WO2024142769A1 - 樹脂組成物、複合材料、及びそれらの硬化物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a resin composition, a composite material, and a cured product thereof.
- the cured product of the resin composition containing the ethylenically unsaturated group-containing compound is a material excellent in mechanical strength, water resistance, etc.
- the resin composition containing the ethylenically unsaturated group-containing compound can set the curing time without being influenced by the temperature by adjusting the curing agent and accelerator, so it does not take a long time to cure like epoxy resin, and does not suffer from poor curing, especially when cured at low temperature. Therefore, the resin composition containing the ethylenically unsaturated group-containing compound has been widely used in paints, adhesives, fiber reinforced plastics (hereinafter sometimes abbreviated as FRP) materials, concrete structure repair materials, sheet molding compound (SMC) materials, etc.
- FRP fiber reinforced plastics
- SMC sheet molding compound
- Patent Document 1 discloses a resin composition for repairing concrete structures, which contains a radical polymerizable composition (A), an organometallic salt (B), an organic compound having a nitrogen heterocyclic structure (C), and an
- Organic peroxides have traditionally been used as curing agents for curing resin compositions containing ethylenically unsaturated group-containing compounds, such as radically polymerizable compositions.
- organic peroxides have problems in that they need to be stored and handled with care, as they can become inactivated if stored improperly, resulting in poor curing of the resin composition, and can also cause fires when the organic peroxide comes into contact with the organometallic compound used as a curing accelerator.
- the present invention was made in consideration of the above-mentioned conventional situation, and aims to provide a resin composition that cures without using an organic peroxide, a composite material containing the resin composition, and a cured product thereof.
- the (meth)acryloyl group-containing compound (A1) is at least one selected from the group consisting of a (meth)acryloyl group-containing urethane resin (A1a), a vinyl ester resin (A1b), a (meth)acryloyl group-containing polyester resin (A1c), and a (meth)acrylate monomer (A1d).
- the present invention provides a resin composition that cures without using peroxides, a composite material containing the resin composition, and a cured product thereof.
- FIG. 2 is an explanatory diagram of a mold for producing a cured product (cast product).
- FIG. 2 is an explanatory diagram relating to the production of a cured product (FRP).
- (Meth)acrylic acid is a general term for acrylic acid and methacrylic acid.
- (meth)acrylate is a general term for acrylate and methacrylate
- (meth)acryloyl is a general term for acryloyl and methacryloyl.
- the "weight average molecular weight Mw” (hereinafter, also simply referred to as “Mw) and the “number average molecular weight Mn” (hereinafter, also simply referred to as "Mn”) are standard polystyrene equivalent molecular weights determined by gel permeation chromatography (GPC).
- the "acid value" of a vinyl ester resin is a value obtained by measurement using a mixed solution of bromothymol blue and phenol red as an indicator in accordance with JIS K6901:2008, and is the number of milligrams of potassium hydroxide required to neutralize 1 g of vinyl ester resin. Specifically, it is measured by the method described in the examples below.
- the resin composition of this embodiment is a resin composition containing an ethylenically unsaturated group-containing compound (A), an organometallic compound (B), and a mercapto group-containing compound (C), wherein the ethylenically unsaturated group-containing compound (A) contains a (meth)acryloyl group-containing compound (A1), and the content of the (meth)acryloyl group-containing compound (A1) is 40 parts by mass or more relative to 100 parts by mass of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A), and the organometallic compound (B) contains at least one selected from metals belonging to Group 7 elements, metals belonging to Group 8 elements, metals belonging to Group 9 elements, and metals belonging to Group 10 elements.
- the resin composition of this embodiment does not contain an organic peroxide. With such a configuration, the resin composition can be cured without using an organic peroxide.
- the resin composition of this embodiment contains an ethylenically unsaturated group-containing compound (A), an organometallic compound (B), and a mercapto group-containing compound (C), and may contain other components described below in addition to these.
- the total content of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A), the organometallic compound (B), and the mercapto group-containing compound (C) in the resin composition is preferably 50 to 100% by mass, more preferably 60 to 100% by mass, and even more preferably 70 to 100% by mass.
- the ethylenically unsaturated group-containing compound (A) of the present embodiment contains a (meth)acryloyl group-containing compound (A1).
