熱可塑性樹脂と同様である。 The preferred average particle size and shape of the epoxy resin-insoluble thermoplastic resin are the same as those of the epoxy resin-soluble thermoplastic resin.

(1-5) その他の添加剤
本発明のエポキシ樹脂組成物には、導電性粒子や難燃剤、無機系充填剤、内部離型剤が配合されてもよい。
(1-5) Other Additives The epoxy resin composition of the present invention may contain conductive particles, flame retardants, inorganic fillers, and internal release agents.

導電性粒子としては、ポリアセチレン粒子、ポリアニリン粒子、ポリピロール粒子、ポリチオフェン粒子、ポリイソチアナフテン粒子及びポリエチレンジオキシチオフェン粒子等の導電性ポリマー粒子;、カーボン粒子;、炭素繊維粒子;、金属粒子;、無機材料又は有機材料から成るコア材を導電性物質で被覆した粒子が例示される。 Conductive particles include conductive polymer particles such as polyacetylene particles, polyaniline particles, polypyrrole particles, polythiophene particles, polyisothianaphthene particles and polyethylenedioxythiophene particles; carbon particles; carbon fiber particles; metal particles; Particles in which a core material made of an inorganic material or an organic material is coated with a conductive substance are exemplified.

難燃剤としては、リン系難燃剤が例示される。リン系難燃剤としては、分子中にリン原子を含むものであれば特に限定されず、例えば、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、ホスファゼン化合物、ポリリン酸塩などの有機リン化合物や赤リンが挙げられる。 Examples of flame retardants include phosphorus-based flame retardants. The phosphorus-based flame retardant is not particularly limited as long as it contains a phosphorus atom in the molecule. be done.

無機系充填材としては、例えば、ホウ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、酸化亜鉛、グラファイト、硫酸カルシウム、ホウ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ケイ酸塩鉱物が挙げられる。特に、ケイ酸塩鉱物を用いることが好ましい。ケイ酸塩鉱物の市販品としては、THIXOTROPIC AGENT DT 5039(ハンツマン・ジャパン株式会社 製)が挙げられる。 Examples of inorganic fillers include aluminum borate, calcium carbonate, silicon carbonate, silicon nitride, potassium titanate, basic magnesium sulfate, zinc oxide, graphite, calcium sulfate, magnesium borate, magnesium oxide, and silicate minerals. is mentioned. In particular, it is preferable to use silicate minerals. Commercially available silicate minerals include THIXOTROPIC AGENT DT 5039 (manufactured by Huntsman Japan KK).

内部離型剤としては、例えば、金属石鹸類、ポリエチレンワックスやカルバナワックス等の植物ワックス、脂肪酸エステル系離型剤、シリコンオイル、動物ワックス、フッ素系非イオン界面活性剤を挙げることができる。これら内部離型剤の配合量は、前記エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1~5質量部であることが好ましく、0.2~2質量部であることがさらに好ましい。この範囲内においては、金型からの離型効果が好適に発揮される。 Examples of internal release agents include metal soaps, vegetable waxes such as polyethylene wax and carnauba wax, fatty acid ester release agents, silicone oils, animal waxes, and fluorine-based nonionic surfactants. The content of these internal release agents is preferably 0.1 to 5 parts by mass, more preferably 0.2 to 2 parts by mass, per 100 parts by mass of the epoxy resin. Within this range, the release effect from the mold is favorably exhibited.

内部離型剤の市販品としては、“MOLD WIZ(登録商標)” INT1846(AXEL PLASTICS RESEARCH LABORATORIES INC.製)、Licowax S、Licowax P、Licowax OP、Licowax PE190、Licowax PED(クラリアントジャパン社製)、ステアリルステアレート(SL-900A;理研ビタミン(株)製が挙げられる。 Commercially available internal release agents include "MOLD WIZ (registered trademark)" INT1846 (manufactured by AXEL PLASTICS RESEARCH LABORATORIES INC.), Licowax S, Licowax P, Licowax OP, Licowax PE190, Licowax PED (manufactured by Clariant Japan), Stearyl stearate (SL-900A; manufactured by Riken Vitamin Co., Ltd.).

(1-6) エポキシ樹脂組成物の製造方法
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂[A]と、エポキシ樹脂[B]と、必要に応じて熱可塑性樹脂、硬化剤、その他の成分と、を混合することにより製造できる。これらの混合の順序は問わない。
(1-6) Method for Producing Epoxy Resin Composition The epoxy resin composition of the present invention comprises an epoxy resin [A], an epoxy resin [B], and optionally a thermoplastic resin, a curing agent, and other components. , can be produced by mixing. The order of these mixtures does not matter.

エポキシ樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの方法を用いてもよい。混合温度としては、40~120℃の範囲が例示できる。120℃を超える場合、部分的に硬化反応が進行して繊維強化基材層内への含浸性が低下したり、得られるエポキシ樹脂組成物及びそれを用いて製造されるプリプレグの保存安定性が低下したりする場合がある。40℃未満である場合、エポキシ樹脂組成物の粘度が高く、実質的に混合が困難となる場合がある。好ましくは50~100℃であり、さらに好ましくは50~90℃の範囲である。 The method for producing the epoxy resin composition is not particularly limited, and any conventionally known method may be used. As the mixing temperature, a range of 40 to 120°C can be exemplified. If the temperature exceeds 120° C., the curing reaction partially progresses and impregnation into the fiber-reinforced base material layer is lowered, or the storage stability of the obtained epoxy resin composition and the prepreg produced using the same is deteriorated. It may decline. If the temperature is less than 40°C, the viscosity of the epoxy resin composition is high, and mixing may be substantially difficult. It is preferably in the range of 50 to 100°C, more preferably in the range of 50 to 90°C.

