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JP2019077763A - Epoxy resin composition, epoxy resin cured product, prepreg, and fiber-reinforced composite material - Google Patents

Epoxy resin composition, epoxy resin cured product, prepreg, and fiber-reinforced composite material Download PDF

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JP2019077763A
JP2019077763A JP2017205031A JP2017205031A JP2019077763A JP 2019077763 A JP2019077763 A JP 2019077763A JP 2017205031 A JP2017205031 A JP 2017205031A JP 2017205031 A JP2017205031 A JP 2017205031A JP 2019077763 A JP2019077763 A JP 2019077763A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
fiber
prepreg
composite material
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Application number
JP2017205031A
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Japanese (ja)
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汐 田中
Shio Tanaka
汐 田中
麻紀 永野
Maki Nagano
麻紀 永野
富岡 伸之
Nobuyuki Tomioka
伸之 富岡
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Abstract

To provide an epoxy resin composition which gives an epoxy resin cured product maintaining a high elastic modulus and having excellent toughness, and to provide a fiber-reinforced composite material excellent in compressive strength and interlayer toughness by using the epoxy resin composition.SOLUTION: The epoxy resin composition comprises at least the following constituent elements [A]-[D], and [B] and [C] are dissolved in [A]: [A] an epoxy resin; [B] a polysulfone-based resin having a weight average molecular weight of 2,000-20,000 g/mol; [C] a polysulfone-based resin having a weight average molecular weight of greater than 20,000 g/mol and 100,000 g/mol or less; and [D] an epoxy resin curing agent.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、航空宇宙用途に適した繊維強化複合材料、これを得るためのプリプレグ、さらにはそのマトリックス樹脂として好適に用いられるエポキシ樹脂組成物に関するものである。   The present invention relates to a fiber-reinforced composite material suitable for aerospace applications, a prepreg for obtaining the same, and an epoxy resin composition suitably used as a matrix resin thereof.

近年、炭素繊維やアラミド繊維等の強化繊維を用いた繊維強化複合材料は、その高い比強度と比弾性率を利用して、航空機や自動車等の構造材料、テニスラケット、ゴルフシャフト、および釣り竿等のスポーツ・一般産業用途等に利用されてきた。   In recent years, fiber reinforced composite materials using reinforcing fibers such as carbon fibers and aramid fibers make use of their high specific strength and specific elastic modulus to construct structural materials for aircrafts and automobiles, tennis rackets, golf shafts, fishing rods, etc. It has been used for sports and general industrial applications.

その繊維強化複合材料の製造方法には、強化繊維に未硬化のマトリックス樹脂が含浸されたシート状中間材料であるプリプレグを用い、それを複数枚積層した後、加熱硬化させる方法や、モールド中に配置した強化繊維に液状の樹脂を流し込んで中間体を得て、それを加熱硬化させるレジン・トランスファー・モールディング法等が用いられている。これらの製造方法の内、プリプレグを用いる方法は、強化繊維の配向を厳密に制御でき、また積層構成の設計自由度が高いことから、高性能な繊維強化複合材料を得やすい利点がある。このプリプレグに用いられるマトリックス樹脂としては、耐熱性やプロセス性等の生産性の面から、主に熱硬化性樹脂が用いられ、中でも樹脂と強化繊維との接着性や寸法安定性、および得られる複合材料の強度や剛性といった力学特性の観点からエポキシ樹脂が好適に用いられる。   The method for producing the fiber-reinforced composite material uses a prepreg, which is a sheet-like intermediate material in which reinforcing fibers are impregnated with uncured matrix resin, and a plurality of sheets are laminated and heat-cured, or in a mold A liquid resin is poured into the arranged reinforcing fiber to obtain an intermediate, and a resin transfer molding method or the like in which the intermediate is heat-cured is used. Among these production methods, the method using a prepreg has an advantage that it is easy to obtain a high-performance fiber-reinforced composite material because the orientation of reinforcing fibers can be strictly controlled and the degree of freedom in design of the laminate configuration is high. A thermosetting resin is mainly used as the matrix resin used for this prepreg from the viewpoint of productivity such as heat resistance and processability, and among them, the adhesiveness and dimensional stability between the resin and the reinforcing fiber, and obtained An epoxy resin is preferably used from the viewpoint of mechanical properties such as strength and rigidity of the composite material.

中でも、航空宇宙用途向け繊維強化複合材料には強度特性および耐久安定性が求められており、マトリックス樹脂としてアミン型エポキシ樹脂を用いることで高弾性かつ、耐熱性を確保してきた。しかし、アミン型エポキシ樹脂は高架橋となり、硬化物は脆いものとなりやすい傾向にあった。そこで、このような樹脂に対し、耐熱性と靭性に優れるポリスルホン系樹脂を配合する手法が知られている。ただし、この方法では、熱可塑性樹脂の配合量が増すにつれ、硬化物の弾性率は低下し、さらに樹脂粘度が上昇するためプロセス性の悪化を招くことがあった。   Among them, fiber reinforced composite materials for aerospace applications are required to have strength properties and durability stability, and high elasticity and heat resistance have been secured by using an amine type epoxy resin as a matrix resin. However, amine type epoxy resins tend to be highly crosslinked, and the cured product tends to be brittle. Then, the method of mix | blending the polysulfone type-resin which is excellent in heat resistance and toughness with respect to such resin is known. However, in this method, as the blending amount of the thermoplastic resin is increased, the elastic modulus of the cured product is decreased, and the viscosity of the resin is further increased, which may cause deterioration of the processability.

そこで、低分子量のポリエーテルスルホンを多量に配合することで、強化繊維への含浸性を良好にし、繊維強化複合材料の面内剪断強度を発現させる方法が提案されている(特許文献1参照)。また、エポキシ樹脂に溶解しないポリスルホン系樹脂粒子をプリプレグ表面へ配置することで基材との接着性を高め、さらにエポキシ樹脂にポリスルホン系樹脂を溶解させた高伸度マトリックス樹脂とすることで、相乗的な靭性向上を図った技術も提案されている(特許文献2参照)。さらに、特許文献3では、重量平均分子量が21,000である低分子量のポリエーテルスルホンを配合することで、プリプレグの加工性に優れ、かつ繊維強化複合材料の高靭性を得られる方法が開示している。   Therefore, a method has been proposed in which the infiltration of the reinforcing fiber is improved by blending a large amount of low molecular weight polyether sulfone, and the in-plane shear strength of the fiber-reinforced composite material is developed (see Patent Document 1). . In addition, by arranging polysulfone resin particles not soluble in epoxy resin on the surface of the prepreg, adhesion with the substrate is enhanced, and a high elongation matrix resin is obtained by dissolving polysulfone resin in epoxy resin. There has also been proposed a technique for achieving a practical improvement in toughness (see Patent Document 2). Furthermore, Patent Document 3 discloses a method of blending a low molecular weight polyether sulfone having a weight average molecular weight of 21,000 to obtain excellent processability of a prepreg and to obtain high toughness of a fiber reinforced composite material. ing.

国際公開第2016/136052号International Publication No. 2016/136052 特開2016−169381号公報JP, 2016-169381, A 特開2016−147925号公報JP, 2016-147925, A

特許文献1のように低分子量のポリエーテルスルホンを多量に配合した場合、弾性率や耐熱性の低下が抑制されるものの、一定の靭性効果が得られない場合があった。   When a low molecular weight polyethersulfone is blended in a large amount as in Patent Document 1, although a decrease in elastic modulus and heat resistance is suppressed, a certain toughness effect may not be obtained.

また、特許文献2の方法では、エポキシ樹脂に溶解しないポリスルホン系樹脂がプリプレグ表面に不均一に存在する場合があり、靭性が十分に発現しない場合があった。   Further, in the method of Patent Document 2, the polysulfone-based resin which is not dissolved in the epoxy resin may be unevenly present on the surface of the prepreg, and the toughness may not be sufficiently expressed.

また、特許文献3は、低分子量ポリエーテルスルホンを用いているものの、重量平均分子量が21,000では多量に配合することはプロセス上難しく、靱性を十分に発現させることができなかった。   Moreover, although the low molecular-weight polyether sulfone is used for patent document 3, when a weight average molecular weight is 21,000, it is difficult on a process to mix | blend abundantly, and it was not able to fully express toughness.

そこで、本発明の目的は、高い弾性率を維持し、優れた靭性を有するエポキシ樹脂硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物を提供することにある。さらには、かかるエポキシ樹脂組成物を用いることで、圧縮強度、層間靱性に優れた繊維強化複合材料を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide an epoxy resin composition which maintains a high elastic modulus and gives an epoxy resin cured product having excellent toughness. Furthermore, it is providing a fiber reinforced composite material excellent in compressive strength and interlayer toughness by using such an epoxy resin composition.

本発明は、上記目的を達成するために次のいずれかの構成を有するものである。すなわち、本発明は、以下の構成からなる。   The present invention has any of the following configurations in order to achieve the above object. That is, the present invention is configured as follows.

少なくとも構成要素[A]〜[D]を有し、[B]と[C]が[A]に溶解しているエポキシ樹脂組成物
[A]エポキシ樹脂
[B]重量平均分子量2,000〜20,000g/molである、ポリスルホン系樹脂
[C]重量平均分子量20,000を超え、100,000g/mol以下である、ポリスルホン系樹脂
[D]エポキシ樹脂硬化剤
さらに、本発明においては、前記エポキシ樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなるプリプレグとすること、さらには、前記エポキシ樹脂組成物の硬化物および強化繊維を含む繊維強化複合材料とすることができる。
Epoxy resin composition [A] epoxy resin [B] weight average molecular weight 2,000 to 20 having at least components [A] to [D], and [B] and [C] dissolved in [A] Polysulfone-based resin [C] having a weight average molecular weight of 20,000 and 100,000 g / mol or less, which is 1,000 g / mol, polysulfone-based resin [D] epoxy resin curing agent A prepreg obtained by impregnating a resin composition with a reinforcing fiber can be used, and a fiber reinforced composite material including a cured product of the epoxy resin composition and a reinforcing fiber can be obtained.

本発明によれば、弾性率を維持し、優れた靭性を有するエポキシ樹脂硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物が得られる。さらには、かかるエポキシ樹脂組成物を用いることで、圧縮強度、層間靱性に優れた繊維強化複合材料を得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the epoxy resin composition which maintains an elasticity modulus and gives the epoxy resin cured material which has the outstanding toughness is obtained. Furthermore, by using such an epoxy resin composition, a fiber-reinforced composite material excellent in compressive strength and interlayer toughness can be obtained.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、少なくとも下記の構成要素[A]〜[D]を有し、[B]と[C]が[A]に溶解していることを特徴とする。
[A]エポキシ樹脂
[B]重量平均分子量2,000〜20,000g/molである、ポリスルホン系樹脂
[C]重量平均分子量20,000を超え、100,000g/mol以下である、ポリスルホン系樹脂
[D]エポキシ樹脂硬化剤
本発明における構成要素[A](構成要素[A]を[A]成分ということがある)はエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂硬化物の機械物性、取り扱い性の根幹をなす。本発明におけるエポキシ樹脂は、1分子内に1個以上のエポキシ基を有する化合物を意味する。
The epoxy resin composition of the present invention is characterized by having at least the following components [A] to [D], and [B] and [C] dissolved in [A].
[A] Epoxy resin [B] polysulfone resin having a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000 g / mol, polysulfone based resin [C] having a weight average molecular weight of 20,000 and 100,000 g / mol or less [D] Epoxy resin curing agent Component [A] (sometimes referred to as component [A] as component [A]) in the present invention is an epoxy resin, and the basis of mechanical properties and handleability of the cured epoxy resin It is eggplant. The epoxy resin in the present invention means a compound having one or more epoxy groups in one molecule.

本発明におけるエポキシ樹脂の具体例としては、水酸基を複数有するフェノールから得られる芳香族グリシジルエーテル、水酸基を複数有するアルコールから得られる脂肪族グリシジルエーテル、アミンから得られるグリシジルアミン、カルボキシル基を複数有するカルボン酸から得られるグリシジルエステル、オキシラン環を有するエポキシ樹脂などが挙げられる。   Specific examples of the epoxy resin in the present invention include an aromatic glycidyl ether obtained from a phenol having a plurality of hydroxyl groups, an aliphatic glycidyl ether obtained from an alcohol having a plurality of hydroxyl groups, a glycidyl amine obtained from an amine, and a carboxylic acid having a plurality of carboxyl groups. The glycidyl ester obtained from an acid, the epoxy resin which has an oxirane ring, etc. are mentioned.

