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JP7213620B2 - Epoxy resin composition, prepreg, carbon fiber reinforced composite material and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP7213620B2 - Epoxy resin composition, prepreg, carbon fiber reinforced composite material and manufacturing method thereof - Google Patents

Epoxy resin composition, prepreg, carbon fiber reinforced composite material and manufacturing method thereof Download PDF

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本発明は、エポキシ樹脂組成物、このエポキシ樹脂組成物が強化繊維基材内に含浸して成るプリプレグ、及びこのプリプレグを用いる繊維強化複合材料の製造方法に関する。特に、単位面積当たりの重量が重い強化繊維基材を使用し、幅広い成形条件を採用できるプリプレグ及びこれを用いる繊維強化複合材料の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition, a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber base material with this epoxy resin composition, and a method for producing a fiber-reinforced composite material using this prepreg. In particular, the present invention relates to a prepreg that uses a reinforcing fiber base material having a heavy weight per unit area and can adopt a wide range of molding conditions, and a method for producing a fiber-reinforced composite material using the same.

繊維強化複合材料(以下、「FRP」という。)は、軽量かつ高強度、高剛性であるため、釣り竿やゴルフシャフト等のスポーツ・レジャー用途、自動車や航空機等の産業用途等の幅広い分野で用いられている。FRPの製造には、強化繊維等の長繊維からなる繊維補強材に樹脂を含浸した中間材料であるプリプレグを使用する方法が好適に用いられる。プリプレグを所望の形状に切断した後に賦形し、加熱加圧硬化させることによりFRPからなる成形品を得ることができる。 Fiber-reinforced composite materials (hereinafter referred to as "FRP") are lightweight, high-strength, and high-rigidity, so they are used in a wide range of fields, including sports and leisure applications such as fishing rods and golf shafts, and industrial applications such as automobiles and aircraft. It is A method of using a prepreg, which is an intermediate material obtained by impregnating a resin-impregnated fiber reinforcing material made of long fibers such as reinforcing fibers, is preferably used for the production of FRP. A molded article made of FRP can be obtained by cutting the prepreg into a desired shape, shaping it, and curing it under heat and pressure.

近年では、FRPの製造コスト低減の観点から、FRPの中間材料として、数千~数万本の強化繊維のフィラメントが一方向に配列した強化繊維束に、マトリックス樹脂組成物を含浸させたトウプレグや、短繊維を強化材料として用いたシート状の材料にマトリックス樹脂組成物を含浸させたSMC(シートモールディングコンパウンド)や、単位面積当たりの重量が重い織物、多積層織物にマトリックス樹脂組成物を含浸させた織物プリプレグが使用されている。 In recent years, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of FRP, towpreg and towpreg, which are made by impregnating a reinforcing fiber bundle in which several thousand to tens of thousands of reinforcing fiber filaments are arranged in one direction with a matrix resin composition, have been used as intermediate materials for FRP. , SMC (sheet molding compound) in which a matrix resin composition is impregnated in a sheet-shaped material using short fibers as a reinforcing material, a woven fabric with a heavy weight per unit area, and a multi-layered woven fabric in which a matrix resin composition is impregnated. woven fabric prepreg is used.

しかし、従来のプリプレグ製造に使用されているホットメルト法では、マトリックス樹脂組成物の粘度が高く、上記の様なプリプレグを含浸することが困難である。 However, in the hot-melt method used in conventional prepreg production, the viscosity of the matrix resin composition is high, making it difficult to impregnate the prepreg as described above.

また、従来より、SMCのマトリクス樹脂として低粘度の不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂が広く用いられているが、強化繊維への樹脂含浸性は良好であるが、これらの樹脂組成物には課題が幾つか存在する。
例えば、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂は硬化収縮が大きいことである。硬化収縮は成形品のそり、ひけ、クラックなどの発生の原因となる。硬化収縮を低減するために低収縮剤を添加するケースなどがあるが、低収縮剤の添加により耐熱性低下や強度低下等が起こる。
また、樹脂の粘度制御が難しい課題もある。一般に、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂を用いたプリプレグの製造方法では、強化繊維へ含浸した樹脂組成物の粘度を酸化マグネシウムやイソシアネート等の増粘剤を用いて目標とする粘度に上げることでタックを抑制しているが、水分や温度、増粘剤の添加量の影響で増粘後の粘度が大きくばらつき、安定したタックの制御が難しくなることがある。
更に、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂には反応性希釈剤としてスチレンを含むことが一般的であり、未硬化の樹脂組成物を扱う成形作業場では、揮発したスチレンにより作業環境が悪化する課題があり、エポキシ樹脂をベース樹脂としたFRPの中間材料の開発が望まれている。
Conventionally, low-viscosity unsaturated polyester resins and vinyl ester resins have been widely used as matrix resins for SMC. There are some
For example, unsaturated polyester resins and vinyl ester resins exhibit large cure shrinkage. Cure shrinkage causes warpage, sink marks, cracks, and the like in molded products. In some cases, a low-shrinkage agent is added to reduce curing shrinkage, but the addition of a low-shrinkage agent causes a decrease in heat resistance and strength.
Another problem is that it is difficult to control the viscosity of the resin. Generally, in the method of manufacturing a prepreg using an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin, the viscosity of the resin composition impregnated into the reinforcing fibers is increased to the target viscosity using a thickener such as magnesium oxide or isocyanate. Although tack is suppressed, the viscosity after thickening varies greatly due to the effects of moisture, temperature, and the amount of thickener added, making it difficult to control stable tack.
Furthermore, unsaturated polyester resins and vinyl ester resins generally contain styrene as a reactive diluent, and in molding workshops where uncured resin compositions are handled, volatilized styrene deteriorates the working environment. Therefore, development of an intermediate material for FRP using epoxy resin as a base resin is desired.

エポキシ樹脂組成物としては、例えば以下のものが提案されている。
エポキシ樹脂、ビス-(4-アミノシクロヘキシル)メタン,1,3-ビス-(アミノメチル)-シクロヘキサン,イソホロンジアミン等のアミノ化合物、ジシアンアミド、及びイミダゾール化合物を含有するエポキシ樹脂組成物(特許文献1)。
特定の脂肪族エポキシ化合物からなる反応性希釈剤と、特定構造の脂環式ジアミンを用い、Bステージ化のポットライフが長いエポキシ樹脂組成物、成形材料および繊維強化複合材料(特許文献2)。
As the epoxy resin composition, for example, the following have been proposed.
An epoxy resin composition containing an epoxy resin, an amino compound such as bis-(4-aminocyclohexyl)methane, 1,3-bis-(aminomethyl)-cyclohexane, isophoronediamine, dicyanamide, and an imidazole compound (Patent Document 1) .
An epoxy resin composition, a molding material, and a fiber-reinforced composite material having a long B-stage pot life by using a reactive diluent comprising a specific aliphatic epoxy compound and an alicyclic diamine having a specific structure (Patent Document 2).

特許文献1~2に記載のプリプレグに用いられる樹脂は、低粘度であり、繊維強化基材への含浸性は良好であるが、含浸後のBステージ化の粘度制御が難しく、Bステージ状態が大幅に変化する。従って、Bステージ状態が安定しない為、Bステージ化したFRPの中間材料を短時間成形が可能なプレス成形した場合、樹脂フローしすぎたり、あるいは、流動性が少なく、成形後のFRPに外観不良を生じる。 The resins used in the prepregs described in Patent Documents 1 and 2 have low viscosity and good impregnation properties into the fiber-reinforced base material, but it is difficult to control the viscosity of the B-stage after impregnation, and the B-stage state is difficult. change significantly. Therefore, since the B-stage state is not stable, when the intermediate material of the B-staged FRP is press-molded in a short time, the resin may flow too much or the fluidity is low, resulting in poor appearance of the FRP after molding. produces

また、特許文献3~5には、常温時におけるプリプレグの取扱性を改善し、Tg及び硬化速度を低下させることなく、樹脂フローを抑制したハイサイクルプレス成形用のプリプレグが記載されている。特許文献3~5に記載のプリプレグに用いられる樹脂は、液状エポキシ樹脂に熱可塑樹脂を溶解させ、樹脂粘度を上昇させたものである。しかし、樹脂の粘度が高いため、トウプレグや、SMCや多積層織物プリプレグ製造時に、強化繊維基材層内への樹脂の含浸性が低下し、成形後のFRPにボイドを生じる場合がある。 In addition, Patent Documents 3 to 5 describe prepregs for high-cycle press molding that are improved in handleability at room temperature, do not lower Tg and curing speed, and suppress resin flow. The resins used in the prepregs described in Patent Documents 3 to 5 are obtained by dissolving a thermoplastic resin in a liquid epoxy resin to increase the resin viscosity. However, due to the high viscosity of the resin, the impregnability of the resin into the reinforcing fiber base material layer decreases during the production of towpreg, SMC, and multi-layered woven fabric prepreg, and voids may occur in the molded FRP.

特許文献6には、増粘粒子を配合することにより、幅広い成形条件を採用できるエポキシ樹脂組成物やプリプレグが開示されている。しかし、強化繊維基材に対するエポキシ樹脂組成物の含浸性が十分ではない場合や、プリプレグの成形条件が十分に広いとはいえない場合があった。 Patent Literature 6 discloses an epoxy resin composition and a prepreg that can employ a wide range of molding conditions by blending thickening particles. However, in some cases, the impregnation of the reinforcing fiber base material with the epoxy resin composition is not sufficient, and in some cases, the prepreg molding conditions cannot be said to be wide enough.

特開平6-166742号JP-A-6-166742 国際公開第2017/150521号WO2017/150521 特開2009-292976号Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-292976 特開2009-292977号JP 2009-292977 A 特開2010-248379号JP 2010-248379 A 国際公開第2016/159147号WO2016/159147

トウプレグや、SMCや多積層織物プリプレグを使用したFRPの成形時においては、加熱によって粘度が低下した樹脂組成物が加圧されることにより、該樹脂組成物がプリプレグの内部や表面で激しく流動する。そのため、プリプレグ内から該樹脂組成物が流出し、得られるFRPの内部や表面に樹脂組成物の未含浸部分(樹脂枯れ)が形成される。また、該樹脂組成物の流動に起因して、強化繊維基材の配列が乱れる。その結果、得られるFRPの外観や物性が低下する。さらに、耐熱、耐衝撃特性等の高い力学特性有する樹脂組成物を用いる場合、得られるFRPの性能にばらつきが生じやすく、本来の高い力学特性を安定して得ることができない。 When molding FRP using towpreg, SMC, or multi-layered fabric prepreg, the resin composition whose viscosity is lowered by heating is pressurized, causing the resin composition to flow violently inside and on the surface of the prepreg. . As a result, the resin composition flows out from the inside of the prepreg, and the interior and surface of the obtained FRP are not impregnated with the resin composition (withered resin). Moreover, the arrangement of the reinforcing fiber substrate is disturbed due to the flow of the resin composition. As a result, the appearance and physical properties of the obtained FRP deteriorate. Furthermore, when a resin composition having high mechanical properties such as heat resistance and impact resistance is used, the performance of the resulting FRP tends to vary, and the original high mechanical properties cannot be stably obtained.

本発明の課題は、単位面積当たりの重量が重い強化繊維基材層内に樹脂組成物を十分に含浸することができ、常温におけるプリプレグの取扱性が高く、かつ成形時における樹脂フローが抑制される樹脂組成物を提供することである。即ち、樹脂含浸性及びプリプレグの取扱性を高く維持しつつも、成形時における樹脂フローを抑制することのできる樹脂組成物を提供することである。また、樹脂含浸時又は成形時において、温度変化に対する粘度変化が小さい樹脂組成物を提供することである。さらには、高い耐熱性、高い衝撃特性を有し、高い力学特性を有するFRPを安定して製造することができる樹脂組成物を提供することである。また、これらの樹脂組成物を強化繊維基材層内に含浸させてなるプリプレグ及び該プリプレグを用いるFRPの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to allow the resin composition to be sufficiently impregnated into the reinforcing fiber base material layer, which has a heavy weight per unit area, to improve the handling of the prepreg at room temperature, and to suppress the resin flow during molding. It is to provide a resin composition that That is, it is an object of the present invention to provide a resin composition capable of suppressing resin flow during molding while maintaining high resin impregnability and prepreg handleability. Another object of the present invention is to provide a resin composition that undergoes little change in viscosity with respect to changes in temperature during resin impregnation or molding. Another object of the present invention is to provide a resin composition from which an FRP having high heat resistance, high impact resistance, and high mechanical properties can be stably produced. Another object of the present invention is to provide a prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber base material layer with these resin compositions, and a method for manufacturing an FRP using the prepreg.

本発明者は、プリプレグを構成するエポキシ樹脂組成物に、エポキシ樹脂と、該エポキシ樹脂と低温で反応する硬化剤と、該エポキシ樹脂と高温で反応する硬化剤と、所定温度で膨潤して粘度を上昇させる増粘粒子とを配合して、エポキシ樹脂組成物の粘度を制御することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have found that an epoxy resin composition that constitutes a prepreg contains an epoxy resin, a curing agent that reacts with the epoxy resin at low temperatures, and a curing agent that reacts with the epoxy resin at high temperatures. The present inventors have found that the above problems can be solved by adding thickening particles that increase the viscosity of the epoxy resin composition to control the viscosity of the epoxy resin composition, and have completed the present invention.

上記課題を解決する本発明は、以下に記載のものである。 The present invention for solving the above problems is described below.