混合機械装置としては、従来公知のものを用いることができる。具体的な例としては、ロールミル、プラネタリーミキサー、ニーダー、エクストルーダー、バンバリーミキサー、攪拌翼を備えた混合容器、横型混合槽などが挙げられる。各成分の混合は、大気中又は不活性ガス雰囲気下で行うことができる。大気中で混合が行われる場合は、温度、湿度が管理された雰囲気が好ましい。特に限定されるものではないが、例えば、30℃以下の一定温度に管理された温度や、相対湿度50%RH以下の低湿度雰囲気で混合することが好ましい。
A conventionally known machine can be used as the mixing machine. Specific examples include roll mills, planetary mixers, kneaders, extruders, Banbury mixers, mixing vessels equipped with stirring blades, and horizontal mixing tanks. Mixing of each component can be performed in air or under an inert gas atmosphere. When mixing is performed in air, an atmosphere in which temperature and humidity are controlled is preferable. Although not particularly limited, for example, it is preferable to mix at a temperature controlled at a constant temperature of 30° C. or less or in a low-humidity atmosphere with a relative humidity of 50% RH or less.

2. プリプレグ
本発明のプリプレグは、繊維強化基材と、前記繊維強化基材内に含浸された上述の本発明のエポキシ樹脂組成物(以下、「本エポキシ樹脂組成物」ともいう)と、から成る。
2. Prepreg The prepreg of the present invention comprises a fiber-reinforced base material and the above-described epoxy resin composition of the present invention impregnated in the fiber-reinforced base material (hereinafter also referred to as "present epoxy resin composition").

本発明のプリプレグは、繊維強化基材の一部又は全体に本エポキシ樹脂組成物が含浸されたプリプレグである。プリプレグ全体における本エポキシ樹脂組成物の含有率は、プリプレグの全質量を基準として、15~60質量%であることが好ましい。樹脂含有率が15質量%未満である場合、得られる繊維強化複合材料に空隙などが発生し、機械物性を低下させる場合がある。樹脂含有率が60質量%を超える場合、強化繊維による補強効果が不十分となり、実質的に質量対比機械物性が低いものになる場合がある。樹脂含有率は、20~55質量%であることが好ましく、25~50質量%であることがより好ましい。 The prepreg of the present invention is a prepreg in which a fiber-reinforced base material is partially or wholly impregnated with the epoxy resin composition. The content of the present epoxy resin composition in the entire prepreg is preferably 15 to 60% by mass based on the total mass of the prepreg. If the resin content is less than 15% by mass, voids and the like may occur in the resulting fiber-reinforced composite material, degrading mechanical properties. If the resin content exceeds 60% by mass, the reinforcing effect of the reinforcing fibers may be insufficient, resulting in substantially low mechanical properties relative to mass. The resin content is preferably 20 to 55% by mass, more preferably 25 to 50% by mass.

(2-1) 繊維強化基材
本発明で用いる繊維強化基材としては、特に制限はなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維などが挙げられる。
(2-1) Fiber-reinforced base material The fiber-reinforced base material used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, polyester fiber, ceramic fiber, alumina fiber, and boron. Fibers, metal fibers, mineral fibers, rock fibers, slag fibers and the like.

これらの強化繊維の中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。比強度、比弾性率が良好で、軽量かつ高強度の繊維強化複合材料が得られる点で、炭素繊維がより好ましい。引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が特に好ましい。 Among these reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers are preferred. Carbon fiber is more preferable because it has good specific strength and specific modulus, and provides a lightweight and high-strength fiber-reinforced composite material. Polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers are particularly preferred because of their excellent tensile strength.

強化繊維にPAN系炭素繊維を用いる場合、その引張弾性率は、100~600GPaであることが好ましく、200~500GPaであることがより好ましく、230~450GPaであることが特に好ましい。また、引張強度は、2000MPa~10000MPaであることが好ましく、3000~8000MPaであることがより好ましい。炭素繊維の直径は、4~20μmが好ましく、5~10μmがより好ましい。このような炭素繊維を用いることにより、得られる繊維強化複合材料の機械的性質を向上できる。 When PAN-based carbon fiber is used as the reinforcing fiber, its tensile modulus is preferably 100 to 600 GPa, more preferably 200 to 500 GPa, and particularly preferably 230 to 450 GPa. Also, the tensile strength is preferably 2000 MPa to 10000 MPa, more preferably 3000 to 8000 MPa. The diameter of the carbon fiber is preferably 4-20 μm, more preferably 5-10 μm. By using such carbon fibers, the mechanical properties of the resulting fiber-reinforced composite material can be improved.

強化繊維はシート状に形成して用いることが好ましい。強化繊維シートとしては、例えば、多数本の強化繊維を一方向に引き揃えたシートや、平織や綾織などの二方向織物、多軸織物、不織布、マット、ニット、組紐、強化繊維を抄紙した紙を挙げることができる。これらの中でも、強化繊維を連続繊維としてシート状に形成した一方向引揃えシートや二方向織物、多軸織物基材を用いると、より機械物性に優れた繊維強化複合材料が得られるため好ましい。シート状の繊維強化基材の厚さは、0.01~3mmが好ましく、0.1~1.5mmがより好ましい。 It is preferable to form the reinforcing fiber into a sheet for use. Examples of reinforcing fiber sheets include sheets in which a large number of reinforcing fibers are aligned in one direction, bidirectional woven fabrics such as plain weaves and twill weaves, multiaxial woven fabrics, nonwoven fabrics, mats, knits, braids, and paper made from reinforced fibers. can be mentioned. Among these, it is preferable to use a unidirectional aligning sheet, a bidirectional woven fabric, or a multiaxial woven fabric base material in which reinforcing fibers are formed into a sheet form as continuous fibers, since a fiber-reinforced composite material with more excellent mechanical properties can be obtained. The thickness of the sheet-like fiber-reinforced base material is preferably 0.01 to 3 mm, more preferably 0.1 to 1.5 mm.

(2-2) プリプレグの製造方法
本発明のプリプレグの製造方法は、特に制限がなく、従来公知のいかなる方法も採用できる。具体的には、ホットメルト法や溶剤法が好適に採用できる。
(2-2) Method for manufacturing prepreg The method for manufacturing the prepreg of the present invention is not particularly limited, and any conventionally known method can be employed. Specifically, a hot-melt method or a solvent method can be suitably employed.

ホットメルト法は、離型紙の上に、樹脂組成物を薄いフィルム状に塗布して樹脂組成物フィルムを形成し、繊維強化基材に該樹脂組成物フィルムを積層して加圧下で加熱することにより樹脂組成物を繊維強化基材層内に含浸させる方法である。 In the hot-melt method, a resin composition is applied in the form of a thin film on release paper to form a resin composition film, and the resin composition film is laminated on a fiber-reinforced substrate and heated under pressure. is a method of impregnating the fiber-reinforced base material layer with the resin composition.