中でも、低粘度で強化繊維への含浸性に優れ、また繊維強化複合材料とした際の耐熱性と弾性率等の力学物性に優れることから、グリシジルアミン型のエポキシ樹脂を好適に使用できる。かかるグリシジルアミン型のエポキシ樹脂は、多官能アミン型エポキシ樹脂と2官能アミン型エポキシ樹脂に大別できる。   Among them, glycidyl amine type epoxy resins can be suitably used because they are low in viscosity and excellent in impregnating properties to reinforcing fibers and excellent in heat resistance and mechanical properties such as elastic modulus when made into fiber reinforced composite materials. Such glycidyl amine type epoxy resins can be roughly classified into polyfunctional amine type epoxy resins and bifunctional amine type epoxy resins.

多官能アミン型エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂1分子内に3つ以上のエポキシ基を含むグリシジルアミン型エポキシ樹脂を指す。例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジルキシリレンジアミンや、これらのハロゲン置換体、アルキル置換体、アラルキル置換体、アリル置換体、アルコキシ置換体、アラルコキシ置換体、アリロキシ置換体、水添品などを使用することができる。   The multifunctional amine epoxy resin refers to a glycidyl amine epoxy resin containing three or more epoxy groups in one epoxy resin molecule. For example, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, tetraglycidyl xylylenediamine, halogen-substituted products thereof, alkyl-substituted products, alkyl-substituted products, aralkyl-substituted products, allyl-substituted products, alkoxy-substituted products, aralkoxy-substituted products, allyloxy-substituted products, water An accessory etc. can be used.

多官能アミン型エポキシ樹脂は特に限定されるものではないが、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジルキシリレンジアミンおよびその置換体、水添品などが好適に使用される。   The polyfunctional amine type epoxy resin is not particularly limited, but tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidylaminophenol, tetraglycidyl xylylene diamine and substituted products thereof, hydrogenated products thereof and the like are suitably used.

前記テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンとしては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(住友化学工業(株)製)、YH434L(新日鉄住金化学(株)製)、“jER(登録商標)”604(三菱化学(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY720、“アラルダイト(登録商標)”MY721(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)等を使用することができる。トリグリシジルアミノフェノールおよびそのアルキル置換体としては、“スミエポキシ(登録商標)”ELM100、“スミエポキシ(登録商標)”ELM120(以上、住友化学工業(株)製)、“アラルダイト(登録商標)”MY0500、“アラルダイト(登録商標)”MY0510、“アラルダイト(登録商標)”MY0600(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、“jER(登録商標)”630(三菱化学(株)製)等を使用することができる。テトラグリシジルキシリレンジアミンおよびその水素添加品として、“TETRAD(登録商標)”−X、“TETRAD(登録商標)”−C(以上、三菱ガス化学(株)製)等を使用することができる。   As said tetraglycidyl diamino diphenyl methane, "Sumi epoxy (registered trademark)" ELM 434 (Sumitomo Chemical Industry Co., Ltd. product), YH 434L (Nippon Steel Sumikin Chemical Co., Ltd. product), "jER (registered trademark)" 604 (Mitsubishi Chemical Co., Ltd. ), "Araldite (registered trademark)" MY720, "Araldite (registered trademark)" MY 721 (manufactured by Huntsman Advanced Materials, Inc.) and the like can be used. As triglycidyl aminophenol and its alkyl-substituted product, “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM 100, “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM 120 (all manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “araldite (registered trademark)” MY0500, Use “Araldite®” MY0510, “Araldite®” MY0600 (above, made by Huntsman Advanced Materials, Inc.), “jER®” 630 (made by Mitsubishi Chemical Corporation), etc. be able to. As tetraglycidyl xylylene diamine and a hydrogenated product thereof, “TETRAD (registered trademark)”-X, “TETRAD (registered trademark)”-C (all manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.) and the like can be used.

多官能アミン型エポキシ樹脂は、得られるエポキシ樹脂硬化物の耐熱性や、弾性率等の力学物性とのバランスに優れることから、本発明におけるエポキシ樹脂として好ましく用いられる。さらに好ましい態様によれば、エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂総量100質量部に対して、多官能アミン型エポキシ樹脂は30〜80質量部含まれることが望ましい。   The polyfunctional amine type epoxy resin is preferably used as the epoxy resin in the present invention because it is excellent in the heat resistance of the obtained cured epoxy resin product and the balance with mechanical properties such as elastic modulus. According to a further preferred embodiment, 30 to 80 parts by mass of the polyfunctional amine epoxy resin is desirably contained with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin in the epoxy resin composition.

2官能アミン型エポキシ樹脂は、1分子中に2個のエポキシ基を含むグリシジルアミン型エポキシ樹脂を指す。例えば、ジグリシジルアニリンや、これらのハロゲン置換体、アルキル置換体、アラルキル置換体、アリル置換体、アルコキシ置換体、アラルコキシ置換体、アリロキシ置換体、水添品などを使用することができる。   The bifunctional amine type epoxy resin refers to a glycidyl amine type epoxy resin containing two epoxy groups in one molecule. For example, diglycidyl aniline, a halogen-substituted product thereof, an alkyl-substituted product, an aralkyl-substituted product, an allyl-substituted product, an allyl-substituted product, an alkoxy-substituted product, an aralkoxy-substituted product, an allyloxy-substituted product, a hydrogenated product or the like can be used.

かかる2官能アミン型エポキシ樹脂は特に限定されるものではないが、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジンや、これらのハロゲン、アルキル置換体、水添品などが挙げられる。   The bifunctional amine type epoxy resin is not particularly limited, and examples thereof include diglycidyl aniline, diglycidyl toluidine, halogens thereof, alkyl-substituted products, hydrogenated products and the like.

前記ジグリシジルアニリンとしては、GAN(日本化薬(株)製)、PxGAN(東レ・ファインケミカル(株)製)等を使用することができる。ジグリシジルトルイジンとしては、GOT(日本化薬(株)製)等を使用することができる。   As said diglycidyl aniline, GAN (made by Nippon Kayaku Co., Ltd.), PxGAN (made by Toray Fine Chemical Co., Ltd.) etc. can be used. As diglycidyl toluidine, GOT (Nippon Kayaku Co., Ltd. product) etc. can be used.

2官能アミン型エポキシ樹脂は、繊維強化複合材料の強度発現に優れ、低粘度で強化繊維への含浸性が向上することから、本発明におけるエポキシ樹脂として好ましく用いられる。さらに好ましい態様によれば、エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂総量100質量部に対して、2官能アミン型エポキシ樹脂は10〜60質量部含まれることが望ましい。また、強化繊維との接着性と機械物性のバランスから、多官能アミン型エポキシ樹脂との組合せが好ましく、全エポキシ樹脂組成物中に多官能アミン型エポキシ樹脂が40〜70質量部、2官能アミン型エポキシ樹脂が20〜50質量部含まれることがより好ましい。   The bifunctional amine type epoxy resin is preferably used as the epoxy resin in the present invention because the fiber reinforced composite material is excellent in strength development, has a low viscosity, and the impregnation property to the reinforcing fiber is improved. According to a further preferred embodiment, the bifunctional amine type epoxy resin is desirably contained in an amount of 10 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total epoxy resin in the epoxy resin composition. Also, in view of the balance between adhesion to reinforcing fibers and mechanical properties, a combination with a polyfunctional amine type epoxy resin is preferable, and 40 to 70 parts by mass of a multifunctional amine type epoxy resin in all epoxy resin compositions, bifunctional amine More preferably, 20 to 50 parts by mass of the epoxy resin is contained.

また、本発明の効果を損なわない範囲において、エポキシ樹脂[A]として、アミン型エポキシ樹脂以外に他のエポキシ樹脂成分を含んでいても構わない。具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂として、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型、ビスフェノールAD型、もしくはこれらビスフェノールのハロゲン、アルキル置換体、水添体等が用いられる。かかるエポキシ樹脂の具体例として以下のものが挙げられる。   Moreover, in the range which does not impair the effect of this invention, you may contain the other epoxy resin component other than an amine type epoxy resin as epoxy resin [A]. Specifically, bisphenol A type, bisphenol F type, bisphenol S type, bisphenol AD type, halogen of these bisphenols, alkyl-substituted product, hydrogenated product and the like are used as the bisphenol type epoxy resin. The following are mentioned as a specific example of this epoxy resin.

ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、“エポトート(登録商標)”YD128(新日鐵住金化学(株)製)、“jER(登録商標)”825、“jER(登録商標)”828、“jER(登録商標)”834、“jER(登録商標)”1001、“jER(登録商標)”1004、“jER(登録商標)”1007、“jER(登録商標)”1009、“jER(登録商標)”1010(以上、三菱化学(株)製)などが挙げられる。   As a commercial item of bisphenol A type epoxy resin, "Epotote (registered trademark)" YD128 (manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.), "jER (registered trademark)" 825, "jER (registered trademark)" 828, " jER (registered trademark) 834, jER (registered trademark) 1001, jER (registered trademark) 1004, jER (registered trademark) 1007, jER (registered trademark) 1009, jER (registered trademark) “1010 (above, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) and the like.

ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン(登録商標)”830、“エピクロン(登録商標)”835(以上、DIC(株)製)、“jER(登録商標)”806、“jER(登録商標)”807、“jER(登録商標)”4004P、“jER(登録商標)”4007P、“jER(登録商標)”4009P、“jER(登録商標)”4010P(以上、三菱化学(株)製)、“エポトート(登録商標)”YDF−170、“エポトート(登録商標)”YDF−2001(以上、新日鐵住金化学(株)製)などが挙げられる。   Commercial products of bisphenol F type epoxy resin include “Epiclon (registered trademark)” 830, “Epiclon (registered trademark)” 835 (all manufactured by DIC Corporation), “jER (registered trademark)” 806, “jER (registered trademark)”. “Registered Trademark” “807”, “jER (registered trademark)” 4004 P, “jER (registered trademark)” 4007 P, “jER (registered trademark)” 4009 P, “jER (registered trademark)” 4010 P (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) And “Epototh (registered trademark)” YDF-170, and “Epototh (registered trademark)” YDF-2001 (all manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.).

ビスフェノールS型エポキシ樹脂としては、“エピクロン(登録商標)”EXA−1514(DIC(株)製)などが挙げられる。   As a bisphenol S-type epoxy resin, "Epiclon (registered trademark)" EXA-1514 (made by DIC Corporation) etc. are mentioned.

ビスフェノールAD型エポキシ樹脂の市販品としては、“EPOMIK(登録商標)”R710、“EPOMIK(登録商標)”R1710(以上、(株)プリンテック製)などが挙げられる。   Examples of commercially available products of bisphenol AD type epoxy resin include "EPOMIK (registered trademark)" R710, and "EPOMIK (registered trademark)" R1710 (manufactured by PRINTEC CO., LTD.).

本発明における構成要素[B]([B]成分ということがある)および構成要素[C]([C]成分ということがある)はエポキシ樹脂[A]に溶解するポリスルホン系樹脂である。ここで溶解とはエポキシ樹脂[A]へ100〜180℃で30〜120分間加熱混錬し、エポキシ樹脂中に粒子状で存在していないことを指す。粒子状で存在しないとは光学顕微鏡などの光学的な方法によりエポキシ樹脂中に不定形や球状、板状などの形態で存在していないことが確認できる状態である。[B]成分と[C]成分がエポキシ樹脂[A]に溶解していることで、ポリスルホン系樹脂をエポキシ樹脂内に均一に存在させることが可能となり、これが靭性の発現に繋がる。   Component [B] (sometimes referred to as component [B]) and component [C] (sometimes referred to as component [C]) in the present invention are polysulfone-based resins that are soluble in epoxy resin [A]. The term "dissolving" as used herein refers to heating and kneading the epoxy resin [A] at 100 to 180 ° C. for 30 to 120 minutes and not existing in the form of particles in the epoxy resin. It is a state where it can be confirmed that it does not exist in the form of particles by an optical method such as an optical microscope that the resin does not exist in the form of indeterminate form, spherical form, plate form or the like in the epoxy resin. By dissolving the component (B) and the component (C) in the epoxy resin (A), the polysulfone resin can be uniformly present in the epoxy resin, which leads to the development of toughness.

