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JP2023149613A - Curable resin composition and tow prepreg using the same - Google Patents

Curable resin composition and tow prepreg using the same Download PDF

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JP2023149613A
JP2023149613A JP2022058270A JP2022058270A JP2023149613A JP 2023149613 A JP2023149613 A JP 2023149613A JP 2022058270 A JP2022058270 A JP 2022058270A JP 2022058270 A JP2022058270 A JP 2022058270A JP 2023149613 A JP2023149613 A JP 2023149613A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
viscosity
curable resin
oxazolidone
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Application number
JP2022058270A
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Inventor
裕一 谷口
Yuichi Taniguchi
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】強化繊維への良好な含浸性を有する粘度であり、含浸行程やトウプリプレグ保管時の粘度安定性に優れ、かつ硬化して得られる成形物の強度が高く、繊維強化複合材料のマトリクス樹脂として好適に使用される硬化性樹脂組成物を提供する。【解決手段】25℃で液状のエポキシ樹脂(A)、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)、ジシアンジアミドまたはその誘導体(C)、固形の硬化促進剤(D)を必須成分とする硬化性樹脂組成物であって、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)の100℃での粘度が8Pa・s以下であり、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)の配合量が(A)成分、(B)成分の合計100質量部に対し10~35質量部であり、25℃における硬化性樹脂組成物の粘度が4~40Pa・sの範囲であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。【選択図】なし[Problems] A fiber-reinforced composite material matrix with a viscosity that allows for good impregnation into reinforcing fibers, excellent viscosity stability during the impregnation process and tow prepreg storage, and high strength of molded products obtained by curing. A curable resin composition suitably used as a resin is provided. [Solution] A curable resin composition containing as essential components an epoxy resin (A) that is liquid at 25°C, an oxazolidone epoxy resin (B), dicyandiamide or its derivative (C), and a solid curing accelerator (D). The oxazolidone epoxy resin (B) has a viscosity of 8 Pa·s or less at 100°C, and the amount of the oxazolidone epoxy resin (B) is 100 parts by mass in total of components (A) and (B). 10 to 35 parts by mass, and the curable resin composition has a viscosity of 4 to 40 Pa·s at 25°C. [Selection diagram] None

Description

本発明は、硬化時に高い強度が得られるエポキシ樹脂組成物と、それを用いたトウプリプレグに関する。 The present invention relates to an epoxy resin composition that provides high strength upon curing, and tow prepreg using the same.

繊維強化複合材料はガラス繊維、アラミド繊維や炭素繊維等の強化繊維と、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂等の熱硬化性マトリクス樹脂から構成され、軽量かつ、強度、耐食性や耐疲労性等の機械物性に優れることから、航空機、自動車、土木建築およびスポーツ用品等の構造材料として幅広く適応されている。 Fiber-reinforced composite materials consist of reinforcing fibers such as glass fibers, aramid fibers, and carbon fibers, and thermosetting matrices such as unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, phenolic resins, benzoxazine resins, cyanate resins, and bismaleimide resins. Composed of resin, it is lightweight and has excellent mechanical properties such as strength, corrosion resistance, and fatigue resistance, so it is widely used as a structural material for aircraft, automobiles, civil engineering construction, sports equipment, etc.

繊維強化複合材料の製造方法には、熱硬化性のマトリクス樹脂が予め強化繊維へ含浸されたプリプレグを用いるオートクレーブ成形法、プレス成形法や、強化繊維へ液状のマトリクス樹脂を含浸させる工程と熱硬化による成形工程を含む、ウェットレイアップ成形法、引き抜き成形法、フィラメントワインディング成形法、RTM法等の手法がある。 Manufacturing methods for fiber-reinforced composite materials include autoclave molding and press molding, which use prepreg in which reinforcing fibers are pre-impregnated with thermosetting matrix resin, and processes in which reinforcing fibers are impregnated with liquid matrix resin and thermosetting. There are methods such as a wet layup molding method, a pultrusion molding method, a filament winding molding method, an RTM method, etc.

フィラメントワインディング成形法の一つに、強化繊維へあらかじめ樹脂が含浸されたトウプリプレグを用いるドライ法が挙げられる。ドライ法は巻き付け速度の短時間化や樹脂比率の安定性に優れることから、繊維強化複合材料の高生産性と品質安定化に優位性があり、特に高圧ガスタンクの製造法の一つとして適用されている。 One of the filament winding molding methods is a dry method using tow prepreg in which reinforcing fibers are pre-impregnated with resin. The dry method is superior in reducing the winding speed and stabilizing the resin ratio, so it is advantageous in achieving high productivity and stabilizing the quality of fiber-reinforced composite materials, and is particularly applied as a manufacturing method for high-pressure gas tanks. ing.

ドライ法ではトウプリプレグ品質を高めるべく、用いられるマトリクス樹脂には安定した含浸性と巻き付け時のハンドリング性を確保するため、好ましい粘度の範囲にあり粘度の増加率が小さいマトリクス樹脂が用いられる。また、硬化後の成形体には繊維強化複合材料の剛性と強度を高めるべくマトリクス樹脂には弾性率と強度が高いことに加えて、長期信頼性の点から耐熱性が高いことが望まれる。 In the dry method, in order to improve the quality of the tow prepreg, the matrix resin used is within a preferred viscosity range and has a small rate of increase in viscosity in order to ensure stable impregnation and handling properties during winding. Furthermore, in order to increase the rigidity and strength of the fiber-reinforced composite material in the molded article after curing, the matrix resin is desired to have high elastic modulus and strength, and also to have high heat resistance from the viewpoint of long-term reliability.

エポキシ樹脂系のマトリクス樹脂の硬化剤として液状ポリアミン、固形ポリアミン、液状酸無水物、ヒドラジド化合物、イミダゾール化合物、ホウ素錯体化合物が挙げられる。液状ポリアミンや液状酸無水物は低粘度であり含浸性に優れた樹脂組成物が得られるものの粘度増加率が高いためトウプリプレグ用マトリクス樹脂には適さないため、マトリクス樹脂の粘度増加率を小さくするために硬化剤としては固形のポリアミンであるジシアンジアミドやジアミノジフェニルスルホンが良く用いられる。 Examples of curing agents for epoxy resin-based matrix resins include liquid polyamines, solid polyamines, liquid acid anhydrides, hydrazide compounds, imidazole compounds, and boron complex compounds. Although liquid polyamines and liquid acid anhydrides have low viscosity and can yield resin compositions with excellent impregnating properties, they have a high viscosity increase rate and are not suitable as matrix resins for tow prepregs, so the viscosity increase rate of the matrix resin is reduced. Therefore, solid polyamines such as dicyandiamide and diaminodiphenylsulfone are often used as curing agents.

