JPH0112864B2 - - Google Patents
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- JPH0112864B2 JPH0112864B2 JP60171752A JP17175285A JPH0112864B2 JP H0112864 B2 JPH0112864 B2 JP H0112864B2 JP 60171752 A JP60171752 A JP 60171752A JP 17175285 A JP17175285 A JP 17175285A JP H0112864 B2 JPH0112864 B2 JP H0112864B2
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- fiber
- adduct
- weight
- fibers
- aromatic polyamide
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、マトリツクス樹脂との接着性を改善
した全芳香族ポリアミド繊維及び該繊維を強化成
分として用いた繊維強化樹脂複合体に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a wholly aromatic polyamide fiber with improved adhesion to a matrix resin and a fiber-reinforced resin composite using the fiber as a reinforcing component.
従来技術
ポリ(3,4′―オキシジフエニレンテレフタラ
ミド・p―フエニレンテレフタラミド)共合体、
ポリ(p―フエニレンテレフタラミド)、ポリ
(m―フエニレンイソフタラミド)等の全芳香族
ポリアミドからなる、いわゆる「アラミド繊維」
は、良好な機械的性質、耐熱性を有するため、こ
れらの特性を利用して各種のマトリツクス樹脂と
組合せて繊維強化複合材として、航空機、宇宙機
器、自動車、電子機器等に広範に用いられてい
る。即ち、該繊維強化複合材は、一方向プリプレ
グや織布を用いたラミネート板、ハニカム板、フ
イラメントワインデイング成型物、プルトルージ
ヨン成型物、FRTP等の形で広く用いられてい
る。Prior art Poly(3,4'-oxydiphenylene terephthalamide/p-phenylene terephthalamide) copolymer,
So-called "aramid fibers" made of fully aromatic polyamides such as poly(p-phenylene terephthalamide) and poly(m-phenylene isophthalamide)
Because it has good mechanical properties and heat resistance, it is widely used in aircraft, space equipment, automobiles, electronic equipment, etc. as a fiber-reinforced composite material by combining it with various matrix resins. There is. That is, the fiber reinforced composite material is widely used in the form of a laminate board, a honeycomb board, a filament winding molded product, a pultrusion molded product, FRTP, etc. using unidirectional prepreg or woven fabric.
しかしながら、これらの全芳香族ポリアミド繊
維は、化学的に安定、即ち不活性でありかつ非常
に二次転移点が高いために、マトリツクスとして
用いられる各種樹脂との接着性がよくないという
問題が指摘されてきている。 However, since these wholly aromatic polyamide fibers are chemically stable, that is, inert, and have a very high secondary transition point, it has been pointed out that they have poor adhesion with various resins used as matrices. It has been done.
しかし、全芳香族ポリアミド繊維をゴム製品の
補強材として使用する場合に該繊維の接着性を改
善する方法は提案されているものの(特公昭53−
37473号)、樹脂との接着性を改善するために有効
な方法は未だ知られていない。 However, although methods have been proposed to improve the adhesion of fully aromatic polyamide fibers when used as reinforcing materials for rubber products (Japanese Patent Publication No. 53-1999),
No. 37473), no effective method for improving adhesion with resin is known yet.
発明の目的
本発明の目的は、樹脂との接着性が顕著に改善
された全芳香族ポリアミド繊維並びに該繊維を強
化成分とする引張り剪断強度、層間剥離強度等の
大きな繊維強化樹脂複合体を提供することにあ
る。Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to provide a wholly aromatic polyamide fiber with significantly improved adhesion to resin, and a fiber-reinforced resin composite with high tensile shear strength, delamination strength, etc., using the fiber as a reinforcing component. It's about doing.
発明の構成
全芳香族ポリアミド繊維のマトリツクス樹脂と
の接着性を改善するには、該繊維表面に、全芳香
族ポリアミドと高い親和性或いは反応性を有する
とともに、マトリツクス樹脂とも反応性又は強い
親和性を有する接着層を形成せしめる方法が適当
であると考えられる。Structure of the Invention In order to improve the adhesion of fully aromatic polyamide fibers with matrix resin, the fiber surface must have a high affinity or reactivity with the fully aromatic polyamide and also be reactive or have a strong affinity with the matrix resin. It is considered that a method of forming an adhesive layer having the following properties is suitable.
そこで、本発明者は、広範な研究を行つた結
果、全芳香族ポリアミド繊維とも反応する可能性
を有し、かつ、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、フエノール樹脂等の主
要マトリツクス樹脂との反応性を有する化合物と
して、ポリアルキレンイミン化合物に注目した。
例えば、ポリエチレンイミンはその特性を備えて
おり、接着性を向上せしめることが可能と考えら
れる。 Therefore, as a result of extensive research, the present inventor found that there is a possibility of reacting with fully aromatic polyamide fibers, and that epoxy resins, polyimide resins,
We focused on polyalkyleneimine compounds as compounds that are reactive with major matrix resins such as unsaturated polyester resins and phenolic resins.
For example, polyethyleneimine has these properties and is thought to be able to improve adhesiveness.