〔1〕 少なくとも以下の[A]成分~[D]成分
[A]成分:エポキシ樹脂、
[B]成分:エポキシ樹脂硬化剤、
[C]成分:[A]成分と40℃以下の温度で硬化反応する第1の化合物、
[D]成分:[A]成分を45℃以上の温度で増粘させる第2の化合物、
を含むエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂組成物の調製直後の40℃における粘度を(a)、調製後40℃で48時間経過後の40℃における粘度を(b)としたとき、
(a)=0.05~5Pa・s
(b)=200~200,000Pa・s
であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
[1] At least the following [A] component to [D] component [A] component: epoxy resin,
[B] component: epoxy resin curing agent,
[C] component: a first compound that undergoes a curing reaction with the [A] component at a temperature of 40°C or less;
[D] component: a second compound that thickens the [A] component at a temperature of 45 ° C. or higher;
An epoxy resin composition comprising
When the viscosity at 40°C immediately after preparation of the epoxy resin composition is (a), and the viscosity at 40°C after 48 hours at 40°C after preparation is (b),
(a) = 0.05 to 5 Pa s
(b) = 200 to 200,000 Pa·s
An epoxy resin composition characterized by being

上記〔1〕に記載の発明は、[A]成分と、その硬化剤である[B]成分及び[C]成分と、[A]成分を増粘させる化合物である[D]成分とを含んで成る。[C]成分は比較的低温で[A]成分と硬化反応し、エポキシ樹脂組成物の粘度を上昇させる。[D]成分はエポキシ樹脂組成物中において所定温度でエポキシ樹脂組成物の粘度を上昇させる。[B]成分は比較的高温で[A]成分と反応して硬化してエポキシ樹脂組成物の硬化体を与える。 The invention described in [1] above comprises component [A], components [B] and [C] that are curing agents thereof, and component [D] that is a compound that increases the viscosity of component [A]. consists of Component [C] undergoes a curing reaction with component [A] at a relatively low temperature to increase the viscosity of the epoxy resin composition. The [D] component increases the viscosity of the epoxy resin composition at a predetermined temperature in the epoxy resin composition. The [B] component reacts with the [A] component at a relatively high temperature and cures to give a cured epoxy resin composition.

〔2〕 [C]成分が、アミン及び/又は酸無水物であり、[C]成分の含有量は、[A]成分のエポキシ基の総量あたり、活性水素及び/又は酸無水物当量が0.1~0.4当量となる量である〔1〕に記載のエポキシ樹脂組成物。 [2] The [C] component is an amine and/or an acid anhydride, and the content of the [C] component is such that the active hydrogen and/or acid anhydride equivalent is 0 per the total amount of epoxy groups in the [A] component. .The epoxy resin composition according to [1], wherein the amount is 1 to 0.4 equivalents.

〔3〕 [D]成分が、増粘粒子である〔1〕または〔2〕に記載のエポキシ樹脂組成物。 [3] The epoxy resin composition according to [1] or [2], wherein the component [D] is thickening particles.

〔4〕 [B]成分が、ジシアンジアミド、尿素化合物、及びイミダゾール化合物から選択される1種以上の化合物である〔1〕乃至〔3〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [4] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [3], wherein component [B] is one or more compounds selected from dicyandiamide, urea compounds, and imidazole compounds.

〔5〕[A]成分と[B]成分との反応開始温度が100~150℃である〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [5] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [4], wherein the reaction initiation temperature between the [A] component and the [B] component is 100 to 150°C.

〔6〕 [A]成分と[C]成分との25℃での可使時間が30~360分である〔1〕乃至〔5〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [6] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [5], wherein the pot life of component [A] and component [C] at 25°C is 30 to 360 minutes.

〔7〕 [A]成分と[D]成分とを2℃/分で昇温する場合において、[D]成分が80~110℃で膨潤を開始する〔1〕乃至〔5〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [7] Any one of [1] to [5], wherein the component [D] starts to swell at 80 to 110°C when the temperature of the component [A] and the component [D] is increased at 2°C/min. The epoxy resin composition described.

〔8〕 [C]成分が、25℃における粘度が10~500mPa・sである脂環式ジアミン及び/又は芳香族ジアミンである〔1〕乃至〔7〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [8] The epoxy resin composition according to any one of [1] to [7], wherein component [C] is an alicyclic diamine and/or aromatic diamine having a viscosity of 10 to 500 mPa·s at 25°C. .

〔9〕 [D]成分が、メタクリル酸エステル系化合物、アクリル酸エステル系化合物及びビニル系化合物から成る群から選択される1種又は2種以上の重合単位を有する重合体である〔1〕乃至〔8〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。 [9] Component [D] is a polymer having one or more polymerized units selected from the group consisting of methacrylic acid ester compounds, acrylic acid ester compounds and vinyl compounds [1] to [8] The epoxy resin composition according to any one of [8].

〔10〕 強化繊維基材と、
前記強化繊維基材内に含浸している〔1〕乃至〔9〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物と、
からなるプリプレグであって、
[A]成分の一部と、[C]成分の一部又は全部と、が反応して成るプリプレグ。
[10] a reinforcing fiber base material;
the epoxy resin composition according to any one of [1] to [9] impregnated in the reinforcing fiber base;
A prepreg consisting of
A prepreg formed by reacting part of the component [A] with part or all of the component [C].

上記〔10〕に記載の発明は、上記〔1〕のエポキシ樹脂組成物が強化繊維基材内に含浸して成る。強化繊維基材内に含浸した未反応のエポキシ樹脂組成物は、その後、[A]成分の一部と[C]成分と反応することにより粘度が上昇した状態となっている。 The invention described in [10] above is obtained by impregnating a reinforcing fiber base material with the epoxy resin composition described in [1] above. The unreacted epoxy resin composition impregnated in the reinforcing fiber base material is in a state of having increased viscosity due to reaction with part of the [A] component and the [C] component thereafter.

〔11〕 前記強化繊維基材が炭素繊維ストランドであり、トウプリプレグの形態を有する〔10〕に記載のプリプレグ。 [11] The prepreg of [10], wherein the reinforcing fiber base material is a carbon fiber strand and has the form of a tow prepreg.

〔12〕 前記強化繊維基材が繊維長5~100mmの短繊維で形成されたマットであり、シートモールディングコンパウンドの形態を有する〔10〕に記載のプリプレグ。 [12] The prepreg according to [10], wherein the reinforcing fiber base material is a mat formed of short fibers having a fiber length of 5 to 100 mm, and is in the form of a sheet molding compound.

〔13〕 前記強化繊維基材が織物又は多積層織物であり、織物プリプレグの形態を有する〔10〕に記載のプリプレグ。 [13] The prepreg of [10], wherein the reinforcing fiber base material is a woven fabric or multi-layered woven fabric, and has the form of a woven fabric prepreg.

〔14〕 〔1〕乃至〔9〕のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を強化繊維基材内に含浸させた後、50℃以下の温度で8時間以上加熱処理することを特徴とするプリプレグの製造方法。 [14] A prepreg characterized by impregnating a reinforcing fiber base material with the epoxy resin composition according to any one of [1] to [9], followed by heat treatment at a temperature of 50° C. or less for 8 hours or more. manufacturing method.

〔15〕 〔10〕~〔13〕のいずれかに記載のプリプレグを、金型内で温度130~170℃、圧力0.2~10MPaで1~20分間加熱加圧する繊維強化複合材料の製造方法。 [15] A method for producing a fiber-reinforced composite material, comprising heating and pressing the prepreg according to any one of [10] to [13] in a mold at a temperature of 130 to 170° C. and a pressure of 0.2 to 10 MPa for 1 to 20 minutes. .

本発明のエポキシ樹脂組成物は、[A]成分乃至[C]成分が未反応であり、且つ[D]成分により増粘させられていない状態においては低粘度である。そのため、強化繊維基材への含浸性が極めて優れており、未含浸部が極めて少ないプリプレグを製造することができる。強化繊維基材に含浸されたエポキシ樹脂組成物は所定条件で加熱処理することにより、[A]成分と[C]成分とが反応して粘度を上昇させる。
このエポキシ樹脂組成物は[D]成分を含んでいる。[D]成分は、所定温度でエポキシ樹脂組成物の粘度を上昇させる。そのため、プリプレグに含まれるエポキシ樹脂組成物は、成形時における加熱により、[D]成分の作用によって樹脂粘度が上昇し、且つ、温度変化に対する粘度変化が小さい温度帯を有している。この粘度変化が小さい温度帯で成形を行うことにより、成形時の温度条件や圧力条件を精密に制御しなくても、FRPの品質を安定させることができる。
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて作製されたプリプレグは、[D]成分による増粘が開始する前においても、[A]成分と[C]成分とが反応して粘度上昇している。そのため、温度変化に対する粘度変化が小さい温度帯を広くすることができる。
The epoxy resin composition of the present invention has a low viscosity when the components [A] to [C] are unreacted and the viscosity is not increased by the component [D]. Therefore, it is possible to manufacture a prepreg that has extremely excellent impregnating properties with respect to the reinforcing fiber base material and that has an extremely small amount of unimpregnated portions. By heat-treating the epoxy resin composition impregnated into the reinforcing fiber base material under predetermined conditions, the [A] component and the [C] component react to increase the viscosity.
This epoxy resin composition contains the [D] component. Component [D] increases the viscosity of the epoxy resin composition at a predetermined temperature. Therefore, the epoxy resin composition contained in the prepreg has a temperature range in which the viscosity of the resin rises due to the action of the component [D] when heated during molding, and the change in viscosity with respect to temperature changes is small. By molding in a temperature zone in which the change in viscosity is small, the quality of FRP can be stabilized without precisely controlling the temperature and pressure conditions during molding.
Furthermore, in the prepreg produced using the epoxy resin composition of the present invention, the component [A] reacts with the component [C] and the viscosity increases even before the thickening by the component [D] starts. there is Therefore, it is possible to widen the temperature zone in which the change in viscosity with respect to temperature change is small.

本発明のエポキシ性樹脂組成物を用いて作製したプリプレグは、加熱加圧成形時における樹脂の過剰な流動が生じ難い。その結果、得られるFRPの外観不良、性能不良、及び金型の動作不良等が抑制される。また、エポキシ性樹脂組成物の有する高い耐熱性及び高い衝撃特性が反映された高性能のFRPを安定して製造することができる。 A prepreg produced using the epoxy resin composition of the present invention is less prone to excessive flow of the resin during heat and pressure molding. As a result, appearance defects, performance defects, mold operation defects, etc. of the obtained FRP are suppressed. In addition, it is possible to stably produce a high-performance FRP that reflects the high heat resistance and high impact properties of the epoxy resin composition.

本発明のプリプレグは、特に短時間成形に好適に用いることができる。そのため、本発明のプリプレグを用いて行う本発明のFRPの製造方法は生産性が高い。
The prepreg of the present invention is particularly suitable for short-time molding. Therefore, the FRP production method of the present invention using the prepreg of the present invention has high productivity.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、以下の[A]成分乃至[D]成分
[A]成分:エポキシ樹脂、
[B]成分:エポキシ樹脂硬化剤
[C]成分:[A]成分と40℃以下の温度で硬化反応する第1の化合物、
[D]成分:[A]成分を45℃以上の温度で増粘させる第2の化合物、
を含んで成る。
このエポキシ樹脂組成物の調製直後の40℃における粘度を(a)、調製後40℃で48時間経過後の40℃における粘度を(b)としたとき、以下の関係
(a)=0.05~5Pa・s
(b)=200~200,000Pa・s
具備する。また、本発明においては、(b)/(a)=200~200,000の関係を満たすことが好ましい。
なお、特に断りのない限り、本明細書における粘度は、2℃/分の速度で温度を上げた粘度をいう。
The epoxy resin composition of the present invention comprises the following [A] component to [D] component [A] component: epoxy resin,
[B] component: epoxy resin curing agent [C] component: a first compound that undergoes a curing reaction with the [A] component at a temperature of 40° C. or less;
[D] component: a second compound that thickens the [A] component at a temperature of 45 ° C. or higher;
comprising
When the viscosity at 40°C immediately after preparation of this epoxy resin composition is (a), and the viscosity at 40°C after 48 hours at 40°C after preparation is (b), the following relationship (a) = 0.05 ~5Pa.s
(b) = 200 to 200,000 Pa·s
equip. Further, in the present invention, it is preferable to satisfy the relationship of (b)/(a)=200 to 200,000.
Unless otherwise specified, the viscosity in this specification refers to the viscosity when the temperature is raised at a rate of 2° C./min.

粘度(a)が0.05~5Pa・sである場合、エポキシ樹脂組成物を強化繊維基材内に十分に含浸することができる。粘度(a)の下限値は0.06Pa・s以上であることが好ましく、0.08Pa・s以上であることがより好ましく、0.10Pa・s以上であることがさらに好ましい。粘度(a)が低すぎる場合、後述のプリプレグの加熱処理時にエポキシ樹脂組成物がプリプレグ内で流動して、エポキシ樹脂組成物内に分散する[D]成分がプリプレグ内で偏在する場合がある。粘度(a)の上限値は4.8Pa・s以下であることが好ましく、4.5Pa・s以下であることがより好ましく、4.0Pa・s以下であることがさらに好ましい。粘度(a)が高過ぎる場合、強化繊維基材への含浸性が低下し易い。 When the viscosity (a) is 0.05 to 5 Pa·s, the reinforcing fiber base material can be sufficiently impregnated with the epoxy resin composition. The lower limit of viscosity (a) is preferably 0.06 Pa·s or more, more preferably 0.08 Pa·s or more, and even more preferably 0.10 Pa·s or more. If the viscosity (a) is too low, the epoxy resin composition may flow within the prepreg during heat treatment of the prepreg, which will be described later, and the component [D] dispersed within the epoxy resin composition may be unevenly distributed within the prepreg. The upper limit of the viscosity (a) is preferably 4.8 Pa·s or less, more preferably 4.5 Pa·s or less, and even more preferably 4.0 Pa·s or less. If the viscosity (a) is too high, the impregnation of the reinforcing fiber base material tends to deteriorate.

粘度(b)が200~200,000Pa・sである場合、プリプレグをカットしたり、積層したりする作業に適し、且つ、プリプレグをプレス成形する際に樹脂フローを抑制することができる。粘度(b)の下限値は250Pa・s以上であることが好ましく、400Pa・s以上であることがより好ましく、500Pa・s以上であることがさらに好ましい。粘度(b)が低すぎる場合、プリプレグがべとつき、カットや積層作業が困難であり、また、後述のプリプレグをプレス成形する際にエポキシ樹脂組成物がプリプレグの外部に流出し易くなる。粘度(b)の上限値は180,000Pa・s以下であることが好ましく、150,000Pa・s以下であることがより好ましく、120,000Pa・s以下であることがさらに好ましい。粘度(b)が高過ぎる場合、プレス成形が困難となる場合がある。 When the viscosity (b) is 200 to 200,000 Pa·s, it is suitable for operations such as cutting and laminating prepregs, and resin flow can be suppressed during press molding of prepregs. The lower limit of viscosity (b) is preferably 250 Pa·s or more, more preferably 400 Pa·s or more, and even more preferably 500 Pa·s or more. If the viscosity (b) is too low, the prepreg becomes sticky, making it difficult to cut and laminate, and the epoxy resin composition tends to flow out of the prepreg during press molding of the prepreg, which will be described later. The upper limit of viscosity (b) is preferably 180,000 Pa·s or less, more preferably 150,000 Pa·s or less, and even more preferably 120,000 Pa·s or less. If the viscosity (b) is too high, press molding may become difficult.