マトリクス樹脂を低粘度化させる手法として脂肪族エポキシ樹脂を使用添加することが特許文献1や特許文献2に記されている。しかし、これらの手法では耐熱性が低下する。 Patent Document 1 and Patent Document 2 describe the use and addition of an aliphatic epoxy resin as a method for lowering the viscosity of a matrix resin. However, these methods reduce heat resistance.

マトリクス樹脂の強度を高める手法としてエポキシ樹脂とイソシアネート化合物を反応させて得られるオキサゾリドン型エポキシ樹脂を用いた検討が特許文献3~5等に記されているが、樹脂組成物としての低粘度化の検討が不十分である。 Patent Documents 3 to 5 describe studies using oxazolidone-type epoxy resins obtained by reacting epoxy resins and isocyanate compounds as a method for increasing the strength of matrix resins, but Insufficient consideration.

マトリクス樹脂の強度を高める手法として、多官能エポキシ樹脂の使用による高弾性化が挙げられる。本手法では強度やTgを高められるものの粘度増加率の増大や架橋密度が高いことに由来した靭性の低下を招く(特許文献6)。 One way to increase the strength of matrix resins is to increase their elasticity by using polyfunctional epoxy resins. Although this method can increase strength and Tg, it causes an increase in viscosity increase rate and a decrease in toughness due to high crosslinking density (Patent Document 6).

繊維強化複合材料、特にトウプリプレグ用マトリクス樹脂に関して粘度が低く含浸性に優れ粘度増加率が低く、硬化後に高い強度と耐熱性を達成させられる手法が望まれている。 For fiber-reinforced composite materials, especially matrix resins for tow prepregs, there is a need for a method that has low viscosity, excellent impregnability, low viscosity increase rate, and can achieve high strength and heat resistance after curing.

特開平11-302507号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-302507 特開2019-189750号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-189750 特許第4674988号Patent No. 4674988 特開2009-112626号公報JP2009-112626A 特許第6073284号Patent No. 6073284 特開2016-148022号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-148022

本発明は樹脂組成物の粘度が低く強化繊維への含浸性に優れ、硬化して得られる成形物の強度と耐熱性に優れた繊維強化複合材料を得ることができるトウプリプレグ用のマトリクス樹脂として使用される樹脂組成物の提供を目的とする。 The present invention is a matrix resin for tow prepreg that has a low viscosity and excellent impregnating properties into reinforcing fibers, and can be used to obtain a fiber-reinforced composite material with excellent strength and heat resistance of the molded product obtained by curing. The purpose of the present invention is to provide a resin composition for use in the present invention.

本発明者らは前述の課題を解決するため検討を行った結果、オキサゾリドン型エポキシ樹脂を必須成分とする特定のエポキシ樹脂組成物によって、強化繊維への優れた含浸性と硬化時に高い強度を与える樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors conducted studies to solve the above-mentioned problems and found that a specific epoxy resin composition containing an oxazolidone-type epoxy resin as an essential component provides excellent impregnating properties to reinforcing fibers and high strength upon curing. It was discovered that a resin composition can be obtained, and the present invention was completed.

すなわち本発明は、25℃で液状のエポキシ樹脂(A)、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)、ジシアンジアミドまたはその誘導体(C)、固形の硬化促進剤(D)を必須成分とする硬化性樹脂組成物であって、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)の100℃での粘度が8Pa・s以下であり、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)の配合量が(A)成分、(B)成分の合計100質量部に対し5~25質量部であり、25℃における硬化性樹脂組成物の粘度が4~40Pa・sの範囲であることを特徴とする硬化性樹脂組成物である。 That is, the present invention provides a curable resin composition containing as essential components an epoxy resin (A) that is liquid at 25°C, an oxazolidone epoxy resin (B), dicyandiamide or a derivative thereof (C), and a solid curing accelerator (D). and the viscosity of the oxazolidone-type epoxy resin (B) at 100°C is 8 Pa·s or less, and the blending amount of the oxazolidone-type epoxy resin (B) is 100 parts by mass in total of components (A) and (B). The curable resin composition has a viscosity of 4 to 40 Pa·s at 25°C.

上記オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)が、ビスフェノール型エポキシ樹脂とトルエンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとを反応させて得られる。 The oxazolidone epoxy resin (B) is obtained by reacting a bisphenol epoxy resin with toluene diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate.

オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)が、下記一般式(1)で表されるエポキシ当量が165~175g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂とトルエンジイソシアネートを反応させて得られる。

Figure 2023149613000001
(式中、nは0~または1を表す。) The oxazolidone type epoxy resin (B) is obtained by reacting a bisphenol A type epoxy resin represented by the following general formula (1) with an epoxy equivalent of 165 to 175 g/eq and toluene diisocyanate.
Figure 2023149613000001
(In the formula, n represents 0 to 1.)

本発明における好ましいトウプリプレグの形態は、体積含有率が48~72%の割合にて強化繊維を配合していることである。 A preferable form of tow prepreg in the present invention is that reinforcing fibers are blended at a volume content of 48 to 72%.

本発明の他の形態は、上記の樹脂組成物に強化繊維を配合したトウプリプレグをフィラメントワインディング成形法で成形して得られる繊維強化複合材料である。 Another embodiment of the present invention is a fiber-reinforced composite material obtained by molding a tow prepreg prepared by blending reinforcing fibers into the above resin composition using a filament winding molding method.