- the (meth)acryloyl group-containing compound (A1) may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the ethylenically unsaturated group-containing compound (A) may contain an ethylenically unsaturated group-containing monomer (A2) described below, if necessary.
- the content of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A) in the resin composition is preferably 50 to 99.94% by mass, more preferably 60 to 99.84% by mass, and even more preferably 70 to 99.60% by mass.
- the content of the (meth)acryloyl group-containing compound (A1) in the resin composition is 40% by mass or more relative to 100 parts by mass of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A), and from the viewpoint of exhibiting good curability, it is preferably 42 to 100% by mass, more preferably 45 to 100% by mass, and even more preferably 50 to 100% by mass.
- the content of the (meth)acryloyl group-containing compound (A1) in the resin composition is preferably 35 to 99% by mass, more preferably 39 to 99% by mass, and even more preferably 49 to 99% by mass, from the viewpoint of exhibiting good curability.
- the (meth)acryloyl group-containing urethane resin (A1a) in this embodiment (hereinafter also referred to as urethane resin (A1a)) is a reaction product of a polyhydric alcohol (1a-1), an isocyanato group-containing compound (1a-2), and a hydroxy group- and (meth)acryloyl group-containing compound (1a-3).
- the urethane resin (A1a) may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the number average molecular weight Mn of the urethane resin (A1a) is preferably 500 or more, more preferably 1,000 or more, and even more preferably 1,500 or more, from the viewpoint of flexibility of the cured product, and is preferably 10,000 or less, more preferably 7,000 or less, and even more preferably 5,000 or less, from the viewpoint of reducing the viscosity of the resin composition and improving workability during the production of the composite material.
- the number average molecular weight Mn of the urethane resin (A1a) is preferably 500 to 10,000, more preferably 1,000 to 7,000, and even more preferably 1,500 to 5,000.
- the amount of the unsaturated monobasic acid (1b-2) is preferably such that the total amount of the acid groups of the unsaturated monobasic acid (1b-2) is 50 moles or more, more preferably 60 moles or more, and even more preferably 70 moles or more, relative to 100 moles of the total amount of the epoxy groups of the epoxy compound (1b-1), from the viewpoint of exhibiting good curability, and is preferably 120 moles or less, more preferably 110 moles or less, and even more preferably 105 moles or less, from the viewpoint of production stability.
- At least one selected from bisphenol type epoxy resins and novolac phenol type epoxy resins is preferred, at least one selected from bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, bisphenol AF type epoxy resins and novolac phenol type epoxy resins is more preferred, and at least one selected from bisphenol A type epoxy resins and novolac phenol type epoxy resins is even more preferred.
- the acid value of the polyester resin (A1c) is preferably 0 KOHmg/g or more, more preferably 1 KOHmg/g or more, and even more preferably 2 KOHmg/g or more, from the viewpoint of the storage stability of the resin composition, and is preferably 25 KOHmg/g or less, more preferably 20 KOHmg/g or less, and even more preferably 15 KOHmg/g or less, from the viewpoint of the reactivity during curing of the resin composition and the color stability of the cured product. That is, the acid value of the polyester resin (A1c) is preferably 0 to 25 KOHmg/g, more preferably 1 to 20 KOHmg/g, and even more preferably 2 to 15 KOHmg/g.
- the polyhydric alcohol (1c-1) is a compound having at least two hydroxy groups in one molecule, and may be a monomer, oligomer, or polymer in general, with no particular limitation on its molecular weight and molecular structure.
- the polyhydric alcohol (1c-1) may be used alone or in combination of two or more kinds. Examples of the polyhydric alcohol (1c-1) include the same polyhydric alcohols (1c-1) as those in the above-mentioned urethane resin (A1a).
- the acidic compound is preferably at least one selected from naphthenic acid, octyl acid, octenoic acid, 2,4-pentanedione, 2-acetylcyclopentanone, 2-isobutyryl-1-cyclohexanone, 6-methyl-2,4-heptanedione, and neodecanoic acid, more preferably naphthenic acid, octyl acid, octenoic acid, 2,4-pentanedione, and neodecanoic acid, and even more preferably naphthenic acid and octyl acid.