しかしながら、かかるポリ低級アルキレンイミ
ン類は極めて親水性が高く、これによつて生成す
る接着層も親水性の高すぎる層となることが懸念
される。 However, such polylower alkylene imines have extremely high hydrophilicity, and there is a concern that the adhesive layer formed thereby will also be a layer with too high hydrophilicity.
本発明者は、上記知見に基づき鋭意研究の結
果、オリゴアルキレンイミン類とエポキシ化合物
とを前もつて反応せしめたアダクト(付加物)を
用いれば、上記の如き両者に対する反応性を維持
しながら親水性と疎水性のバランスを調整し、か
つエポキシ樹脂等との親和性も向上し得ることが
判明した。そして、さらに検討を重ねた結果、全
芳香族ポリアミド繊維を上記アダクトにより被覆
することにより、該繊維とマトリツクス樹脂との
接着性が飛躍的に向上することを確認し、本発明
に到達したものである。 As a result of intensive research based on the above findings, the present inventors have found that if an adduct (adduct) in which an oligoalkylene imine and an epoxy compound are reacted in advance is used, it is possible to maintain hydrophilicity while maintaining reactivity toward both as described above. It has been found that the balance between properties and hydrophobicity can be adjusted, and the affinity with epoxy resins and the like can also be improved. As a result of further studies, it was confirmed that by coating fully aromatic polyamide fibers with the above-mentioned adduct, the adhesion between the fibers and the matrix resin was dramatically improved, and the present invention was achieved. be.
すなわち、本発明は、
(1) 繊維表面の少くとも一部が、オリゴアルキレ
ンイミンとエポキシ化合物とのアダクトで被覆
されていることを特徴とする、マトツクス樹脂
との接着性が改善された全芳香族ポリアミド繊
維及び
(2) 繊維表面の少くとも一部をオリゴアルキレン
イミンとエポキシ化合物とのアダクトで被覆し
た全芳香族ポリアミド繊維を、強化材として含
有することを特徴とする、機械的性質の優れた
繊維強化樹脂複合体
である。 That is, the present invention provides (1) a fully aromatic fiber with improved adhesion to matox resin, characterized in that at least a portion of the fiber surface is coated with an adduct of an oligoalkylene imine and an epoxy compound; (2) A fully aromatic polyamide fiber whose surface is coated with an adduct of an oligoalkylene imine and an epoxy compound as a reinforcing material, and has excellent mechanical properties. It is a fiber-reinforced resin composite.
本発明において、基体(被処理繊維)となる全
芳香族ポリアミド繊維としては、下記の繰返し単
位(A)及び/又は(B)からなるポリアミドの繊維があ
げられる。 In the present invention, examples of the wholly aromatic polyamide fiber serving as the substrate (fiber to be treated) include polyamide fibers comprising the following repeating units (A) and/or (B).
―CO―Ar1―CO・NH―Ar2―NH― ……(A)
―CO―Ar3―NH― ………(B)
(Ar1、Ar2、Ar3は互いに同一又は相異る2価の
芳香族基を表わす。)
かかる全芳香族ポリアミド繊維としては、例え
ば、ポリ(m―フエニレンイソフタラミド)、ポ
リ(p―フエニレンテレフタラミド)、ポリ(4、
4′―ビフエニレンテレフタラミド)、ポリ(p―
ベンズアミド)、ポリ(3、4′―ジオキシジフエ
ニルテレフタラミド・p―フエニレンテレフタラ
ミド)共重合体などの繊維があげられるが、なか
でも、いわゆる高ヤング率高強力繊維に分類され
るポリ(3、4′―ジオキシジフエニレンテレフタ
ラミド・p―フエニレンテレフタラミド)共重合
体繊維及びポリ(p―フエニレンテレフタラミ
ド)繊維が好適である。 ―CO―Ar 1 ―CO・NH―Ar 2 ―NH― ……(A) ―CO―Ar 3 ―NH― ……(B) (Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 are the same or different from each other (Represents a divalent aromatic group.) Such wholly aromatic polyamide fibers include, for example, poly(m-phenylene isophthalamide), poly(p-phenylene terephthalamide), poly(4,
4′-biphenylene terephthalamide), poly(p-
benzamide), poly(3,4'-dioxydiphenyl terephthalamide/p-phenylene terephthalamide) copolymer, among others, these are classified as so-called high Young's modulus and high strength fibers. Poly(3,4'-dioxydiphenylene terephthalamide/p-phenylene terephthalamide) copolymer fibers and poly(p-phenylene terephthalamide) fibers are preferred.
一方、本発明において被覆成分としては、オリ
ゴアルキレンイミンとエポキシ化合物とのアダク
トが使用される。ここで言うオリゴアルキレンイ
ミンとは、主として下記の如き一般式で表わされ
るものを指す。 On the other hand, in the present invention, an adduct of an oligoalkyleneimine and an epoxy compound is used as the coating component. The term "oligoalkyleneimine" as used herein mainly refers to those represented by the following general formula.