樹脂組成物を樹脂組成物フィルムにする方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの方法を用いることもできる。具体的には、ダイ押し出し、アプリケーター、リバースロールコーター、コンマコーターなどを用いて、離型紙やフィルムなどの支持体上に樹脂組成物を流延、キャストをすることにより樹脂組成物フィルムを得ることができる。フィルムを製造する際の樹脂温度は、樹脂組成物の組成や粘度に応じて適宜決定する。具体的には、前述のエポキシ樹脂組成物の製造方法における混合温度と同じ温度条件が好適に用いられる。樹脂組成物の繊維強化基材層内への含浸は1回で行っても良いし、複数回に分けて行っても良い。 A method for forming a resin composition film from a resin composition is not particularly limited, and any conventionally known method can be used. Specifically, using a die extrusion, an applicator, a reverse roll coater, a comma coater, etc., a resin composition film is obtained by casting the resin composition onto a support such as a release paper or a film. can be done. The resin temperature when producing the film is appropriately determined according to the composition and viscosity of the resin composition. Specifically, the same temperature conditions as the mixing temperature in the method for producing the epoxy resin composition described above are preferably used. The impregnation of the resin composition into the fiber-reinforced base material layer may be performed in one step or in multiple steps.

溶剤法は、エポキシ樹脂組成物を適当な溶媒を用いてワニス状にし、このワニスを繊維強化基材層内に含浸させる方法である。 The solvent method is a method in which the epoxy resin composition is made into a varnish using a suitable solvent, and the fiber-reinforced base material layer is impregnated with this varnish.

本発明のプリプレグは、これらの従来法の中でも、溶剤を用いないホットメルト法により好適に製造することができる。 Among these conventional methods, the prepreg of the present invention can be suitably produced by a hot-melt method that does not use a solvent.

エポキシ樹脂組成物フィルムをホットメルト法で繊維強化基材層内に含浸させる場合の含浸温度は、50~120℃の範囲が好ましい。含浸温度が50℃未満の場合、エポキシ樹脂の粘度が高く、繊維強化基材層内へ十分に含浸しない場合がある。含浸温度が120℃を超える場合、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が進行し、得られるプリプレグの保存安定性が低下したり、ドレープ性が低下したりする場合がある。含浸温度は、60~110℃がより好ましく、70~100℃が特に好ましい。 When the epoxy resin composition film is impregnated into the fiber-reinforced substrate layer by a hot-melt method, the impregnation temperature is preferably in the range of 50 to 120°C. If the impregnation temperature is lower than 50° C., the epoxy resin has a high viscosity and may not be sufficiently impregnated into the fiber-reinforced base material layer. When the impregnation temperature exceeds 120° C., the curing reaction of the epoxy resin composition proceeds, and the resulting prepreg may have reduced storage stability and drape properties. The impregnation temperature is more preferably 60 to 110°C, particularly preferably 70 to 100°C.

エポキシ樹脂組成物フィルムをホットメルト法で繊維強化基材層内に含浸させる際の含浸圧力は、その樹脂組成物の粘度・樹脂フローなどを勘案し、適宜決定する。
具体的な含浸圧力は、 0.01~250(N/cm)であり、0.1~200(N/cm)であることが好ましい。
The impregnation pressure when the epoxy resin composition film is impregnated into the fiber-reinforced substrate layer by the hot-melt method is appropriately determined in consideration of the viscosity and resin flow of the resin composition.
A specific impregnation pressure is 0.01 to 250 (N/cm), preferably 0.1 to 200 (N/cm).

3.繊維強化複合材料
繊維強化基材と、本発明のエポキシ樹脂組成物に各種硬化剤や熱可塑性樹脂を配合して成る樹脂組成物と、を複合化して硬化させることにより、繊維強化複合材料(FRP)を得ることができる。また、本発明のプリプレグを特定の条件で加熱加圧して硬化させることにより、繊維強化複合材料(FRP)を得ることができる。本発明のプリプレグを用いて、FRPを製造する方法としては、オートクレーブ成形やプレス成形等の公知の成形法が挙げられる。
3. Fiber-reinforced composite material A fiber-reinforced composite material (FRP ) can be obtained. Moreover, a fiber reinforced composite material (FRP) can be obtained by curing the prepreg of the present invention by heating and pressurizing it under specific conditions. Methods for producing FRP using the prepreg of the present invention include known molding methods such as autoclave molding and press molding.

(3-1) オートクレーブ成形法
本発明のFRPの製造方法としては、オートクレーブ成形法が好ましく用いられる。オートクレーブ成形法は、金型の下型にプリプレグ及びフィルムバッグを順次敷設し、該プリプレグを下型とフィルムバッグとの間に密封し、下型とフィルムバッグとにより形成される空間を真空にするとともに、オートクレーブ成形装置で、加熱と加圧をする成形方法である。成形時の条件は、昇温速度を1~50℃/分とし、0.2~0.7MPa、130~180℃で10~30分間、加熱及び加圧することが好ましい。
(3-1) Autoclave molding method An autoclave molding method is preferably used as the method for producing the FRP of the present invention. In the autoclave molding method, a prepreg and a film bag are sequentially laid in the lower mold of the mold, the prepreg is sealed between the lower mold and the film bag, and the space formed by the lower mold and the film bag is evacuated. In addition, it is a molding method in which heat and pressure are applied in an autoclave molding device. As for the molding conditions, it is preferable that the heating rate is 1 to 50° C./min, and heating and pressing are performed at 0.2 to 0.7 MPa and 130 to 180° C. for 10 to 30 minutes.

(3-2) プレス成形法
本発明のFRPの製造方法としては、プレス成形法が好ましく用いられる。プレス成形法によるFRPの製造は、本発明のプリプレグ又は本発明のプリプレグを積層して形成したプリフォームを、金型を用いて加熱加圧することにより行う。金型は、予め硬化温度に加熱しておくことが好ましい。
(3-2) Press molding method A press molding method is preferably used as the method for manufacturing the FRP of the present invention. The FRP is manufactured by the press molding method by heating and pressurizing the prepreg of the present invention or a preform formed by laminating the prepregs of the present invention using a mold. The mold is preferably preheated to the curing temperature.