- the organometallic compound (B) is, from the viewpoint of curing acceleration effect and curing in a short time at low temperature, selected from the group consisting of manganese naphthenate, iron naphthenate, cobalt naphthenate, nickel naphthenate, manganese octoate, iron octoate, cobalt octoate, nickel octoate, manganese octoate, iron octoate, cobalt octoate, nickel octoate, manganese neodecanoate, iron neodecanoate, cobalt neodecanoate, nickel neodecanoate, manganese (III) acetylacetonate, At least one selected from iron(II) acetylacetonate, manganese(II) acetylacetonate, iron(III) acetylacetonate, cobalt(II) acetylacet
- the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms in R 1 and R 2 in formula (Q) may be linear or branched. Specific examples include methyl groups, ethyl groups, various propyl groups, various butyl groups, various pentyl groups, various hexyl groups, various heptyl groups, and various octyl groups.
- “various” refers to various isomers including n-, sec-, tert-, and iso-. Among these alkyl groups, a methyl group and an ethyl group are preferred.
- R 1 , R 2 , * and a have the same meanings as R 1 , R 2 , * and a in formula (Q) above.
- the polyhydric alcohol (c-1) may be ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol, neopentyl glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,2-pentanediol, 1,3-pentanediol, 2,3-pentanediol, 1,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,9-nonanediol, tricyclodecane dimethanol, 2,2-bis(2-hydroxyethoxyphenyl)propane, bisphenol A alkylene oxide adduct, bisphenol F alkylene oxide adduct, bisphenol S
- the content of the mercapto group-containing compound (C) in the resin composition is preferably 0.01 to 15 mass%, more preferably 0.05 to 12 mass%, and even more preferably 0.1 to 10 mass%, from the viewpoint of exhibiting good curability.
- the cure retarder (D2) is a compound having a hydroxy group. By including the curing retarder (D2) in the resin composition of the present embodiment, curing of the resin composition can be inhibited, and the curing time can be extended.
- the curing retarder (D2) may be used alone or in combination of two or more kinds.
- the curing retarder (D2) is preferably a hydroxyl group-containing compound having 2 to 10 carbon atoms.
- the hardening retarder (D2) include divalent or higher polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin, and compounds containing hydroxyl groups and carboxyl groups such as glycolic acid, glyceric acid, hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, glycerin citrate, and lactic acid.
- at least one selected from glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, and lactic acid is preferred, and glycerin, ethylene glycol, and lactic acid are more preferred.
- the content of the curing rate regulator (D) in the resin composition is preferably 0.01 to 5.0 parts by mass, more preferably 0.03 to 3.0 parts by mass, and even more preferably 0.05 to 2.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A), from the viewpoint of appropriately promoting or appropriately suppressing curing.
- the content of the curing speed regulator (D) in the resin composition is preferably 0.01 to 5.0 mass%, more preferably 0.03 to 3.0 mass%, and even more preferably 0.05 to 2.0 mass%, from the viewpoint of appropriately promoting or suppressing curing.
- the resin composition of the present embodiment may contain a polymerization inhibitor from the viewpoint of suppressing excessive polymerization of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A) and controlling the curing rate.
- the polymerization inhibitor include known ones such as hydroquinone, methylhydroquinone, phenothiazine, catechol, and 4-tert-butylcatechol.
- the amount thereof is preferably 0.0001 to 10 parts by mass, more preferably 0.001 to 3 parts by mass, and even more preferably 0.001 to 0.1 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the ethylenically unsaturated group-containing compound (A).
- the amount thereof is preferably 0.0001 to 10 mass %, more preferably 0.001 to 3 mass %, and even more preferably 0.001 to 0.1 mass %.
- the method for producing the resin composition of the present embodiment is not particularly limited, and a method known in the art can be used.
- the resin composition can be produced by blending and mixing an ethylenically unsaturated group-containing compound (A), an organometallic compound (B), and a mercapto group-containing compound (C).
- a curing rate regulator (D), a polymerization inhibitor, etc. may be added as necessary.
- the composite material in this embodiment contains the above-mentioned resin composition and at least one selected from a fiber base material and a filler.
- a fiber substrate impregnated with a resin composition also called a resin composition-impregnated substrate
- Such a composite material can produce a cured product (molded product) with excellent mechanical strength.
- Specific examples of the composite material include housing facilities, transport equipment-related members, molded products, and infrastructure applications such as construction (repair) of structures such as concrete, and can be suitably used for the manufacture of various molded products and construction of structures.
