JPH09100358A - 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
ためその他の熱可塑性樹脂を溶解混合する面倒な工程も
いらず、プリプレグとしての取り扱い性に非常に優れ、
それを成形したCFRPの機械特性も非常に優れている
炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物を提供す
る。 【解決手段】 (A)ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、(B)式(1)で示される構造を含むエポキシ樹脂
および(C)硬化剤を必須成分とし、60℃での粘度が
100〜5000ポイズである炭素繊維強化複合材料用
のエポキシ樹脂組成物である。
Description
CF)との接着性に特に優れた炭素繊維強化複合材料
(以下、CFRP)用のエポキシ樹脂組成物に関する。
性、電気的特性、接着性、等に優れるため広い分野に用
いられている。例えば、電子材料用封止材、塗料・舗装
材料、あるいは接着剤と多岐に渡っている。またCFR
P用の樹脂組成物としても用いられるようになってきて
おり、航空機用から釣竿、ゴルフクラブシャフト等の汎
用用途まで広く用いられている。
めエポキシ樹脂組成物をCF、等に含浸させたプリプレ
グが一般的に用いられるが、このプリプレグのマトリッ
クス樹脂としては、成形後の機械的物性に優れること、
CFとの接着性に優れること、適度なタックを有し作業
性に優れること、等が要求される。現在エポキシ樹脂が
プリプレグ用のマトリックス樹脂としてもっとも一般的
に用いられているのは、上記のような要求をバランス良
く満足するためである。
成によって大きく左右され、現在もっとも一般的に用い
られている組成としては、ビスフェノールA型エポキシ
樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂を主成分と
し、それに硬化剤を加えたものであるが、この組成物の
問題点としてはCFとの接着性が不十分であり、特に高
弾性のCF、ピッチ系のCFとの接着性は良くない。こ
れを解決する手段として特開昭63−37135号公
報、同63−37136号公報、同63−37137号
公報には、樹脂組成物にポリビニルホルマール等の熱可
塑性樹脂を溶解添加することがあげられているが、エポ
キシ樹脂への溶解は通常150℃前後の温度で2時間以
上攪拌しなければならず、結構手間がかかる。またプリ
プレグ調製工程は、通常マトリックス樹脂を離型紙に数
十ミクロンの厚みで塗工し、CFに含浸させるが、熱可
塑性樹脂を溶解させると組成物の粘度がかなり上がって
しまい、これらの塗工、含浸工程の通過性に悪影響が出
てしまう。また、物性的には吸水率が上昇するなどの悪
影響もある。
とに鑑み、工程通過性に悪影響を与えるほどの粘度上昇
を伴わず、CFとの接着性を向上させ、CFRPの物性
を向上させる樹脂組成物について鋭意検討した結果、本
発明に到達した。
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、(B)下式(1)で
示される構造を含むエポキシ樹脂および(C)硬化剤を
必須成分とし、60℃での粘度が100〜5000ポイ
ズである炭素繊維強化複合材料用のエポキシ樹脂組成物
にある。
(A)成分のビスフェノールA型のエポキシ樹脂として
は、一般に市販されているものを使用することができ
る。代表的なものとしては油化シェルエポキシ株式会社
製のエピコート828、834、1001、1009等
を例示することができる。組成物としたときに後述する
粘度範囲となるものであれば、エポキシ当量、分子量に
は制限はない。
(B)成分は、下式(1)の骨格を有することが本発明
の目的を達成するために必要である。1分子当たりのエ
ポキシ基の数は平均1.2〜5官能が好ましく、1.2
〜3官能は更に好ましい。
のXAC4151、4152を例示することができる。
(C)成分としては、通常エポキシ樹脂組成物の硬化剤
として使用されるものであればよく、特に制限はない。
代表的なものとしてはジシアンジアミド、ウレア系化合
物、アミン系化合物、酸無水物、イミダゾール系化合
物、フェノール系化合物、等を例示することができる。
グ用のマトリックス樹脂として60℃で100〜500
0ポイズでなければならない。100ポイズより小さい
粘度ではタックがつよすぎたり、成形時の樹脂フローが
多くなったりして好ましくない。また5000ポイズを
越えるとプリプレグへの樹脂の含浸が不十分であった
り、タックがなくなりすぎたり、プリプレグが固くなる
など好ましくない。より好ましい範囲としては300〜
3000ポイズである。
(B)の重量比が30/70〜90/10の範囲が好ま
しい。この範囲外では耐熱性とCFとの接着性のバラン
スが低下する傾向にあり、一方向CFRPの繊維軸に対
して90°方向の強度が低くなってしまう。
の条件を満たす範囲でそのほかのエポキシ樹脂等を添加
することができる。例えばビスフェノールF型、グリシ
ジルアミン型、アミノフェノール型、等のエポキシ樹脂
をあげることができる。
主成分とする補強繊維、に含浸、一体化することにより
得られる取り扱い性良好なプリプレグは成形後のコンポ
物性、特に一方向剤の90°方向の強度に優れている。
CF単独の一方向材、織布、ガラスやアラミド繊維との
ハイブリッドでも良い。またCF自身にも特に制限はな
く、パン系、ピッチ系いずれのCFでも良く、弾性率、
強度等にも制限はない。
する。実施例中の化合物の略号、及び試験法は以下の通
りである。