本発明におけるポリスルホン系樹脂とは、主鎖にスルホン結合を有する熱可塑性樹脂を指す。かかるポリスルホン系樹脂は、部分的に架橋構造を有していても差し支えない。具体的には、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルスルホンがあげられ、中でも高い耐熱性を有し、エポキシ樹脂との相溶性が高い、ポリエーテルスルホンを好適に使用できる。   The polysulfone-based resin in the present invention refers to a thermoplastic resin having a sulfone bond in the main chain. Such polysulfone-based resin may have a partially crosslinked structure. Specific examples thereof include polysulfone, polyethersulfone and polyetherethersulfone. Among them, polyethersulfone having high heat resistance and high compatibility with epoxy resin can be suitably used.

かかる[B]成分の市販品としては、“Virantage(登録商標)”VW−30500RP(Solvay Advanced Polymers社製)などのポリスルホンが挙げられる。   Examples of commercially available products of the component [B] include polysulfones such as “Virantage (registered trademark)” VW-30500RP (manufactured by Solvay Advanced Polymers).

また、かかる[B]成分は、例えば特公昭42−7799号公報、特公昭45−21318号公報、特開昭48−19700号公報に記載の方法で製造することが可能である。当該文献によれば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属化合物存在下、N−メチルピロリドン、DMF、DMSO、スルホランなどの非プロトン性極性溶媒中で、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホンなどの二価のフェノール化合物と4,4’−ジクロロジフェニルスルホンなどの二価のジハロゲノジフェニル化合物を重縮合することで得ることができる。しかしながらその方法では、慎重に条件を選択すれば、目的とする[B]成分の好ましい態様であるポリエーテルスルホンが得られるものの、重合条件によっては、得られるポリエーテルスルホンの末端のヒドロキシフェニル基の割合は低く、さらに末端のヒドロキシフェニル基の割合を上げようとすると、ポリマー分子量が顕著に低下したり、反応溶液から目的の[B]成分の好ましい態様であるポリエーテルスルホンを回収することが困難になったりする場合がある。そのため、本発明において用いられる[B]成分の好ましい態様であるポリエーテルスルホンの好ましい製造方法としては、まず通常公知の方法、すなわち二価フェノール化合物とジハロゲノジフェニル化合物の重縮合により得られる高分子量のポリエーテルスルホンを原料とし、引き続き得られた高分子量のポリエーテルスルホンと二価フェノール化合物を非プロトン性極性溶媒中で加熱することにより、末端にヒドロキシフェニル基を導入し製造する方法が挙げられる。   The component [B] can be produced, for example, by the methods described in JP-B-42-7799, JP-B-45-21318, and JP-A-48-19700. According to the document, in the presence of an alkali metal compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate or potassium carbonate, 4,4 in an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, DMF, DMSO or sulfolane It can be obtained by polycondensation of a dihydric phenol compound such as' -dihydroxydiphenyl sulfone and a dihydric dihalogeno diphenyl compound such as 4,4'-dichlorodiphenyl sulfone. However, in the method, if conditions are carefully selected, polyether sulfone which is a preferable embodiment of the target [B] component is obtained, but depending on polymerization conditions, the terminal hydroxyphenyl group of the obtained polyether sulfone The ratio is low, and when it is attempted to further increase the ratio of terminal hydroxyphenyl groups, the polymer molecular weight decreases significantly, and it is difficult to recover polyether sulfone, which is a preferred embodiment of the target [B] component from the reaction solution May be Therefore, as a preferred method for producing polyether sulfone, which is a preferred embodiment of the component [B] used in the present invention, first, a generally known method, that is, a high molecular weight obtained by polycondensation of a dihydric phenol compound and a dihalogeno diphenyl compound The method of introducing the hydroxyphenyl group at the terminal and producing by using the polyether sulfone of the following as a raw material and subsequently heating the high molecular weight polyether sulfone and the dihydric phenol compound obtained in an aprotic polar solvent .

また、[B]成分の好ましい態様であるポリエーテルスルホンの末端は、その末端の60モル%以上が、ヒドロキシフェニル基であることが好ましい。この官能基がエポキシ樹脂もしくは、エポキシ樹脂の硬化剤と反応することによりエポキシ樹脂からなる相と親和性が高くなり、均一に相溶し、エポキシ樹脂組成物とした時に高い弾性率を確保できる。かかる観点から、[B]成分の好ましい態様であるポリエーテルスルホンの末端におけるヒドロキシフェニル基の割合は、高いほど好ましく、全ての末端がヒドロキシフェニル基であることが最も好ましい。ヒドロキシフェニル基が末端の60モル%未満(ポリエーテルスルホンの末端におけるヒドロキシフェニル基の割合が60モル%未満の意味。以下同じ。)であると、エポキシ樹脂の種類、マトリックス樹脂の硬化温度によっては、相溶性が十分でなく弾性率が十分でないことがある。末端がヒドロキシフェニル基である割合は、具体的に例をあげると重水素化DMSO溶媒中、400MHz H−NMRを用い、積算回数100回により、7.7ppmにクロル置換された芳香族炭素に隣接するプロトン(HCl)と、6.9ppmに水酸基で置換された芳香族炭素に隣接するプロトン(HOH)が高分解能で観測できること、H−NMRの面積比は、そのモル数を反映していることから、末端官能基組成(モル%)は、下記式により算出することができる。 Moreover, as for the terminal of the polyether sulfone which is a preferable aspect of a [B] component, it is preferable that 60 mol% or more of the terminal is a hydroxyphenyl group. By reacting this functional group with the epoxy resin or the curing agent of the epoxy resin, the affinity with the phase consisting of the epoxy resin becomes high, and it is uniformly compatible, and a high elastic modulus can be secured when the epoxy resin composition is formed. From this point of view, the ratio of the hydroxyphenyl group at the end of the polyethersulfone, which is a preferred embodiment of the component [B], is preferably as high as possible, and most preferably all the ends are hydroxyphenyl groups. Depending on the type of epoxy resin and the curing temperature of the matrix resin, the hydroxyphenyl group is less than 60 mol% of the end (meaning that the proportion of the hydroxyphenyl group at the end of the polyethersulfone is less than 60 mol%. And the compatibility may not be sufficient and the elastic modulus may not be sufficient. The ratio of the terminal being a hydroxyphenyl group is, for example, to a chlorine atom substituted with chlorinated aromatic carbon at 7.7 ppm by using 400 MHz 1 H-NMR in deuterated DMSO solvent, using 100 MHz of integration times. Adjacent proton ( 1 HCl) and proton ( 1 HOH) adjacent to aromatic carbon substituted with hydroxyl group at 6.9 ppm can be observed with high resolution, 1 H-NMR area ratio reflects the number of moles From the above, the terminal functional group composition (mol%) can be calculated by the following formula.

[末端水酸基組成(モル%)]=[HOHのピーク面積]/([HOHのピーク面積]+[HClのピーク面積])×100。 [Terminal hydroxyl group composition (mol%)] = [peak area of 1 HOH] / ([peak area of 1 HOH] + [peak area of 1 HCl]) × 100.

本発明における[C]成分の好ましい態様であるポリエーテルスルホンの市販品として、“スミカエクセル(登録商標)”PES3600P、“スミカエクセル(登録商標)”PES5003P、“スミカエクセル(登録商標)”PES5200P、“スミカエクセル(登録商標)”PES7600P(以上、住友化学工業(株)製)、“Ultrason(登録商標)”E2020P SR、“Ultrason(登録商標)”E6020P(以上、BASF(株)製)、“Virantage(登録商標)”VW−10700RP(Solvay Advanced Polymers社製)などを使用することができ、また、特表2004-506789号公報に記載されるようなポリエーテルスルホンとポリエーテルエーテルスルホンの共重合体オリゴマーなどが挙げられる。また、ポリスルホンの市販品である “UDEL(登録商標)”P−3500(Solvay Advanced Polymers(株)製)などが挙げられる。   As a commercially available product of polyether sulfone which is a preferable embodiment of the [C] component in the present invention, "Sumica Excel (registered trademark)" PES 3600 P, "Sumica Excel (registered trademark)" PES 5003 P, "Sumica Excel (registered trademark)" PES 5200 P, "Sumika Excel (registered trademark)" PES 7600P (above, Sumitomo Chemical Co., Ltd.), "Ultrason (registered trademark)" E2020P SR, "Ultrason (registered trademark)" E6020P (above, BASF Corporation), " Virantage (registered trademark) “VW-10700RP (manufactured by Solvay Advanced Polymers), etc. can be used, and polyether sulfone and polyether ether sulfone as described in JP-A-2004-506789 are also usable. Copolymer oligomers etc. are mentioned. Moreover, "UDEL (trademark)" P-3500 (made by Solvay Advanced Polymers KK) which is a commercial item of polysulfone, etc. are mentioned.

かかる[B]成分の重量平均分子量は、2,000〜20,000g/molの範囲にあり、好ましくは4,000〜15,000g/molの範囲にあり、より好ましくは4,000〜10,000g/molの範囲にある。さらに、かかる[C]成分の重量平均分子量は、20,000を超え、100,000g/mol以下の範囲にあり、好ましくは30,000〜80,000g/molの範囲にある。[B]成分と[C]成分がこの範囲にある場合、樹脂粘度の上昇によるプロセス性の悪化を招くことなく、[B]成分と[C]成分をエポキシ樹脂中に存在させることができ、エポキシ樹脂硬化物の靭性を発現することができる。なお、ここで、[B]成分および[C]成分の重量平均分子量とは、ポリスチレン標準サンプルを用いて、GPC(Gel Permeation Chromatography)により求められる相対分子量を指す。   The weight average molecular weight of the component [B] is in the range of 2,000 to 20,000 g / mol, preferably in the range of 4,000 to 15,000 g / mol, and more preferably 4,000 to 10, It is in the range of 000 g / mol. Furthermore, the weight average molecular weight of the component [C] is more than 20,000 and in the range of 100,000 g / mol or less, preferably in the range of 30,000 to 80,000 g / mol. When the component (B) and the component (C) are in this range, the component (B) and the component (C) can be present in the epoxy resin without causing deterioration in processability due to an increase in resin viscosity, The toughness of the cured epoxy resin can be developed. Here, the weight average molecular weights of the [B] component and the [C] component indicate relative molecular weights obtained by GPC (Gel Permeation Chromatography) using polystyrene standard samples.

本発明者らは、[B]と[C]の範囲にある重量平均分子量の条件、具体的には[B]成分は重量平均分子量2,000〜20,000g/mol、[C]成分は重量平均分子量20,000を超え、100,000g/mol以下を満たすことで、従来では樹脂粘度により成形困難となる熱可塑性樹脂の配合量領域であっても、問題なく成形できる技術を見出した。この結果、エポキシ樹脂硬化物の弾性率を維持したまま、卓越した高靭性化へ導くことを可能とした。   The present inventors set conditions of weight average molecular weight in the range of [B] and [C], specifically, the [B] component has a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000 g / mol, and the [C] component has By satisfying the weight average molecular weight of 20,000 or more and 100,000 g / mol or less, a technology has been found that can be molded without problems even in the compounding amount region of thermoplastic resin, which is conventionally difficult to mold due to the resin viscosity. As a result, it has been possible to lead to an outstanding increase in toughness while maintaining the elastic modulus of the cured epoxy resin.

本発明において、[B]成分は、エポキシ樹脂組成物100質量%に対して、好ましくは25〜50質量%、より好ましくは30〜45質量%含まれることが望ましい。25質量%未満となると、エポキシ樹脂硬化物の弾性率が低下する場合がある。また、50質量%より多くなると、エポキシ樹脂組成物の粘度が上昇し、エポキシ樹脂組成物およびプリプレグの製造プロセス性や取り扱い性が不十分となる場合がある。   In the present invention, the component [B] is preferably contained in an amount of 25 to 50% by mass, more preferably 30 to 45% by mass, based on 100% by mass of the epoxy resin composition. If it is less than 25% by mass, the modulus of elasticity of the cured epoxy resin may decrease. If the content is more than 50% by mass, the viscosity of the epoxy resin composition may increase, and the processability and the handleability of the epoxy resin composition and the prepreg may be insufficient.