本発明の硬化性樹脂組成物は、粘度が低く強化繊維への含浸性に優れ、これを使用したトウプリプレグを硬化させて得られる成形物が高い強度と耐熱性を示し、特にフィラメントワインディング成形法によって得られる繊維強化複合材料に好適に用いられる。 The curable resin composition of the present invention has a low viscosity and excellent impregnating properties into reinforcing fibers, and molded products obtained by curing tow prepreg using the same exhibit high strength and heat resistance, and are particularly suitable for filament winding molding. It is suitably used for fiber-reinforced composite materials obtained by.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物は、25℃で液状のエポキシ樹脂(A)、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)、ジシアンジアミドまたはその誘導体(C)、固形の硬化促進剤(D)を必須成分とする。以下、25℃で液状のエポキシ樹脂(A)、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)、ジシアンジアミドまたはその誘導体(C)、硬化促進剤(D)を、それぞれ(A)成分、(B)成分、(C)成分、及び(D)成分ともいう。
Embodiments of the present invention will be described in detail below.
The curable resin composition of the present invention contains an epoxy resin (A) that is liquid at 25°C, an oxazolidone epoxy resin (B), dicyandiamide or its derivative (C), and a solid curing accelerator (D) as essential components. . Hereinafter, epoxy resin (A), oxazolidone type epoxy resin (B), dicyandiamide or its derivative (C), and curing accelerator (D), which are liquid at 25°C, are used as component (A), component (B), and (C), respectively. ) component and (D) component.

25℃で液状のエポキシ樹脂(A)としては、常温(25℃)で液状のエポキシ樹脂であれば特に制限はないが、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E型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールZ型エポキシ樹脂、イソホロンビスフェノール型エポキシ樹脂、パラアミノフェノール型エポキシ樹脂、またはメタアミノフェノール型エポキシ樹脂などが挙げられる。
好ましくはビスフェノールA型エポキシ樹脂またはビスフェノールF型エポキシ樹脂であり、特に好ましくはビスフェノールA型エポキシ樹脂およびビスフェノールF型エポキシ樹脂を併用し、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂を10~40重量部、ビスフェノールF型エポキシ樹脂を40~80重量部の割合で配合することができる。
エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量は、好ましくは90~250g/eqであり、より好ましくは150~200g/eqである。
The epoxy resin (A) that is liquid at 25°C is not particularly limited as long as it is an epoxy resin that is liquid at room temperature (25°C), but bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, bisphenol E epoxy resin, Examples include bisphenol S-type epoxy resin, bisphenol Z-type epoxy resin, isophorone bisphenol-type epoxy resin, para-aminophenol-type epoxy resin, and meta-aminophenol-type epoxy resin.
Preferred are bisphenol A epoxy resins and bisphenol F epoxy resins, particularly preferably bisphenol A epoxy resins and bisphenol F epoxy resins, for example, 10 to 40 parts by weight of bisphenol A epoxy resin and bisphenol F epoxy resin. An epoxy resin can be blended in an amount of 40 to 80 parts by weight.
The epoxy equivalent of the epoxy resin (A) is preferably 90 to 250 g/eq, more preferably 150 to 200 g/eq.

オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)は、エポキシ樹脂とイソシアネート化合物を反応させることによって得られ、エポキシ樹脂のエポキシ基とイソシアネート化合物のイソシアネート基とが付加反応することでオキサゾリドン構造が形成される。この反応ではイソシアネート化合物の自己重合などの副反応が生じるため、エポキシ基とイソシアネート基の反応性、エポキシ基とイソシアネート基の仕込みモル比、触媒の種類、反応温度に留意しなければ副反応等による高分子量化に伴った粘度の増加が生じる。 The oxazolidone-type epoxy resin (B) is obtained by reacting an epoxy resin with an isocyanate compound, and an oxazolidone structure is formed by an addition reaction between the epoxy group of the epoxy resin and the isocyanate group of the isocyanate compound. In this reaction, side reactions such as self-polymerization of the isocyanate compound occur, so if you do not pay attention to the reactivity of the epoxy group and the isocyanate group, the molar ratio of the epoxy group to the isocyanate group, the type of catalyst, and the reaction temperature, side reactions may occur. Viscosity increases as the molecular weight increases.

本発明の(B)成分の100℃での粘度は8Pa・s以下である。100℃での粘度が8Pa・sを超えると硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり、強化繊維への含浸性を損なう。好ましくは3Pa・s以下、より好ましくは1Pa・s以下である。 The viscosity of component (B) of the present invention at 100° C. is 8 Pa·s or less. When the viscosity at 100° C. exceeds 8 Pa·s, the viscosity of the curable resin composition becomes high, impairing the impregnating properties of the reinforcing fibers. Preferably it is 3 Pa·s or less, more preferably 1 Pa·s or less.

硬化性樹脂組成物中に含まれる(B)成分の配合量は、(A)成分、(B)成分の合計100質量部に対し10~35質量部である。(B)成分が10質量部未満であると強度の向上が見られず、(B)成分が35質量部を超えると硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり、強化繊維への含浸性を損なう。より好ましくは15~30質量部である。 The amount of component (B) contained in the curable resin composition is 10 to 35 parts by mass based on the total of 100 parts by mass of components (A) and (B). If component (B) is less than 10 parts by mass, no improvement in strength will be observed, and if component (B) is more than 35 parts by mass, the viscosity of the curable resin composition will increase, impairing the ability to impregnate reinforcing fibers. . More preferably, it is 15 to 30 parts by mass.

本発明の硬化性樹脂組成物はE型粘度計により測定した25℃における硬化性樹脂組成物の粘度が4~40Pa・sの範囲である。この範囲内であると強化繊維への含浸性が良好であり、かつ成型時における樹脂の流出が抑制されるため得られる繊維強化複合材料の外観が良好になる。実用的に使用するためには、粘度増加率が小さいことが望まれ、例えば、48時間経過後の25℃粘度の粘度増加率が、好ましくは120%以下、より好ましくは105%以下である。 The curable resin composition of the present invention has a viscosity of 4 to 40 Pa·s at 25° C. as measured by an E-type viscometer. If it is within this range, the impregnating properties of the reinforcing fibers will be good, and the outflow of the resin during molding will be suppressed, resulting in a good appearance of the fiber-reinforced composite material obtained. For practical use, it is desired that the viscosity increase rate be small; for example, the viscosity increase rate at 25° C. after 48 hours is preferably 120% or less, more preferably 105% or less.