H2N―(R―NH―)nR′NH2
(但し、式中R及びR′は炭素数2〜5のアルキ
レン基の少くとも1種を表わし、mは0又は10以
下の整数を表わす。)
かかるオリゴアルキレンイミンとしては、例え
ば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、
トリエチレントリアミン、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、オリゴエチ
レンイミンの上記m=0〜10のオリゴマー或いは
それらの混合物が用いられる。また、同様なプロ
ピレンイミンオリゴマー及びN、N′―ビス(3
―アミノプロピル)エチレンジアミン等も用いる
ことができる。 H 2 N—(R—NH—) n R′NH 2 (However, in the formula, R and R′ represent at least one kind of alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, and m is 0 or an integer of 10 or less. ) Such oligoalkyleneimines include, for example, ethylenediamine, diethylenetriamine,
The oligomers of oligoethyleneimine with m=0 to 10, such as triethylenetriamine, tetraethylenepentamine, and pentaethylenehexamine, or mixtures thereof are used. In addition, similar propylene imine oligomers and N,N'-bis(3
-aminopropyl) ethylenediamine, etc. can also be used.
上記のオリゴアルキレンイミンのうちでも、m
=1〜4のオリゴエチレンイミンが特に好適であ
る。 Among the above oligoalkylene imines, m
Oligoethyleneimines with =1 to 4 are particularly preferred.
なお、後述の如く、特別の場合には、高重合度
のポリエチレンイミンも本発明で言うオリゴアル
キレンイミンに包含される場合がある。 In addition, as described below, in special cases, polyethyleneimine with a high degree of polymerization may also be included in the oligoalkyleneimine referred to in the present invention.
アダクトを作るのに用いられるエポキシ化合物
としては、上述の如きオリゴアルキレンイミン類
と付加反応し、可溶性のアダクトを生成しうるも
のが好ましいが、一般には、1分子中に1〜4個
(特に好ましくは2〜3個)のエポキシ基を含有
するエポキシ化合物が用いられる。 The epoxy compound used to make the adduct is preferably one that can undergo an addition reaction with the oligoalkylene imine mentioned above to produce a soluble adduct, but generally there are 1 to 4 epoxy compounds in one molecule (particularly preferably An epoxy compound containing 2 to 3 epoxy groups is used.
好適なエポキシ化合物の具体例としては、次の
ものがあげられ、これら、単独でもしくは2種以
上混合して用いられる。 Specific examples of suitable epoxy compounds include the following, which may be used alone or in combination of two or more.
ビス―フエノールA・ジグリジルエーテル(ビ
スフエノールAを2―ヒドロキシ―トリメチレ
ンジエーテル結合鎖でつないだオリゴメリツク
なジグリジルエーテル類も含む)
エチレングリコールジグリシジルエーテル
ポリエチレングリコールジグリジルエーテル
グリセリンジクリシジルエーテル
レゾルシンジグリシジルエーテル
N、N′―ジグリシジルヒダントイン
トリフエニルメタントリグリシジルエーテル
トリグリシジルイソシアヌレート
p―アミノフエノール―N,N,O―トリグリ
シジル
テトラフエニルエタン・テトラグリシジルエー
テル
N,N,N′,N′―テトラグリシジルメチレン
ジアニリン
フエノールノボラツクグリシジルエーテル化合
物
フエノールグリシジルエーテル
スチレンオキサイド
エチレングリコールモノグリシジルエーテル
N―グリシジルフタルイミド
特にマトリツクス樹脂として、エポキシ樹脂が
用いられる場合は、該樹脂のエポキシ化合物との
相溶性を考慮して、アダクト生成に用いるエポキ
シ化合物を適宜選択するのが好ましい。Bis-phenol A diglydyl ether (including oligomeric diglydyl ethers in which bisphenol A is linked with a 2-hydroxy-trimethylene diether linkage chain) Ethylene glycol diglycidyl ether polyethylene glycol diglycidyl ether glycerin dicrycidyl ether resorcinol Diglycidyl ether N,N'-diglycidylhydantoin triphenylmethane triglycidyl ether triglycidyl isocyanurate p-aminophenol-N,N,O-triglycidyltetraphenylethane tetraglycidyl ether N,N,N',N '-Tetraglycidyl methylene dianiline Phenol novolac glycidyl ether compound Phenol glycidyl ether Styrene oxide Ethylene glycol monoglycidyl ether N-Glycidyl phthalimide In particular, when an epoxy resin is used as the matrix resin, the compatibility of the resin with the epoxy compound is It is preferable to take this into account and appropriately select the epoxy compound used for adduct production.
可溶性のアダクトを得るためには、オリゴアル
キレンイミン中の第1級アミノ基はエポキシ基2
個とまで反応し、第2級アミノ基はエポキシ基1
個と反応し得るため、アミノ基とエポキシ基とを
等当量になるようにしてアダクトを作ろうとする
と容易にゲル化してしまうので、アミノ基がかな
り過剰量になる状態で反応させなければならな
い。 In order to obtain a soluble adduct, the primary amino group in the oligoalkyleneimine must be replaced by an epoxy group 2
The secondary amino group reacts with the epoxy group 1
If you try to make an adduct with equal amounts of amino groups and epoxy groups, it will easily gel, so the reaction must be carried out with a considerable excess of amino groups.