上記粘度(a)と(b)とが以下の関係
(b)/(a)=200~100,000
を具備することが好ましい。(b)/(a)の下限値は220以上であることがより好ましく、250以上であることがさらに好ましい。(b)/(a)の上限値は80,000以下であることがより好ましく、70,000以下であることがさらに好ましい。
The above viscosities (a) and (b) have the following relationship (b) / (a) = 200 to 100,000
is preferably provided. The lower limit of (b)/(a) is more preferably 220 or more, even more preferably 250 or more. The upper limit of (b)/(a) is more preferably 80,000 or less, even more preferably 70,000 or less.

(1-1) [A]成分
[A]成分としては、エポキシ樹脂が用いられ、25℃で液状のエポキシ樹脂であることがより好ましい。エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、アルコール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ヒドロフタル酸型エポキシ樹脂、ダイマー酸型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂などの2官能エポキシ樹脂;テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタン、トリス(グリシジルオキシフェニル)メタンのようなグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンのようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂;ナフタレン型エポキシ樹脂;ノボラック型エポキシ樹脂である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などが挙げられる。
(1-1) Component [A] As the component [A], an epoxy resin is used, and an epoxy resin that is liquid at 25°C is more preferable. Epoxy resins include bifunctional epoxy resins such as bisphenol type epoxy resins, alcohol type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, hydrophthalic acid type epoxy resins, dimer acid type epoxy resins, and alicyclic type epoxy resins; tetrakis(glycidyloxyphenyl) glycidyl ether-type epoxy resins such as ethane and tris(glycidyloxyphenyl)methane; glycidylamine-type epoxy resins such as tetraglycidyldiaminodiphenylmethane; naphthalene-type epoxy resins; phenol novolac-type epoxy resins, which are novolak-type epoxy resins; type epoxy resin and the like.

さらには、フェノール型エポキシ樹脂などの多官能エポキシ樹脂が挙げられる。また、ウレタン変性エポキシ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂などの各種変性エポキシ樹脂も用いることができる。 Further examples include polyfunctional epoxy resins such as phenol type epoxy resins. Various modified epoxy resins such as urethane-modified epoxy resins and rubber-modified epoxy resins can also be used.

特に、分子内に芳香族基を有するエポキシ樹脂が好ましく、グリシジルアミン構造、グリシジルエーテル構造のいずれかを有するエポキシ樹脂がより好ましい。また、脂環族エポキシ樹脂も好適に用いることができる。 In particular, an epoxy resin having an aromatic group in the molecule is preferred, and an epoxy resin having either a glycidylamine structure or a glycidyl ether structure is more preferred. Alicyclic epoxy resins can also be suitably used.

グリシジルアミン構造を有するエポキシ樹脂としては、N,N,N’,N’-テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、N,N,O-トリグリシジル-p-アミノフェノール、N,N,O-トリグリシジル-m-アミノフェノール、N,N,O-トリグリシジル-3-メチル-4-アミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾールの各種異性体が例示される。 Examples of epoxy resins having a glycidylamine structure include N,N,N',N'-tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, N,N,O-triglycidyl-p-aminophenol, N,N,O-triglycidyl-m- Various isomers of aminophenol, N,N,O-triglycidyl-3-methyl-4-aminophenol and triglycidylaminocresol are exemplified.

グリシジルエーテル構造を有するエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が例示される。 Examples of epoxy resins having a glycidyl ether structure include bisphenol A-type epoxy resins, bisphenol F-type epoxy resins, bisphenol S-type epoxy resins, and phenol novolak-type epoxy resins.

これらのエポキシ樹脂は、必要に応じて、芳香族環構造などに非反応性置換基を有していても良い。非反応性置換基としては、メチル、エチル、イソプロピルなどのアルキル基;フェニルなどの芳香族基;アルコキシル基;アラルキル基;塩素や臭素などのハロゲン基が例示される。 These epoxy resins may optionally have a non-reactive substituent on the aromatic ring structure or the like. Examples of non-reactive substituents include alkyl groups such as methyl, ethyl and isopropyl; aromatic groups such as phenyl; alkoxyl groups; aralkyl groups; and halogen groups such as chlorine and bromine.

ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型樹脂、ビスフェノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、ビスフェノールS型樹脂等が挙げられる。具体的には、三菱化学(株)社製のjER815、jER828、jER834、jER807(商品名)が例示される。 Bisphenol type epoxy resins include bisphenol A type resin, bisphenol F type resin, bisphenol AD type resin, bisphenol S type resin and the like. Specifically, jER815, jER828, jER834 and jER807 (trade names) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation are exemplified.

脂環型エポキシ樹脂としては、ハンツマン社製社製のアラルダイトCY-179、CY-178、CY-182、CY-183(商品名)が例示される。 Examples of alicyclic epoxy resins include Araldite CY-179, CY-178, CY-182 and CY-183 (trade names) manufactured by Huntsman.

フェノールノボラック型エポキシ樹脂としては、三菱化学(株)社製のjER152、jER154(商品名);ダウケミカル社製のDEN431、DEN485、DEN438(商品名)が例示される。 Examples of phenolic novolac epoxy resins include jER152 and jER154 (trade names) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; DEN431, DEN485 and DEN438 (trade names) manufactured by Dow Chemical Company.

グリシジルアミン構造を有するエポキシ樹脂としては、住友化学(株)製のスミエポキシELM434、スミエポキシELM120、スミエポキシELM100(商品名);ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製のアラルダイトMY720、アラルダイトMY721、アラルダイトMY9512、アラルダイトMY9612、アラルダイトMY9634、アラルダイトMY9663(商品名);三菱化学(株)製のjER604、jER630(商品名);Bakelite AG社製のBakelite EPR494、Bakelite EPR495、Bakelite EPR496、Bakelite EPR497(商品名);ハンツマン・アドバンスト・マテリアル社製のアラルダイトMY0500、アラルダイトMY0510、アラルダイトMY0600(商品名)などが挙げられる。 Examples of epoxy resins having a glycidylamine structure include Sumiepoxy ELM434, Sumiepoxy ELM120, and Sumiepoxy ELM100 (trade names) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Araldite MY9634, Araldite MY9663 (trade name); jER604, jER630 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; Bakelite EPR494, Bakelite EPR495, Bakelite EPR496, Bakelite EPR497 (trade name) manufactured by Bakelite AG; Araldite MY0500, Araldite MY0510, Araldite MY0600 (trade name) manufactured by Material Co., Ltd., and the like can be mentioned.

各種変性エポキシ樹脂としては、ウレタン変性ビスフェノールAエポキシ樹脂として旭電化製のアデカレジンEPU-6、EPU-4(商品名)が例示される。 Examples of various modified epoxy resins include Adeka Resin EPU-6 and EPU-4 (trade names) manufactured by Asahi Denka Co., Ltd. as urethane-modified bisphenol A epoxy resins.

これらのエポキシ樹脂は、適宜選択して1種又は2種以上を混合して用いることができる。 These epoxy resins can be appropriately selected and used singly or in combination of two or more.

樹脂の耐熱性を高めるためには、グリシジルアミン構造を有するエポキシ樹脂を用いることが好ましい。グリシジルアミン構造を有するエポキシ樹脂の配合量は、[A]成分100質量部中、25~85質量部が好ましく、30~80質量部がより好ましい。グリシジルアミン構造を有するエポキシ樹脂の配合量が25質量部未満である場合、十分な耐熱性が得られない場合がある。85質量部を超える場合、耐熱性は十分であるが、樹脂が脆くなるため、十分な衝撃特性を有するFRPが得られない。
また、樹脂の耐熱性を低下させない観点から、主に反応性希釈剤として作用する脂肪族エポキシ樹脂は使用しないことが好ましい。脂肪族エポキシ樹脂は、25℃における粘度が低く、強化繊維基材への含浸を促進するために使用されるが、樹脂硬化物の耐熱性を低下させる課題がある。従って、[A]成分としては、脂肪族エポキシ樹脂を含まないエポキシ樹脂が好ましい。
In order to increase the heat resistance of the resin, it is preferable to use an epoxy resin having a glycidylamine structure. The amount of the epoxy resin having a glycidylamine structure is preferably 25 to 85 parts by mass, more preferably 30 to 80 parts by mass, per 100 parts by mass of component [A]. If the amount of the epoxy resin having a glycidylamine structure is less than 25 parts by mass, sufficient heat resistance may not be obtained. If it exceeds 85 parts by mass, the heat resistance is sufficient, but the resin becomes brittle, and an FRP with sufficient impact resistance cannot be obtained.
Moreover, from the viewpoint of not lowering the heat resistance of the resin, it is preferable not to use an aliphatic epoxy resin that mainly acts as a reactive diluent. Aliphatic epoxy resins have a low viscosity at 25° C. and are used to promote impregnation into reinforcing fiber base materials, but have the problem of reducing the heat resistance of cured resins. Therefore, the [A] component is preferably an epoxy resin that does not contain an aliphatic epoxy resin.

(1-2) [B]成分
[B]成分は、エポキシ樹脂硬化剤である。エポキシ樹脂硬化剤としては、一般にエポキシ樹脂を硬化させうるものであればどのような構造のものでもよい。例えば、アミン、酸無水物(カルボン酸無水物)、フェノール(ノボラック樹脂等)、メルカプタン、ルイス酸アミン錯体、オニウム塩、イミダゾールなどが挙げられる。
これらの中でも、本発明で使用されるエポキシ樹脂硬化剤としては、ジシアンジアミド、尿素化合物、及びイミダゾール化合物から選択される1種以上の化合物が好ましく用いられる。硬化性や硬化後の物性が優れる点から、アミド系の硬化剤であるジシアンジアミド(DICY)やイミダゾール化合物が好ましい。
(1-2) Component [B] Component [B] is an epoxy resin curing agent. The epoxy resin curing agent may generally have any structure as long as it can cure the epoxy resin. Examples thereof include amines, acid anhydrides (carboxylic acid anhydrides), phenols (novolac resins, etc.), mercaptans, Lewis acid amine complexes, onium salts, imidazoles and the like.
Among these, one or more compounds selected from dicyandiamide, urea compounds, and imidazole compounds are preferably used as the epoxy resin curing agent used in the present invention. Dicyandiamide (DICY), which is an amide-based curing agent, and imidazole compounds are preferred from the viewpoint of excellent curability and physical properties after curing.

ジシアンジアミド(DICY)の具体例としては、三菱化学(株)製のjERキュアーDICY7、DICY15(商品名)等が挙げられる。 Specific examples of dicyandiamide (DICY) include jER Cure DICY7 and DICY15 (trade name) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.

また、DICYを用いる場合には、尿素化合物と併用することがより好ましい。DICYはエポキシ樹脂への溶解性がそれほど高くないため、十分に溶解させるためには160℃以上の高温に加熱する必要がある。しかし、尿素化合物と併用することにより溶解温度を下げることができる。
尿素化合物としては、例えば、フェニルジメチルウレア(PDMU)、トルエンビスジメチルウレア(TBDMU)等が挙げられる。
Moreover, when using DICY, it is more preferable to use together with a urea compound. Since DICY does not have a high solubility in epoxy resin, it needs to be heated to a high temperature of 160° C. or higher in order to dissolve it sufficiently. However, the dissolution temperature can be lowered by using it together with a urea compound.
Urea compounds include, for example, phenyldimethylurea (PDMU) and toluenebisdimethylurea (TBDMU).

エポキシ樹脂組成物における[B]成分の配合量は、[A]成分100質量部に対して6~15質量部であることが好ましい。[B]成分の配合量が6質量部以上であれば、架橋密度が十分になり、また十分な硬化速度が得られる。[B]成分の配合量が15質量部以下であれば、[B]成分が過剰に存在することによる硬化樹脂の機械物性の低下や硬化樹脂の濁り等の不具合を抑制することができる。 The amount of component [B] in the epoxy resin composition is preferably 6 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of component [A]. When the amount of component [B] is 6 parts by mass or more, the crosslink density is sufficient and a sufficient curing speed is obtained. When the amount of the component [B] is 15 parts by mass or less, it is possible to suppress problems such as deterioration of the mechanical properties of the cured resin and turbidity of the cured resin due to excessive presence of the [B] component.

[A]成分と[B]成分との反応開始温度は100~150℃であることが好ましく、100~130℃であることがより好ましい。 The reaction initiation temperature between the [A] component and the [B] component is preferably 100 to 150°C, more preferably 100 to 130°C.

[B]成分として、DICY及び尿素化合物(PDMU、TBDMU等)を併用する場合、それらの配合量は、[A]成分100質量部に対して、DICYが3~7質量部、尿素化合物が3~8質量部(ただし、DICYと尿素化合物の合計量が6~15質量部である。)であることが好ましい。 When DICY and a urea compound (PDMU, TBDMU, etc.) are used together as component [B], the blending amount thereof is 3 to 7 parts by mass of DICY and 3 parts by mass of urea compound per 100 parts by mass of component [A]. It is preferably to 8 parts by mass (provided that the total amount of DICY and the urea compound is 6 to 15 parts by mass).

イミダゾール化合物の例としては、1H-イミダゾールの5位の水素をヒドロキシメチル基で、かつ、2位の水素をフェニル基又はトルイル基で置換したイミダゾール化合物が挙げられる。このようなイミダゾール化合物としては、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシ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、2-フェニル-4-ベンジル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-パラトルイル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メタトルイル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メタトルイル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-パラトルイル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールが例示される。このうち、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシ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、2-パラトルイル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メタトルイル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-メタトルイル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-パラトルイル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾールがより好ましい。 Examples of imidazole compounds include imidazole compounds in which the 5-position hydrogen of 1H-imidazole is replaced with a hydroxymethyl group and the 2-position hydrogen is replaced with a phenyl group or a toluyl group. Examples of such imidazole compounds include 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-benzyl-5-hydroxymethylimidazole, 2- para-toluyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-meth-toluyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-meth-toluyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-para-toluyl-4,5-dihydroxymethylimidazole exemplified. Among them, 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-paratoluyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, 2-methatoyl-4-methyl -5-Hydroxymethylimidazole, 2-methatolyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, and 2-paratoluyl-4,5-dihydroxymethylimidazole are more preferred.