本発明において、[C]成分は、エポキシ樹脂組成物100質量%に対して、好ましくは2〜10質量%、より好ましくは4〜8質量%含まれることが望ましい。2質量%未満となると、エポキシ樹脂硬化物の靭性発現が難しい場合がある。また、10質量%より多くなると、エポキシ樹脂組成物の粘度が上昇し、エポキシ樹脂組成物およびプリプレグの製造プロセス性や取り扱い性が不十分となる場合がある。また、エポキシ樹脂硬化物の弾性率や耐熱性が低下する場合がある。   In the present invention, the component [C] is preferably contained in an amount of 2 to 10% by mass, more preferably 4 to 8% by mass, based on 100% by mass of the epoxy resin composition. If it is less than 2% by mass, it may be difficult to develop toughness of the cured epoxy resin product. When the content is more than 10% by mass, the viscosity of the epoxy resin composition may increase, and the processability and handleability of the epoxy resin composition and the prepreg may be insufficient. In addition, the elastic modulus and the heat resistance of the cured epoxy resin may be lowered.

また、本発明における[B]成分および[C]成分のガラス転移温度は、180℃以上230℃以下であることが好ましい。180℃未満であると、エポキシ樹脂の耐熱性によっては、耐熱性を低下させることがあり、230℃を超えると、マトリックス樹脂のガラス転移温度が高くなるために繊維強化複合材料にした際に残留する熱応力が大きくなることがあり、繊維強化複合材料とした時の機械物性が低下することがある。   Moreover, it is preferable that the glass transition temperature of the [B] component in this invention and a [C] component is 180 degreeC or more and 230 degrees C or less. If it is less than 180 ° C., the heat resistance may be lowered depending on the heat resistance of the epoxy resin, and if it exceeds 230 ° C., the glass transition temperature of the matrix resin becomes high. Thermal stress may increase, and the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material may deteriorate.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂硬化剤[D]を含む。ここでエポキシ樹脂硬化剤(以下、エポキシ樹脂硬化剤を硬化剤と略記することがある。)としては、エポキシ基と反応し得る活性基を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、ジシアンジアミド、芳香族ポリアミン、アミノ安息香酸エステル類、各種酸無水物、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ポリフェノール化合物、イミダゾール誘導体、脂肪族アミン、テトラメチルグアニジン、チオ尿素付加アミン、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物のようなカルボン酸無水物、カルボン酸ヒドラジド、カルボン酸アミド、ポリメルカプタンおよび三フッ化ホウ素エチルアミン錯体のようなルイス酸錯体などが挙げられる。   The epoxy resin composition of the present invention contains an epoxy resin curing agent [D]. The epoxy resin curing agent (hereinafter, the epoxy resin curing agent may be abbreviated as a curing agent) is not particularly limited as long as it is a compound having an active group capable of reacting with an epoxy group, for example, dicyandiamide, Aromatic polyamines, aminobenzoic acid esters, various acid anhydrides, phenol novolak resins, cresol novolak resins, polyphenol compounds, imidazole derivatives, aliphatic amines, tetramethylguanidine, thiourea addition amines, methylhexahydrophthalic anhydride And carboxylic acid anhydrides, carboxylic acid hydrazides, carboxylic acid amides, polymercaptans and Lewis acid complexes such as boron trifluoride ethylamine complex and the like.

中でも、芳香族ポリアミンを硬化剤として用いることにより、耐熱性の良好なエポキシ樹脂硬化物が得られる。特に、ジアミノジフェニルスルホンもしくはその誘導体、またはその各種異性体は、耐熱性の良好なエポキシ樹脂硬化物を得るため最も適している硬化剤である。   Above all, by using an aromatic polyamine as a curing agent, an epoxy resin cured product having good heat resistance can be obtained. In particular, diaminodiphenyl sulfone or a derivative thereof, or various isomers thereof is a curing agent most suitable for obtaining a cured epoxy resin having good heat resistance.

また、ジシアンジアミドと尿素化合物、例えば、3,4−ジクロロフェニル−1,1−ジメチルウレアとの組合せ、あるいはイミダゾール類を硬化剤として用いることにより、比較的低温で硬化しながら高い耐熱耐水性が得られる。酸無水物を用いてエポキシ樹脂を硬化することは、アミン化合物硬化に比べ吸水率の低い硬化物を与える。その他、これらの硬化剤を潜在化したもの、例えば、マイクロカプセル化したものを用いることにより、プリプレグの保存安定性、特にタック性やドレープ性が室温放置しても変化しにくい。   In addition, by combining dicyandiamide with a urea compound such as 3,4-dichlorophenyl-1,1-dimethylurea or using an imidazole as a curing agent, high heat and water resistance can be obtained while curing at a relatively low temperature. . Curing an epoxy resin using an acid anhydride gives a cured product having a low water absorption as compared to curing of an amine compound. In addition, the storage stability of the prepreg, in particular, the tackiness and the drapability hardly change even when it is left at room temperature, by using a latentening agent of these curing agents, for example, a microencapsulated one.

硬化剤の添加量の最適値は、エポキシ樹脂と硬化剤の種類により異なる。例えば、芳香族アミン硬化剤を用いる場合、その配合量は、耐熱性や力学特性の観点から、活性水素量を、エポキシ樹脂中のエポキシ基量の0.6〜1.2倍とすることが好ましく、0.7〜1.1倍とすればより好ましい。0.6倍に満たない場合、硬化物の架橋密度が十分でないため、弾性率、耐熱性が不足したり、繊維強化複合材料の静的強度特性が不足したりする場合がある。1.2倍を超える場合、硬化物の架橋密度や吸水率が高くなりすぎ、変形能力が不足し、繊維複合材料の耐衝撃性に劣る場合がある。   The optimum value of the addition amount of the curing agent varies depending on the type of epoxy resin and the curing agent. For example, in the case of using an aromatic amine curing agent, the compounding amount thereof may be 0.6 to 1.2 times the amount of epoxy groups in the epoxy resin from the viewpoint of heat resistance and mechanical properties. Preferably, it is more preferably 0.7 to 1.1 times. If the ratio is less than 0.6 times, the crosslink density of the cured product may not be sufficient, so the modulus of elasticity and heat resistance may be insufficient, or the static strength properties of the fiber-reinforced composite material may be insufficient. If it exceeds 1.2 times, the crosslink density and the water absorption of the cured product may be too high, the deformability may be insufficient, and the impact resistance of the fiber composite material may be poor.

芳香族ポリアミン硬化剤の市販品としては、セイカキュアS(和歌山精化工業(株)製)、MDA−220、3,3’−DAS(以上、三井化学(株)製)、“jERキュア(登録商標)”W(三菱化学(株)製)、“Lonzacure(登録商標)”M−DEA、“Lonzacure(登録商標)”M−DIPA、“Lonzacure(登録商標)”M−MIPA、“Lonzacure(登録商標)”DETDA 80(以上、Lonza(株)製)などが挙げられる。       Commercially available aromatic polyamine curing agents include Seikacure S (Wakayama Seika Kogyo Co., Ltd.), MDA-220, 3,3'-DAS (Mitsui Chemical Co., Ltd.), "jER Cure (registered). Trademark "W" (Mitsubishi Chemical Co., Ltd. product), "Lonzacure (R)" M-DEA, "Lonzacure (R)" M-DIPA, "Lonzacure (R)" M-MIPA, "Lonzacure (R) "DETDA 80" (manufactured by Lonza Co., Ltd.) and the like.

本発明のエポキシ樹脂組成物においては、エポキシ樹脂硬化剤[D]以外の構成要素(成分)を、まず160℃程度の温度で均一に加熱混練し、次いで80℃程度の温度まで冷却した後に、エポキシ樹脂硬化剤[D]を加えて混練することが好ましいが、各成分の配合方法は特にこの方法に限定されるものではない。   In the epoxy resin composition of the present invention, components (components) other than the epoxy resin curing agent [D] are first uniformly heated and kneaded at a temperature of about 160 ° C., and then cooled to a temperature of about 80 ° C. Although it is preferable to add and knead | mix an epoxy resin hardening | curing agent [D], the compounding method of each component is not specifically limited to this method.

本発明のエポキシ樹脂組成物をプリプレグ用途で用いる場合、タックやドレープなどのプロセス性の観点から、80℃における粘度が500〜1900Pa・sであることが好ましく、より好ましくは800Pa・s〜1700Pa・sの範囲である。80℃における粘度が500Pa・sに満たない場合、プリプレグの形状保持性が低くなり、割れが発生する場合があり、また成形時の樹脂フローが多く発生し、繊維含有量にばらつきを生じたりする場合がある。80℃における粘度が1900Pa・sを超える場合、樹脂組成物のフィルム化工程でかすれを生じたり、強化繊維への含浸工程で未含浸部分が発生する場合がある。ここでいう粘度は、動的粘弾性測定装置(ARES:TAインスツルメンツ社製)を用い、昇温速度1.5℃/min、周波数1Hz、Gap 1mmで測定を行った複素粘弾性率ηのことを指している。 When the epoxy resin composition of the present invention is used in a prepreg application, the viscosity at 80 ° C. is preferably 500 to 1900 Pa · s, more preferably 800 Pa · s to 1700 Pa., From the viewpoint of processability such as tack and drape. It is the range of s. If the viscosity at 80 ° C. is less than 500 Pa · s, the shape retention of the prepreg may be low, cracking may occur, and a large resin flow during molding may occur to cause variation in fiber content. There is a case. When the viscosity at 80 ° C. exceeds 1900 Pa · s, the resin composition may be faded in the film formation step, or an unimpregnated part may be generated in the impregnation step into the reinforcing fiber. The viscosity referred to here is a complex viscoelastic modulus η * measured at a temperature rising rate of 1.5 ° C./min, a frequency of 1 Hz, and a gap of 1 mm using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus (ARES: made by TA Instruments Co., Ltd.) Point to that.

本発明のエポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度は、航空機材料に必要とされる耐熱性および湿熱下圧縮強度を十分に確保する観点から、好ましくは120〜250℃、より好ましくは140〜210℃である。このような比較的高い耐熱性を有するエポキシ樹脂組成物およびそれを用いたプリプレグの硬化成形には、比較的高い硬化温度が必要となる。現在航空機の機体構造材料に用いられているプリプレグは、硬化成形温度が180±10℃の範囲であることが一般的である。また、硬化成形させてなる繊維強化複合材料の強度を十分に発現させるため、プリプレグ積層体の硬化成形は1気圧以上の加圧条件下で行うことが一般的である。   The glass transition temperature of the epoxy resin cured product of the present invention is preferably 120 to 250 ° C., more preferably 140 to 210 ° C., from the viewpoint of sufficiently securing the heat resistance and the wet heat compression strength required for aircraft materials. is there. A relatively high curing temperature is required to cure and mold such an epoxy resin composition having relatively high heat resistance and a prepreg using the same. The prepreg currently used for the airframe structural material of an aircraft generally has a curing molding temperature in the range of 180 ± 10 ° C. In addition, in order to sufficiently develop the strength of the fiber-reinforced composite material formed by curing and forming, it is general to perform the curing and forming of the prepreg laminate under a pressure condition of 1 atmosphere or more.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明の効果を妨げない範囲で、カップリング剤や、熱硬化性樹脂粒子、あるいは[B]成分および[C]成分以外の熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂粒子、エラストマー、シリカゲル、カーボンブラック、クレー、カーボンナノチューブ、金属粉体といった無機フィラー等を配合することができる。   The epoxy resin composition of the present invention is a coupling agent, a thermosetting resin particle, or a thermoplastic resin other than the component [B] and the component [C], within the range not impairing the effects of the present invention, thermoplastic resin particles Inorganic fillers such as elastomer, silica gel, carbon black, clay, carbon nanotube, metal powder, etc. can be blended.

本発明で用いられる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維および炭化ケイ素繊維等が挙げられる。これらの強化繊維を2種以上混合して用いても構わないが、より軽量で、より耐久性の高い成形品を得るために、炭素繊維や黒鉛繊維を用いることが好ましい。特に、材料の軽量化や高強度化の要求が高い用途においては、その優れた比弾性率と比強度のため、炭素繊維が好適に用いられる。   The reinforcing fibers used in the present invention include glass fibers, carbon fibers, graphite fibers, aramid fibers, boron fibers, alumina fibers, silicon carbide fibers and the like. Two or more types of these reinforcing fibers may be mixed and used, but it is preferable to use carbon fibers and graphite fibers in order to obtain a molded article having a lighter weight and higher durability. In particular, in applications where the demand for weight reduction and high strength of materials is high, carbon fibers are suitably used because of their excellent specific modulus and specific strength.