本発明の(B)成分は、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂と、下記構造式(2)、(3)で表されるトルエンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとを反応させて得ることが好ましい。

Figure 2023149613000002
Figure 2023149613000003
ここで、nは、0又は1以上の整数であり、ジフェニルメタンジイソシアネートは、通常、単量体(n=0)と多量体(n≧1)の混合物である。
これらの化合物はエポキシ基とイソシアネート基の反応性に優れ、オキサゾリドン構造の反応選択制を高めつつ得られるオキサゾリドン型エポキシ樹脂の粘度を低下できる。 Component (B) of the present invention is preferably obtained by, for example, reacting a bisphenol-type epoxy resin with toluene diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate represented by the following structural formulas (2) and (3).
Figure 2023149613000002
Figure 2023149613000003
Here, n is an integer of 0 or 1 or more, and diphenylmethane diisocyanate is usually a mixture of a monomer (n=0) and a multimer (n≧1).
These compounds have excellent reactivity between epoxy groups and isocyanate groups, and can reduce the viscosity of the obtained oxazolidone-type epoxy resin while increasing the reaction selectivity of the oxazolidone structure.

また本発明では(B)成分が、下記一般式(1)で表され、エポキシ当量が165~175g/eqであるビスフェノールA型エポキシ樹脂と、トルエンジイソシアネートとを反応させて得ることが、副反応を抑制しつつオキサゾリドン構造のモル比率を高めつつオキサゾリドン型エポキシ樹脂の粘度を低減させられるため好ましい。

Figure 2023149613000004
(式中、nは0~または1を表す。) In addition, in the present invention, component (B) is obtained by reacting a bisphenol A type epoxy resin represented by the following general formula (1) and having an epoxy equivalent of 165 to 175 g/eq with toluene diisocyanate. This is preferable because the viscosity of the oxazolidone-type epoxy resin can be reduced while suppressing the oxidation and increasing the molar ratio of the oxazolidone structure.
Figure 2023149613000004
(In the formula, n represents 0 to 1.)

本発明の硬化性樹脂組成物では、(A)成分、(B)成分の合計100質量部に対し20質量部未満であれば、25℃で液状のエポキシ樹脂(A)またはオキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)以外のエポキシ樹脂を含んでいても良い。 In the curable resin composition of the present invention, the epoxy resin (A) or oxazolidone type epoxy resin ( It may contain epoxy resins other than B).

他のエポキシ樹脂としては、例えば1分子中に2つ以上のエポキシ基を有する、ビスフェノールのアルキレンオキサイド付加物のグリシジルエーテルや、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、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂や、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-メチルシクロヘキサンカルボキシレ-ト、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1-エポキシエチル-3,4-エポキシシクロヘキサン等の脂環式エポキシ樹脂や、フタル酸ジグリシジルエステルや、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステルや、ダイマー酸グリシジルエステル等のグリシジルエステルや、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、テトラグリシジルキシリレンジアミン等のグリシジルアミン類等を用いることができる。これらのエポキシ樹脂は1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of other epoxy resins include glycidyl ether of bisphenol alkylene oxide adducts, which have two or more epoxy groups in one molecule, phenol novolak epoxy resins, cresol novolac epoxy resins, and bisphenol A novolak epoxy resins. Novolak type epoxy resins such as 3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-6-methylcyclohexanecarboxylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexanecarboxylate esters, alicyclic epoxy resins such as 1-epoxyethyl-3,4-epoxycyclohexane, glycidyl esters such as phthalic acid diglycidyl ester, tetrahydrophthalic acid diglycidyl ester, dimer acid glycidyl ester, and tetraglycidyl diamino Glycidyl amines such as diphenylmethane, tetraglycidyldiaminodiphenylsulfone, triglycidylaminophenol, triglycidylaminocresol, and tetraglycidylxylylene diamine can be used. These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.

本発明の樹脂組成物には、硬化剤としてのジシアンジアミドまたはその誘導体(C)が用いられる。ジシアンジアミドは常温で固体の硬化剤であり、室温ではエポキシ樹脂にほとんど溶解しないが、180℃以上まで加熱すると溶解し、エポキシ基と反応するという特性を有する室温での保存安定性に優れた潜在性硬化剤である。また、その誘導体としては、特開平11-119429号公報に記載のN‐ヘキシルジシアンジアミドのようなN-置換ジシアンジアミド誘導体等を使用することが出来る。 In the resin composition of the present invention, dicyandiamide or a derivative thereof (C) is used as a curing agent. Dicyandiamide is a hardening agent that is solid at room temperature, and although it hardly dissolves in epoxy resins at room temperature, it dissolves when heated to 180°C or higher and reacts with epoxy groups.It has excellent storage stability and latent properties at room temperature. It is a hardening agent. Further, as a derivative thereof, an N-substituted dicyandiamide derivative such as N-hexyldicyandiamide described in JP-A-11-119429 can be used.

本発明の硬化性樹脂組成物中に含まれるジシアンジアミドまたはその誘導体(C)の使用量は、組成物中の全エポキシ樹脂のエポキシ基のモル数に対する、(C)成分に含まれる活性水素基のモル数の比(H/E)が好ましくは0.25~0.65であり、より好ましくは0.35~0.55である。別の観点では(A)成分及び(B)成分を含む全エポキシ樹脂100重量部に対して、(C)成分の配合量3.0~8.0重量部の範囲が好ましい。 The amount of dicyandiamide or its derivative (C) contained in the curable resin composition of the present invention is the amount of active hydrogen groups contained in component (C) based on the number of moles of epoxy groups in the total epoxy resin in the composition. The molar ratio (H/E) is preferably 0.25 to 0.65, more preferably 0.35 to 0.55. From another point of view, the blending amount of component (C) is preferably in the range of 3.0 to 8.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the total epoxy resin containing components (A) and (B).