- the content of the resin composition in the composite material is preferably 20 to 90 mass%, more preferably 23 to 85 mass%, and even more preferably 25 to 80 mass%, relative to 100 mass% of the composite material, from the viewpoints of moldability, ease of handling, mechanical strength, and the like of the composite material.
- the content of the resin composition is 20% by mass or more, the composite material has excellent moldability, and when the content of the resin composition is 90% by mass or less, the composite material can have sufficient strength.
- the fiber material of the fiber substrate include, from the viewpoint of mechanical strength, so-called reinforced fibers such as synthetic fibers such as amide, nylon, aramid, vinylon, zylon, polyethylene, polyester, and phenolic resin, boron, carbon fiber, glass fiber, metal fiber, ceramic fiber, and natural fibers of plant and animal origin, as well as composite fibers thereof. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyester fiber, aramid fiber, carbon fiber, and glass fiber are preferred, and glass fiber is more preferred from the viewpoints of strength, hardness, availability, price, and the like.
- the filament diameters generally used are preferably 1 to 15 ⁇ m, more preferably 3 to 10 ⁇ m.
- Examples of the form of the fiber substrate include a sheet, chopped strand, chop, milled fiber, etc.
- the sheet include a sheet formed by aligning a plurality of reinforcing fibers in one direction, a bidirectional fabric such as a plain weave or twill weave, a multiaxial fabric, a non-crimp fabric, a nonwoven fabric, a mat, a knit, a braid, and a paper made by papermaking reinforcing fibers, etc.
- the fiber substrate may be used alone or in combination of two or more types, and may be a single layer or a multi-layer laminate.
- the thickness of the sheet is, for example, preferably 0.01 to 5 mm in the case of a single layer, and when multiple layers are laminated, the total thickness is preferably 1 to 20 mm, more preferably 1 to 15 mm.
- the content of the fiber substrate in the resin composition-impregnated substrate is preferably 10 to 80 mass%, more preferably 15 to 77 mass%, and even more preferably 20 to 75 mass%.
- the resin composition of the present embodiment may contain a filler as long as the effects of the present invention are not impaired. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
- fillers include silica, alumina, barium sulfate, talc, clay, mica powder, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium oxide, boron nitride, aluminum borate, barium titanate, strontium titanate, calcium titanate, bismuth titanate, titanium oxide, barium zirconate, and calcium zirconate.
- the content of the filler in the composite material is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 15 to 80% by mass, and further preferably 25 to 70% by mass.
- the cured product in this embodiment is a cured product of the above-mentioned resin composition or composite material.
- the bending strength of the cured product (FRP) of the resin composition-impregnated substrate is preferably 100 to 750 MPa, more preferably 110 to 550 MPa, and even more preferably 120 to 350 MPa.
- the bending modulus of the FRP is preferably 3 to 30 GPa, more preferably 4 to 20 GPa, and even more preferably 5 to 15 GPa.
- the bending strength and bending modulus are values measured in accordance with JIS K7171:2016.
- urethane resin (A1a-1) which is a (meth)acryloyl group-containing urethane resin (A1a).
- the resulting urethane resin (A1a-1) had an Mw of 13,900 and an Mn of 2,650.
- the acid value of the resulting mixture was 156 KOHmg/g.
- this reaction product was cooled to 120°C, and 0.8 g (0.04 parts by mass per 100 parts by mass of the total of the polyhydric alcohol (1c-1) and the dibasic acid (1c-2)) of methylhydroquinone ("MH", manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.) was added as a polymerization inhibitor.
- 850 g (5.98 mol) of glycidyl methacrylate (“GMA (glycidyl methacrylate)", manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) was added as glycidyl (meth)acrylate (1c-3), and the mixture was reacted by heating to 120° C.
- GMA glycidyl methacrylate
- Example 1 A mixture of 35 g of urethane resin (A1a-1) which is a (meth)acryloyl group-containing urethane resin (A1a) and 15 g of monomer (A1d-2) which is a (meth)acryloyl group-containing monomer (A1d) (ethylenically unsaturated group-containing compound (A) component 50 g) was placed in a 150 cm 3 beaker, and the mixture was heated and dissolved at 80 ° C. for 30 minutes, and then the mixture was adjusted to 25 ⁇ 0.2 ° C.