本発明で好ましく用いられる炭素繊維は、用途に応じてあらゆる種類の炭素繊維を用いることが可能であるが、耐衝撃性の点から400GPa以下の引張弾性率を有する炭素繊維であることが好ましい。また、強度の観点からは、高い剛性および機械強度を有する複合材料が得られることから、引張強度が好ましくは4.4〜6.5GPaの炭素繊維が用いられる。また、引張伸度も重要な要素であり、1.7〜2.3%の高強度高伸度炭素繊維であることが好ましい。従って、引張弾性率が少なくとも230GPaであり、引張強度が少なくとも4.4GPaであり、引張伸度が少なくとも1.7%であるという特性を兼ね備えた炭素繊維が最も適している。   The carbon fiber preferably used in the present invention may be any kind of carbon fiber depending on the application, but is preferably a carbon fiber having a tensile modulus of 400 GPa or less from the viewpoint of impact resistance. Further, from the viewpoint of strength, a carbon fiber having a tensile strength of preferably 4.4 to 6.5 GPa is used because a composite material having high rigidity and mechanical strength can be obtained. Moreover, tensile elongation is also an important factor, and it is preferable that it is high strength high elongation carbon fiber of 1.7 to 2.3%. Therefore, carbon fibers having the properties of a tensile modulus of at least 230 GPa, a tensile strength of at least 4.4 GPa and a tensile elongation of at least 1.7% are most suitable.

炭素繊維の市販品としては、“トレカ(登録商標)”T800G−24K、“トレカ(登録商標)”T800S−24K、“トレカ(登録商標)”T700G−24K、“トレカ(登録商標)”T300−3K、および“トレカ(登録商標)”T700S−12K(以上、東レ(株)製)などが挙げられる。   Commercially available carbon fibers include "TORAYCA.RTM." T800 G-24K, "TORAYCA.RTM." T800 S-24 K, "TORAYCA.RTM." T700 G-24 K, "TORAYCA.RTM." T300- 3K, and "TORAYCA.RTM." T700S-12K (manufactured by Toray Industries, Inc.) and the like.

炭素繊維の形態や配列については、一方向に引き揃えた長繊維や織物等から適宜選択できるが、軽量で耐久性がより高い水準にある炭素繊維強化複合材料を得るためには、炭素繊維が、一方向に引き揃えた長繊維(繊維束)や織物等連続繊維の形態であることが好ましい。   The form and arrangement of carbon fibers can be appropriately selected from long fibers and fabrics aligned in one direction, but in order to obtain a carbon fiber-reinforced composite material that is lightweight and has a higher durability, carbon fibers It is preferable that it is in the form of continuous fibers such as long fibers (fiber bundles) aligned in one direction or a woven fabric.

本発明のプリプレグは、上述のエポキシ樹脂組成物を上記強化繊維に含浸したものである。そのプリプレグの繊維質量分率は好ましくは40〜90質量%であり、より好ましくは50〜80質量%である。繊維質量分率が低すぎると、得られる複合材料の質量が過大となり、比強度および比弾性率に優れる繊維強化複合材料の利点が損なわれることがあり、また、繊維質量分率が高すぎると、樹脂組成物の含浸不良が生じ、得られる複合材料がボイドの多いものとなり易く、その力学特性が大きく低下することがある。   The prepreg of the present invention is obtained by impregnating the above-mentioned epoxy resin composition into the above-mentioned reinforcing fiber. The fiber mass fraction of the prepreg is preferably 40 to 90% by mass, more preferably 50 to 80% by mass. If the fiber mass fraction is too low, the mass of the resulting composite material may be excessive, and the advantages of the fiber-reinforced composite material excellent in specific strength and specific modulus may be lost, and if the fiber mass fraction is too high. Poor impregnation of the resin composition occurs, the resulting composite material tends to have many voids, and its mechanical properties may be greatly reduced.

強化繊維の形態は特に限定されるものではなく、例えば、一方向に引き揃えた長繊維、トウ、織物、マット、ニット、組み紐などが用いられる。また、特に、比強度と比弾性率が高いことを要求される用途には、強化繊維が単一方向に引き揃えられた配列が最も適しているが、取り扱いの容易なクロス(織物)状の配列も本発明には適している。   The form of the reinforcing fiber is not particularly limited, and for example, long fibers aligned in one direction, a tow, a woven fabric, a mat, a knit, a braid, etc. are used. Also, for applications where high specific strength and high specific modulus are required in particular, a unidirectional arrangement of reinforcing fibers is most suitable, but it is in the form of a cloth that is easy to handle. Sequences are also suitable for the present invention.

本発明のプリプレグは、マトリックス樹脂として用いられる前記エポキシ樹脂組成物を、メチルエチルケトンやメタノール等の溶媒に溶解して低粘度化し、強化繊維に含浸させる方法(ウェット法)と、マトリックス樹脂を加熱により低粘度化し、強化繊維に含浸させるホットメルト法(ドライ法)等により作製することができる。   In the prepreg of the present invention, the epoxy resin composition used as a matrix resin is dissolved in a solvent such as methyl ethyl ketone or methanol to lower the viscosity, and impregnated into reinforcing fibers (wet method); It can be prepared by a hot-melt method (dry method) or the like in which a viscosity is increased and impregnated into reinforcing fibers.

ウェット法は、強化繊維をマトリックス樹脂であるエポキシ樹脂組成物の溶液に浸漬した後、引き上げ、オーブン等を用いて溶媒を蒸発させる方法であり、ホットメルト法(ドライ法)は、加熱により低粘度化したエポキシ樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させる方法、または一旦エポキシ樹脂組成物を離型紙等の上にコーティングしたフィルムを作製しておき、次いで強化繊維の両側または片側から前記フィルムを重ね、加熱加圧することにより強化繊維に樹脂を含浸させる方法である。ホットメルト法によれば、プリプレグ中に残留する溶媒が実質上皆無となるため、本発明においては好ましい態様である。   The wet method is a method in which a reinforcing fiber is immersed in a solution of an epoxy resin composition which is a matrix resin, and then pulled up, and the solvent is evaporated using an oven etc. The hot melt method (dry method) is a method of low viscosity by heating. A method of impregnating a reinforced epoxy resin composition directly into a reinforcing fiber, or preparing a film in which the epoxy resin composition is once coated on a release paper or the like, and then laminating the film from both sides or one side of the reinforcing fiber This is a method of impregnating a reinforcing fiber with a resin by heating and pressing. According to the hot melt method, substantially no solvent remains in the prepreg, which is a preferred embodiment in the present invention.

得られたプリプレグを積層後、積層物に圧力を付与しながらマトリックス樹脂を加熱硬化させる方法等により、本発明による繊維強化複合材料が作製される。   After laminating the obtained prepreg, the fiber-reinforced composite material according to the present invention is produced by a method of heating and curing the matrix resin while applying pressure to the laminate.

ここで熱および圧力を付与する方法には、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法および内圧成形法等が採用される。   Here, as a method of applying heat and pressure, a press forming method, an autoclave forming method, a bag forming method, a wrapping tape method, an internal pressure forming method and the like are adopted.

本発明の繊維強化複合材料は、プリプレグを介さず、エポキシ樹脂組成物を直接強化繊維に含浸させた後、加熱硬化せしめる方法、例えば、ハンド・レイアップ法、フィラメント・ワインディング法、プルトルージョン法、レジン・インジェクション・モールディング法、およびレジン・トランスファー・モールディング法等の成形法によっても作製できる。これら方法では、エポキシ樹脂からなる主剤と硬化剤との2液を使用直前に混合してエポキシ樹脂組成物を調製することが好ましい。   The fiber-reinforced composite material of the present invention is a method in which an epoxy resin composition is directly impregnated into a reinforcing fiber without using a prepreg, and then heat curing is carried out, such as a hand layup method, a filament winding method, a pultrusion method, It can also be produced by molding methods such as resin injection molding method and resin transfer molding method. In these methods, it is preferable to prepare an epoxy resin composition by mixing two components of a main agent consisting of an epoxy resin and a curing agent immediately before use.

本発明のエポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂として用いた繊維強化複合材料は、スポーツ用途、航空機用途および一般産業用途に好適に用いられる。より具体的には、航空宇宙用途では、主翼、尾翼およびフロアビーム等の航空機一次構造材用途、フラップ、エルロン、カウル、フェアリングおよび内装材等の二次構造材用途、ロケットモーターケースおよび人工衛星構造材用途等に好適に用いられる。このような航空宇宙用途の中でも、特に耐衝撃性が必要で、かつ、高度飛行中において低温にさらされるため、低温における引張強度が必要な航空機一次構造材用途、特に胴体スキンや主翼スキンにおいて、本発明による繊維強化複合材料が特に好適に用いられる。また、スポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、テニス、バトミントンおよびスカッシュ等のラケット用途、ホッケー等のスティック用途、およびスキーポール用途等に好適に用いられる。さらに一般産業用途では、自動車、船舶および鉄道車両等の移動体の構造材、ドライブシャフト、板バネ、風車ブレード、圧力容器、フライホイール、製紙用ローラ、屋根材、ケーブル、補強筋、および補修補強材料等の土木・建築材料用途等に好適に用いられる。   The fiber reinforced composite material using the epoxy resin composition of the present invention as a matrix resin is suitably used in sports applications, aircraft applications and general industrial applications. More specifically, in aerospace applications, aircraft primary structural applications such as wings, tail and floor beams, secondary structural applications such as flaps, ailerons, cowls, fairings and interiors, rocket motor cases and satellites It is suitably used for structural material applications and the like. Among such aerospace applications, particularly in aircraft primary structural applications, in particular fuselage skins and wing skins, where low impact strength is required and tensile strength at low temperatures is required because they are exposed to low temperatures during advanced flight. The fiber-reinforced composite material according to the present invention is particularly preferably used. In sports applications, golf balls, fishing rods, tennis, rackets such as badminton and squash, stick applications such as hockey, and ski poles are suitably used. Furthermore, in general industrial applications, structural materials of moving bodies such as automobiles, ships and railway vehicles, drive shafts, leaf springs, wind turbine blades, pressure vessels, flywheels, paper rollers, roofing materials, cables, reinforcement bars, and repair reinforcements It is suitably used in civil engineering / building material applications such as materials.

以下、実施例によって、本発明のエポキシ樹脂組成物について、より具体的に説明する。実施例で用いた樹脂原料の作製方法および評価法を次に示す。   Hereinafter, the epoxy resin composition of the present invention will be more specifically described by way of examples. The preparation method and evaluation method of the resin raw material used in the Example are shown next.

<[A]エポキシ樹脂>
・“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、住友化学(株)製)
・“jER(登録商標)”630(トリグリシジルアミノフェノール、三菱化学(株)製)
・GAN(ジグリシジルアニリン、日本化薬(株)製)
・“エピクロン(登録商標)”830(ビスフェノールF型エポキシ樹脂、DIC(株)製)。
<[A] Epoxy resin>
-"Sumiepoxy (registered trademark)" ELM 434 (tetraglycidyl diaminodiphenylmethane, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
・ "JER (registered trademark)" 630 (triglycidyl aminophenol, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
-GAN (diglycidyl aniline, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.)
"Epiclon (registered trademark)" 830 (bisphenol F type epoxy resin, manufactured by DIC Corporation).