固形の硬化促進剤(D)としては、(C)成分との反応を促進させ、混合させた硬化性樹脂組成物の粘度増加率を抑制できるものが好ましく、固形の芳香族ウレア化合物や固形のイミダゾール化合物等が用いられる。
固形の芳香族ウレア化合物としては例えば、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、N-フェニル-N’,N’-ジメチルウレア、N-(4-クロロフェニル)-N’,N’-ジメチルウレア、N-(3,4-ジクロロフェニル)-N’,N’-ジメチルウレア、N-(3-クロロ-4-メチルフェニル)-N’,N’-ジメチルウレア、N-(3-クロロ-4-エチルフェニル)-N’,N’-ジメチルウレア、N-(3-クロロ-4-メトキシフェニル)-N’,N’-ジメチルウレア、N-(4-メチル-3-ニトロフェニル)-N’,N’-ジメチルウレア、2,4-ビス(N’,N’-ジメチルウレイド)トルエン、メチレン-ビス(p-N’,N’-ジメチルウレイドフェニル)等を挙げることができ、この中でも3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレアが好ましい。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよく、化学的に安定で、かつ、常温ではエポキシ樹脂に溶解しないものであれば上記に限定されるものではない。
固形のイミダゾール化合物としては2-メチルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2-フェニル6-4′,5′-ジヒドロキシメチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール系化合物を用いることが良い。
更に、トリアジン環を含有するイミダゾール化合物も好ましく使用でき、例えば、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-ウンデシルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-S-トリアジンイソシアヌル酸付加物等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよく、化学的に安定で、かつ、常温ではエポキシ樹脂に溶解しないものであれば上記に限定されるものではない。
(D)成分の使用量は、(A)成分及び(B)成分を含む全エポキシ樹脂100重量部に対して、0.1~7重量部が好ましい。7重量部を超える場合、硬化性樹脂組成物の保管時における粘度増加率が上昇する。0.1重量部未満の場合、硬化反応が促進されない問題が生じる。より好ましくは1~5重量部である。
The solid curing accelerator (D) is preferably one that can accelerate the reaction with component (C) and suppress the viscosity increase rate of the mixed curable resin composition, and solid aromatic urea compounds and solid curing accelerators are preferred. Imidazole compounds and the like are used.
Examples of solid aromatic urea compounds include 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, and N-phenyl-N' , N'-dimethylurea, N-(4-chlorophenyl)-N',N'-dimethylurea, N-(3,4-dichlorophenyl)-N',N'-dimethylurea, N-(3-chloro- 4-methylphenyl)-N',N'-dimethylurea, N-(3-chloro-4-ethylphenyl)-N',N'-dimethylurea, N-(3-chloro-4-methoxyphenyl)- N',N'-dimethylurea, N-(4-methyl-3-nitrophenyl)-N',N'-dimethylurea, 2,4-bis(N',N'-dimethylureido)toluene, methylene- Examples include bis(p-N',N'-dimethylureidophenyl), among which 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, 3-(3,4-dichlorophenyl)- 1,1-dimethylurea is preferred. These may be used alone or in combination of two or more, and are not limited to the above as long as they are chemically stable and do not dissolve in the epoxy resin at room temperature.
Solid imidazole compounds include 2-methylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2- Phenylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2-phenyl6-4',5'-dihydroxymethylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4methylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxy It is preferable to use imidazole compounds such as methylimidazole.
Furthermore, imidazole compounds containing a triazine ring can also be preferably used, such as 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6 -[2'-undecylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-S - triazine isocyanuric acid adducts, etc. These may be used alone or in combination of two or more, and are not limited to the above as long as they are chemically stable and do not dissolve in the epoxy resin at room temperature.
The amount of component (D) used is preferably 0.1 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the total epoxy resin containing components (A) and (B). When the amount exceeds 7 parts by weight, the viscosity increase rate during storage of the curable resin composition increases. If the amount is less than 0.1 part by weight, a problem arises in that the curing reaction is not promoted. More preferably, it is 1 to 5 parts by weight.

本発明の硬化性樹脂組成物には、添加剤として表面平滑性を向上させる目的で消泡剤、レベリング剤を添加することが可能である。これら添加剤は樹脂組成物全体100質量部に対して、0.01~3質量部、好ましくは0.01~1質量部を配合することができる。 It is possible to add an antifoaming agent and a leveling agent to the curable resin composition of the present invention as additives for the purpose of improving surface smoothness. These additives can be blended in an amount of 0.01 to 3 parts by weight, preferably 0.01 to 1 part by weight, based on 100 parts by weight of the entire resin composition.

本発明の硬化性樹脂組成物は、上記の(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分等を均一に混合することにより製造される。得られた樹脂組成物は、25℃におけるE型粘度計コーンプレートタイプを使用して測定した粘度が4~40Pa・sの範囲である。この範囲内であると強化繊維への含浸性が良好であり、かつ成型時における樹脂の流出が抑制されるため得られる繊維強化複合材料の外観が良好になる。 The curable resin composition of the present invention is produced by uniformly mixing the above components (A), (B), (C), (D), and the like. The resulting resin composition has a viscosity in the range of 4 to 40 Pa·s as measured using an E-type viscometer cone plate type at 25°C. If it is within this range, the impregnating properties of the reinforcing fibers will be good, and the outflow of the resin during molding will be suppressed, resulting in a good appearance of the fiber-reinforced composite material obtained.

また、本発明の硬化性樹脂組成物には、更に他の硬化性樹脂を配合することもできる。このような硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、硬化性アクリル樹脂、硬化性アミノ樹脂、硬化性メラミン樹脂、硬化性ウレア樹脂、硬化性シアネートエステル樹脂、硬化性ウレタン樹脂、硬化性オキセタン樹脂、硬化性エポキシ/オキセタン複合樹脂等が挙げられるがこれらに限定されない。 Moreover, other curable resins can also be further blended into the curable resin composition of the present invention. Such curable resins include unsaturated polyester resins, curable acrylic resins, curable amino resins, curable melamine resins, curable urea resins, curable cyanate ester resins, curable urethane resins, curable oxetane resins, Examples include, but are not limited to, curable epoxy/oxetane composite resins.

本発明の硬化性樹脂組成物には、カップリング剤や、カーボン粒子や金属めっき有機粒子等の導電性粒子、熱硬化性樹脂粒子、あるいはシリカゲル、ナノシリカ、アルミナファイバーやクレー等の無機フィラーや、導電性フィラーを配合することができる。導電性粒子や導電性フィラーを用いることにより得られる樹脂硬化物や繊維強化複合材料の導電性を向上させられる。 The curable resin composition of the present invention includes a coupling agent, conductive particles such as carbon particles and metal-plated organic particles, thermosetting resin particles, or inorganic fillers such as silica gel, nanosilica, alumina fiber, and clay. A conductive filler can be blended. By using conductive particles or conductive fillers, the conductivity of the resulting cured resin or fiber-reinforced composite material can be improved.

導電性フィラーとしては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン、金属ナノ粒子などが挙げられ、単独で使用しても併用してもよい。この中で特にカーボンナノチューブの配合は導電性を向上させるだけで無く、繊維強化複合材料に対して1wt%未満の配合量でも繊維強化複合材料の衝撃強度を高められるという点で広く知られており、好適に用いることができる。 Examples of the conductive filler include carbon black, carbon nanotubes, fullerene, and metal nanoparticles, which may be used alone or in combination. Among these, the blending of carbon nanotubes is widely known not only to improve conductivity but also to increase the impact strength of fiber-reinforced composite materials even at a blending amount of less than 1 wt%. , can be suitably used.