また、イミダゾール化合物の例としては、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-メチルイミダゾールや、グリシジルエーテル型の熱硬化性樹脂と2-メチルイミダゾールとを反応させて得られるアダクト化合物が挙げられる。特に、アリールグリシジルエーテル型の熱硬化性樹脂と2-メチルイミダゾールとを反応させて得られるアダクト化合物は、エポキシ樹脂組成物の硬化物の物性を優れたものとすることができるので好ましい。[B]成分として、イミダゾール化合物を使用する場合、[A]成分100質量部に対して、イミダゾール化合物が2~20質量部であることが好ましく、3~15質量部であることがより好ましい。
Further, examples of imidazole compounds include 1-(2-hydroxy-3-phenoxypropyl)-2-methylimidazole and an adduct compound obtained by reacting a glycidyl ether type thermosetting resin with 2-methylimidazole. is mentioned. In particular, an adduct compound obtained by reacting an aryl glycidyl ether type thermosetting resin with 2-methylimidazole is preferable because it can provide excellent physical properties of a cured product of the epoxy resin composition. When an imidazole compound is used as component [B], the amount of imidazole compound is preferably 2 to 20 parts by mass, more preferably 3 to 15 parts by mass, per 100 parts by mass of component [A].

(1-3) [C]成分
[C]成分としては、[A]成分と40℃以下の温度で硬化反応をさせる化合物であれば特に制限なく用いられる。本発明において、[C]成分としては、アミン及び/又は酸無水物であることが好ましく、また、25℃で液状の化合物であることが好ましい。アミンとしては、例えば、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン系硬化剤の各種異性体が挙げられる。
(1-3) Component [C] Component [C] is not particularly limited as long as it is a compound that undergoes a curing reaction with component [A] at a temperature of 40° C. or lower. In the present invention, the [C] component is preferably an amine and/or an acid anhydride, and is preferably a compound that is liquid at 25°C. Examples of amines include various isomers of aliphatic amines, alicyclic amines, and aromatic amine curing agents.

脂肪族アミンとして具体的には、例えば炭素数2~6のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等)、ポリアルキレン(炭素数2~6)ポリアミン(ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等)、これらのアルキル又はヒドロキシアルキル置換体(ジアルキルアミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、メチルイミノビスプロピルアミン等)、脂環式又は複素環式含有脂肪族ポリアミン、例えば、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等、例えばキシリレンジアミン、テトラクロル-p-キシリレンジアミン等が挙げられる。
脂環式アミンとしては、例えば1,3-ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4’-メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)、ビス(4-アミノ-3-メチルジシクロヘキシル)メタン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、例えば、ジアミノジフェニルメタン、m-フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス(4-アミノベンゾエート)、ポリテトラメチレンオキシド-ジ-p-アミノベンゾエート等が挙げられる。
複素環式アミンとしては、例えばピペラジン、1-アミノエチルピペラジン、1,4-ジアミノエチルピペラジン、3-アミノピロリジン、2-(2-アミノエチル)ピロリジン、4,4’-ビピペラジン、4,4’-エチレンジピペリジン、4,4’-トリメチレンジピペリジン、4-(アミノメチル)ピペリジン、3-(4-アミノブチル)ピペリジン等が挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
Specific examples of aliphatic amines include alkylenediamines having 2 to 6 carbon atoms (ethylenediamine, propylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, etc.), polyalkylenes (2 to 6 carbon atoms) polyamines (diethylenetriamine , iminobispropylamine, bis(hexamethylene)triamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, etc.), alkyl- or hydroxyalkyl-substituted products thereof (dialkylaminopropylamine, trimethylhexamethylenediamine, aminoethylethanol amines, methyliminobispropylamine, etc.), alicyclic- or heterocyclic-containing aliphatic polyamines such as 3,9-bis(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetraoxaspiro [5, 5] Undecane and the like, such as xylylenediamine and tetrachloro-p-xylylenediamine.
Alicyclic amines include, for example, 1,3-diaminocyclohexane, isophoronediamine, menzenediamine, 4,4′-methylenedicyclohexanediamine (hydrogenated methylenedianiline), bis(4-amino-3-methyldicyclohexyl) methane and the like.
Examples of aromatic amines include diaminodiphenylmethane, m-phenylenediamine, diaminodiphenylsulfone, diethyltoluenediamine, trimethylenebis(4-aminobenzoate), polytetramethyleneoxide-di-p-aminobenzoate and the like.
Heterocyclic amines include, for example, piperazine, 1-aminoethylpiperazine, 1,4-diaminoethylpiperazine, 3-aminopyrrolidine, 2-(2-aminoethyl)pyrrolidine, 4,4'-bipiperazine, 4,4' -ethylenedipiperidine, 4,4′-trimethylenedipiperidine, 4-(aminomethyl)piperidine, 3-(4-aminobutyl)piperidine and the like.
Examples of acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, Methylhexahydrophthalic anhydride and the like can be mentioned.

[C]成分としては、25℃における粘度が10~500mPa・sである脂環式ジアミン及び/又は芳香族ジアミンを用いることが好ましく、該粘度は20~400mPa・sであることがより好ましい。このような粘度の[C]成分を用いることにより、強化繊維基材内への含浸性を高くすることができる。 As component [C], it is preferable to use an alicyclic diamine and/or aromatic diamine having a viscosity of 10 to 500 mPa·s at 25° C., more preferably 20 to 400 mPa·s. By using the [C] component with such a viscosity, it is possible to enhance the impregnation into the reinforcing fiber base material.

[C]成分として、アミン及び/又は酸無水物を用いる場合、エポキシ樹脂組成物に含まれる[C]成分の量は、エポキシ樹脂組成物に配合されている[A]成分のエポキシ基の総量あたり、活性水素又は酸無水物当量が0.1~0.4当量であることが好ましい。[C]成分の量は、0.15~0.35当量であることがより好ましく、0.2~0.35当量であることがさらに好ましい。この範囲の量で[C]成分を配合することにより、エポキシ樹脂組成物を適度に増粘させることができる。0.1当量未満の場合、プリプレグ中でエポキシ樹脂組成物が十分に増粘しないため、プレス成形時において後述の[D]成分が膨潤を開始する前に粘度が大幅に低下して樹脂フローを生じたり、[D]成分がプリプレグ中で偏在したりする場合がある。0.4当量を超える場合、[A]成分との硬化反応が進行し過ぎてプレス成形が困難になる場合がある。 When an amine and/or an acid anhydride is used as the [C] component, the amount of the [C] component contained in the epoxy resin composition is the total amount of epoxy groups of the [A] component blended in the epoxy resin composition. The active hydrogen or acid anhydride equivalent is preferably 0.1 to 0.4 equivalent per unit. The amount of component [C] is more preferably 0.15 to 0.35 equivalents, more preferably 0.2 to 0.35 equivalents. By blending the [C] component in an amount within this range, the epoxy resin composition can be appropriately thickened. If the amount is less than 0.1 equivalent, the epoxy resin composition will not be sufficiently thickened in the prepreg, and the viscosity will decrease significantly before the component [D] described below starts to swell during press molding, resulting in resin flow. or the [D] component may be unevenly distributed in the prepreg. If it exceeds 0.4 equivalents, the curing reaction with the component [A] may proceed too much, making press molding difficult.

[A]成分と[C]成分との25℃での可使時間が30~360分であることが好ましく、60~300分であることが好ましい。尚、[A]成分と[C]成分との可使時間とは、[A]成分と[C]成分を混合し、100gを25℃で放置し、樹脂粘度が初期の2倍に到達した時間である。
25℃での可使時間が30分未満の場合、硬化反応が早過ぎ、樹脂の粘度が上昇し、強化繊維基材内への樹脂含浸が不十分となる場合がある。25℃での可使時間が360分を超える場合、プリプレグ中でエポキシ樹脂組成物が十分に増粘しないため、プレス成形時において後述の[D]成分が膨潤を開始する前に粘度が大幅に低下して樹脂フローを生じたり、[D]成分がプリプレグ中で偏在したりする場合がある。
The pot life of the components [A] and [C] at 25° C. is preferably 30 to 360 minutes, more preferably 60 to 300 minutes. The usable time of the [A] component and the [C] component is the time when the [A] component and the [C] component are mixed, 100 g is left at 25 ° C., and the resin viscosity reaches twice the initial value. It's time.
If the usable time at 25° C. is less than 30 minutes, the curing reaction may be too rapid, the viscosity of the resin may increase, and impregnation of the reinforcing fiber base material with the resin may be insufficient. If the pot life at 25° C. exceeds 360 minutes, the viscosity of the epoxy resin composition in the prepreg is not sufficiently increased, so that the viscosity significantly increases before the component [D] described below starts to swell during press molding. It may decrease to cause resin flow, or the [D] component may be unevenly distributed in the prepreg.

(1-4) [D]成分
[D]成分としては、[A]成分を45℃以上の温度で増粘させる化合物が用いられる。このような化合物としては、増粘粒子が好ましく用いられる。本発明において増粘粒子とは、[A]成分との硬化反応を伴わずに増粘させる粒子であり、かつ、[A]成分と増粘粒子との混合物を45℃以上の温度帯に加熱することで、その粒子が膨潤し混合物を増粘させる粒子を意味する。即ち、エポキシ樹脂の硬化剤や後述する熱可塑性樹脂は本発明の増粘粒子ではない。増粘粒子は、[A]成分100質量部に対して3~20質量部の配合量で混合物を増粘させる粒子であることが好ましい。増粘粒子としては、単独又は複数の不飽和化合物と架橋性モノマーとを共重合して得られる粒子が例示される。特に限定されないが、アクリル酸エステル系化合物、メタクリル酸エステル系化合物、ビニル化合物の少なくとも1種を単量体単位とする樹脂を含むことが望ましい。
(1-4) [D] Component As the [D] component, a compound that increases the viscosity of the [A] component at a temperature of 45° C. or higher is used. Thickening particles are preferably used as such a compound. In the present invention, the thickening particles are particles that increase the viscosity without a curing reaction with the [A] component, and a mixture of the [A] component and the thickening particles is heated to a temperature range of 45 ° C. or higher. By doing so, it means a particle that swells and thickens the mixture. That is, the epoxy resin curing agent and the thermoplastic resin described later are not the thickening particles of the present invention. The thickening particles are preferably particles that thicken the mixture in an amount of 3 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of component [A]. Examples of thickening particles include particles obtained by copolymerizing single or multiple unsaturated compounds and a crosslinkable monomer. Although not particularly limited, it is desirable to include a resin having at least one monomer unit of an acrylic acid ester compound, a methacrylic acid ester compound, and a vinyl compound.

増粘粒子に用いるアクリル酸エステル系化合物とは、アクリル酸エステル構造を有する化合物とその誘導体をいい、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec-ブチルアクリレート、t-ブチルアクリレート、n-ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレートが挙げられる。 The acrylic acid ester compound used for the thickening particles refers to compounds having an acrylic acid ester structure and derivatives thereof, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, sec-butyl acrylate, t-butyl acrylate, n-hexyl acrylate, cyclohexyl acrylate.

増粘粒子に用いるメタクリル酸エステル化合物とは、メタクリル酸エステル構造を有する化合物とその誘導体をいい、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n-プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n-ブチルメタクリレート、n-ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレートが挙げられる。 The methacrylic acid ester compound used for the thickening particles refers to compounds having a methacrylic acid ester structure and derivatives thereof, such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, and n-hexyl methacrylate. , cyclohexyl methacrylate.

増粘粒子に用いるビニル化合物とは、重合可能なビニル構造を有する化合物をいい、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン及びこれらの芳香環がアルキル基やハロゲン原子等の種々の官能基で置換された化合物が挙げられる。 The vinyl compound used for thickening particles refers to a compound having a polymerizable vinyl structure. Substituted compounds are included.

また、増粘粒子は、メタクリル酸エステル系化合物、アクリル酸エステル系化合物、ビニル系化合物の1種又は2種以上の重合単位からなる重合体であってもよく、構造の異なる2種以上の樹脂を混合した樹脂であってもよい。さらに、
(i)アクリル酸エステル系化合物又はメタクリル酸エステル系化合物、ジエン系化合物の少なくとも1種からなる重合体と、
(ii)アクリル酸エステル系化合物又はメタクリル酸エステル系化合物とラジカル重合性不飽和カルボン酸とからなる重合体と、に、
(iii)金属イオンを添加することでイオン架橋させた複合樹脂であってもよい。
Further, the thickening particles may be a polymer composed of polymerized units of one or more of methacrylic acid ester compounds, acrylic acid ester compounds, and vinyl compounds, and two or more resins having different structures. It may be a resin mixed with moreover,
(i) a polymer comprising at least one of an acrylic acid ester compound, a methacrylic acid ester compound, and a diene compound;
(ii) a polymer comprising an acrylic acid ester compound or a methacrylic acid ester compound and a radically polymerizable unsaturated carboxylic acid;
(iii) It may be a composite resin ionically crosslinked by adding metal ions.

増粘粒子としては、メタクリル酸エステル系化合物、アクリル酸エステル系化合物及びビニル系化合物から成る群から選択される1種又は2種以上の重合単位からなる重合体が好ましく、メタクリル酸アルキル重合体がより好ましい。 The thickening particles are preferably polymers composed of one or more polymer units selected from the group consisting of methacrylic acid ester compounds, acrylic acid ester compounds and vinyl compounds, and alkyl methacrylate polymers are preferred. more preferred.

増粘粒子としては、平均重合度が4,000~40,000であることが好ましい。 The thickening particles preferably have an average degree of polymerization of 4,000 to 40,000.

増粘粒子としては、ゼフィアックF325やゼフィアックF320(いずれもアイカ工業(株))のような、メタクリル酸アルキル重合体からなる市販品を用いることも好ましい。 As the thickening particles, it is also preferable to use commercially available products made of alkyl methacrylate polymers such as Zephiac F325 and Zefiac F320 (both of which are available from Aica Kogyo Co., Ltd.).

増粘粒子の粒径等については特に限定されないが、平均粒子径が0.3~10μmであることが好ましく、0.5~8μmであることがより好ましい。[D]成分の含有量は、[A]成分100質量部に対して3~20質量部であることが好ましく、4~18質量部であることがより好ましく、5~15質量部であることが特に好ましい。 The particle size of the thickening particles is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.3 to 10 μm, more preferably 0.5 to 8 μm. The content of component [D] is preferably 3 to 20 parts by mass, more preferably 4 to 18 parts by mass, and 5 to 15 parts by mass relative to 100 parts by mass of component [A]. is particularly preferred.