一般には、エポキシ化合物がジエポキシ化合物
がジエポキシ化合物の場合は、オリゴアルキレン
イミン類を二官能と考え、ジエポキシとほゞ等モ
ルとなるように組合せ、エポキシ化合物が三官能
以上のときには、オリゴアルキレンイミン類を一
官能と考えてエポキシと等当量になるような割合
から、多少エポキシが過剰になる範囲において、
可溶性のものが得られる割合を実験的に確めて使
用すればよい。 In general, when the epoxy compound is a diepoxy compound, the oligoalkylene imine is considered to be difunctional and is combined in approximately equimolar amounts with diepoxy; when the epoxy compound is trifunctional or higher, the oligoalkylene imine is From a ratio that is equivalent to epoxy, considering it as a monofunctional product, to a range where epoxy is slightly excessive,
The ratio at which a soluble product can be obtained can be determined experimentally before use.
なお、当然のことながら、反応途上においても
オリゴアルキレンイミン類が絶えず過剰状態にあ
るように反応させる方式、即ち、オリゴアルキレ
ンイミン類中にエポキシ化合物を徐々に添加する
方式が好ましい。より具体的には、オリゴアルキ
レンイミン類の水溶液に対し、エポキシ化合物の
溶液又は微粉状にしたものを徐々に加えてアダク
トを生成させていけばよい。 Of course, it is preferable to carry out the reaction so that the oligoalkylene imine is constantly kept in excess during the reaction, that is, to gradually add the epoxy compound to the oligoalkylene imine. More specifically, an adduct may be generated by gradually adding a solution or a finely powdered epoxy compound to an aqueous solution of oligoalkylene imines.
反応温度は常温から60℃程度までの温度が採用
される。当初は反応を常温で行ないエポキシ化合
物の添加が終つてから徐々に昇温し、反応を完結
する方式をとることもできる。水に不溶性のエポ
キシ化合物を添加するときは、メタノール、エタ
ノール、アセトン等の水と混合する低沸点の溶媒
に溶解して用いればよい。 The reaction temperature is from room temperature to about 60°C. It is also possible to carry out the reaction at room temperature initially, and then gradually raise the temperature after the addition of the epoxy compound is completed to complete the reaction. When adding an epoxy compound that is insoluble in water, it may be used by dissolving it in a low boiling point solvent that mixes with water, such as methanol, ethanol, acetone, or the like.
生成するアダクトは、一般に水溶性の場合が多
く、繊維への被覆を行なう場合、上記有機溶媒を
前もつて溜去して用いることもできる。 The resulting adduct is generally water-soluble, and when coating fibers, the organic solvent may be distilled off beforehand.
一般に、反応濃度は、アダクトの濃度が反応終
了時で3〜20重量%(特に好ましくは5〜15重量
%)となる範囲で行なわれる。 Generally, the reaction concentration is such that the concentration of the adduct is 3 to 20% by weight (particularly preferably 5 to 15% by weight) at the end of the reaction.
溶液中に不溶分が懸濁する場合があるが、この
場合は過して用いればよい。 In some cases, insoluble matter may be suspended in the solution, but in this case, it is sufficient to use the solution after passing the solution.
オリゴアルキレンイミンとエポキシ化合物との
アダクトによつて全芳香族ポリアミド繊維の表面
を被覆する方法としては、予め可溶性のアダクト
を作つておき、それを溶液の形で繊維表面に付着
させる方法が一般的であるが、他の方法として、
繊維表面にまずオリゴアルキレンイミンを、次い
でエポキシ化合物を、各々(好ましくは溶液の形
で)付与し、適宜乾燥熱処理して、繊維表面にて
上記アダクトを直接生成せしめる方法をとること
もできる。特に、後者の方法は、アダクトがゲル
化しやすい組成である場合に好ましく用いること
ができる。特に、この場合には、高分子量のポリ
アルキレンイミン(特にポリエチレンイミン)
も、オリゴアルキレンイミンと同様に用いること
が可能となる。 A common method for coating the surface of fully aromatic polyamide fibers with an adduct of oligoalkyleneimine and an epoxy compound is to prepare a soluble adduct in advance and attach it to the fiber surface in the form of a solution. However, as another method,
It is also possible to first apply an oligoalkylene imine and then an epoxy compound to the fiber surface (preferably in the form of a solution), and then perform appropriate dry heat treatment to directly generate the adduct on the fiber surface. In particular, the latter method can be preferably used when the adduct has a composition that easily gels. In particular, in this case, high molecular weight polyalkyleneimines (especially polyethyleneimine)
can also be used in the same way as oligoalkyleneimines.
即ち、後者の方法では、オリゴアルキレンイミ
ンの水溶液を、スプレー、刷毛、ローラー等によ
つて全芳香族ポリアミド繊維の表面に塗布する
か、又は、該水溶液中に繊維を浸漬したのち、ロ
ーラーで絞るとか、熱風によつて部分乾燥を行な
い、次いで、エポキシ化合物の溶液(水溶液が好
ましいが、不溶の場合は、アセトン、メタノー
ル、エタノール等の低沸点有機溶媒溶液でも差支
えない)を同様に途布又は浸漬後、熱処理してア
ダクト被覆繊維を得る方法をとることができる。 That is, in the latter method, an aqueous solution of oligoalkylene imine is applied to the surface of wholly aromatic polyamide fibers by spray, brush, roller, etc., or the fibers are immersed in the aqueous solution and then squeezed with a roller. Then, a solution of the epoxy compound (preferably an aqueous solution, but if it is insoluble, a solution in a low-boiling organic solvent such as acetone, methanol, or ethanol may also be used) is dried in the same manner as above. After soaking, a method of heat-treating to obtain adduct-coated fibers can be used.