プレス成形時の金型の温度は、150~210℃が好ましい。成形温度が150℃以上であれば、十分に硬化反応を起こすことができ、高い生産性でFRPを得ることができる。また、成形温度が210℃以下であれば、樹脂粘度が低くなり過ぎることがなく、金型内における樹脂の過剰な流動を抑えることができる。その結果、金型からの樹脂の流出や繊維の蛇行を抑制できるため、高品質のFRPが得られる。 The temperature of the mold during press molding is preferably 150 to 210°C. If the molding temperature is 150° C. or higher, a sufficient curing reaction can occur, and FRP can be obtained with high productivity. Moreover, if the molding temperature is 210° C. or lower, the resin viscosity does not become too low, and excessive flow of the resin in the mold can be suppressed. As a result, the outflow of the resin from the mold and meandering of the fibers can be suppressed, so that a high-quality FRP can be obtained.

成形時の圧力は、0.05~2MPaであり、0.2~2MPaが好ましい。圧力が0.05MPa以上であれば、樹脂の適度な流動が得られ、外観不良やボイドの発生を防ぐことができる。また、プリプレグが十分に金型に密着するため、良好な外観のFRPを製造することができる。圧力が2MPa以下であれば、樹脂を必要以上に流動させることがないため、得られるFRPの外観不良が生じ難い。また、金型に必要以上の負荷をかけることがないため、金型の変形等が生じ難い。
成形時間は1~8時間が好ましい。

The pressure during molding is 0.05 to 2 MPa, preferably 0.2 to 2 MPa. When the pressure is 0.05 MPa or more, the resin can be appropriately flowed, and appearance defects and voids can be prevented. In addition, since the prepreg is sufficiently adhered to the mold, FRP with a good appearance can be manufactured. If the pressure is 2 MPa or less, the resin is not caused to flow more than necessary, so that the resulting FRP is less likely to have poor appearance. In addition, since no excessive load is applied to the mold, deformation of the mold is less likely to occur.
The molding time is preferably 1 to 8 hours.

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本実施例、比較例において使用する成分や試験方法を以下に記載する。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the examples. Components and test methods used in Examples and Comparative Examples are described below.

〔成分〕
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂[A]
・テトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテル(合成例1の方法で合成、以下「3,4’-TGDDE」と略記する)
エポキシ樹脂[B]
・トリグリシジル-p-アミノフェノール(ハンツマン社製 Araldite MY0510、エポキシ当量=97g/eq、以下「TG-pAP」と略記する)
・トリグリシジル-m-アミノフェノール(ハンツマン社製 Araldite MY0600、エポキシ当量=106g/eq、以下「TG-mAP」と略記する)
その他のエポキシ樹脂
・テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(ハンツマン社製 Araldite MY721、エポキシ当量=112g/eq、以下「TGDDM」と略記する)
・テトラグリシジル-4,4’-ジアミノジフェニルエーテル (合成例2の方法で合成、エポキシ当量=112g/eq、以下「4,4’-TGDDE」と略記する)
・ビスフェノールA-ジグリシジルエーテル(三菱化学社製 jER825、エポキシ当量=176g/eq、以下「DGEBA」と略記する)
(硬化剤)
・3,3’-ジアミノジフェニルスルホン(小西化学工業株式会社製、以下「3,3’-DDS」と略記する)
(エポキシ樹脂不溶熱可塑性樹脂)
・ポリアミド12(エムスケミージャパン社製 TR-55、平均粒子径20μm、以下「PA12」と略記する)
(エポキシ樹脂可溶熱可塑性樹脂)
・ポリエーテルスルホン(住友化学工業株式会社製 スミカエクセルPES-5003P、平均粒子径20μm、以下「PES」と略記する)
(炭素繊維ストランド)
・“テナックス(登録商標)” IMS65 E23 830tex(炭素繊維ストランド、 引張強度5.8GPa、 引張弾性率290GPa、東邦テナックス(株)製)
〔component〕
(Epoxy resin)
epoxy resin [A]
- Tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether (synthesized by the method of Synthesis Example 1, hereinafter abbreviated as "3,4'-TGDDE")
epoxy resin [B]
・ Triglycidyl-p-aminophenol (Araldite MY0510 manufactured by Huntsman, epoxy equivalent = 97 g / eq, hereinafter abbreviated as “TG-pAP”)
・ Triglycidyl-m-aminophenol (Araldite MY0600 manufactured by Huntsman, epoxy equivalent = 106 g / eq, hereinafter abbreviated as “TG-mAP”)
Other epoxy resins Tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenylmethane (Araldite MY721 manufactured by Huntsman, epoxy equivalent = 112 g/eq, hereinafter abbreviated as "TGDDM")
- Tetraglycidyl-4,4'-diaminodiphenyl ether (synthesized by the method of Synthesis Example 2, epoxy equivalent = 112 g/eq, hereinafter abbreviated as "4,4'-TGDDE")
- Bisphenol A-diglycidyl ether (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation jER825, epoxy equivalent = 176 g / eq, hereinafter abbreviated as "DGEBA")
(curing agent)
- 3,3'-diaminodiphenyl sulfone (manufactured by Konishi Chemical Industry Co., Ltd., hereinafter abbreviated as "3,3'-DDS")
(Epoxy resin-insoluble thermoplastic resin)
・ Polyamide 12 (TR-55 manufactured by M Chemie Japan, average particle size 20 μm, hereinafter abbreviated as “PA12”)
(Thermoplastic resin soluble in epoxy resin)
・ Polyethersulfone (Sumitomo Chemical Co., Ltd. Sumika Excel PES-5003P, average particle size 20 μm, hereinafter abbreviated as “PES”)
(carbon fiber strand)
・ “Tenax (registered trademark)” IMS65 E23 830tex (carbon fiber strand, tensile strength 5.8 GPa, tensile modulus 290 GPa, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.)