本発明の硬化性樹脂組成物は、強化用繊維又は束に含浸されてトウプリプレグとされる。トウプリプレグとする方法は公知の方法でよい。このようにして得られるトウプリプレグは、フィラメントワインディング成形法によって得られる繊維強化複合材料に好適に用いられる。 The curable resin composition of the present invention is impregnated into reinforcing fibers or bundles to produce tow prepreg. A known method may be used to form tow prepreg. The tow prepreg thus obtained is suitably used for fiber-reinforced composite materials obtained by filament winding molding.

本発明の硬化性樹脂組成物からトウプリプレグへ加工し、繊維強化複合材料を作製する方法は特に限定されないが、フィラメントワインディング法による圧力容器の製造方法として望ましく適用される。金属製または樹脂製のライナーにトウプリプレグを巻きつけた後に熱硬化させることで、ライナーを被覆するよう繊維強化複合材料の層が形成された成形品が得られる。この後、必要に応じてライナーを除去しても良い。また、フィラメントワインディング法による円注状の中空な繊維強化複合材料、例えばシャフトやロール形状の成形体の製造方法として望ましく適用される。金属製または樹脂製のマンドレルにトウプリプレグを巻き付けて加熱成形することで成形品が得られ、用途に応じてマンドレルを除去しても良い。 Although the method for producing a fiber-reinforced composite material by processing the curable resin composition of the present invention into tow prepreg is not particularly limited, it is preferably applied as a method for producing a pressure vessel using a filament winding method. By wrapping the tow prepreg around a metal or resin liner and then thermally curing it, a molded article is obtained in which a layer of fiber-reinforced composite material is formed to cover the liner. After this, the liner may be removed if necessary. Further, the present invention is desirably applied as a method for producing hollow fiber-reinforced composite materials in the form of circular injections, such as shaft- or roll-shaped molded articles, by the filament winding method. A molded product is obtained by wrapping the tow prepreg around a metal or resin mandrel and heat-forming it, and the mandrel may be removed depending on the purpose.

本発明のトウプリプレグに用いられる強化繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ボロン繊維等から選ばれるが、軽量であり剛性と強度に優れた繊維強化複合材料を得るためには炭素繊維を使用するのが好ましい。 The reinforcing fibers used in the tow prepreg of the present invention are selected from glass fibers, aramid fibers, carbon fibers, boron fibers, etc., but in order to obtain a fiber-reinforced composite material that is lightweight and has excellent rigidity and strength, carbon fibers It is preferable to use

本発明の硬化性樹脂組成物と強化繊維より構成されたトウプリプレグにおける、強化繊維の体積含有率は48~72%であると良く、より好ましくは55~68%の範囲であると空隙が少なく、かつ強化繊維の体積含有率が高い成形体が得られるため、優れた剛性と強度の成形材料が得られる。 In the tow prepreg composed of the curable resin composition of the present invention and reinforcing fibers, the volume content of the reinforcing fibers is preferably in the range of 48 to 72%, and more preferably in the range of 55 to 68% to reduce voids. , and a molded article with a high volume content of reinforcing fibers can be obtained, so a molding material with excellent rigidity and strength can be obtained.

本発明においては、硬化性樹脂組成物を160℃の温度下で1時間かけて硬化させた硬化物について、JIS K7171に準じて測定された曲げ弾性率が2.8GPa以上かつ、JIS K7121に準じて測定されたガラス転移温度(Tg)が120℃以上を示すことがより好ましい。 In the present invention, a cured product obtained by curing a curable resin composition at a temperature of 160° C. for 1 hour has a flexural modulus of 2.8 GPa or more as measured according to JIS K7171, and a cured product according to JIS K7121. It is more preferable that the glass transition temperature (Tg) measured by the method is 120° C. or higher.

次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。配合量を示す部は、特に断りがない限り質量部である。またエポキシ当量の単位はg/eqである。 Next, the present invention will be specifically explained based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist thereof is exceeded. Parts indicating blending amounts are parts by mass unless otherwise specified. Moreover, the unit of epoxy equivalent is g/eq.

合成例、実施例で使用した各成分の略号は下記の通りである。
(A)成分
YD-128:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量187(日鉄ケミカル&マテリアル製)
YD-8125:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量173(日鉄ケミカル&マテリアル製)
YDF-170:ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量170(日鉄ケミカル&マテリアル製)
(B)成分
YD-952:オキサゾリドン型エポキシ樹脂、エポキシ当量335(日鉄ケミカル&マテリアル製、100℃の粘度54Pa・s)
(C)成分
DICY:ジシアンジアミド、活性水素基当量21g/eq
(D)成分
DCMU:3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア
2MZA:2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1’)]-エチル-s-トリアジン
The abbreviations of each component used in the synthesis examples and examples are as follows.
(A) Component YD-128: Bisphenol A type epoxy resin, epoxy equivalent 187 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials)
YD-8125: Bisphenol A type epoxy resin, epoxy equivalent weight 173 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials)
YDF-170: Bisphenol F type epoxy resin, epoxy equivalent 170 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials)
(B) Component YD-952: Oxazolidone type epoxy resin, epoxy equivalent: 335 (manufactured by Nippon Steel Chemical & Materials, viscosity at 100°C 54 Pa・s)
(C) Component DICY: dicyandiamide, active hydrogen group equivalent 21 g/eq
(D) Component DCMU: 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea 2MZA: 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1')]-ethyl-s-triazine

合成例1
攪拌装置、温度計、留分回収漕付き冷却管、窒素ガス導入装置を備えたガラス製セパラブルフラスコに、YD-128 171部、トリス-(2,6-ジメトキシフェニル)ホスフィン0.2部を仕込み、攪拌しながら150℃まで昇温した。次に滴下ロートを用いてトルエンジイソシアネート20部を3時間かけて滴下し反応を行った。更に反応温度を160℃に保ち3時間反応を行い、エポキシ当量277、100℃の粘度 1.4Pa・s、オキサゾリドン構造を有するエポキシ樹脂を189部得た。このエポキシ樹脂をOXA1とする。
Synthesis example 1
171 parts of YD-128 and 0.2 parts of tris-(2,6-dimethoxyphenyl)phosphine were added to a glass separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a cooling tube with a distillate collection tank, and a nitrogen gas introduction device. After charging, the temperature was raised to 150°C while stirring. Next, 20 parts of toluene diisocyanate was added dropwise over 3 hours using a dropping funnel to carry out a reaction. Further, the reaction temperature was maintained at 160°C and the reaction was carried out for 3 hours to obtain 189 parts of an epoxy resin having an epoxy equivalent of 277, a viscosity at 100°C of 1.4 Pa·s, and an oxazolidone structure. This epoxy resin is referred to as OXA1.