しかし、通常は、前述の如く、得られたアダク
ト溶液を、スプレー、刷毛、ローラー等により繊
維表面に塗布するか又は該溶液中に繊維を浸漬し
て絞つた後、乾燥する方法が用いられる。 However, as described above, usually a method is used in which the obtained adduct solution is applied to the fiber surface by spray, brush, roller, etc., or the fibers are immersed in the solution, squeezed, and then dried.
溶液は、水溶液又は水と低沸点有機溶媒との混
合液に溶解した溶液が用いられるが、特に水溶液
が好ましい。溶液中のアダクト濃度は、0.5〜10
重量%、好ましくは1〜7重量%程度の範囲が適
当である。 As the solution, an aqueous solution or a solution dissolved in a mixture of water and a low-boiling organic solvent is used, and an aqueous solution is particularly preferred. Adduct concentration in solution is 0.5-10
A suitable range is 1 to 7% by weight, preferably about 1 to 7% by weight.
全芳香族ポリアミド繊維の表面に形成する上記
アダクトの被覆は、できるだけ均一であるのが好
ましい。 It is preferable that the adduct coating formed on the surface of the wholly aromatic polyamide fiber be as uniform as possible.
被覆量は一般に繊維重量に対し0.1〜10重量%
特に0.1〜5重量%が好ましい。 The coating amount is generally 0.1 to 10% by weight based on the fiber weight.
Particularly preferred is 0.1 to 5% by weight.
なお、上記アダクト水溶液を、繊維処理油剤中
に添加し、繊維の油剤処理と同時に繊維に付与す
ることもできる。 The adduct aqueous solution can also be added to the fiber treatment oil and applied to the fibers simultaneously with the oil treatment of the fibers.
本発明では、繊維表面を上記アダクトにより被
覆後、マトリツクス樹脂を適用する以前に熱処理
を行うことが好ましく、熱処理温度は一般に150
℃以下、好ましくは50〜120℃程度の温度が用い
られる。 In the present invention, after coating the fiber surface with the above-mentioned adduct, it is preferable to perform heat treatment before applying the matrix resin, and the heat treatment temperature is generally 150°C.
The temperature used is below .degree. C., preferably about 50 to 120.degree.
なお、本発明において、繊維表面に上記アダク
ト溶液を付与した後、さらに、用いるマトリツク
ス樹脂の成分であるエポキシ化合物ビスマレイミ
ド化合物、不飽和結合を有するポリエステルプレ
ポリマー、フエノール樹脂、レゾール体等を、好
ましくは上記アダクト層が完全に乾燥する以前
に、溶液としてその上層に塗布し、前もつてプレ
硬化層を形成しておくことによつて、マトリツク
ス樹脂との相溶性、反応性をさらに向上させるこ
とができる。 In the present invention, after applying the above-mentioned adduct solution to the fiber surface, preferably an epoxy compound, a bismaleimide compound, a polyester prepolymer having an unsaturated bond, a phenol resin, a resol compound, etc., which are components of the matrix resin used, are added. Before the adduct layer is completely dried, it is applied as a solution to the upper layer to form a pre-cured layer, thereby further improving the compatibility and reactivity with the matrix resin. Can be done.
上記アダクトによつて被覆した全芳香族ポリア
ミド繊維に対するマトリツクス樹脂の適用、賦型
及び硬化は、通常の方法により実施することがで
きる。 The application, shaping and curing of the matrix resin to the wholly aromatic polyamide fiber coated with the above-mentioned adduct can be carried out by conventional methods.
該全芳香族ポリアミド繊維の形態は、ストラン
ド又はロービング、一方向引そろえプリプレグ、
織物、編物、マツト状繊維、短繊維等その用途に
応じて種々の形態をとることができる。また、該
全芳香族ポリアミド繊維とともに他の強化用繊
維、例えば炭素繊維、シリコンカーバイト繊維、
ガラス繊維等とハイブリツドの形で併用すること
もできる。 The morphology of the wholly aromatic polyamide fiber is strand or roving, unidirectionally aligned prepreg,
It can take various forms depending on its use, such as woven fabrics, knitted fabrics, mat-like fibers, short fibers, etc. In addition to the wholly aromatic polyamide fiber, other reinforcing fibers such as carbon fiber, silicon carbide fiber,
It can also be used in combination with glass fiber etc. in a hybrid form.
マトリツクス樹脂は、前述の如く、エポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂、フエノール樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂等主要なマトリツクス樹脂を使用
することができ、場合によつては、各種エラスト
マー類を用いることもできる。 As the matrix resin, as mentioned above, major matrix resins such as epoxy resin, polyimide resin, phenol resin, and unsaturated polyester resin can be used, and in some cases, various elastomers can also be used.