〔合成例1〕(3,4’-TGDDEの合成)
温度計、滴下漏斗、冷却管および攪拌機を取り付けた四つ口フラスコに、エピクロロヒドリン1110.2g(12.0mol)を仕込み、窒素パージを行いながら温度を70℃まで上げて、これにエタノール1000gに溶解させた3,4’-ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0mol)を4時間かけて滴下した。さらに6時間撹拌し、付加反応を完結させ、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシ-3-クロロプロピル)-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルを得た。続いて、フラスコ内温度を25℃に下げてから、これに48%NaOH水溶液500.0g(6.0mol)を2時間で滴下してさらに1時間撹拌した。環化反応が終わってからエタノールを留去して、400gのトルエンで抽出を行い5%食塩水で2回洗浄を行った。有機層からトルエンとエピクロロヒドリンを減圧下で除くと、褐色の粘性液体が361.7g(収率85.2%)得られた。主生成物である3,4’-TGDDEの純度は、84%(HPLC面積%)であった。
[Synthesis Example 1] (Synthesis of 3,4′-TGDDE)
A four-necked flask equipped with a thermometer, dropping funnel, condenser and stirrer was charged with 1110.2 g (12.0 mol) of epichlorohydrin, and the temperature was raised to 70°C while purging with nitrogen. 200.2 g (1.0 mol) of 3,4′-diaminodiphenyl ether dissolved in 1000 g was added dropwise over 4 hours. After further stirring for 6 hours, the addition reaction was completed to give N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxy-3-chloropropyl)-3,4'-diaminodiphenyl ether. Subsequently, after the temperature in the flask was lowered to 25° C., 500.0 g (6.0 mol) of 48% NaOH aqueous solution was added dropwise over 2 hours, and the mixture was further stirred for 1 hour. After completion of the cyclization reaction, ethanol was distilled off, extraction was performed with 400 g of toluene, and washing was performed twice with 5% saline. When toluene and epichlorohydrin were removed from the organic layer under reduced pressure, 361.7 g (85.2% yield) of brown viscous liquid was obtained. The purity of 3,4'-TGDDE, which is the main product, was 84% (HPLC area %).

〔合成例2〕(4,4’-TGDDEの合成)
温度計、滴下漏斗、冷却管および攪拌機を取り付けた四つ口フラスコに、エピクロロヒドリン1110.2g(12.0mol)を仕込み、窒素パージを行いながら温度を70℃まで上げて、これにエタノール1000gに溶解させた。4,4’-ジアミノジフェニルエーテル200.2g(1.0mol)を4時間かけて滴下した。さらに6時間撹拌し、付加反応を完結させ、N,N,N’,N’-テトラキス(2-ヒドロキシ-3-クロロプロピル)-4,4’-ジアミノジフェニルエーテルを得た。続いて、フラスコ内温度を25℃に下げてから、これに48%NaOH水溶液500.0g(6.0mol)を2時間で滴下してさらに1時間撹拌した。環化反応が終わってからエタノールを留去して、400gのトルエンで抽出を行い5%食塩水で2回洗浄を行った。有機層からトルエンとエピクロロヒドリンを減圧下で除くと、褐色の粘性液体が377.8g(収率89.0%)得られた。主生成物である4,4’-TGDDEの純度は、87%(HPLC面積%)であった。
[Synthesis Example 2] (Synthesis of 4,4'-TGDDE)
A four-necked flask equipped with a thermometer, dropping funnel, condenser and stirrer was charged with 1110.2 g (12.0 mol) of epichlorohydrin, and the temperature was raised to 70°C while purging with nitrogen. 1000 g was dissolved. 200.2 g (1.0 mol) of 4,4'-diaminodiphenyl ether was added dropwise over 4 hours. After further stirring for 6 hours, the addition reaction was completed to give N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxy-3-chloropropyl)-4,4'-diaminodiphenyl ether. Subsequently, after the temperature in the flask was lowered to 25° C., 500.0 g (6.0 mol) of 48% NaOH aqueous solution was added dropwise over 2 hours, and the mixture was further stirred for 1 hour. After completion of the cyclization reaction, ethanol was distilled off, extraction was performed with 400 g of toluene, and washing was performed twice with 5% saline. When toluene and epichlorohydrin were removed from the organic layer under reduced pressure, 377.8 g (89.0% yield) of brown viscous liquid was obtained. The purity of the main product, 4,4'-TGDDE, was 87% (HPLC area %).

[評価方法]
(1) 樹脂硬化物の物性
(1-1) エポキシ樹脂組成物の調製
表1に記載する割合でエポキシ樹脂に硬化剤を添加し、撹拌機を用いて40℃で30分間混合し、エポキシ樹脂組成物を調製した。なお、表1に記載の組成においては、エポキシ樹脂のグリシジル基と硬化剤のアミノ基は当量となる。
[Evaluation method]
(1) Physical properties of resin cured product (1-1) Preparation of epoxy resin composition A curing agent is added to the epoxy resin in the proportion shown in Table 1, and mixed with a stirrer at 40 ° C. for 30 minutes to obtain the epoxy resin. A composition was prepared. In addition, in the composition shown in Table 1, the glycidyl groups of the epoxy resin and the amino groups of the curing agent are equivalent.

(1-2) 樹脂硬化物の作成
(1-1)で調製したエポキシ樹脂組成物を真空中で脱泡した後、4mm厚のシリコン樹脂製スペーサーにより厚み4mmになるように設定したシリコン樹脂製モールド中に注入した。180℃の温度で2時間硬化させ、厚さ4mmの樹脂硬化物を得た。
(1-2) Preparation of cured resin material After defoaming the epoxy resin composition prepared in (1-1) in a vacuum, a silicone resin spacer set to a thickness of 4 mm with a 4 mm thick silicone resin spacer. injected into the mold. It was cured at a temperature of 180° C. for 2 hours to obtain a resin cured product having a thickness of 4 mm.

(1-3) 曲げ弾性率
JIS K7171法に準じて、試験を実施した。その際の、樹脂試験片の寸法は80mm×10mm×h4mmで準備した。支点間距離Lは、16×h(厚み)、試験速度2mm/minで曲げ試験を行い、曲げ弾性率を測定した。
(1-3) Flexural modulus A test was carried out according to JIS K7171 method. At that time, a resin test piece was prepared with dimensions of 80 mm×10 mm×h4 mm. A bending test was performed at a distance L between fulcrums of 16×h (thickness) and a test speed of 2 mm/min to measure the bending elastic modulus.