<[B]重量平均分子量2,000〜20,000g/molである、ポリスルホン系樹脂>
・下記方法で合成したポリエーテルスルホン(B−1、B−2、B−3)
(B−1、B−2、B−3の製造方法:特開平5−86186号公報を参考とした。具体的な製造方法を参考例1に示す。)
参考例1
攪拌器、温度計、冷却器、留出物分液器および窒素導入管を備えた1Lのフラスコに、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン(以下DHDPSと略す)(50.06g、0.20モル)、トルエン100ml、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(250.8g)、40%水酸化カリウム水溶液(56.0g、0.39モル)を秤量し、攪拌しながら窒素ガスを通じ、反応系をすべて窒素置換した。窒素ガスを通じながら130℃まで加熱した。反応系の温度が上昇するとともにトルエンの還流が開始され、反応系内の水をトルエンとの共沸で除去し、トルエンを反応系に戻しながら共沸脱水を130℃で4時間行った。この後、4,4’−ジクロロジフェニルスルホン(以下DCDPSと略す)(57.40g、0.20モル)をトルエン40gとともに反応系に加え、反応系を150℃に加熱した。トルエンを留出させながら4時間反応させ、高粘度の茶褐色の溶液を得た。反応液の温度を室温まで冷却し、反応溶液をメタノール1kgに投下し、ポリマー粉を析出させた。濾過によりポリマー粉を回収し、これに水1kgを加え、さらに1Nの塩酸を加え、スラリー溶液をpH3〜4になるまで加え、酸性にした。濾過によりポリマー粉を回収した後、ポリマー粉を水1kgで2回洗浄した。さらにメタノール1kgに洗浄し、150℃で12時間真空乾燥した。得られたポリマー粉は白色粉末状で収量は88.3g(収率99.9%:収率=(92.8/464.53(ポリエーテルスルホン成分合成の中間生成物の分子量)/0.2×100より算出)であった。
<[B] polysulfone-based resin having a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000 g / mol>
・ Polyether sulfone synthesized by the following method (B-1, B-2, B-3)
(Method for producing B-1, B-2 and B-3: Reference is made to JP-A-5-86186. A specific production method is shown in Reference Example 1).
Reference Example 1
In a 1 L flask equipped with a stirrer, thermometer, condenser, distillate separator and nitrogen inlet tube, 4,4'-dihydroxydiphenyl sulfone (abbreviated as DHDPS hereinafter) (50.06 g, 0.20 mol) ), Toluene 100 ml, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (250.8 g) and 40% aqueous potassium hydroxide solution (56.0 g, 0.39 mol) are weighed, and nitrogen gas is passed through the reaction while stirring The system was all purged with nitrogen. It was heated to 130 ° C. while passing nitrogen gas. As the temperature of the reaction system rose, reflux of toluene was started, water in the reaction system was removed by azeotropic distillation with toluene, and azeotropic dehydration was carried out at 130 ° C. for 4 hours while returning toluene to the reaction system. After this, 4,4'-dichlorodiphenyl sulfone (hereinafter abbreviated as DCDPS) (57.40 g, 0.20 mol) was added to the reaction system together with 40 g of toluene, and the reaction system was heated to 150 ° C. The reaction was carried out for 4 hours while distilling toluene, to obtain a highly viscous brown solution. The temperature of the reaction solution was cooled to room temperature, and the reaction solution was poured into 1 kg of methanol to precipitate polymer powder. The polymer powder was recovered by filtration, 1 kg of water was added thereto, 1N hydrochloric acid was further added, and the slurry solution was added to pH 3 to 4 to be acidified. After recovering the polymer powder by filtration, the polymer powder was washed twice with 1 kg of water. The mixture was further washed with 1 kg of methanol and vacuum dried at 150 ° C. for 12 hours. The obtained polymer powder is a white powder, and the yield is 88.3 g (yield 99.9%: yield = (92.8 / 464.53 (molecular weight of intermediate product of polyether sulfone component synthesis) / 0. Calculated from 2 × 100).

次に、攪拌機、窒素導入管、温度計、冷却管を取り付けた300mLの三口フラスコに上記で合成したポリエーテルスルホン成分合成の中間生成物(5g、10.7mmol(5/464.53×1000で計算))に対し、DHDPS(1.25g、4.35mmol)、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)200ml、無水炭酸カリウム(0.6g、4.34mmol)を秤量し、NMP反応溶液を攪拌しながら反応温度を150℃にまで上昇させ、反応時間1時間で反応を終了し、反応溶液を500mlのメタノールに投下し、析出固体を粉砕、500mlの水で2回洗浄し、130℃で真空乾燥した。得られたポリマー粉は白色粉末状で収量は7.2g、収率96%(収率は回収したポリエーテルスルホン成分であるポリエーテルスルホンの質量/(仕込んだポリエーテルスルホン成分合成の中間生成物質量+仕込みDHDPS)×100により算出)であった。   Next, an intermediate product (5 g, 10.7 mmol (5 / 464.53 × 1000) of polyether sulfone component synthesis synthesized above in a 300 mL three-necked flask equipped with a stirrer, a nitrogen inlet tube, a thermometer, and a cooling tube Calculation) DHDPS (1.25 g, 4.35 mmol), 200 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and anhydrous potassium carbonate (0.6 g, 4.34 mmol) are weighed out), and the NMP reaction solution is stirred. While raising the reaction temperature to 150 ° C., the reaction is completed in 1 hour, the reaction solution is poured into 500 ml of methanol, the precipitated solid is crushed, washed twice with 500 ml of water, and vacuumed at 130 ° C. It was dry. The obtained polymer powder is white powdery, and the yield is 7.2 g, the yield is 96% (the yield is the mass of polyether sulfone which is the recovered polyether sulfone component / (intermediate product of polyether sulfone component synthesis charged Calculated by: amount + preparation DHDPS) × 100).

特開平5−86186号公報で開示されているポリエーテルスルホンの重量平均分子量が[B]より大きいことを除けば、[B]は特開平5−86186号公報のポリエーテルスルホンと本質的には異ならないため、上記参考例の手順に準拠し、DHDPSの量や、アルカリ金属の量、反応時間を変更することで、重量平均分子量や末端基の変換率の異なるポリエーテルスルホンB−1〜B−3を合成し、実施例で使用した。なお、重量平均分子量は検出器にWATERS社示差屈折計R−401を用い、WATERS社201D型ゲル浸透クロマトグラフGPC−5を用いて測定した。測定条件は、o−クロルフェノール/クロロホルム(容積比2/8)を溶離液とし、カラム温度23℃、試料濃度1〜2mg/mlの溶液を0.1ml注入した。カラムは昭和電工(株)製のShodex80Mを2本と昭和電工(株)製Shodex802を1本とを直列に接続し、溶離液1.0ml/minとした。ポリマー分子量は、標準ポリメタクリル酸メチルによる校正曲線と対比して換算した。   Except that the weight average molecular weight of the polyethersulfone disclosed in JP-A-5-86186 is larger than that of [B], [B] is essentially the same as polyethersulfone described in JP-A-5-86186. Since it does not differ, according to the procedure of the above reference example, polyether sulfone B-1 to B-B having different weight average molecular weights and conversion rates of end groups by changing the amount of DHDPS, the amount of alkali metal, and the reaction time. -3 was synthesized and used in the examples. In addition, the weight average molecular weight was measured using WATERS company differential refractometer R-401 for a detector, and using WATERS company 201 D type gel permeation chromatograph GPC-5. As measurement conditions, o-chlorophenol / chloroform (volume ratio 2/8) was used as an eluent, and 0.1 ml of a solution having a sample temperature of 1 to 2 mg / ml was injected at a column temperature of 23 ° C. As a column, two Shodex 80M manufactured by Showa Denko KK and one Shodex 802 manufactured by Showa Denko K. K. were connected in series to make an eluent 1.0 ml / min. Polymer molecular weight was converted relative to a calibration curve with standard poly (methyl methacrylate).

ガラス転移温度Tgは、上記で合成した[B]を10mg取り出し、TAインスツルメンツ社製DSC2910(型番)を用いて、30℃〜350℃の温度範囲を昇温速度10℃/分にて、測定を行い、JIS K7121−1987に基づいて求めた中間点温度をガラス転移温度Tgとし、耐熱性を評価した。
・B−1(ポリエーテルスルホン、重量平均分子量:4,000、ヒドロキシフェニル末端基 100モル%、Tg:204℃)
・B−2(ポリエーテルスルホン、重量平均分子量:7,000、ヒドロキシフェニル末端基 100モル%、Tg:206℃)
・B−3(ポリエーテルスルホン、重量平均分子量:18,000、ヒドロキシフェニル末端基 86モル%、Tg:214℃)。
・“Virantage(登録商標)”VW−30500RP(ポリスルホン、Solvay Advanced Polymers社製、重量平均分子量:14,000)。
Glass transition temperature Tg takes out 10 mg of [B] synthesized above, and measures it at a temperature range of 30 ° C. to 350 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min using DSC 2910 manufactured by TA Instruments (model number). The heat resistance was evaluated by setting the midpoint temperature determined based on JIS K 7 12 1-1987 as the glass transition temperature Tg.
B-1 (polyether sulfone, weight average molecular weight: 4,000, hydroxyphenyl end group 100 mol%, Tg: 204 ° C.)
B-2 (polyether sulfone, weight average molecular weight: 7,000, hydroxyphenyl end group 100 mol%, Tg: 206 ° C.)
B-3 (polyether sulfone, weight average molecular weight: 18,000, hydroxyphenyl end group 86 mol%, Tg: 214 ° C.).
“Virantage®” VW-30500 RP (polysulfone, manufactured by Solvay Advanced Polymers, weight average molecular weight: 14,000).

<[C]重量平均分子量20,000を超え、100,000g/mol以下である、ポリスルホン系樹脂>
・“Virantage(登録商標)”VW−10700RP(ポリエーテルスルホン、Solvay Advanced Polymers(株)製、重量平均分子量:21,000)
・“スミカエクセル(登録商標)”PES5003P(ポリエーテルスルホン、住友化学工業(株)製、重量平均分子量:47,000)。
・“UDEL(登録商標)”P−3500(ポリスルホン、Solvay Advanced Polymers(株)製、重量平均分子量:80,000)。
<[C] polysulfone-based resin having a weight average molecular weight of more than 20,000 and 100,000 g / mol or less>
"Virantage (registered trademark)" VW-10700RP (polyether sulfone, Solvay Advanced Polymers Co., Ltd., weight average molecular weight: 21,000)
-"Sumika Excel (registered trademark)" PES 5003 P (polyether sulfone, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight: 47,000).
"UDEL (registered trademark)" P-3500 (polysulfone, manufactured by Solvay Advanced Polymers, Ltd., weight average molecular weight: 80,000).

<その他の成分>
・粒子1(“グリルアミド(登録商標)”TR55を原料として作製した熱可塑性樹脂粒子)
(粒子1の製造方法:国際公開第2009/142231号を参考とした。)
100mlの4口フラスコの中に、ポリマーAとして非晶ポリアミド(重量平均分子量 18,000、エムザベルケ社製“グリルアミド(登録商標)”TR55)2.5g、有機溶媒としてN−メチル−2−ピロリドン 42.5g、ポリマーBとしてポリビニルアルコール 5g(日本合成化学工業株式会社“ゴーセノール(登録商標)”GL−05)を加え、80℃に加熱し、ポリマーが溶解するまで攪拌を行った。系の温度を室温に戻した後に、450rpmで攪拌しながら、貧溶媒として50gのイオン交換水を、送液ポンプを経由し、0.41g/分のスピードで滴下を行った。12gのイオン交換水を加えた時点で、系が白色に変化した。全量の水を入れ終わった後に、30分間攪拌し、得られた懸濁液を、ろ過し、イオン交換水100gで洗浄し、80℃ 10時間真空乾燥を行い、白色固体2.2gを得た。得られた粉体を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、平均粒子径16.1μmのポリアミド微粒子であった。
<Other ingredients>
Particles 1 (thermoplastic resin particles produced using "Grilamide (registered trademark)" TR 55 as a raw material)
(Method of producing particle 1: Reference to WO 2009/142231)
In a 100 ml four-necked flask, 2.5 g of amorphous polyamide (weight-average molecular weight 18,000, “Grillamide (registered trademark)” TR 55 manufactured by MESBER QUEUE) as polymer A, N-methyl-2-pyrrolidone as an organic solvent 42 .5 g and 5 g of polyvinyl alcohol as polymer B (Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. "GoSenor (registered trademark)" GL-05) were added, and the mixture was heated to 80 ° C and stirred until the polymer was dissolved. After the temperature of the system was returned to room temperature, 50 g of ion-exchanged water as a poor solvent was dropped at a speed of 0.41 g / min via a feed pump while stirring at 450 rpm. The system turned white when 12 g of deionized water was added. After complete addition of water, the mixture was stirred for 30 minutes, and the obtained suspension was filtered, washed with 100 g of ion exchanged water, and vacuum dried at 80 ° C. for 10 hours to obtain 2.2 g of a white solid . When the obtained powder was observed with a scanning electron microscope, it was polyamide fine particles having an average particle diameter of 16.1 μm.