複合体中における繊維の使用量(vf)は5〜70
重量%、好ましくは20〜65重量%、特に好ましく
は45〜60重量%の範囲が用いられる。 The amount of fiber used in the composite (vf) is between 5 and 70
% by weight, preferably in the range from 20 to 65% by weight, particularly preferably from 45 to 60% by weight.
発明の効果
本発明による上記アダクトで被覆された全芳香
族ポリアミド繊維はマトリツクス樹脂、特に熱硬
化性樹脂、との接着性が良好なためすぐれた機械
的性質を有する繊維強化複合体が形成される。Effects of the Invention The fully aromatic polyamide fiber coated with the above-mentioned adduct according to the present invention has good adhesion with matrix resins, especially thermosetting resins, so that a fiber reinforced composite with excellent mechanical properties is formed. .
複合体における強化繊維とマトリツクス樹脂と
の接着性測定法については各種の方法が提案され
ており、いずれの方法によつても測定が可能であ
るが、複合体の引張り剪断強度又は層間剪断剥離
強度等を測定することが一般に行われている。 Various methods have been proposed for measuring the adhesion between reinforcing fibers and matrix resin in composites, and measurement is possible using any of the methods. It is common practice to measure the following.
本発明により得られる繊維強化複合体は、引張
り剪断強度、層間剪断剥離強度のいずれにおいて
も優れており、種々の形態にて航空機、宇宙機
器、自動車、電気機器等各種の用途に有利に使用
することができる。 The fiber-reinforced composite obtained by the present invention is excellent in both tensile shear strength and interlaminar shear peel strength, and can be advantageously used in various forms in various applications such as aircraft, space equipment, automobiles, and electrical equipment. be able to.
かかるアダクトによる被覆が繊維―マトリツク
ス樹脂の接着性を向上する理由は、アダクト中の
オリゴアルキレンイミンセグメントが全芳香族ポ
リアミド繊維表面との反応性を有しており、か
つ、主要なマトリツクス樹脂とも反応性を有する
ためと考えられる。 The reason why coating with such an adduct improves fiber-matrix resin adhesion is that the oligoalkyleneimine segment in the adduct has reactivity with the surface of the fully aromatic polyamide fiber and also with the main matrix resin. This is thought to be due to their sexual nature.
即ち、該アダクトは、エポキシ樹脂とは、反応
性よく、付加反応を行なう。また、ビスマレイミ
ド化合物を含有するポリアミド樹脂とはマイケル
付加型の反応及び通常のポリイミドを含めてイミ
ド環をアミノ基によつて開環する形で反応しう
る。さらに、不飽和ポリエステルに対しては、マ
レイン酸及びフマル酸セグメントに対してマイケ
ル付加型の反応及びエステル基へのアミドリシス
等によつて容易に反応する可能性を有する。 That is, the adduct has good reactivity and performs an addition reaction with the epoxy resin. In addition, it can react with a polyamide resin containing a bismaleimide compound by a Michael addition type reaction or by opening an imide ring with an amino group, including a normal polyimide. Furthermore, unsaturated polyesters have the possibility of easily reacting with maleic acid and fumaric acid segments by Michael addition type reaction and amidolysis into ester groups.
また、アダクト中のエポキシ化合物残基は、マ
トリツクス樹脂との親和性増強の効果のある場合
も多く、かつポリアルキレンイミン単独で用いた
場合に比して、被覆層の親水性を減じる方向で調
節できるため、得られた繊維強化複合材料の耐水
性を増進する効果が期待されることになる。 In addition, the epoxy compound residue in the adduct often has the effect of enhancing the affinity with the matrix resin, and is adjusted to reduce the hydrophilicity of the coating layer compared to when polyalkyleneimine is used alone. Therefore, the effect of improving the water resistance of the obtained fiber-reinforced composite material is expected.
実施例
以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本
発明はこれらの実施例によつて何ら限定されるも
のではない。EXAMPLES The present invention will be explained below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.
実施例 1
テトラエチレンペンタミン5重量%濃度の水溶
液100重量部を35〜40℃で撹拌下に、あらかじめ
調製しておいたビスフエノールA―ジグリジルエ
ーテル型エポキシ樹脂「エピコート828」(油
化シエル(株)販売)の5重量%濃度のメタノール溶
液160重量部を徐々に添加した。2時間反応後、
過し、アミンエポキシアダクトを均一溶液とし
て得た。Example 1 100 parts by weight of an aqueous solution containing 5% by weight of tetraethylenepentamine was stirred at 35 to 40°C, and prepared in advance. 160 parts by weight of a 5% by weight methanol solution (Sales Co., Ltd.) was gradually added. After 2 hours of reaction,
The amine epoxy adduct was obtained as a homogeneous solution.