(1-4) DMA-Tg
SACMA 18R-94法に準じて、ガラス転移温度を測定した。樹脂試験片の寸法は50mm×6mm×2mmで準備した。UBM社製動的粘弾性測定装置Rheogel-E400を用い、測定周波数1Hz、昇温速度5℃/分、ひずみ0.0167%の条件で、チャック間の距離を30mmとし、50℃からゴム弾性領域まで貯蔵弾性率E’を測定した。logE’を温度に対してプロットし、logE’の平坦領域の近似直線と、E’が転移する領域の近似直線との交点から求められる温度をガラス転移温度(Tg)として記録した。
(1-4) DMA-Tg
The glass transition temperature was measured according to the SACMA 18R-94 method. The dimensions of the resin test piece were 50 mm x 6 mm x 2 mm. Using a dynamic viscoelasticity measuring device Rheogel-E400 manufactured by UBM, the measurement frequency is 1 Hz, the temperature increase rate is 5 ° C./min, and the strain is 0.0167%. The storage modulus E' was measured up to. Log E′ was plotted against temperature, and the temperature obtained from the intersection of the approximate straight line of the flat region of log E′ and the approximate straight line of the transition region of E′ was recorded as the glass transition temperature (Tg).

(2) CFRP物性
(2-1) エポキシ樹脂組成物の調製
表2に記載する割合で、攪拌機を用いてエポキシ樹脂にエポキシ樹脂可溶熱可塑性樹脂を120℃で溶解させた。その後、80℃まで降温し、硬化剤およびエポキシ樹脂不溶熱可塑性樹脂を添加して30分間混合し、エポキシ樹脂組成物を調製した。
(2) CFRP Physical Properties (2-1) Preparation of Epoxy Resin Composition An epoxy resin-soluble thermoplastic resin was dissolved in an epoxy resin at 120° C. using a stirrer in the proportions shown in Table 2. Thereafter, the temperature was lowered to 80° C., a curing agent and an epoxy resin-insoluble thermoplastic resin were added, and the mixture was mixed for 30 minutes to prepare an epoxy resin composition.

(2-2) プリプレグの作製
リバースロールコーターを用いて、離型紙上に、(2-1)で得られたエポキシ樹脂組成物を塗布して50g/m目付の樹脂フィルムを作製した。次に、単位面積当たりの繊維質量が190g/mとなるように炭素繊維を一方向に整列させてシート状の繊維強化基材層を作製した。この繊維強化基材層の両面に上記樹脂フィルムを積重し、温度95℃、圧力0.2MPaの条件で加熱加圧して、炭素繊維含有率が65質量%の一方向プリプレグを作製した。
(2-2) Production of Prepreg Using a reverse roll coater, the epoxy resin composition obtained in (2-1) was applied onto release paper to produce a resin film with a basis weight of 50 g/m 2 . Next, carbon fibers were aligned in one direction so that the fiber mass per unit area was 190 g/m 2 to prepare a sheet-like fiber-reinforced base material layer. The resin films were laminated on both sides of the fiber-reinforced base material layer, and heated and pressed under conditions of a temperature of 95° C. and a pressure of 0.2 MPa to produce a unidirectional prepreg having a carbon fiber content of 65% by mass.

(2-3) 衝撃後圧縮強度(CAI)
(2-2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカット、積層し、積層構成[+45/0/-45/90]3Sの積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅101.6mm × 長さ152.4mmの寸法に切断し、衝撃後圧縮強度(CAI)試験の試験片を得た。供試体(サンプル)は各試験片の寸法測定後、衝撃試験は落錘型衝撃試験機(インストロン社製 Dynatup)を用いて、30.5Jの衝撃エネルギーを与えた。衝撃後、供試体の損傷面積は、超音波探傷試験機(クラウトクレーマー社製 SDS3600、HIS3/HF)にて測定した。衝撃後、供試体の強度試験は、供試体の上から25.4mmでサイドから25.4mmの位置に、歪みゲージを左右各1本ずつ貼付し、同様に表裏に合計4本/体の歪みゲージを貼付けた後、試験機(島津製作所製オートグラフ)のクロスヘッド速度を1.27mm/minとし、供試体の破断まで荷重を負荷した。
(2-3) Compressive strength after impact (CAI)
The prepreg obtained in (2-2) was cut into a square with a side of 360 mm and laminated to obtain a laminate having a laminate structure of [+45/0/-45/90] 3S . Molding was carried out for 2 hours at 180° C. under a pressure of 0.59 MPa using a normal vacuum autoclave molding method. The resulting molding was cut into a size of 101.6 mm wide by 152.4 mm long to obtain a specimen for compressive strength after impact (CAI) test. After measuring the dimensions of each test piece, the specimen (sample) was subjected to an impact test using a falling weight type impact tester (Dynatup manufactured by Instron) to give an impact energy of 30.5 J. After the impact, the damaged area of the test piece was measured with an ultrasonic flaw detector (SDS3600, HIS3/HF manufactured by Kraut Kramer). After the impact, the strength test of the specimen was performed by attaching strain gauges on each side of the specimen at a position of 25.4 mm from the top and 25.4 mm from the side. After attaching the gauge, the crosshead speed of the testing machine (Autograph manufactured by Shimadzu Corporation) was set to 1.27 mm/min, and a load was applied until the specimen fractured.