[A]成分内に分散する[D]成分は、加熱によりエポキシ樹脂組成物内で膨潤する。該[D]成分の膨潤は、温度及び時間とともに進行し、[D]成分の膨潤に伴ってエポキシ樹脂組成物の粘度は急激に上昇する。
具体的にはエポキシ樹脂組成物を2℃/分で昇温する場合において、[D]成分が80~110℃で膨潤を開始することが好ましく85~105℃で膨潤を開始することがより好ましい。
The [D] component dispersed in the [A] component swells in the epoxy resin composition upon heating. The swelling of the [D] component progresses with temperature and time, and the viscosity of the epoxy resin composition rises rapidly as the [D] component swells.
Specifically, when the epoxy resin composition is heated at a rate of 2°C/min, the component [D] preferably begins to swell at 80 to 110°C, and more preferably at 85 to 105°C. .

エポキシ樹脂組成物は、[D]成分の膨潤前においては粘度が低いため、強化繊維基材層内への含浸性が優れる。[D]成分が膨潤してエポキシ樹脂組成物の粘度が強化繊維基材層内で上昇すると、成形時における樹脂フローが抑制される。その結果、樹脂含浸性と、樹脂フローの抑制と、を高い次元で両立できる。
Since the epoxy resin composition has a low viscosity before the [D] component swells, it is excellent in impregnation into the reinforcing fiber base material layer. When the [D] component swells and the viscosity of the epoxy resin composition increases in the reinforcing fiber base material layer, resin flow during molding is suppressed. As a result, both resin impregnability and suppression of resin flow can be achieved at a high level.

(1-5) 熱可塑性樹脂
本発明のエポキシ樹脂組成物には、上記の[A]~[D]成分の他に熱可塑性樹脂を含有していてもよい。熱可塑性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリアラミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミド、ポリエーテルスルホンポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリビニルホルマールのようなエンジニアリングプラスチックに属する熱可塑性樹脂の一群がより好ましく用いられる。耐熱性や靭性、取り扱い性に優れることから、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン及びポリビニルホルマールなどが特に好ましく使用される。
(1-5) Thermoplastic resin The epoxy resin composition of the present invention may contain a thermoplastic resin in addition to the above components [A] to [D]. Thermoplastic resins include polysulfone, polyetherimide, polyphenylene ether, polyamide, polyacrylate, polyaramid, polyester, polycarbonate, polyphenylene sulfide, polybenzimidazole, polyimide, polyethersulfonepolyketone, polyetherketone, polyetheretherketone, polyvinyl A group of thermoplastic resins belonging to engineering plastics such as formal are more preferably used. Polyimides, polyetherimides, polysulfones, polyethersulfones, polyvinyl formals, and the like are particularly preferably used because of their excellent heat resistance, toughness, and handleability.

熱可塑性樹脂の配合形態としては、任意の形態を取ることができる。例えば、粉体状の熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂中にニーダーなどを用いて混錬、分散させても良いし、エポキシ樹脂中で加熱するなどして、エポキシ樹脂中に熱可塑性樹脂を溶解させても良い。本発明のエポキシ樹脂組成物は、一部の熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂に溶解させ、残部の熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂に分散させて使用することが好ましい。 The thermoplastic resin may be mixed in any form. For example, a powdery thermoplastic resin may be kneaded and dispersed in the epoxy resin using a kneader or the like, or the thermoplastic resin may be dissolved in the epoxy resin by heating the epoxy resin. Also good. The epoxy resin composition of the present invention is preferably used by dissolving part of the thermoplastic resin in the epoxy resin and dispersing the remainder of the thermoplastic resin in the epoxy resin.

粉体状の熱可塑性樹脂の粒径としては、0.2~100μmであることが好ましく、0.5~80μmであることがより好ましい。 The particle size of the powdery thermoplastic resin is preferably 0.2 to 100 μm, more preferably 0.5 to 80 μm.

熱可塑性樹脂の配合量としては、エポキシ樹脂100質量部に対して5~30質量部であることが好ましく、5~20質量部であることがより好ましい。
The blending amount of the thermoplastic resin is preferably 5 to 30 parts by mass, more preferably 5 to 20 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin.

(1-6) その他の添加剤
本発明のエポキシ樹脂組成物には、難燃剤や無機系充填剤、内部離型剤が配合されてもよい。
(1-6) Other Additives The epoxy resin composition of the present invention may contain flame retardants, inorganic fillers and internal release agents.

難燃剤としては、リン系難燃剤が例示される。リン系難燃剤としては、分子中にリン原子を含むものであれば特に限定されず、例えば、リン酸エステル、縮合リン酸エステル、ホスファゼン化合物、有機ホスフィン酸金属塩などの有機リン化合物や赤リンが挙げられる。耐熱性の観点から特に、有機ホスフィン酸金属塩が好ましく使用される。 Examples of flame retardants include phosphorus-based flame retardants. The phosphorus-based flame retardant is not particularly limited as long as it contains a phosphorus atom in the molecule. is mentioned. Organic phosphinic acid metal salts are particularly preferably used from the viewpoint of heat resistance.

有機ホスフィン酸金属塩はリン含有量が高いため、難燃性の発現が良好である。しかも、分解温度が高いため、加工時の圧力や熱などによるブリードアウト現象が起こりにくい。また、エポキシ樹脂に不溶の難燃剤であるため、これを配合したエポキシ樹脂組成物は、通常用いられるような150℃以下に軟化点や融点を持つ固形の難燃剤や液状の難燃剤を配合したエポキシ樹脂組成物と比較すると、例えばプレス成形をした際の樹脂フローが少なくなる。
有機ホスフィン酸金属塩としては、例えばトリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスジフェニルホスフィン酸アルミニウム、ビスジエチルホスフィン酸亜鉛、ビスメチルエチルホスフィン酸亜鉛、ビスジフェニルホスフィン酸亜鉛、ビスジエチルホスフィン酸チタニル、ビスメチルエチルホスフィン酸チタニル、ビスジフェニルホスフィン酸チタニルなどが挙げられる。これらの中でも、高い難燃性や耐湿性を有するエポキシ樹脂組成物が得られる点で、トリスジエチルホスフィン酸アルミニウム、トリスメチルエチルホスフィン酸アルミニウムが好ましい。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
有機ホスフィン酸金属塩やその複合体の市販品としては、例えばExolit OP930、OP935、OP1230(以上、クラリアントジャパン株式会社製)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
有機ホスフィン酸金属塩の平均粒子径は50μm以下が好ましく、20μm以下がより好ましく、10μm以下がさらに好ましい。平均粒子径が50μm以下であれば、十分な難燃性がより発現しやすくなる。
Since the organic phosphinate metal salt has a high phosphorus content, it exhibits good flame retardancy. Moreover, since the decomposition temperature is high, the bleed-out phenomenon caused by pressure and heat during processing is less likely to occur. In addition, since it is a flame retardant that is insoluble in epoxy resin, the epoxy resin composition containing it contains a solid flame retardant or a liquid flame retardant that has a softening point or melting point of 150 ° C. or less, which is usually used. Compared with the epoxy resin composition, for example, the resin flow is reduced during press molding.
Examples of organic phosphinate metal salts include aluminum trisdiethylphosphinate, aluminum trismethylethylphosphinate, aluminum trisdiphenylphosphinate, zinc bisdiethylphosphinate, zinc bismethylethylphosphinate, zinc bisdiphenylphosphinate, and bisdiethylphosphine. titanyl acid, titanyl bismethylethylphosphinate, titanyl bisdiphenylphosphinate and the like. Among these, aluminum trisdiethylphosphinate and aluminum trismethylethylphosphinate are preferable in terms of obtaining an epoxy resin composition having high flame retardancy and moisture resistance.
These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
Examples of commercially available organic phosphinate metal salts and complexes thereof include Exolit OP930, OP935, and OP1230 (manufactured by Clariant Japan KK), but are not limited thereto.
The average particle size of the organic phosphinate metal salt is preferably 50 µm or less, more preferably 20 µm or less, and even more preferably 10 µm or less. When the average particle size is 50 µm or less, sufficient flame retardancy is more easily exhibited.

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

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

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

(1-7) エポキシ樹脂組成物の製造方法
エポキシ樹脂組成物は、[A]~[D]成分を混合することにより製造できる。エポキシ樹脂組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、各成分を同時に混合して調製してもよく、あらかじめ[A]成分に、[B]成分、[D]成分を各々適宜分散させたマスターバッチを調製し、これを用いて調製してもよい。強化繊維基材層内への含浸性の観点から、[A]成分、[B]成分、[D]成分を予め分散させたマスターバッチを調製し、強化繊維基材への含浸前に、25℃で[C]成分を混合することが好ましい。マスターバッチ樹脂と[C]成分を混合後、180分以内に強化繊維基材への含浸することが好ましく、120分以内がより好ましい。
(1-7) Method for Producing Epoxy Resin Composition The epoxy resin composition can be produced by mixing components [A] to [D]. The method for producing the epoxy resin composition is not particularly limited, and any conventionally known method may be used. For example, each component may be mixed at the same time to prepare a masterbatch in which the [A] component, the [B] component, and the [D] component are each appropriately dispersed in advance. good too. From the viewpoint of impregnation into the reinforcing fiber base material layer, a masterbatch in which the [A] component, [B] component, and [D] component are dispersed in advance is prepared, and 25% before impregnation into the reinforcing fiber base material. It is preferable to mix the [C] component at °C. After mixing the masterbatch resin and the [C] component, impregnation into the reinforcing fiber substrate is preferably performed within 180 minutes, more preferably within 120 minutes.

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

(2) プリプレグ
本発明のプリプレグは、強化繊維基材とエポキシ樹脂組成物とから成る。エポキシ樹脂組成物は強化繊維基材層内に一部又は全部が含浸して、強化繊維基材と一体化している。
(2) Prepreg The prepreg of the present invention comprises a reinforcing fiber base material and an epoxy resin composition. The epoxy resin composition is partially or wholly impregnated into the reinforcing fiber base material layer and integrated with the reinforcing fiber base material.

本発明のプリプレグの形状は、強化繊維がストランド状に形成されたトウプレグであっても良く、強化繊維が繊維長5~100mmの短繊維で形成されたSMCであっても良く、強化繊維が、織物、又は多積層織物で形成された織物プリプレグであっても良い。
トウプリプレグとは、数千~数万本の強化繊維のフィラメントが一方向に配列した強化繊維束に、マトリックス樹脂組成物を含浸させた後、これを紙管等のボビンに巻き取ることにより得られる細幅の中間基材である。なお、本発明において、このようにボビンに巻き取られたもの、或いは巻き取られた後に解舒されたものを「トウプリプレグ」と称す。
The shape of the prepreg of the present invention may be a towpreg in which the reinforcing fibers are formed in a strand shape, or may be an SMC in which the reinforcing fibers are short fibers having a fiber length of 5 to 100 mm. It may be a woven fabric prepreg formed of a woven fabric or multi-ply fabric.
Tow prepreg is obtained by impregnating a reinforcing fiber bundle in which several thousand to tens of thousands of reinforcing fiber filaments are arranged in one direction with a matrix resin composition and then winding it around a bobbin such as a paper tube. It is a narrow intermediate base material that can be In the present invention, a material wound around a bobbin in this way or a material unwound after being wound is called a "tow prepreg".

本発明のプリプレグは、本来の粘度が低い樹脂組成物を用いているため、強化繊維基材層内への樹脂含浸が容易である。そして、強化繊維基材内にエポキシ樹脂を含浸した後、50℃以下で8時間以上加熱する。これにより、[A]成分と[C]成分とを反応させてエポキシ樹脂組成物の粘度を増加させる。さらには、加熱成形時において、エポキシ樹脂組成物の粘度を所定温度帯で増粘粒子を用いて上昇させている。そのため、エポキシ樹脂組成物は、粘度変化が緩やかになる温度帯を有し、該温度帯において成形することにより、プリプレグ内からの樹脂フローを抑制できる。その結果、本発明のプリプレグを用いて作製されるFRPは樹脂枯れ等の成形不良が生じ難い。 Since the prepreg of the present invention uses a resin composition that inherently has a low viscosity, it is easy to impregnate the reinforcing fiber base layer with the resin. After impregnating the reinforcing fiber base material with the epoxy resin, the reinforcing fiber base material is heated at 50° C. or lower for 8 hours or longer. Thereby, the [A] component and the [C] component are reacted to increase the viscosity of the epoxy resin composition. Furthermore, during heat molding, the viscosity of the epoxy resin composition is increased in a predetermined temperature range using thickening particles. Therefore, the epoxy resin composition has a temperature zone in which the change in viscosity becomes gentle, and by molding in this temperature zone, resin flow from the prepreg can be suppressed. As a result, the FRP produced using the prepreg of the present invention is less likely to have molding defects such as resin withering.

エポキシ樹脂組成物の含有率(RC)は、プリプレグの全質量を基準として、25~70質量%であることが好ましく、30~70質量%であることがより好ましく、35~65質量%であることが特に好ましい。含有率が25質量%未満である場合は、得られるFRPに空隙などが発生し、機械特性等を低下させる場合がある。含有率が70質量%を超える場合は、強化繊維による補強効果が不十分となり、得られるFRPの機械特性等を低下させる場合がある。 The content (RC) of the epoxy resin composition is preferably 25 to 70% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and 35 to 65% by mass, based on the total mass of the prepreg. is particularly preferred. If the content is less than 25% by mass, voids and the like may occur in the obtained FRP, degrading mechanical properties and the like. If the content exceeds 70% by mass, the reinforcing effect of the reinforcing fibers may be insufficient, and the mechanical properties of the obtained FRP may be deteriorated.

エポキシ樹脂組成物の含有率(RC)は、プリプレグを硫酸に浸漬して、プリプレグ内に含浸している樹脂組成物を溶出させることにより求められる。具体的には以下の方法により求められる。 The content rate (RC) of the epoxy resin composition is determined by immersing the prepreg in sulfuric acid to elute the resin composition impregnated in the prepreg. Specifically, it is obtained by the following method.