該アミンエポキシアダクト化合物溶液をメタノ
ールで希釈し1重量%、3重量%、5重量%に調
製した各々の溶液に、米国特許第4075172号記載
のポリ(3、4′―オキシジフエニレンテレフタラ
ミド・p―フエニレンテレフタラミド)共重合体
(共重合比50/50)よりなる全芳香族ポリアミド
繊維(帝人(株)製「HM―50」)を含浸し、溶液を
塗布した後、120℃で2時間乾燥し、各々アミン
エポキシアダクトの付着量1.17重量%、2.17重量
%、4.02重量%となるよう表面被覆された繊維を
得た。該被覆繊維をエポキシ樹脂系マトリツクス
樹脂(「エピコート828」重量部、「エピキユア
Z」(4、4′―ジアミノジフエニルスルホン系
硬化剤)20重量部の混合物よりなる)を用いてド
ラムワインデイング法によりプリプレグ化した。 The amine epoxy adduct compound solution was diluted with methanol to give a concentration of 1% by weight, 3% by weight, and 5% by weight. After impregnating a fully aromatic polyamide fiber ("HM-50" manufactured by Teijin Ltd.) made of a ramid/p-phenylene terephthalamide copolymer (copolymerization ratio 50/50) and applying the solution, The fibers were dried at 120° C. for 2 hours to obtain fibers whose surfaces were coated with amine-epoxy adducts in amounts of 1.17% by weight, 2.17% by weight, and 4.02% by weight, respectively. The coated fibers were subjected to a drum winding method using an epoxy resin matrix resin (consisting of a mixture of 20 parts by weight of "Epicoat 828" and 20 parts by weight of "Epicure Z"(4,4'-diaminodiphenylsulfone hardening agent)). It was made into prepreg.
このプリプレグを14枚積層して熱プレスを用い
て次の硬化条件で、繊維含量(vf)60重量%の、
寸法127mm長×12.5mm幅×2mm厚の一方向強化複
合材料板を得た。 14 sheets of this prepreg were laminated and cured using a heat press under the following curing conditions, with a fiber content (VF) of 60% by weight.
A unidirectionally reinforced composite material plate with dimensions of 127 mm long x 12.5 mm wide x 2 mm thick was obtained.
硬化条件
温度 時間
主硬化 160℃ 20分間 熱プレス加圧下
後硬化 160℃ 2時間 常圧下
かくして得られた複合材料板を用いて、
ASTMD―2344に準拠してシヨートビーム3点
曲げて層間剪断強度を測定した。 Curing conditions Temperature Time Main curing: 160°C for 20 minutes under heat press pressure Post-curing: 160°C for 2 hours under normal pressure Using the composite material plate thus obtained,
The interlaminar shear strength was measured by bending the short beam at three points in accordance with ASTMD-2344.
その値は、上記の付着量の順で、7.1Kg/mm2、
7.3Kg/mm2、7.1Kg/mm2であつた。比較のために、
被覆処理を全く行わない原糸を用い、同様にして
得た複合材料板の層間剪断強度は、6.4Kg/mm2で
あり、被覆処理によつてその強度が大巾に向上し
たことが確認された。 The values are 7.1Kg/mm 2 ,
They were 7.3Kg/mm 2 and 7.1Kg/mm 2 . For comparison,
The interlaminar shear strength of a composite material plate obtained in the same manner using yarn without any coating treatment was 6.4 Kg/mm 2 , confirming that the strength was greatly improved by the coating treatment. Ta.
次いで、付着量2.17重量%の繊維を用いた上記
複合材料板と、比較をして、全く処理をしていな
い繊維を用いた同様の複合材料板とを、各々沸水
中で14日間処理した後、取り出して紙で充分拭
いてから重量を測定、処理前の重量を基として、
吸水量を測定した。 Next, the above composite material board using fibers with a deposit of 2.17% by weight was compared with a similar composite material board using fibers that had not been treated at all, after each was treated in boiling water for 14 days. , take it out, wipe it thoroughly with paper, measure the weight, and based on the weight before processing,
The amount of water absorbed was measured.
被覆処理繊維の場合、2.55重量%、未処理繊維
の場合2.56重量%であり、被覆処理は吸水率の上
で全く悪い影響を与えておらず、従つて耐水性の
面で悪影響を与えていないことが予測される。 In the case of coated fibers, it is 2.55% by weight, and in the case of untreated fibers, it is 2.56% by weight, and the coating treatment has no adverse effect on water absorption and therefore has no adverse effect on water resistance. It is predicted that
実施例 2
実施例1のテトラエチレンペンタミンの代り
に、ペンタエチレンヘキサミンを用い、かつ、
100重量部に代え120重量部とした以外は実施例1
と同様にして、アミンエポキシアダクトを得、実
施例1と同様にこのアダクトにより共重合全芳香
族ポリアミド繊維(帝人(株)製「HM―50」)を被
覆し、アダクト付着量0.69重量%、2.83重量%、
4.41重量%の各処理繊維を得た。Example 2 Pentaethylenehexamine was used instead of tetraethylenepentamine in Example 1, and
Example 1 except that 120 parts by weight was used instead of 100 parts by weight.
An amine epoxy adduct was obtained in the same manner as in Example 1, and a copolymerized wholly aromatic polyamide fiber ("HM-50" manufactured by Teijin Ltd.) was coated with this adduct in the same manner as in Example 1, and the amount of adduct deposited was 0.69% by weight. 2.83% by weight,
4.41% by weight of each treated fiber was obtained.
この繊維から同様にして一方向強化複合材料板
をつくり、層間剪断強度を測定した。 A unidirectionally reinforced composite material board was made from this fiber in the same manner, and the interlaminar shear strength was measured.