(2-4) 層間破壊靭性モードI(GIc)
(2-2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカットした後、積層し、0°方向に10層積層した積層体を2つ作製した。初期クラックを発生させるために、離型シートを2つの積層体の間に挟み、両者を組み合わせ、積層構成[0]20のプリプレグ積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅 12.7 mm × 長さ 330.2 mmの寸法に切断し、層間破壊靭性モードI(GIc)の試験片を得た。
GIcの試験方法として、双片持ちはり層間破壊靱性試験法(DCB法)を用い、離型シートの先端から12.7mmの予亀裂(初期クラック)を発生させた後に、さらに亀裂を進展させる試験を行った。予亀裂の先端から、亀裂進展長さが127mmに到達した時点で試験を終了させた。試験片引張試験機のクロスヘッドスピードは12.7mm/分とし、n=5で測定を行った。
亀裂進展長さは顕微鏡を用いて試験片の両端面から測定し、荷重、及び亀裂開口変位を計測することにより、GIc算出した。
(2-4) Interlaminar fracture toughness mode I (GIc)
The prepreg obtained in (2-2) was cut into a square with a side of 360 mm, and then laminated to prepare two laminates each having 10 layers laminated in the direction of 0°. In order to generate initial cracks, a release sheet was sandwiched between the two laminates, and the two were combined to obtain a prepreg laminate having a laminate structure of [0] 20 . Molding was carried out for 2 hours at 180° C. under a pressure of 0.59 MPa using a normal vacuum autoclave molding method. The obtained molding was cut into a size of 12.7 mm wide×330.2 mm long to obtain a test piece of interlaminar fracture toughness mode I (GIc).
As a test method for GIc, a double cantilever beam interlaminar fracture toughness test method (DCB method) is used, and a precrack (initial crack) of 12.7 mm is generated from the tip of the release sheet, and then the crack is further propagated. did The test was terminated when the crack growth length reached 127 mm from the tip of the pre-crack. The crosshead speed of the test piece tensile tester was 12.7 mm/min, and the measurement was performed with n=5.
The crack growth length was measured from both end surfaces of the test piece using a microscope, and GIc was calculated by measuring the load and crack opening displacement.

(2-5) 層間破壊靭性モードII(GIIc)
(2-2)で得られたプリプレグを所定の寸法にカットした後、積層し、0°方向に10層積層した積層体を2つ作製した。初期クラックを形成させるために、離型シートを2つの積層体の間に挟み、両者を組み合わせ、積層構成[0]20のプリプレグ積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅 12.7 mm × 長さ 330.2 mmの寸法に切断し、層間破壊靭性モードII(GIIc)の試験片を得た。この試験片を用いて、GIIc試験を行った。
GIIc試験方法として、3点曲げ荷重を負荷するENF(end notched flexure test)試験を行った。支点間距離は101.6mmとした。厚さ25μmのPTFEシートにより作製したシートの先端が、支点から38.1mmとなるように試験片を配置し、この試験片に2.54mm/分の速度で曲げの負荷を与えて初期クラックを形成させた。
その後、クラックの先端が、支点から25.4mmの位置になるように試験片を配置し、2.54mm/分の速度で曲げの負荷を与えて試験を行った。同様に、3回の試験を実施し、それぞれの曲げ試験の荷重―ストロークから各回のGIIcを算出した後、それらの平均値を算出した。
クラックの先端は顕微鏡を用いて、試験片の両端面から測定を行った。GIIc試験の測定は、n=5の試験片で測定を行った。
(2-5) Interlaminar fracture toughness mode II (GIIc)
After cutting the prepreg obtained in (2-2) into a predetermined size, the prepreg was laminated to prepare two laminates each having 10 layers laminated in the direction of 0°. In order to form initial cracks, a release sheet was sandwiched between two laminates, and the two were combined to obtain a prepreg laminate having a laminate configuration of [0] 20 . Molding was carried out for 2 hours at 180° C. under a pressure of 0.59 MPa using a normal vacuum autoclave molding method. The obtained molding was cut into a size of 12.7 mm wide×330.2 mm long to obtain a test piece of interlaminar fracture toughness mode II (GIIc). A GIIc test was performed using this test piece.
As a GIIc test method, an ENF (end notched flexure test) test in which a three-point bending load is applied was performed. The distance between fulcrums was 101.6 mm. A test piece was placed so that the tip of the sheet made of a PTFE sheet with a thickness of 25 μm was 38.1 mm from the fulcrum, and a bending load was applied to the test piece at a speed of 2.54 mm / min to cause initial cracks. formed.
After that, the test piece was placed so that the tip of the crack was at a position of 25.4 mm from the fulcrum, and a bending load was applied at a rate of 2.54 mm/min to conduct the test. Similarly, three tests were conducted, and the GIIc of each time was calculated from the load-stroke of each bending test, and then the average value thereof was calculated.
The tip of the crack was measured from both end surfaces of the test piece using a microscope. The measurement of the GIIc test was performed using n=5 test pieces.

(2-6) OHC
(2-2)で得られたプリプレグを一辺が360mmの正方形にカット、積層し、積層構成[+45/0/-45/90]2Sの積層体を得た。通常の真空オートクレーブ成形法を用い、0.59MPaの圧力下、180℃の条件で2時間成形した。得られた成形物を幅38.1mm × 長さ304.8mmの寸法に切断し、試験片中心に直径6.35mmの穴あけ加工を施し、有孔圧縮強度(OHC)試験の試験片を得た。
試験は、SACMA SRM3に則って実施し、最大点荷重から有孔圧縮強度を算出した。
(2-6) OHC
The prepreg obtained in (2-2) was cut into a square with a side of 360 mm and laminated to obtain a laminate having a laminate structure of [+45/0/-45/90] 2S . Molding was carried out for 2 hours at 180° C. under a pressure of 0.59 MPa using a normal vacuum autoclave molding method. The obtained molding was cut into a size of 38.1 mm in width and 304.8 mm in length, and a hole with a diameter of 6.35 mm was drilled in the center of the test piece to obtain a test piece for an open-hole compressive strength (OHC) test. .
The test was carried out according to SACMA SRM3, and the perforated compressive strength was calculated from the maximum point load.