合成例2
合成例1と同様の装置に、YD-128 149部、テトラブチルアンモニウムブロマイド 0.2部を仕込み、攪拌しながら140℃まで昇温した。次にジフェニルメタンジイソシアネート 15部を4時間かけて分割投入し反応を行った。更に反応温度を160℃に保ち3時間反応を行い、エポキシ当量240、100℃の粘度 1.5Pa・s、のオキサゾリドン構造を有するエポキシ樹脂160部を得た。このエポキシ樹脂をOXA2とする。
Synthesis example 2
Into the same apparatus as in Synthesis Example 1, 149 parts of YD-128 and 0.2 parts of tetrabutylammonium bromide were charged, and the temperature was raised to 140°C while stirring. Next, 15 parts of diphenylmethane diisocyanate was added in portions over 4 hours to carry out a reaction. Further, the reaction temperature was maintained at 160° C. and the reaction was carried out for 3 hours to obtain 160 parts of an epoxy resin having an oxazolidone structure with an epoxy equivalent of 240 and a viscosity at 100° C. of 1.5 Pa·s. This epoxy resin is referred to as OXA2.

合成例3
合成例1と同様の装置にYD-8125 199部、テトラブチルアンモニウムブロマイド 0.2部を仕込み、攪拌しながら150℃まで昇温した。次にトルエンジイソシアネート 20部を3時間かけて滴下し反応を行った。更に反応温度を160℃に保ち3時間反応を行い、エポキシ当量236、100℃の粘度 0.6Pa・s、のオキサゾリドン構造を有するエポキシ樹脂208部を得た。このエポキシ樹脂をOXA3とする。
Synthesis example 3
199 parts of YD-8125 and 0.2 parts of tetrabutylammonium bromide were charged into the same apparatus as in Synthesis Example 1, and the temperature was raised to 150°C while stirring. Next, 20 parts of toluene diisocyanate was added dropwise over 3 hours to carry out a reaction. Further, the reaction temperature was kept at 160° C. and the reaction was carried out for 3 hours to obtain 208 parts of an epoxy resin having an oxazolidone structure with an epoxy equivalent of 236 and a viscosity at 100° C. of 0.6 Pa·s. This epoxy resin is referred to as OXA3.

実施例1
(A)成分としてYD-128を17部、YDF-170を67部、(B)成分としてOXA1を18部、(C)成分としてDICYを5.7部、(D)成分としてDCMUを3.4部使用し、これらを150mLのポリ容器へ入れ、真空ミキサー「あわとり練太郎」(シンキー社製)を用いて減圧しながら5分間攪拌し、硬化性樹脂組成物を得た。
Example 1
(A) 17 parts of YD-128, 67 parts of YDF-170, (B) 18 parts of OXA1, (C) 5.7 parts of DICY, and (D) 3 parts of DCMU. Four parts were used, and these were placed in a 150 mL plastic container and stirred for 5 minutes under reduced pressure using a vacuum mixer "Awatori Rentaro" (manufactured by Shinky Co., Ltd.) to obtain a curable resin composition.

実施例2~11、比較例1~3
(A)~(D)成分として表1および表2に記載された組成にて各原料を使用した以外は、実施例1と同様にして硬化性樹脂組成物を作製した。
Examples 2 to 11, Comparative Examples 1 to 3
A curable resin composition was produced in the same manner as in Example 1, except that each raw material was used as components (A) to (D) in the compositions listed in Tables 1 and 2.

(粘度測定)
25℃における粘度の値は、E型粘度計コーンプレートタイプを用いて測定した。硬化性樹脂組成物を調整し、その内0.8mLを測定に用い測定開始から90秒経過後の値を粘度の値とした。
25℃における粘度の値は、E型粘度計コーンプレートタイプを用いて測定した。硬化性樹脂組成物を調整し、その内0.8mLを測定に用い、測定開始から90秒経過後の値を25℃の粘度の値とした。また調整した繊維強化複合材料用樹脂組成物を、40℃に設定した恒温水槽に48時間静置させてからE型粘度計コーンプレートタイプを用いて同様に25℃の粘度の測定を実施し、48時間経過後の25℃粘度の値とした。
また、粘度増加率を100×(48時間経過後の25℃の粘度/25℃の粘度)の式を用いて算出した。
(Viscosity measurement)
The viscosity value at 25° C. was measured using an E-type viscometer cone plate type. A curable resin composition was prepared, and 0.8 mL of it was used for measurement, and the value 90 seconds after the start of the measurement was taken as the viscosity value.
The viscosity value at 25° C. was measured using an E-type viscometer cone plate type. A curable resin composition was prepared, 0.8 mL of which was used for measurement, and the value 90 seconds after the start of the measurement was taken as the viscosity value at 25°C. In addition, the prepared resin composition for fiber-reinforced composite material was allowed to stand in a constant temperature water bath set at 40°C for 48 hours, and then the viscosity at 25°C was similarly measured using an E-type viscometer cone plate type. The 25°C viscosity value after 48 hours was taken as the value.
In addition, the viscosity increase rate was calculated using the formula 100 x (viscosity at 25°C after 48 hours/viscosity at 25°C).

(曲げ弾性率、曲げ強度の測定)
硬化性樹脂組成物を、平板形状にくり抜かれた4mm厚のスペーサーを設けた縦60mm×横240mmの金型へ流し込み、150℃で2時間硬化させて測定用成形板とし、後述する曲げ弾性率と曲げ強度の測定、および破壊靱性の測定に用いた。
得られた成形板を卓上バンドソーにより80mm×10mmの大きさに切削し、曲げ試験片をJIS7171に準拠する手法にて23℃の温度条件で曲げ試験を行い、曲げ弾性率と曲げ強度を算出した。
(Measurement of bending modulus and bending strength)
The curable resin composition was poured into a 60 mm x 240 mm mold with a 4 mm thick spacer hollowed out into a flat plate shape, and cured at 150°C for 2 hours to form a molded plate for measurement, and the flexural modulus as described below was determined. It was used to measure bending strength and fracture toughness.
The obtained molded plate was cut into a size of 80 mm x 10 mm using a tabletop band saw, and the bending test piece was subjected to a bending test at a temperature of 23°C using a method based on JIS 7171, and the bending elastic modulus and bending strength were calculated. .