その値は、上記の付着量の順で、7.2、7.1、7.3
Kg/mm2であり、いずれも接着性が改善されている
ことが判る。 The values are 7.2, 7.1, 7.3 in the order of the adhesion amount above.
Kg/mm 2 , and it can be seen that the adhesiveness has been improved in both cases.
また、実施例1と同様に沸水処理を9日間行つ
た後の吸水率は2.54重量%で、未処理のものの吸
水率2.55重量%に比して吸水率は異ならず、耐水
性の面で悪影響を与えていないと考えられる。 In addition, the water absorption rate after 9 days of boiling water treatment as in Example 1 was 2.54% by weight, which was not different from the untreated water absorption rate of 2.55% by weight, and there was no negative effect in terms of water resistance. It is thought that this is not given.
実施例 3
実施例1の「エピコート828」単独の代りに、
同化合物50モル%とトリグリシジルイソシアヌレ
ート50モル%との混合物の5重量%濃度のメタノ
ール溶液115重量部を用いる以外は実施例1と同
じように同種繊維を処理し、付着量3.15重量%の
被覆繊維を得、実施例1と同様に一方向性強化複
合材料板を調製し、層間剪断強度を測定すると
7.5Kg/mm2の値を示した。Example 3 Instead of “Epicote 828” alone in Example 1,
The same type of fiber was treated in the same manner as in Example 1 except that 115 parts by weight of a 5% by weight methanol solution of a mixture of 50 mol% of the same compound and 50 mol% of triglycidyl isocyanurate was used. The coated fibers were obtained, a unidirectionally reinforced composite material board was prepared in the same manner as in Example 1, and the interlaminar shear strength was measured.
It showed a value of 7.5Kg/ mm2 .
実施例 4
実施例1の「エピコート828」単独の代りに、
グリセリンジグリシジルエーテルの5重量%濃度
の水溶液95重量部を用いる以外は、実施例1と同
様にして付着量2.1重量%の被覆繊維を得、同様
に一方向強化複合材料板を調製した。このものの
層間剪断強度を測定すると7.2Kg/mm2の値を示し
た。Example 4 Instead of “Epicote 828” alone in Example 1,
A coated fiber with a coating amount of 2.1% by weight was obtained in the same manner as in Example 1, except that 95 parts by weight of a 5% by weight aqueous solution of glycerin diglycidyl ether was used, and a unidirectionally reinforced composite material board was similarly prepared. When the interlaminar shear strength of this material was measured, it showed a value of 7.2 Kg/mm 2 .
実施例 5
実施例1の共重合全芳香族ポリアミド繊維の代
りに、ポリ―p―フエニレンテレフタラミド繊維
(デユポン社製「Kevlar49」)を用いる以外は
実施例1と同様に付着量3.31重量%の被覆繊維を
得、同様に一方向強化複合材料板を得た。このも
のは7.4Kg/mm2の層間剥離強度を与えた。全く処
理しないで洗浄したのみの繊維で得た複合材料板
の層間剥離強度を測定すると7.1Kg/mm2の値を示
し、本発明のものはそれに比し、層間剥離強度が
向上しているのが判る。Example 5 Same as Example 1 except that poly-p-phenylene terephthalamide fiber ("Kevlar 49" manufactured by Dupont) was used instead of the copolymerized fully aromatic polyamide fiber of Example 1, but the adhesion amount was 3.31 weight. % coated fibers were obtained, and similarly unidirectionally reinforced composite material plates were obtained. This gave a delamination strength of 7.4 Kg/mm 2 . When the delamination strength of a composite material plate obtained from fibers that were only washed without any treatment was measured, it showed a value of 7.1 Kg/mm 2 , and compared to that, the delamination strength of the composite material board of the present invention was improved. I understand.
Claims (1)
ンイミンとエポキシ化合物とのアダクトで被覆さ
れていることを特徴とする、全芳香族ポリアミド
繊維。 2 繊維表面の少くとも一部をオリゴアルキレン
イミンとエポキシ化合物とのアダクトで被覆した
全芳香族ポリアミド繊維を、強化成分として含有
することを特徴とする、繊維強化樹脂複合体。[Scope of Claims] 1. A wholly aromatic polyamide fiber, characterized in that at least a portion of the fiber surface is coated with an adduct of an oligoalkylene imine and an epoxy compound. 2. A fiber-reinforced resin composite comprising, as a reinforcing component, wholly aromatic polyamide fibers in which at least a portion of the fiber surface is coated with an adduct of an oligoalkylene imine and an epoxy compound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171752A JPS6233873A (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | Full-aromatic polyamide fiber and fiber reinforced composite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60171752A JPS6233873A (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | Full-aromatic polyamide fiber and fiber reinforced composite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233873A JPS6233873A (en) | 1987-02-13 |
| JPH0112864B2 true JPH0112864B2 (en) | 1989-03-02 |
Family
ID=15929033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60171752A Granted JPS6233873A (en) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | Full-aromatic polyamide fiber and fiber reinforced composite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6233873A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6239633A (en) * | 1985-08-14 | 1987-02-20 | Motoo Takayanagi | Rubber reinforcing material and production thereof |
-
1985
- 1985-08-06 JP JP60171752A patent/JPS6233873A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6233873A (en) | 1987-02-13 |
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