<エポキシ樹脂硬化剤[D]>
・3,3’−DAS(3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、三井化学ファイン(株)製)。
<Epoxy resin curing agent [D]>
-3,3'-DAS (3,3'- diamino diphenyl sulfone, Mitsui Chemicals Fine Co., Ltd. product).

(1)エポキシ樹脂組成物の調製
(実施例1〜11、比較例1〜2)
ニーダー中に、エポキシ樹脂[A]、ポリスルホン系樹脂[B]および[C]を所定量加え、混練しつつ、160℃まで昇温し、160℃、1時間混練することで、透明な粘調液を得た。混練しつつ80℃まで降温させた後、エポキシ樹脂硬化剤[D]を所定量加え、さらに混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。
(1) Preparation of Epoxy Resin Composition (Examples 1 to 11, Comparative Examples 1 to 2)
A predetermined amount of epoxy resin [A], polysulfone resin [B] and [C] is added to a kneader, and while kneading, the temperature is raised to 160 ° C. and kneading is carried out for 1 hour at 160 ° C. I got a liquid. After lowering the temperature to 80 ° C. while kneading, a predetermined amount of an epoxy resin curing agent [D] was added, and the mixture was further kneaded to obtain an epoxy resin composition.

(比較例3)
特許文献2(特開2016−169381号公報)のエポキシ樹脂組成物の調製方法を用いた。ポリスルホン系樹脂[C]の塊もしくは粗粒子を、ハンマーミルを用いて液体窒素下で機械粉砕し、振動ふるいを用いて100μm以上の粒子をカットし、粒子を得た。金属ビーカー中にエポキシ樹脂[A]およびポリスルホン系樹脂[B]を投入し、100℃、2時間加熱混練し、ポリスルホン系樹脂[B]を完全に溶解させた。その後、エポキシ樹脂硬化剤[D]を加えて攪拌し均一に分散させた。混練を続けたまま、粒子状のポリスルホン系樹脂[C]を加えて、溶解しないように攪拌、分散させ、エポキシ樹脂組成物を得た。
(Comparative example 3)
The preparation method of the epoxy resin composition of patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2016-169381) was used. The lump or coarse particles of the polysulfone resin [C] were mechanically ground under liquid nitrogen using a hammer mill, and particles of 100 μm or more were cut using a vibrating sieve to obtain particles. The epoxy resin [A] and the polysulfone-based resin [B] were put into a metal beaker, and the mixture was heated and kneaded at 100 ° C. for 2 hours to completely dissolve the polysulfone-based resin [B]. Thereafter, an epoxy resin curing agent [D] was added and stirred to disperse uniformly. While kneading was continued, particulate polysulfone resin [C] was added, and the mixture was stirred and dispersed so as not to dissolve, to obtain an epoxy resin composition.

(2)エポキシ樹脂組成物の粘度(η
エポキシ樹脂組成物の粘度は、動的粘弾性測定装置ARES(TAインスツルメンツ社製)を用い、直径40mmのパラレルプレートを用い、昇温速度1.5℃/minで単純昇温し、周波数1Hz、Gap 1mmの測定条件で得られた、複素粘性率ηの80℃における値を採用した。
(2) Viscosity of epoxy resin composition (η * )
The viscosity of the epoxy resin composition is measured using a dynamic viscoelasticity measuring apparatus ARES (manufactured by TA Instruments), using a parallel plate with a diameter of 40 mm, and raising the temperature simply at a heating rate of 1.5 ° C./min. The value at 80 ° C. of the complex viscosity η * obtained under the measurement conditions of Gap 1 mm was adopted.

(3)エポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率
上記(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、2mm厚の“テフロン(登録商標)”製スペーサーにより厚み2mmになるように設定したモールド中に注入した。180℃の温度で2時間硬化させ、厚さ2mmのエポキシ樹脂硬化物を得た。次に、得られたエポキシ樹脂硬化物の板から、幅10mm、長さ60mmの試験片を切り出し、スパン間32mmの3点曲げを測定し、JIS K7171−1994に従い、曲げ弾性率を求めた。
(3) Flexural modulus of epoxy resin cured product After degassing the epoxy resin composition prepared in the above (1) in vacuum, a 2 mm thick spacer made of "Teflon (registered trademark)" to have a thickness of 2 mm It injected | poured in the set mold. It was cured at a temperature of 180 ° C. for 2 hours to obtain an epoxy resin cured product having a thickness of 2 mm. Next, a test piece having a width of 10 mm and a length of 60 mm was cut out of the obtained epoxy resin cured product plate, and a three-point bend of 32 mm between spans was measured to determine a flexural modulus according to JIS K7171-1994.

(4)エポキシ樹脂硬化物の靱性(KIC)測定
上記(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、6mm厚の“テフロン(登録商標)”製スペーサーにより厚み6mmになるように設定したモールド中で、180℃の温度で2時間硬化させ、厚さ6mmのエポキシ樹脂硬化物を得た。このエポキシ樹脂硬化物を12.7×150mmのサイズにカットし、試験片を得た。インストロン万能試験機(インストロン社製)を用い、ASTM D5045(1999)に従って試験片の加工および実験をおこなった。試験片への初期の予亀裂の導入は、液体窒素温度まで冷やした剃刀の刃を試験片にあてハンマーで剃刀に衝撃を加えることで行った。ここでいう、エポキシ樹脂硬化物の靱性とは、開口モードIの臨界応力拡大係数のことを指している。
(4) Measurement of Toughness (K IC ) of Cured Epoxy Resin After degassing the epoxy resin composition prepared in the above (1) in vacuum, a 6 mm thick “Teflon (registered trademark)” spacer is used to make the thickness 6 mm In a mold set to be as described above, curing was carried out at a temperature of 180 ° C. for 2 hours to obtain an epoxy resin cured product having a thickness of 6 mm. The epoxy resin cured product was cut into a size of 12.7 × 150 mm to obtain a test piece. Test pieces were processed and tested according to ASTM D5045 (1999) using an Instron universal tester (manufactured by Instron). The introduction of the initial pre-crack into the test piece was performed by applying a razor blade cooled to liquid nitrogen temperature to the test piece and impacting the razor with a hammer. Here, the toughness of the cured epoxy resin refers to the critical stress intensity factor of the aperture mode I.

(5)プリプレグの作製
エポキシ樹脂組成物を、ナイフコーターを用いて離型紙上に塗布して樹脂フィルムを作製した。次に、シート状に一方向に配列させた東レ(株)製、炭素繊維“トレカ(登録商標)”T800G−24K−31Eに、樹脂フィルム2枚を炭素繊維の両面から重ね、加熱加圧により樹脂を炭素繊維に含浸させ、炭素繊維の目付が190g/m、マトリックス樹脂の質量分率が35.5%の一方向プリプレグを得た。その際、熱可塑性樹脂粒子を配合したエポキシ樹脂組成物を使用する場合は以下の2段含浸法を適用し、熱可塑性樹脂粒子が表層に高度に局在化したプリプレグを作製した。
(5) Preparation of Prepreg The epoxy resin composition was applied onto release paper using a knife coater to prepare a resin film. Next, two resin films are stacked on both sides of the carbon fiber on carbon fiber “TORAYCA (registered trademark)” T800G-24K-31E, which is arranged in sheet form in one direction, by Toray Industries, Ltd., and heated and pressed. The resin was impregnated into carbon fiber to obtain a unidirectional prepreg having a weight per unit area of carbon fiber of 190 g / m 2 and a mass fraction of matrix resin of 35.5%. In that case, when using the epoxy resin composition which mix | blended the thermoplastic resin particle, the following two-step impregnation method was applied, and the prepreg in which the thermoplastic resin particle was localized highly in surface layer was produced.

まず、熱可塑性樹脂粒子を含まない1次プリプレグを作製した。表1、表2に記載の原料成分の内、エポキシ樹脂に不溶な熱可塑性樹脂粒子を含まないエポキシ樹脂組成物を上記(1)の手順で調製した。この1次プリプレグ用エポキシ樹脂組成物を、ナイフコーターを用いて離型紙上に塗布して、通常の60質量%の目付となる30g/mの1次プリプレグ用樹脂フィルムを作製した。次に、シート状に一方向に配列させた東レ(株)製、炭素繊維“トレカ(登録商標)”T800G−24K−31Eに、この1次プリプレグ用樹脂フィルム2枚を炭素繊維の両面から重ね合せてヒートロールを用い、温度100℃、気圧1気圧で加熱加圧しながら、樹脂を炭素繊維に含浸させ、1次プリプレグを得た。 First, a primary prepreg containing no thermoplastic resin particles was produced. The epoxy resin composition which does not contain the thermoplastic resin particle insoluble in an epoxy resin among the raw material components of Table 1 and Table 2 was prepared in the procedure of said (1). This epoxy resin composition for primary prepreg was applied onto a release paper using a knife coater to prepare a normal resin film of 30 g / m 2 for forming a basis weight of 60% by mass. Next, two sheets of resin film for this primary prepreg are overlapped on both sides of carbon fiber on Toray Industries, Ltd. product, carbon fiber "Treca (registered trademark)" T800G-24K-31E arranged in a sheet shape in one direction. Using a heat roll, the resin was impregnated with carbon fiber while heating and pressurizing at a temperature of 100 ° C. and an atmospheric pressure of 1 atm to obtain a primary prepreg.

さらに、2段含浸用樹脂フィルムを作製するために、ニーダーを用いて、表1、表2に記載の原料成分の内、エポキシ樹脂に不溶な熱可塑性樹脂粒子を記載量の2.5倍としたエポキシ樹脂組成物を上記(1)の手順で調製した。この2段含浸用エポキシ樹脂組成物を、ナイフコーターを用いて離型紙上に塗布して、通常の40質量%の目付となる20g/mの2段含浸用樹脂フィルムを作製した。これを1次プリプレグの両面から重ね合せてヒートロールを用い、温度80℃、気圧1気圧で加熱加圧することで、熱可塑性樹脂粒子が表層に高度に局在化したプリプレグを得た。 Furthermore, in order to produce a resin film for two-stage impregnation, using a kneader, among the raw material components described in Table 1 and Table 2, 2.5 times the amount described in the thermoplastic resin particles insoluble in epoxy resin The resulting epoxy resin composition was prepared by the procedure of (1) above. The two-stage impregnating epoxy resin composition was applied onto a release paper using a knife coater to prepare a normal 20% by mass, 20 g / m 2 two-stage impregnating resin film having a basis weight. This was superposed from both sides of the primary prepreg, and heated and pressurized at a temperature of 80 ° C. and an atmospheric pressure of 1 atm using a heat roll, to obtain a prepreg in which the thermoplastic resin particles are highly localized in the surface layer.

(6)繊維強化複合材料の圧縮強度測定
上記(5)で作製した一方向プリプレグを、繊維方向を圧縮方向と平行に揃えて12ply積層し、積層したプリプレグをナイロンフィルムで隙間のないように覆い、オートクレーブにて、180℃の温度で2時間、0.59MPaの圧力下、昇温速度1.5℃/分で成形し、積層体を作製した。この積層体から厚み2mm、幅15mm、長さ78mmのタブ付き試験片を作製した。この試験片はインストロン万能試験機を用いて、JIS K7076(1991)に従い、0°圧縮強度を測定した。サンプル数はn=5とした。
(6) Measurement of Compressive Strength of Fiber-Reinforced Composite Material: The unidirectional prepreg prepared in (5) is laminated in 12 plies with the fiber direction parallel to the compression direction, and the laminated prepreg is covered with a nylon film without gaps. In an autoclave, molding was performed at a temperature of 180 ° C. for 2 hours under a pressure of 0.59 MPa at a temperature rising rate of 1.5 ° C./min to prepare a laminate. From this laminate, a tab-attached test piece having a thickness of 2 mm, a width of 15 mm and a length of 78 mm was produced. This test piece measured 0 degree compressive strength according to JIS K 7076 (1991) using an Instron universal tester. The number of samples was n = 5.