ェノールA型エポキシ樹脂 Ep1001 :油化シェルエポキシ株式会社製ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂 Ep1002 :油化シェルエポキシ株式会社製ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂 Ep1004 :油化シェルエポキシ株式会社製ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂 XAC4151:旭チバ株式会社製イソシアネート変性
エポキシ樹脂 XAC4152:旭チバ株式会社製イソシアネート変性
エポキシ樹脂 N740 :大日本インキ化学工業株式会社製フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂 PDMU :フェニルジメチルウレア DCMU :ジクロロジメチルウレア Dicy :ジシアンジアミド
ックス社製動的粘弾性測定装置RDA−700を用い、
25mmφのDisk Plate上に未硬化樹脂を盛
り、Gap 0.5mmとして昇温速度2℃/分で昇温
し、60℃にて10ラジアン/秒のシェア加え測定し
た。
株式会社製万能力学試験機テンシロンを用い、CFRP
の繊維軸に対し0゜、90゜方向の3点曲げ試験を行っ
た。それぞれの試験片のサイズは、0°曲げ:120m
m長×10mm巾×2mm厚、90°曲げ:60mm長
×10mm巾×2mm厚で、圧子先端半径3.2mm、
圧子の移動速度2mm/分、支点間距離/厚みは、それ
ぞれ40、16で行った。
オメトリックス社製動的粘弾性測定装置RDA−700
を用い、60mm長×12mm巾×2mm厚の硬化樹脂
試験片に対して5℃/STEPで昇温しながら10ラジ
アン/秒のシェア加え保存剛性率G’を測定した。G’
vs温度のカーブを取得し、ガラス状態領域でのG’に
接線を引き、G’が大きく変化している転移領域で接線
を引き、両接線の交点をガラス転移温度(Tg)とし
た。
樹脂組成物を調製し、これを離型紙上に塗工し、一方向
に引きそろえたCF(三菱レイヨン株式会社製、TR3
0G−12L)に含浸し、一方向プリプレグを得た。樹
脂組成物の60℃での粘度を表1にあわせて示した。得
られたプリプレグは取り扱い性良好であった。これを一
方向に積層し130℃×1時間、真空バッグ成形で成形
し、一方向CFRPを得た。得られたCFRPの曲げ試
験、Tg測定を実施し、測定結果を表1にあわせて示し
た。尚、以下の実施例、比較例ともCFの体積含有率は
60±1%になるように調製した。
に示した組成でエポキシ樹脂組成物を調製し、CFとし
て三菱レイヨン株式会社製HR40−12Mを用いたほ
かは、実施例1と同様にして、一方向CFRPの曲げ試
験、Tg測定を実施し、結果を表2にあわせて示した。
シ樹脂組成物は、これまで主流であるビスフェノールA
型エポキシ樹脂とフェノールノボラック型エポキシ樹脂
を主成分とするCFRP用マトリックスレジンよりもC
Fとの接着性に優れ、かつ、タック性能の向上のためそ
の他の熱可塑性樹脂を溶解混合する面倒な工程もいらな
い。また本発明のエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹
脂とするプリプレグは取り扱い性に非常に優れており、
それを成形して得られるCFRPは機械特性に非常に優
れたものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 (A)ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、(B)下式(1)で示される構造を含むエポキシ樹
脂および(C)硬化剤を必須成分とし、60℃での粘度
が100〜5000ポイズである炭素繊維強化複合材料
用のエポキシ樹脂組成物。 【化1】 【化2】 【化3】 - 【請求項2】 成分(A)と(B)の比率が(A)/
(B)=30/70〜90/10(重量比)である請求
項1記載の炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成
物。
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JP25800495A JPH09100358A (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物 |
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JP25800495A JPH09100358A (ja) | 1995-10-04 | 1995-10-04 | 炭素繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物 |
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JPH09100358A true JPH09100358A (ja) | 1997-04-15 |
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-
1995
- 1995-10-04 JP JP25800495A patent/JPH09100358A/ja active Pending
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A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
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