先ず、プリプレグを100mm×100mmに切り出して試験片を作製し、その質量を測定する。次いで、このプリプレグの試験片を硫酸中に浸漬して必要により煮沸する。これにより、プリプレグ内に含浸している樹脂組成物を分解して硫酸中に溶出させる。その後、残った繊維をろ別して硫酸で洗浄後、乾燥させて繊維の質量を測定する。硫酸による分解操作の前後の質量変化から樹脂組成物の含有率を算出する。 First, a prepreg is cut into a size of 100 mm×100 mm to prepare a test piece, and its mass is measured. Next, the prepreg test piece is immersed in sulfuric acid and boiled if necessary. As a result, the resin composition impregnated in the prepreg is decomposed and eluted into the sulfuric acid. Thereafter, the remaining fibers are separated by filtration, washed with sulfuric acid, dried, and the mass of the fibers is measured. The content of the resin composition is calculated from the change in mass before and after the decomposition operation with sulfuric acid.

(2-1) 強化繊維基材
強化繊維基材としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維から成る基材が例示される。これらの強化繊維の中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましい。比強度、比弾性率が良好で、軽量かつ高強度のFRPが得られる点で、炭素繊維がより好ましい。引張強度に優れる点でポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が特に好ましい。
(2-1) Reinforcing fiber base material Reinforcing fiber base materials include carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, polyester fiber, ceramic fiber, alumina fiber, boron fiber, metal fiber, mineral fiber, rock fiber and A substrate made of slag fibers is exemplified. Among these reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers are preferred. Carbon fiber is more preferable because it has good specific strength and specific elastic modulus, and provides a lightweight and high-strength FRP. Polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers are particularly preferred because of their excellent tensile strength.

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

強化繊維基材としては、例えば、強化繊維束を経糸及び/又は緯糸として使用した平織物、綾織物、朱子織物や、平行に引き揃えた強化繊維束の集合からなる一方向織物、二方向織物、多軸織物等を挙げることができる。あるいは、強化繊維からなる不織布、ニット、組み紐、繊維長5~100mmの短繊維で形成されたマットなどであっても良い。多軸織物とは、一方向に引き揃えた繊維強化材の束をシート状にして角度を変えて積層し、ナイロン糸、ポリエステル糸、ガラス繊維糸等のステッチ糸で、この積層体を厚さ方向に貫通して、積層体の表面と裏面の間を表面方向に沿って往復しステッチした織物をいう。好ましい多軸織物の例としては、〔+45/-45〕、〔-45/+45〕、〔0/90〕、〔0/+45/-45〕、〔0/-45/+45〕、〔0/+45/90/-45〕等を挙げることができる。0、±45、90は、多軸織物を構成する各層の積層角度を表し、それぞれ一方向に引き揃えた強化繊維の繊維軸方向が、織物の長さ方向に対して0°、±45°、90°であることを示している。積層角度はこれらの角度に限定されず、任意の角度とすることができる。
単位面積あたりの強化繊維量が300~1500g/mであるものが好ましい。プリプレグの強化繊維量が、300g/m未満では、繊維強化複合材料用に成形する際、所定の厚みを得るために積層枚数を多くする必要があり、作業が繁雑となることがある。1500g/mを超えるとプリプレグのドレープ性が低下する傾向にある。
Examples of reinforcing fiber substrates include plain weaves, twill weaves, and satin weaves using reinforcing fiber bundles as warp and/or weft yarns, and unidirectional and bidirectional weaves composed of a set of reinforcing fiber bundles aligned in parallel. , multiaxial fabrics, and the like. Alternatively, it may be a non-woven fabric made of reinforcing fibers, a knit, a braid, a mat made of short fibers with a fiber length of 5 to 100 mm, or the like. Multiaxial woven fabric is a sheet of fiber reinforcement bundles aligned in one direction, laminated at different angles, and stitched with nylon yarn, polyester yarn, glass fiber yarn, etc. It is a woven fabric in which stitches are stitched back and forth along the surface direction between the front and back surfaces of the laminate, penetrating in the direction. Examples of preferred multiaxial fabrics include [+45/-45], [-45/+45], [0/90], [0/+45/-45], [0/-45/+45], [0/ +45/90/−45] and the like. 0, ±45, and 90 represent the lamination angle of each layer constituting the multiaxial fabric, and the fiber axis direction of the reinforcing fibers aligned in one direction is 0° and ±45° with respect to the length direction of the fabric. , 90°. The lamination angle is not limited to these angles and can be any angle.
It is preferable that the amount of reinforcing fibers per unit area is 300 to 1500 g/m 2 . If the amount of reinforcing fibers in the prepreg is less than 300 g/m 2 , it is necessary to increase the number of laminations in order to obtain a predetermined thickness when molding the prepreg for use as a fiber-reinforced composite material, which may complicate the work. If it exceeds 1500 g/m 2 , the drapeability of the prepreg tends to deteriorate.

短繊維で形成されたマットの繊維長は、5~50mmが好ましく、10~50mmがより好ましい。単位面積あたりの強化繊維量が300~1500g/mであるものが好ましく、300~1200g/mであるものがより好ましい。短繊維で形成されたマットは、マトリックス樹脂組成物を含浸させたSMC(シートモールディングコンパウンド)として使用される。 The fiber length of the mat formed of short fibers is preferably 5 to 50 mm, more preferably 10 to 50 mm. The amount of reinforcing fibers per unit area is preferably 300-1500 g/m 2 , more preferably 300-1200 g/m 2 . A mat formed of short fibers is used as an SMC (sheet molding compound) impregnated with a matrix resin composition.

(2-2) プリプレグの製造方法
本発明のプリプレグの製造方法は、ホットメルト法により強化繊維基材内にエポキシ樹脂組成物を含浸させた後、所定の加熱処理を行うことにより作製することができる。
(2-2) Method for producing prepreg The method for producing a prepreg of the present invention can be produced by impregnating a reinforcing fiber base material with an epoxy resin composition by a hot-melt method and then performing a predetermined heat treatment. can.

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

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

<トウプリプレグの製造方法>
本発明のトウプリプレグは、上記エポキシ樹脂組成物を調製し、これを強化繊維束に含浸させ、さらに紙管などのボビンに巻き取ることにより製造することができる。エポキシ樹脂組成物を含浸させる強化繊維束は、樹脂組成物との接触面積が広くなるため、拡幅され扁平形状であることが好ましい。
強化繊維束を拡幅する方法としては、円筒バーに擦過させる方法;振動を加える方法;押しつぶす方法などが挙げられる。
<Method for producing tow prepreg>
The tow prepreg of the present invention can be produced by preparing the epoxy resin composition, impregnating a reinforcing fiber bundle with the epoxy resin composition, and further winding it around a bobbin such as a paper tube. The reinforcing fiber bundle to be impregnated with the epoxy resin composition preferably has a widened and flattened shape because it has a large contact area with the resin composition.
Examples of methods for widening the reinforcing fiber bundle include rubbing with a cylindrical bar; applying vibration; and crushing.

<SMCの製造方法>
本発明のSMCは、上述したエポキシ樹脂組成物を均一に塗布したフィルムを一対製造し、片方のフィルムの樹脂組成物塗布面に強化繊維束を無秩序に撒き、もう一方のフィルムの樹脂組成物塗布面と貼り合わせ、シート状にしたものを圧着含浸し、その後、当該エポキシ樹脂組成物に含まれる[A]成分と[C]成分の硬化反応で室温又は加温下で増粘することにより製造することができる。
<Method for manufacturing SMC>
The SMC of the present invention is produced by manufacturing a pair of films uniformly coated with the epoxy resin composition described above, randomly scattering reinforcing fiber bundles on the surface of one film coated with the resin composition, and coating the other film with the resin composition. Bonded to a surface, pressed and impregnated in a sheet form, and then thickened at room temperature or under heat due to the curing reaction of the [A] component and [C] component contained in the epoxy resin composition. can do.

エポキシ樹脂組成物フィルムをホットメルト法で強化繊維基材層内に含浸させる場合の含浸温度は、30~120℃の範囲が好ましい。含浸温度が30℃未満の場合、エポキシ樹脂の粘度が高く、強化繊維基材層内へ十分に含浸しない場合がある。含浸温度が120℃を超える場合、エポキシ樹脂組成物の硬化反応が進行し、得られるプリプレグの保存安定性が低下したり、ドレープ性が低下したりする場合がある。含浸温度は、40~100℃がより好ましい。
エポキシ樹脂組成物フィルムをホットメルト法で強化繊維基材層内に含浸させる際の含浸圧力は、その樹脂組成物の粘度・樹脂フローなどを勘案し、適宜決定する。
When the epoxy resin composition film is impregnated into the reinforcing fiber substrate layer by hot melt method, the impregnation temperature is preferably in the range of 30 to 120°C. If the impregnation temperature is lower than 30° C., the epoxy resin has a high viscosity and may not be sufficiently impregnated into the reinforcing fiber base material layer. When the impregnation temperature exceeds 120° C., the curing reaction of the epoxy resin composition proceeds, and the resulting prepreg may have reduced storage stability and drape properties. The impregnation temperature is more preferably 40 to 100°C.
The impregnation pressure when the epoxy resin composition film is impregnated into the reinforcing fiber base material layer by the hot-melt method is appropriately determined in consideration of the viscosity and resin flow of the resin composition.

強化繊維基材内にエポキシ樹脂組成物を含浸させた後、50℃以下の温度で8時間以上加熱処理することにより、本発明のプリプレグが得られる。この加熱は[A]成分と[C]成分とを反応させてエポキシ樹脂組成物の粘度を増加させるために行う。加熱温度は20~50℃であることが好ましく、25~45℃であることがより好ましく、25~40℃であることがさらに好ましい。加熱時間は8~100時間であることが好ましく、12~80時間であることが好ましく、24~72時間であることがより好ましい。 The prepreg of the present invention can be obtained by impregnating the reinforcing fiber base material with the epoxy resin composition, followed by heat treatment at a temperature of 50° C. or lower for 8 hours or longer. This heating is carried out to increase the viscosity of the epoxy resin composition by reacting the [A] component and the [C] component. The heating temperature is preferably 20 to 50°C, more preferably 25 to 45°C, even more preferably 25 to 40°C. The heating time is preferably 8 to 100 hours, preferably 12 to 80 hours, more preferably 24 to 72 hours.

(3) 繊維強化複合材料(FRP)
本発明のプリプレグを特定の条件で加熱加圧して硬化させることにより、FRPを得ることができる。本発明のプリプレグを用いて、FRPを製造する方法としては、オートクレーブ成形、プレス成形、内圧成形及び真空アシスト圧空加圧成形等が挙げられる。
(3) Fiber reinforced composite material (FRP)
An FRP can be obtained by curing the prepreg of the present invention by heating and pressurizing it under specific conditions. Examples of methods for producing FRP using the prepreg of the present invention include autoclave molding, press molding, internal pressure molding and vacuum-assisted air pressure molding.

本発明のFRPの製造方法としては、プリプレグを構成するエポキシ樹脂組成物の特徴を活かして、生産性が高く、良質なFRPが得られるという観点から、プレス成形法が好ましい。プレス成形法によるFRPの製造は、本発明のプリプレグ又は本発明のプリプレグを積層して形成したプリフォームを、金型を用いて加熱加圧することにより行う。金型は、予め硬化温度に加熱しておくことが好ましい。 As the method for producing the FRP of the present invention, a press molding method is preferable from the viewpoint of obtaining high-quality FRP with high productivity by taking advantage of the characteristics of the epoxy resin composition that constitutes the prepreg. The FRP is manufactured by the press molding method by heating and pressurizing the prepreg of the present invention or a preform formed by laminating the prepregs of the present invention using a mold. The mold is preferably preheated to the curing temperature.

プレス成形時の金型の温度は、用いるエポキシ樹脂や硬化剤の種類によって適宜決定され特に制限はないが、130~170℃が好ましい。成形温度が130℃以上であれば、十分に硬化反応を起こすことができ、高い生産性でFRPを得ることができる。また、成形温度が170℃以下であれば、樹脂粘度が低くなり過ぎることがなく、金型内における樹脂の過剰な流動を抑えることができる。その結果、金型からの樹脂の流出や繊維の蛇行を抑制できるため、高品質のFRPが得られる。 The temperature of the mold during press molding is appropriately determined depending on the type of epoxy resin and curing agent used, and is not particularly limited, but is preferably 130 to 170°C. If the molding temperature is 130° C. or higher, a sufficient curing reaction can occur, and FRP can be obtained with high productivity. Moreover, if the molding temperature is 170° C. or lower, the resin viscosity does not become too low, and excessive flow of the resin in the mold can be suppressed. As a result, the outflow of the resin from the mold and meandering of the fibers can be suppressed, so that a high-quality FRP can be obtained.

成形時の圧力は、0.2~10MPaである。圧力が0.2MPa以上であれば、樹脂の適度な流動が得られ、外観不良やボイドの発生を防ぐことができる。また、プリプレグが十分に金型に密着するため、良好な外観のFRPを製造することができる。圧力が10MPa以下であれば、樹脂を必要以上に流動させることがないため、得られるFRPの外観不良が生じ難い。また、金型に必要以上の負荷をかけることがないため、金型の変形等が生じ難い。 The pressure during molding is 0.2-10 MPa. When the pressure is 0.2 MPa or more, the resin can be appropriately flowed, and appearance defects and voids can be prevented. In addition, since the prepreg is sufficiently adhered to the mold, FRP with a good appearance can be manufactured. If the pressure is 10 MPa or less, the resin is not caused to flow more than necessary, so that the resulting FRP is less likely to have poor appearance. In addition, since no excessive load is applied to the mold, deformation of the mold is less likely to occur.

成形時における加熱加圧時間(上記の温度及び圧力で成形する時間)は、特に限定されるものではないが、1~20分間であることが好ましく、2~18分間がより好ましい。 The heating and pressurizing time during molding (time for molding at the above temperature and pressure) is not particularly limited, but is preferably 1 to 20 minutes, more preferably 2 to 18 minutes.

以上説明した本発明の製造方法によれば、成形時に金型に不良が生じることを抑制することができる。また、外観不良、性能不良等を抑えた高品質なFRPを高い生産性で得ることができる。
According to the manufacturing method of the present invention described above, it is possible to suppress defects in the mold during molding. In addition, it is possible to obtain high-quality FRP with reduced appearance defects, performance defects, etc., with high productivity.