(7)繊維強化複合材料の層間靭性(GIC)測定
上記(5)で作製した一方向プリプレグを、繊維方向を揃えて20ply積層した。ただし、積層中央面(10ply目と11ply目の間)に、繊維配列方向と直角に、幅40mm、厚み12.5μmのフッ素樹脂製フィルムをはさんだ。)積層したプリプレグをナイロンフィルムで隙間のないように覆い、オートクレーブにて、180℃の温度で2時間、0.59MPaの圧力下、昇温速度1.5℃/分で成形し、一方向繊維強化複合材料を成形した。
(7) Measurement of Interlayer Toughness (G IC ) of Fiber-Reinforced Composite Material The unidirectional prepregs produced in (5) above were laminated in 20 plies with the fiber direction aligned. However, on the center plane of lamination (between the 10 ply eye and the 11 ply eye), a fluorine resin film having a width of 40 mm and a thickness of 12.5 μm is interposed at right angles to the fiber arrangement direction. )) The laminated prepreg is covered with a nylon film without gaps, and molded in an autoclave at a temperature of 180 ° C. for 2 hours under a pressure of 0.59 MPa at a temperature rising rate of 1.5 ° C./min. A reinforced composite was formed.

得られた一方向繊維強化複合材料を、幅20mm、長さ195mmにカットした。繊維方向は、サンプルの長さ側と平行になるようにカットした。JIS K7086(1993)に従い、ピン負荷用ブロック(長さ25mm、アルミ製)を試験片端(フィルムをはさんだ側)に接着した。亀裂進展を観察しやすくするため、試験片の両側面に白色塗料を塗った。   The obtained unidirectional fiber reinforced composite material was cut into a width of 20 mm and a length of 195 mm. The fiber direction was cut parallel to the length side of the sample. According to JIS K 7086 (1993), a pin load block (length 25 mm, made of aluminum) was adhered to the end of the test piece (the side across the film). A white paint was applied to both sides of the test piece to facilitate observation of crack growth.

作製した複合材料製平板を用いて、以下の手順により、GIC測定を行った。 G IC measurement was performed according to the following procedure using the produced composite material flat plate.

JIS K7086(1993)附属書1に従い、インストロン万能試験機(インストロン社製)を用いて試験を行った。クロスヘッドスピードは、亀裂進展が20mmに到達するまでは0.5mm/分、20mm到達後は1mm/分とした。JIS K7086(1993)にしたがって、荷重、変位、および、亀裂長さから、亀裂進展初期の限界荷重のモードI層間破壊靭性値(亀裂進展初期のGIC)および亀裂進展過程のモードI層間破壊靭性値を算出した。亀裂進展初期のGICと亀裂進展量10mmから60mmにおける5点以上の測定値、計6点以上の測定値の平均をGICとして比較した。 According to JIS K 7086 (1993) Annex 1, tests were conducted using an Instron universal tester (manufactured by Instron). The crosshead speed was 0.5 mm / min until crack growth reached 20 mm, and 1 mm / min after 20 mm. According to JIS K 7086 (1993), from load, displacement, and crack length, Mode I interlaminar fracture toughness value of critical load at the initial stage of crack growth (G IC at initial stage of crack development) and Mode I interlaminar fracture toughness of crack progress process The value was calculated. Crack growth early G IC and crack propagation than 10mm measured value of 5 or more in 60mm from an average of six or more points of measurements were compared as G IC.

(実施例1)
混練装置で、50質量部の“スミエポキシ(登録商標)”ELM434(多官能アミン型エポキシ樹脂)、50質量部のGAN(2官能アミン型エポキシ樹脂)、155質量部のB−1(重量平均分子量2,000〜20,000g/molであるポリスルホン系樹脂[B])、6質量部の“スミカエクセル(登録商標)”PES5003P(重量平均分子量20,000を超え、100,000g/mol以下であるポリスルホン系樹脂[C])を混練した後、エポキシ樹脂硬化剤[D]である3,3’−DASを50質量部混練して、エポキシ樹脂組成物を作製した。表1に、組成と割合を示す(表1中、数字は質量部を表す)。得られたエポキシ樹脂組成物について、上記の(2)エポキシ樹脂組成物の粘度(η)、(3)エポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率、(4)エポキシ樹脂硬化物の靱性(KIC)、(6)繊維強化複合材料の圧縮強度測定、(7)繊維強化複合材料の層間靭性(GIC)を実施した。結果を表1に示す。
Example 1
50 parts by weight of “Sumiepoxy (registered trademark)” ELM 434 (polyfunctional amine type epoxy resin), 50 parts by weight of GAN (bifunctional amine type epoxy resin), 155 parts by weight of B-1 (weight average molecular weight) Polysulfone-based resin [B] having a weight of 2,000 to 20,000 g / mol, 6 parts by weight of "Sumica Excel (registered trademark)" PES 5003 P (weight average molecular weight of more than 20,000 and 100,000 g / mol or less) After knead | mixing polysulfone type-resin [C], 50 mass parts of 3,3'-DAS which is epoxy resin hardening agent [D] are knead | mixed, and the epoxy resin composition was produced. The composition and the ratio are shown in Table 1 (numbers in the table represent parts by mass). About the obtained epoxy resin composition, the above-mentioned (2) viscosity (η * ) of epoxy resin composition, (3) flexural modulus of epoxy resin cured product, (4) toughness of epoxy resin cured product (K IC ) (6) Measurement of compressive strength of fiber-reinforced composite material, (7) Interlaminar toughness (G IC ) of fiber-reinforced composite material. The results are shown in Table 1.

(実施例2〜11)
エポキシ樹脂、ポリスルホン系樹脂、その他の成分、エポキシ樹脂硬化剤および配合量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を作製した。得られたエポキシ樹脂組成物について、実施例1と同様にして測定を実施した。結果を表1に示す。
(Examples 2 to 11)
An epoxy resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the epoxy resin, polysulfone resin, other components, the epoxy resin curing agent, and the compounding amount were changed as shown in Table 1. About the obtained epoxy resin composition, it carried out similarly to Example 1, and implemented measurement. The results are shown in Table 1.

Figure 2019077763
Figure 2019077763

実施例1〜11で得られたエポキシ樹脂硬化物は、弾性率および靭性が良好であった。また得られたエポキシ樹脂組成物は粘度も良好であり、繊維強化複合材料の成形性に問題なく、さらに繊維強化複合材料の圧縮強度や層間靭性が十分に確保できることが明らかとなった。   The cured epoxy resin products obtained in Examples 1 to 11 had good elastic modulus and toughness. Further, it was revealed that the obtained epoxy resin composition had a good viscosity, had no problem in the formability of the fiber-reinforced composite material, and could sufficiently secure the compressive strength and the interlayer toughness of the fiber-reinforced composite material.

Figure 2019077763
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(比較例1)
[B]成分のみを用いて、[C]成分を用いない以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を作製した。得られたエポキシ樹脂硬化物の靭性が不十分であり、繊維強化複合材料の層間靭性が満足できるレベルではなかった。
(Comparative example 1)
An epoxy resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that only the component (B) was used and the component (C) was not used. The toughness of the resulting cured epoxy resin product was insufficient, and the interlaminar toughness of the fiber-reinforced composite material was not at a satisfactory level.

(比較例2)
[B]成分を用いず、[C]成分のみを用いた以外は、実施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を作製した。得られたエポキシ樹脂硬化物は弾性率や靭性が低下し、繊維強化複合材料の圧縮強度や層間靭性が十分に発現しなかった。
(Comparative example 2)
An epoxy resin composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the component [B] was not used and only the component [C] was used. The obtained epoxy resin cured product had a reduced elastic modulus and toughness, and the compressive strength and interlayer toughness of the fiber-reinforced composite material were not sufficiently expressed.

(比較例3)
比較例3は特許文献2(特開2016−169381号公報)の実施例4と同等のエポキシ樹脂組成であり、該特許のエポキシ樹脂組成物調製方法を用いてエポキシ樹脂組成物を作製した。[C]成分がエポキシ樹脂に溶解していないことで、エポキシ樹脂硬化物の弾性率が低下し、繊維強化複合材料の圧縮強度が十分に発現しなかった。
(Comparative example 3)
The comparative example 3 is an epoxy resin composition equivalent to Example 4 of patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2016-169381), and the epoxy resin composition was produced using the epoxy resin composition preparation method of this patent. By the fact that the component [C] was not dissolved in the epoxy resin, the elastic modulus of the cured epoxy resin was lowered, and the compressive strength of the fiber-reinforced composite material was not sufficiently expressed.

本発明によれば、高い弾性率を維持し、優れた靭性を有するエポキシ樹脂硬化物、さらに層間靭性および圧縮強度に優れた繊維強化複合材料を与えるエポキシ樹脂組成物、およびプリプレグを得られるために、特に構造材料に好適に用いられる。例えば、航空宇宙用途では主翼、尾翼およびフロアビーム等の航空機一次構造材用途、フラップ、エルロン、カウル、フェアリングおよび内装材等の二次構造材用途、ロケットモーターケースおよび人工衛星構造材用途等に好適に用いられる。また一般産業用途では、自動車、船舶および鉄道車両等の移動体の構造材、ドライブシャフト、板バネ、風車ブレード、各種タービン、圧力容器、フライホイール、製紙用ローラ、屋根材、ケーブル、補強筋、および補修補強材料等の土木・建築材料用途等に好適に用いられる。さらにスポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、テニス、バトミントンおよびスカッシュ等のラケット用途、ホッケー等のスティック用途、およびスキーポール用途等に好適に用いられる。   According to the present invention, it is possible to obtain an epoxy resin cured product which maintains a high elastic modulus and has excellent toughness, and further provides a fiber-reinforced composite material excellent in interlayer toughness and compressive strength, and a prepreg. In particular, it is suitably used for structural materials. For example, in aerospace applications, for aircraft primary structural applications such as wings, tail wings and floor beams, secondary structural applications such as flaps, ailerons, cowls, fairings and interior materials, rocket motor cases and artificial satellite structural applications, etc. It is preferably used. In general industrial applications, structural materials for moving bodies such as automobiles, ships and railway vehicles, drive shafts, leaf springs, wind turbine blades, various turbines, pressure vessels, flywheels, paper rollers, roofing materials, cables, reinforcing bars, And it is used suitably for civil engineering / construction materials applications, such as repair reinforcement materials. Furthermore, in sport applications, it is suitably used for golf shafts, fishing rods, rackets applications such as tennis, badminton and squash, stick applications such as hockey, and ski pole applications.

Claims (9)

次の構成要素[A]〜[D]を有し、[B]と[C]が[A]に溶解しているエポキシ樹脂組成物。
[A]エポキシ樹脂
[B]重量平均分子量2,000〜20,000g/molである、ポリスルホン系樹脂
[C]重量平均分子量20,000を超え、100,000g/mol以下である、ポリスルホン系樹脂
[D]エポキシ樹脂硬化剤
The epoxy resin composition which has following component [A]-[D], and [B] and [C] are melt | dissolving in [A].
[A] Epoxy resin [B] polysulfone resin having a weight average molecular weight of 2,000 to 20,000 g / mol, polysulfone based resin [C] having a weight average molecular weight of 20,000 and 100,000 g / mol or less [D] Epoxy resin curing agent
[B]と[C]がポリエーテルスルホンである、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 1, wherein [B] and [C] are polyether sulfone. [B]をエポキシ樹脂組成物中に25〜50質量%含み、かつ[C]をエポキシ樹脂組成物中に2〜10質量%含む、請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 1 or 2, wherein 25 to 50% by mass of [B] is contained in the epoxy resin composition, and 2 to 10% by mass of [C] is contained in the epoxy resin composition. [B]がポリエーテルスルホンであり、その末端の60モル%以上がヒドロキシフェニル基である、請求項1〜3のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein [B] is a polyether sulfone, and 60 mol% or more of its terminal is a hydroxyphenyl group. [A]が多官能アミン型エポキシ樹脂を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 4, wherein [A] comprises a polyfunctional amine type epoxy resin. [A]が2官能アミン型エポキシ樹脂を含む、請求項1〜5のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein [A] contains a bifunctional amine type epoxy resin. 請求項1〜6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなる、プリプレグ。 A prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber with the epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6. 強化繊維が炭素繊維である、請求項7に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 7, wherein the reinforcing fiber is carbon fiber. 請求項1〜6のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させてなるエポキシ樹脂硬化物、および強化繊維を含有する繊維強化複合材料。 The fiber reinforced composite material containing the epoxy resin hardened material which hardens the epoxy resin composition in any one of Claims 1-6, and a reinforced fiber.
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