(ガラス転移温度の測定)
上記成形板を卓上バンドソーにより2.5mm×2.5mmの大きさに切削し、さらにベルトディスクサンダーを用いておよそ0.8mmの厚さまで研磨加工した。示差走査熱量計を用い、窒素雰囲気下にて昇温速度10℃/分の条件で測定し、DSC曲線の変曲点での接線と、変曲の開始が見られる温度、すなわち変曲点から20~30℃低い温度領域における接線との交点をガラス転移温度Tgとした。
(Measurement of glass transition temperature)
The above molded plate was cut into a size of 2.5 mm x 2.5 mm using a tabletop band saw, and further polished to a thickness of approximately 0.8 mm using a belt disc sander. Measurement was performed using a differential scanning calorimeter under a nitrogen atmosphere at a heating rate of 10°C/min, and the tangent line at the inflection point of the DSC curve and the temperature at which the start of inflection was seen, that is, from the inflection point. The intersection with the tangent in the 20-30°C lower temperature range was defined as the glass transition temperature Tg.

(層間せん断剥離強度の測定)
得られた硬化性樹脂組成物を樹脂バスに注ぎ込み、ロールコーターに炭素繊維 トレカT700SC-12K(東レ製)を2m/minで通糸させながら、炭素繊維1mあたり0.33gの硬化性樹脂組成物を塗布含浸させ、板状マンドレルを装着したボビントラバースワインダーで積層厚みが3mmとなるまで巻き取りトウプリプレグ積層体を得た。
その後板状マンドレルを取り外してトウプリプレグ積層体から縦200mm×横100mmのサイズで平板部分を切り出し、真空プレス機を用いて150℃で2h硬化させることにより厚み3mmの一方向に繊維配向の揃った、体積含有率が62%炭素繊維強化複合材料の板を成形した。
フライス盤を用いて炭素繊維強化複合材料の板から繊維平行方向長さ21mm、繊維鉛直方向長さ10mmの大きさに切削し、試験片をおよび破壊靱性の測定に用いた。JISK7078に準拠する手法にて23℃の温度条件で層間せん断剥離試験を行い、層間せん断剥離強度を測定した。
(Measurement of interlayer shear peel strength)
The obtained curable resin composition was poured into a resin bath, and while threading carbon fiber Torayca T700SC-12K (manufactured by Toray Industries) through a roll coater at 2 m/min, 0.33 g of the curable resin composition was added per 1 m of carbon fiber. The tow prepreg laminate was coated and impregnated and wound using a bobbin traverse winder equipped with a plate-shaped mandrel until the laminate thickness reached 3 mm.
After that, the plate-shaped mandrel was removed and a flat plate part with a size of 200 mm in length x 100 mm in width was cut out from the tow prepreg laminate, and it was cured for 2 hours at 150°C using a vacuum press machine, resulting in a thickness of 3 mm with uniform fiber orientation in one direction. A plate of carbon fiber reinforced composite material having a volume content of 62% was molded.
A plate of carbon fiber reinforced composite material was cut using a milling machine to a size of 21 mm in the parallel direction of the fibers and 10 mm in the length in the vertical direction of the fibers, and a test piece was used for measuring fracture toughness. An interlayer shear peel test was conducted at a temperature of 23° C. using a method based on JIS K7078, and the interlayer shear peel strength was measured.

各物性及び試験の結果を、それぞれ表1、及び表2に示す。 The physical properties and test results are shown in Tables 1 and 2, respectively.

Figure 2023149613000005
Figure 2023149613000005

Figure 2023149613000006
Figure 2023149613000006

Claims (5)

25℃で液状のエポキシ樹脂(A)、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)、ジシアンジアミドまたはその誘導体(C)、固形の硬化促進剤(D)を必須成分とする硬化性樹脂組成物であって、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)の100℃での粘度が8Pa・s以下であり、オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)の配合量が(A)成分、(B)成分、の合計100質量部に対し10~35質量部であり、25℃における硬化性樹脂組成物の粘度が4~40Pa・sの範囲であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。 A curable resin composition containing as essential components an epoxy resin (A) that is liquid at 25°C, an oxazolidone-type epoxy resin (B), dicyandiamide or its derivative (C), and a solid curing accelerator (D), the composition comprising oxazolidone The viscosity of the epoxy resin (B) at 100°C is 8 Pa·s or less, and the amount of the oxazolidone epoxy resin (B) is 10 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the (A) component and (B) component. 35 parts by mass, and a curable resin composition characterized in that the viscosity of the curable resin composition at 25° C. is in the range of 4 to 40 Pa·s. オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)が、ビスフェノール型エポキシ樹脂とトルエンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとを反応させて得られることを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。 The curable resin composition according to claim 1, wherein the oxazolidone-type epoxy resin (B) is obtained by reacting a bisphenol-type epoxy resin with toluene diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate. オキサゾリドン型エポキシ樹脂(B)が、下記一般式(1)で表されるエポキシ当量が165~175g/eqのビスフェノールA型エポキシ樹脂とトルエンジイソシアネートを反応させて得られることを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
Figure 2023149613000007
(式中、nは0~または1を表す。)
Claim 1, wherein the oxazolidone type epoxy resin (B) is obtained by reacting a bisphenol A type epoxy resin represented by the following general formula (1) and having an epoxy equivalent of 165 to 175 g/eq with toluene diisocyanate. The curable resin composition described in .
Figure 2023149613000007
(In the formula, n represents 0 to 1.)
請求項1~3のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物に、体積含有率が48~72%となるように強化繊維を配合してなることを特徴とするトウプリプレグ。 A tow prepreg characterized in that the curable resin composition according to any one of claims 1 to 3 is blended with reinforcing fibers at a volume content of 48 to 72%. 請求項4に記載のトウプリプレグをフィラメントワインディング成形法で成形して得られる成形体。
A molded article obtained by molding the tow prepreg according to claim 4 by a filament winding molding method.
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