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

(炭素繊維)
“テナックス(登録商標)”STS40-24K:(引張強度4.2GPa、引張弾性率240GPa、東邦テナックス(株)製)
(Carbon fiber)
“Tenax (registered trademark)” STS40-24K: (tensile strength 4.2 GPa, tensile modulus 240 GPa, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.)

[A]成分
“jER(登録商標)”807:(液状ビスフェニールA型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製)
“jER(登録商標)”828:(液状ビスフェニールA型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製)
“jER(登録商標)”630:(p-アミノフェノール型エポキシ樹脂、三菱化学(株)製)
“YH-404:(テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン型エポキシ樹脂、新日鉄住金化学(株)製)
[A] Component “jER (registered trademark)” 807: (liquid bisphenyl A-type epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
"jER (registered trademark)" 828: (liquid bisphenyl A type epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
"jER (registered trademark)" 630: (p-aminophenol type epoxy resin, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
“YH-404: (tetraglycidyldiaminodiphenylmethane type epoxy resin, manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.)

[B]成分
Dicy7:(ジシアンジアミド、三菱化学(株)製)
“オミキュア(登録商標)”24:(2,4’-トルエンビス(3,3-ジメチルウレア)、ピイ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)
DCMU-99:(3,4-ジクロロフェニル-1,1-ジメチルウレア、保土谷化学工業(株)製)
2P4MHZ-PW:(2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、四国化成工業(株)製)
[B] Component Dicy 7: (dicyandiamide, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
"Omicure (registered trademark)" 24: (2,4'-toluenebis (3,3-dimethylurea), manufactured by PIT Japan Co., Ltd.)
DCMU-99: (3,4-dichlorophenyl-1,1-dimethylurea, manufactured by Hodogaya Chemical Industry Co., Ltd.)
2P4MHZ-PW: (2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole, manufactured by Shikoku Chemical Industry Co., Ltd.)

[C]成分
“IPDA:(イソフォロンジアミン、ピイ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)
“PACM:(ビスパラアミノシクロヘキシルメタン、ピイ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)
“エタキュア100 :(ジエチルトルエンジアミン、ピイ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)
“1.3 BAC:(1,3―ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ピイ・ティ・アイ・ジャパン(株)製)
“MHAC-P”:(メチル-3,6 エンドメチレン-1,2,3,6-テトラヒドロ無水フタル酸、日立化成(株)製)
[C] Component “IPDA: (Isophoronediamine, manufactured by PII Japan Co., Ltd.)
“PACM: (Bis-para-aminocyclohexylmethane, manufactured by PII Japan Co., Ltd.)
“Etacure 100: (diethyltoluenediamine, manufactured by PTI Japan Co., Ltd.)
"1.3 BAC: (1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, manufactured by PII Japan Co., Ltd.)
"MHAC-P": (methyl-3,6 endomethylene-1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)

[C]成分以外のアミン
4,4’-DDS:4,4’-ジアミノジフェニルスルホン(和歌山精化社製の芳香族アミン系硬化剤)
Amines other than [C] component 4,4'-DDS: 4,4'-diaminodiphenylsulfone (aromatic amine curing agent manufactured by Wakayama Seika Co., Ltd.)

[D]成分
“ゼフィアック(登録商標)”F320:(メタクリル酸アルキル重合体)、平均重合度30,000、アイカ工業(株)製)
“ゼフィアック(登録商標)”F325:(メタクリル酸アルキル重合体)、平均重合度4,000、アイカ工業(株)製)
[D] Component “Zefiac (registered trademark)” F320: (Alkyl methacrylate polymer), average degree of polymerization 30,000, manufactured by Aica Kogyo Co., Ltd.)
“Zefiac (registered trademark)” F325: (Alkyl methacrylate polymer), average degree of polymerization 4,000, manufactured by Aica Kogyo Co., Ltd.)

(熱可塑樹脂)
“ウルトラゾーン(登録商標)”E2020P:(ポリエーテルスルホン、BASF製、質量平均分子量32,000、レーザー回折法による平均粒子径が10μmとなるように粉砕して用いた。)
(Thermoplastic resin)
"Ultrason (registered trademark)" E2020P: (Polyethersulfone, manufactured by BASF, weight average molecular weight 32,000, pulverized to an average particle size of 10 μm by laser diffraction method).

(難燃剤)
“EXOLIT(登録商標)OP930”:(ジアルキルホスフィン酸アルミニウム塩、クラリアント(株)製)
(Flame retardants)
"EXOLIT (registered trademark) OP930": (dialkylphosphinic acid aluminum salt, manufactured by Clariant Co., Ltd.)

(実施例1~10、比較例1~4)
(1) エポキシ樹脂組成物の調合
エポキシ樹脂組[A]、[B]成分、[D]成分等を表1に記載する割合で計量し、三本ロールで混練した。この混合樹脂に、[C]成分を表1に記載する割合で混合し、エポキシ樹脂混合物を得た。
(Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 4)
(1) Preparation of Epoxy Resin Composition Epoxy resin groups [A], [B] components, [D] components, etc. were weighed in proportions shown in Table 1 and kneaded with a triple roll. This mixed resin was mixed with the [C] component in the ratio shown in Table 1 to obtain an epoxy resin mixture.

(2) エポキシ樹脂組成物のゲル化時間の測定
エポキシ樹脂組成物3gをサンプルとして準備し、40℃で48時間経過した樹脂の硬化を追跡するためにキュラストメータIIF-120(JSRトレーディング(株)製)を用いて、150℃の温度でゲル化時間を測定した。
(2) Measurement of Gelation Time of Epoxy Resin Composition 3 g of epoxy resin composition was prepared as a sample, and cured at 40° C. for 48 hours. ) was used to measure the gelling time at a temperature of 150°C.

(3) プリプレグの作製
(3-1)トウプレグの作製
強化繊維束として、フィラメント数24,000本の炭素繊維「STS40-24K」を用いてトウプリプレグを作製した。
具体的な作成方法を以下に示す。クリールから強化繊維束を送り出し、開繊バーを通し、幅10から15mmに拡幅させた。拡幅された強化繊維束を、40℃程度に加温されたエポキシ樹脂組成物が塗布されたタッチロールに接触させ、強化繊維束にエポキシ樹脂組成物を付着させた。エポキシ樹脂組成物が付着した強化繊維束を、80℃程度に加温された含浸ロールを通過させることにより、エポキシ樹脂組成物を強化繊維束内部まで含浸させた後、ワインダーにて紙管に巻き取った。その後、40℃で48時間加熱処理してトウプリプレグを作製した。
なお、ドクターブレードとタッチロール間のクリアランスを調整することによって、強化繊維束に対する樹脂の付着量を調整し、トウプレグの炭素繊維含有率は65質量%であった。トウプレグの幅は、約8.5mmであった。
(3) Fabrication of Prepreg (3-1) Fabrication of Tow Preg Carbon fiber "STS40-24K" with 24,000 filaments was used as a reinforcing fiber bundle to fabricate a tow prepreg.
A specific preparation method is shown below. A reinforcing fiber bundle was sent out from a creel, passed through a fiber opening bar, and widened to a width of 10 to 15 mm. The widened reinforcing fiber bundle was brought into contact with a touch roll coated with an epoxy resin composition heated to about 40° C. to adhere the epoxy resin composition to the reinforcing fiber bundle. The reinforcing fiber bundle to which the epoxy resin composition is adhered is passed through an impregnating roll heated to about 80° C. to impregnate the reinforcing fiber bundle with the epoxy resin composition, and then wound around a paper tube with a winder. I took After that, heat treatment was performed at 40° C. for 48 hours to produce a tow prepreg.
The amount of resin adhered to the reinforcing fiber bundle was adjusted by adjusting the clearance between the doctor blade and the touch roll, and the carbon fiber content of the towpreg was 65% by mass. The towpreg width was about 8.5 mm.

(3-2)SMCの作製
SMCは次のように作製した。ポリエチレンフィルムの片面上に、目付量が600g/mとなるように上記で得られたエポキシ樹脂組成物を均一に塗布して第一の樹脂シートを作成した。次いで、前記第一の樹脂シートの面上に、炭素繊維「STS40-24K」を長さ約25mmに切断して、繊維の目付量が1200g/mとなるように二次元ランダムに堆積させて強化繊維束のシート状物を作成した。更に、第二の支持体となるポリエチレンフィルムの片面上に、第一の樹脂シートと同じ目付量の樹脂を塗布して第二の樹脂シートを作成し、前記強化繊維シートの繊維に向けて第二の樹脂シートを貼付した。これを温度80℃、圧力0.5MPaの条件で加熱加圧し、SMC前駆体を得た。その後、このSMC前駆体を40℃で48時間加熱処理してSMCを作製した。このSMCの炭素繊維含有率は50質量%であった。
(3-2) Production of SMC SMC was produced as follows. The epoxy resin composition obtained above was uniformly coated on one side of a polyethylene film so as to have a basis weight of 600 g/m 2 to prepare a first resin sheet. Next, carbon fibers “STS40-24K” were cut into lengths of about 25 mm on the surface of the first resin sheet, and deposited two-dimensionally randomly so that the basis weight of the fibers was 1200 g/m 2 . A sheet of reinforcing fiber bundles was prepared. Furthermore, on one side of a polyethylene film that serves as a second support, a resin having the same basis weight as that of the first resin sheet is applied to prepare a second resin sheet. A second resin sheet was attached. This was heated and pressurized at a temperature of 80° C. and a pressure of 0.5 MPa to obtain an SMC precursor. After that, this SMC precursor was heat-treated at 40° C. for 48 hours to prepare SMC. The carbon fiber content of this SMC was 50% by mass.

(3-3)多軸織物プリプレグの作製
多軸織物プリプレグは、次のように作製した。リバースロールコーターを用いて、離型紙上に、上記で得られたエポキシ樹脂組成物を塗布して150g/m目付の樹脂フィルムを作製した。次に、炭素繊維「STS40-24K」からなる炭素繊維多軸織物(0/90の角度で2枚積層しステッチしたもの、織物基材の総目付500g/m)を使用し、この炭素繊維多軸織物の両面に上記樹脂フィルムを積重し、温度80℃、圧力0.2MPaの条件で加熱加圧した。その後、多軸織物プリプレグを40℃で48時間加熱処理して多軸織物プリプレグを作製した。この多軸織物プリプレグの炭素繊維含有率は63質量%であった。
(3-3) Production of multiaxial woven fabric prepreg A multiaxial woven fabric prepreg was produced as follows. Using a reverse roll coater, the epoxy resin composition obtained above was applied onto release paper to prepare a resin film having a basis weight of 150 g/m 2 . Next, using a carbon fiber multiaxial fabric (two layers laminated and stitched at an angle of 0/90, total basis weight of fabric base material 500 g/m 2 ) made of carbon fiber “STS40-24K”, this carbon fiber The above resin films were stacked on both sides of the multiaxial woven fabric, and heated and pressed under conditions of a temperature of 80° C. and a pressure of 0.2 MPa. After that, the multiaxial fabric prepreg was heat-treated at 40° C. for 48 hours to produce a multiaxial fabric prepreg. The carbon fiber content of this multiaxial fabric prepreg was 63% by mass.

(4)エポキシ樹脂組成物の粘度評価
エポキシ樹脂組成物の調整直後の粘度は、調整後1時間以内のエポキシ樹脂組成物を、レオメトリクス社製レオメーターARES-RDAを用いて測定した。
また、エポキシ樹脂組成物の調整した後、40℃で48時間放置した後のエポキシ樹脂組成物を、レオメトリクス社製レオメーターARES-RDAを用いて測定した。
粘度評価が、直径25mmのパラレルプレート間の樹脂の厚さを0.5mmとした。角速度10ラジアン/秒の条件で昇温速度2℃/分で150℃まで粘度測定を行った。
(4) Evaluation of Viscosity of Epoxy Resin Composition The viscosity of the epoxy resin composition immediately after preparation was measured within 1 hour after preparation using a rheometer ARES-RDA manufactured by Rheometrics.
After the preparation of the epoxy resin composition, the epoxy resin composition was allowed to stand at 40° C. for 48 hours, and then measured using a rheometer ARES-RDA manufactured by Rheometrics.
For viscosity evaluation, the thickness of the resin between parallel plates with a diameter of 25 mm was set to 0.5 mm. Viscosity was measured up to 150° C. at an angular velocity of 10 radian/second and a heating rate of 2° C./min.