(3)プリプレグ取扱い性
(3-1) 含浸性
繊維基材への樹脂の含浸性をプリプレグの吸水率により評価した。得られたプリプレグの吸水率が低い方が樹脂の含浸性が高い。
(2-2)で得られたプリプレグを一辺が100mmの正方形にカットし、質量(W1)を測定した。その後、デシケーター中で、プリプレグを水中に沈めた。デシケーター内を、10kPa以下に減圧し、プリプレグ内部の空気と水を置換させた。プリプレグを水中から取り出し、表面の水を拭き取り、プリプレグの質量(W2)を測定した。これらの測定値から下記式
吸水率(%)=[(W2-W1)/W1]×100
W1:プリプレグの質量(g)
W2:吸水後のプリプレグの質量(g)
を用いて吸水率を算出した。評価結果は以下の基準(○~×)で表した。
○:吸水率が10%未満。
×:吸水率が10%以上
(3) Handling of prepreg (3-1) Impregnation The ability to impregnate the fiber base material with the resin was evaluated from the water absorption rate of the prepreg. The lower the water absorption of the obtained prepreg, the higher the impregnability of the resin.
The prepreg obtained in (2-2) was cut into a square with a side of 100 mm, and the mass (W1) was measured. After that, the prepreg was submerged in water in a desiccator. The pressure inside the desiccator was reduced to 10 kPa or less to replace the air and water inside the prepreg. The prepreg was taken out of the water, the surface water was wiped off, and the mass (W2) of the prepreg was measured. From these measured values, the following formula Water absorption (%) = [(W2-W1) / W1] × 100
W1: Mass of prepreg (g)
W2: Mass (g) of prepreg after water absorption
was used to calculate the water absorption. The evaluation results are represented by the following criteria (○ to ×).
○: Water absorption rate is less than 10%.
×: Water absorption rate is 10% or more

〔実施例1~4、比較例1~3〕
表1に記載する成分を攪拌機を用いて混合してエポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を硬化させた樹脂硬化物の各種物性を表1に示した。実施例1~4は210℃以上の高Tgおよび4.3GPa以上の高弾性率を示した。
[Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3]
The components shown in Table 1 were mixed using a stirrer to obtain an epoxy resin composition. Table 1 shows various physical properties of the cured resin obtained by curing the obtained epoxy resin composition. Examples 1 to 4 exhibited a high Tg of 210° C. or higher and a high elastic modulus of 4.3 GPa or higher.

〔実施例5~8、比較例4~7〕
表2に記載する成分を攪拌機を用いて混合してエポキシ樹脂組成物を得た。得られた各エポキシ樹脂組成物を用いてプリプレグを作製した。得られたプリプレグを用いて作製したCFRPの各種物性を表2に示した。実施例5~8は330MPa以上の高CAI、550J/m以上の高G1c、2100J/m以上の高G2c、335MPa以上の高OHCを示した。また、実施例6はプリプレグの取扱い性も良かった。実施例5は実施例6、7と比較して、エポキシ樹脂[B]が少ないため、問題はないものの取扱い性に劣った。
[Examples 5 to 8, Comparative Examples 4 to 7]
The components shown in Table 2 were mixed using a stirrer to obtain an epoxy resin composition. A prepreg was produced using each of the obtained epoxy resin compositions. Table 2 shows various physical properties of CFRP produced using the obtained prepreg. Examples 5 to 8 exhibited a high CAI of 330 MPa or more, a high G1c of 550 J/m 2 or more, a high G2c of 2100 J/m 2 or more, and a high OHC of 335 MPa or more. Also, in Example 6, the prepreg was easy to handle. Compared with Examples 6 and 7, Example 5 had less epoxy resin [B], so although there was no problem, it was inferior in handleability.

Figure 0007190258000003
Figure 0007190258000003

Figure 0007190258000004
Figure 0007190258000004

比較例1及び比較例4は、エポキシ樹脂[B]を用いずに、DGEBAを用いてエポキシ樹脂組成物を作製したが、各種物性が低くなった。
比較例2、3及び比較例5、6は、エポキシ樹脂[A]を用いずに、TGDDM、4,4’-TGDDEをそれぞれ用いてエポキシ樹脂組成物を作製したが、各種物性が低くなった。
比較例7はエポキシ樹脂[B]を用いずにエポキシ樹脂組成物を作製したが、樹脂含浸性が低くなった。
In Comparative Examples 1 and 4, epoxy resin compositions were produced using DGEBA without using the epoxy resin [B], but various physical properties were lowered.
In Comparative Examples 2 and 3 and Comparative Examples 5 and 6, epoxy resin compositions were prepared using TGDDM and 4,4'-TGDDE, respectively, without using epoxy resin [A], but various physical properties were lowered. .
In Comparative Example 7, an epoxy resin composition was produced without using the epoxy resin [B], but the resin impregnability was low.

Claims (5)

下記化学式(1)
Figure 0007190258000005

(ただし、化(1)中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、ハロゲン原子からなる群から選ばれた1つを表し、Xは-O-を表す。)
で示されるエポキシ樹脂[A]をエポキシ樹脂の総量に対して55~90質量%と、
トリグリシジルアミノフェノール誘導体であって、エポキシ当量が110g/eq以下であるエポキシ樹脂[B]をエポキシ樹脂の総量に対して10~45質量%と、
を含んで成り、
前記エポキシ樹脂[A]と前記エポキシ樹脂[B]との質量比が、50:50~95:5であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
Chemical formula (1) below
Figure 0007190258000005

(wherein R 1 to R 4 each independently represent one selected from the group consisting of a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group and a halogen atom; X represents -O-.)
55 to 90 % by mass of the epoxy resin [A] represented by the total amount of the epoxy resin,
10 to 45 % by mass of the epoxy resin [B], which is a triglycidylaminophenol derivative and has an epoxy equivalent of 110 g/eq or less, relative to the total amount of the epoxy resin;
comprising
An epoxy resin composition, wherein the mass ratio of the epoxy resin [A] to the epoxy resin [B] is 50:50 to 95:5 .
前記エポキシ樹脂[A]がテトラグリシジル-3,4’-ジアミノジフェニルエーテルである請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 2. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the epoxy resin [A] is tetraglycidyl-3,4'-diaminodiphenyl ether. 繊維強化基材と、
前記繊維強化基材内に含浸された請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物と、
から成ることを特徴とするプリプレグ。
a fiber reinforced substrate;
The epoxy resin composition according to claim 1 or 2 impregnated in the fiber-reinforced base material;
A prepreg characterized by comprising:
請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化して成る樹脂硬化物と、繊維強化基材と、を含んで構成される繊維強化複合材料。 A fiber-reinforced composite material comprising a cured resin obtained by curing the epoxy resin composition according to claim 1 or 2, and a fiber-reinforced base material. 請求項3に記載のプリプレグを硬化して成る繊維強化複合材料。
A fiber-reinforced composite material obtained by curing the prepreg according to claim 3.
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