(5)プリプレグの樹脂フロー
上記で得られた多軸織物プリプレグを150mm×150mmの寸法にカットし、[0°/90°]/[90°/0°]の2層に積層したプリフォームを得た。プレスの上型及び下型を予め150℃に加熱し、下型上に前記プリフォームを配置し、すぐに上型を降ろしてプレスを閉め、0.1MPaで30秒間保持し、その後、2MPaの圧力をかけて、5分間加熱加圧して硬化させ、硬化後にプレスから取り出して成形品を得た。成形品の端部に流れ出た樹脂のバリを除去し、成形前後の質量を測定し、プリプレグの樹脂フロー量(%)を算出した。
W1;成形前のプリフォームの質量(g)
W2;成形後の成形品(樹脂のバリ除去後)の質量(g)
プリプレグの樹脂フロー量(%)=(W1-W2)/W1×100
樹脂フローの判定
○:良好:樹脂フロー量が 5.0%未満
×:不良:樹脂フロー量が 5.0%以上
(5) Resin flow of prepreg Cut the multiaxial fabric prepreg obtained above into a size of 150 mm × 150 mm and laminate it into two layers of [0 ° / 90 °] / [90 ° / 0 °] to make a preform. Obtained. The upper and lower molds of the press are preheated to 150°C, the preform is placed on the lower mold, the upper mold is immediately lowered, the press is closed, and the pressure is maintained at 0.1 MPa for 30 seconds, and then at 2 MPa. It was cured by applying pressure and heating and pressurizing for 5 minutes, and after curing, it was removed from the press to obtain a molded article. The burrs of the resin that flowed out to the end of the molded product were removed, the mass before and after molding was measured, and the resin flow amount (%) of the prepreg was calculated.
W1; mass of preform before molding (g)
W2; mass (g) of molded product after molding (after removing resin burrs)
Prepreg resin flow amount (%) = (W1-W2)/W1 x 100
Determination of resin flow ○: Good: Resin flow amount is less than 5.0% ×: Poor: Resin flow amount is 5.0% or more

(6)CFRP内部欠陥
上記で得られた多軸織物プリプレグの樹脂フロー測定後のCFRP硬化物を超音波探傷装置(SDS-3600:日本クラウトクレイマー社製)を用い、二重透過法で、周波数5Hz、増幅度 19dBで測定を行った。測定した面積に対し、しきい値50%以下の割合を算出し、CFRP成形物の内部欠陥を評価した。
内部欠陥の判定
○:非常に良好:しきい値50%以下の割合が 1.0%未満
△:良好 :しきい値50%以下の割合が 1.0%以上3.0%未満
×:不良 :しきい値50%以下の割合が 3.0%以上
(6) CFRP internal defect The CFRP cured product after measuring the resin flow of the multiaxial woven prepreg obtained above is measured using an ultrasonic flaw detector (SDS-3600: manufactured by Nippon Krautkramer Co., Ltd.) using a double transmission method. Measurements were made at 5 Hz and an amplification of 19 dB. The ratio of the threshold value of 50% or less was calculated with respect to the measured area, and the internal defect of the CFRP molding was evaluated.
Judgment of internal defects ○: Very good: Less than 1.0% of the threshold value is 50% or less △: Good: 1.0% or more and less than 3.0% of the threshold value is less than 3.0% ×: Bad : Percentage of 50% or less threshold is 3.0% or more

(7)ガラス転移温度
上記で得られた多軸織物プリプレグの樹脂フロー測定後のCFRP硬化物を ASTM D7028法に准じて、炭素繊維強化複合材料のガラス転移温度を測定した。上記成形板を長さ(繊維方向)55mm×幅6mmの試験片に加工し、ユービーエム社製Rheogel-E4000を用い、測定周波数1Hz、昇温速度5℃/分、条件で、30℃からゴム弾性領域まで貯蔵弾性率E’を測定した。logE’を温度に対してプロットし、logE’の平坦領域の近似直線と、E’が転移する領域の近似直線との交点から求められる温度をガラス転移温度(Tg)として記録した。
(7) Glass transition temperature The glass transition temperature of the carbon fiber reinforced composite material was measured according to the ASTM D7028 method for the CFRP cured product after measuring the resin flow of the multiaxial fabric prepreg obtained above. The molded plate was processed into a test piece having a length (fiber direction) of 55 mm and a width of 6 mm. The storage modulus E' was measured up to the elastic region. Log E′ was plotted against temperature, and the temperature obtained from the intersection of the approximate straight line of the flat region of log E′ and the approximate straight line of the transition region of E′ was recorded as the glass transition temperature (Tg).

(8)UL-94V燃焼試験(炭素繊維複合材料板)
上記多軸織物プリプレグを[0°/90°]/[90°/0°]で積層した。この積層物をバッグ内に入れ、オートクレーブ内で2℃/分で昇温し、150℃にて10分間加熱し、硬化させて成形板(炭素繊維強化複合材料)を作製した。
得られた1.0mm厚の炭素繊維複合材料に関して、試験片(長さ127mm×幅12.7mm)に加工し、スガ試験機製燃焼試験機を用いてUL-94V規格に従って燃焼試験を実施した。各試験片の燃焼時間のうち最長の燃焼時間(max)[秒]、総燃焼時間[秒]及び判定結果[V-0、V-1、V-2及びfail]を記録した。結果は表1に示した。
(8) UL-94V combustion test (carbon fiber composite plate)
The multiaxial fabric prepregs were laminated at [0°/90°]/[90°/0°]. This laminate was placed in a bag, heated in an autoclave at a rate of 2° C./min, heated at 150° C. for 10 minutes, and cured to produce a molded plate (carbon fiber reinforced composite material).
The resulting carbon fiber composite material with a thickness of 1.0 mm was processed into a test piece (length 127 mm×width 12.7 mm) and subjected to a combustion test according to the UL-94V standard using a combustion tester manufactured by Suga Test Instruments. The longest burning time (max) [seconds], the total burning time [seconds], and the judgment results [V-0, V-1, V-2 and fail] among the burning times of each test piece were recorded. The results are shown in Table 1.

(9)多軸織物プリプレグの曲げ特性の評価
上記多軸織物プリプレグを[0°/90°]/[0°/90°]/[90°/0°]/[90°/0°]で積層した。この積層物をバッグ内に入れ、オートクレーブ内で2℃/分で昇温し、150℃にて10分間加熱し、硬化させて成形板(炭素繊維強化複合材料)を作製した。
得られた2mm厚の炭素繊維複合材料に関して、試験片(長さ100mm×幅15mm)に加工し、ASTM D790法に准じて、温度23℃、湿度50%RHの環境下、3点曲げ治具で曲げ試験を行い、曲げ強度、曲げ弾性率および曲げ伸度を算出した。結果は表1に示した。
尚、曲げ試験のサポート間距離は、厚み×32倍の64mmとした。
(9) Evaluation of bending properties of multiaxial woven prepreg Laminated. This laminate was placed in a bag, heated in an autoclave at a rate of 2° C./min, heated at 150° C. for 10 minutes, and cured to produce a molded plate (carbon fiber reinforced composite material).
The resulting 2 mm thick carbon fiber composite material was processed into a test piece (length 100 mm x width 15 mm) and subjected to three-point bending in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% RH according to the ASTM D790 method. A bending test was performed using a tool, and bending strength, bending elastic modulus and bending elongation were calculated. The results are shown in Table 1.
The distance between supports in the bending test was set to 64 mm, which is 32 times the thickness.

(実施例11~12)
強化繊維基材の形態を短繊維のマットとした以外は、表2の樹脂組成でSMCを得た。
(Examples 11-12)
An SMC was obtained with the resin composition shown in Table 2, except that the form of the reinforcing fiber base material was a mat of short fibers.

(10)SMC材料を用いた繊維強化複合材料の製造
上記で得られたSMCを2ply積層し、成形用金型にチャージ率(金型面積に対するSMCの面積の割合)65%でチャージして、金型温度150℃、圧力5MPaの条件で5分間加熱圧縮し、エポキシ樹脂組成物を硬化させ、厚さ約2mm、300mm角の平板状の繊維強化複合材料を得た。
(10) Manufacture of fiber-reinforced composite material using SMC material 2 ply of the SMC obtained above is laminated, and the molding die is charged at a charge rate (ratio of SMC area to die area) of 65%. The epoxy resin composition was cured by heat compression for 5 minutes at a mold temperature of 150° C. and a pressure of 5 MPa to obtain a fiber-reinforced composite material having a thickness of about 2 mm and a size of 300 mm square.

(11)SMC材料を用いた繊維強化複合材料の曲げ特性の評価
上記で得られた2mm厚の炭素繊維複合材料に関して、試験片(長さ100mm×幅25mm)に加工し、ASTM D790法に准じて、温度23℃、湿度50%RHの環境下、3点曲げ治具で曲げ試験を行い、曲げ強度、曲げ弾性率および曲げ伸度を算出した。結果は表2に示した。
尚、曲げ試験のサポート間距離は、厚み×16倍の32mmとした。
(11) Evaluation of flexural properties of fiber-reinforced composite material using SMC material The 2 mm-thick carbon fiber composite material obtained above was processed into a test piece (length 100 mm x width 25 mm), and tested according to the ASTM D790 method. Accordingly, a bending test was performed using a three-point bending jig under an environment of a temperature of 23° C. and a humidity of 50% RH, and bending strength, bending elastic modulus and bending elongation were calculated. The results are shown in Table 2.
The distance between supports in the bending test was 32 mm, which is 16 times the thickness.

(実施例13~14)
強化繊維基材の形態を強化繊維束のトウとした以外は、表3の樹脂組成でトウプレグを得た。
(Examples 13-14)
A towpreg was obtained with the resin composition shown in Table 3, except that the form of the reinforcing fiber base material was a tow of reinforcing fiber bundles.

(12)トウプレグを用いた繊維強化複合材料の製造
上記で得られたトウプレグを8.5mm間隔で平板上に配置し、0°/90°/0°/90°/0°の5層に積層した、150mm×150mmのプリフォームを得た。
得られたプリフォームを上記(6)の樹脂フロー評価、(7)のCFRP内部欠陥を実施し、結果は表3に示した。

(12) Production of fiber-reinforced composite material using towpreg The towpreg obtained above is arranged on a flat plate at intervals of 8.5 mm and laminated into five layers of 0°/90°/0°/90°/0° A preform of 150 mm×150 mm was obtained.
The obtained preform was subjected to the resin flow evaluation of (6) and CFRP internal defect of (7), and the results are shown in Table 3.

Figure 0007213620000001
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Figure 0007213620000002
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Figure 0007213620000003
Figure 0007213620000003

Claims (12)

少なくとも以下の[A]成分~[D]成分
[A]成分:25℃で液状であるエポキシ樹脂、
[B]成分:エポキシ樹脂硬化剤、
[C]成分:25℃で液状であって、[A]成分と40℃以下の温度で硬化反応する第1の化合物、
[D]成分:[A]成分を45℃以上の温度で増粘させる第2の化合物
を含み、[D]成分により増粘させられていない状態のエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂組成物の調製後1時間以内に昇温速度2℃/分の条件で測定した40℃における粘度を(a)、調製後40℃で48時間経過後の40℃における粘度を(b)としたとき、
(a)=0.05~5Pa・s
(b)=200~200,000Pa・s
(b)/(a)=200~100,000
であり、
[C]成分が、アミン及び/又は酸無水物であり、[C]成分の含有量は、[A]成分のエポキシ基の総量あたり、活性水素及び/又は酸無水物当量が0.1~0.4当量となる量であり、
[D]成分が、メタクリル酸エステル系化合物、アクリル酸エステル系化合物及びビニル系化合物から成る群から選択される1種又は2種以上の重合単位を有する重合体であり、[D]成分の含有量は、[A]成分100質量部に対して3~20質量部であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
At least the following [A] component to [D] component [A] component: an epoxy resin that is liquid at 25 ° C. ,
[B] component: epoxy resin curing agent,
Component [C]: a first compound that is liquid at 25°C and undergoes a curing reaction with component [A] at a temperature of 40°C or lower;
Component [D]: An epoxy resin composition containing a second compound that thickens component [A] at a temperature of 45° C. or higher and is not thickened by component [D] ,
(a) is the viscosity at 40°C measured at a temperature increase rate of 2°C/min within 1 hour after preparation of the epoxy resin composition, and (b) is the viscosity at 40°C after 48 hours at 40°C after preparation. ), then
(a) = 0.05 to 5 Pa s
(b) = 200 to 200,000 Pa·s
(b)/(a) = 200 to 100,000
and
The [C] component is an amine and/or an acid anhydride, and the content of the [C] component is such that the active hydrogen and/or acid anhydride equivalent is 0.1 to 0.1 per the total amount of epoxy groups in the [A] component. is an amount that will be 0.4 equivalents,
Component [D] is a polymer having one or more polymerized units selected from the group consisting of methacrylic acid ester compounds, acrylic acid ester compounds and vinyl compounds, and contains component [D]. An epoxy resin composition characterized in that the amount is 3 to 20 parts by mass per 100 parts by mass of component [A].
[B]成分が、ジシアンジアミド、尿素化合物、及びイミダゾール化合物から選択される1種以上の化合物である請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 2. The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the [B] component is one or more compounds selected from dicyandiamide, urea compounds, and imidazole compounds. [A]成分と[B]成分との反応開始温度が100~150℃である請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物。 3. The epoxy resin composition according to claim 1 or 2, wherein the reaction initiation temperature of component [A] and component [B] is 100 to 150°C. [A]成分と[C]成分との25℃での可使時間が30~360分である請求項1乃至3の何れか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 4. The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the pot life of component [A] and component [C] at 25°C is 30 to 360 minutes. [A]成分と[D]成分とを2℃/分で昇温する場合において、[D]成分が80~110℃で膨潤を開始する請求項1乃至4の何れか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 5. The epoxy according to any one of claims 1 to 4, wherein when the temperature of component [A] and component [D] is raised at 2°C/min, component [D] starts to swell at 80 to 110°C. Resin composition. [C]成分が、25℃における粘度が10~500mPa・sである脂環式ジアミン及び/又は芳香族ジアミンである請求項1乃至5の何れか1項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 the component [C] is an alicyclic diamine and/or an aromatic diamine having a viscosity of 10 to 500 mPa·s at 25°C. 強化繊維基材と、
前記強化繊維基材内に含浸している請求項1乃至6の何れか1項に記載のエポキシ樹脂組成物と、
からなるプリプレグであって、
[A]成分の一部と、[C]成分の一部又は全部と、が反応して成るプリプレグ。
a reinforcing fiber base material;
The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6, which is impregnated in the reinforcing fiber base material;
A prepreg consisting of
A prepreg formed by reacting part of the component [A] with part or all of the component [C].
前記強化繊維基材が炭素繊維ストランドであり、トウプリプレグの形態を有する請求項7に記載のプリプレグ。 A prepreg according to claim 7, wherein the reinforcing fiber substrate is carbon fiber strands and has the form of a tow prepreg. 前記強化繊維基材が繊維長5~100mmの短繊維で形成されたマットであり、シートモールディングコンパウンドの形態を有する請求項7に記載のプリプレグ。 8. The prepreg according to claim 7, wherein the reinforcing fiber base material is a mat formed of short fibers having a fiber length of 5 to 100 mm, and is in the form of a sheet molding compound. 前記強化繊維基材が炭素繊維の織物又は多積層織物であり、織物プリプレグの形態を有する請求項7に記載のプリプレグ。 The prepreg according to claim 7, wherein the reinforcing fiber substrate is a carbon fiber woven fabric or multi-layer woven fabric and has the form of a woven prepreg. 請求項1乃至6の何れか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を強化繊維基材内に含浸させた後、50℃以下の温度で8時間以上加熱処理することを特徴とするプリプレグの製造方法。 A method for producing a prepreg, comprising impregnating a reinforcing fiber base material with the epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 6, followed by heat treatment at a temperature of 50°C or less for 8 hours or more. . 請求項7乃至10の何れか1項に記載のプリプレグを、金型内で温度130~170℃、圧力0.2~10MPaで1~20分間加熱加圧する繊維強化複合材料の製造方法。 A method for producing a fiber-reinforced composite material, comprising heating and pressing the prepreg according to any one of claims 7 to 10 in a mold at a temperature of 130 to 170°C and a pressure of 0.2 to 10 MPa for 1 to 20 minutes.
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