- a 4 mm thick U-shaped spacer was sandwiched between two release-treated glass plates (150 mm x 150 mm) to prepare a mold for producing a cured product (cast product).
- the resin composition (X-44) was poured into the mold for producing the cured product (cast product) and allowed to stand at 25°C for 24 hours with the top open. After visually confirming the curing of the resin composition, the mold was further allowed to stand at 25°C for 3 days (72 hours) in an open state to obtain a cured product (cast product) of 150 mm x 150 mm and 4 mm thick.
- Example 45 The resin composition (X-44) produced in Example 44 was poured between two glass plates with 4 mm thick spacers fixed on the three sides other than the top, and left to stand with the top open for 24 hours at 25° C. After visually confirming that the resin composition had cured, it was heated at 120° C. for 2 hours to obtain a cured product (cast product) of 150 mm ⁇ 150 mm and 4 mm thick.
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、ラジカル重合性組成物(A)、有機金属塩(B)、窒素の複素環状構造を有する有機化合物(C)、及び有機過酸化物(D)を含有するコンクリート構造物補修用樹脂組成物組成物が開示されている。
[1] エチレン性不飽和基含有化合物(A)と、有機金属化合物(B)と、メルカプト基含有化合物(C)とを含有する樹脂組成物であって、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)は、(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)を含有し、前記(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)の含有量が、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、40質量部以上であり、前記有機金属化合物(B)は、第7族元素に属する金属、第8族元素に属する金属、第9族元素に属する金属及び第10族元素に属する金属から選択される少なくとも1種を含有し、有機過酸化物を含有しない、樹脂組成物。
[2] 前記有機金属化合物(B)の金属換算含有量が、エチレン性不飽和基含有化合物(A)及び有機金属化合物(B)の合計に対して、100~2,500質量ppmである、上記[1]に記載の樹脂組成物。
[3] 前記有機金属化合物(B)が、マンガン、鉄、コバルト、及びニッケルから選択される少なくとも1種を含有する、上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] 前記有機金属化合物(B)が、オクチル酸マンガン、ナフテン酸鉄、オクチル酸コバルト及びオクチル酸ニッケルから選択される少なくとも1種である、上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[5] 前記メルカプト基含有化合物(C)の含有量が、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、0.01~15質量部である、上記[1]~[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6] 前記(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)が、(メタ)アクリロイル基含有ウレタン樹脂(A1a)、ビニルエステル樹脂(A1b)、(メタ)アクリロイル基含有ポリエステル樹脂(A1c)、及び(メタ)アクリレートモノマー(A1d)から選択される少なくとも1種である、上記[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7] 硬化速度調整剤(D)をさらに含有する、上記[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[8] 前記硬化速度調整剤(D)の含有量が、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、0.01~5.0質量部である、上記[7]に記載の樹脂組成物。
[9] 前記硬化速度調整剤(D)が、ヒドロキシ基を有さず、カルボキシ基を有する硬化促進剤(D1)である、上記[7]又は[8]に記載の樹脂組成物。
[10] 前記硬化促進剤(D1)が、炭素数2~10の脂肪族カルボン酸である、上記[9]に記載の樹脂組成物。
[11] 前記硬化速度調整剤(D)が、ヒドロキシ基を有する硬化遅延剤(D2)である、上記[7]又は[8]に記載の樹脂組成物。
[12] 前記硬化遅延剤(D2)が、炭素数2~10のヒドロキシ基含有化合物である、上記[11]に記載の樹脂組成物。
[13] 上記[1]~[12]のいずれかに記載の樹脂組成物と、繊維基材及び充填材から選択される少なくとも1種を含有する、複合材料。
[14] 上記[1]~[12]のいずれかに記載の樹脂組成物又は上記[13]に記載の複合材料の硬化物。
「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸の総称である。同様に、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートの総称であり、「(メタ)アクリロイル」とは、アクリロイル及びメタクリロイルの総称である。
「重量平均分子量Mw」(以下、単に「Mw」とも表記する。)及び「数平均分子量Mn」(以下、単に「Mn」とも表記する。)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求められる標準ポリスチレン換算分子量である。具体的には、後述する実施例に記載の方法で測定される。
ビニルエステル樹脂の「酸価」とは、JIS K6901:2008に準拠し、指示薬としてブロモチモールブルーとフェノールレッドの混合溶液を用いて測定して得られる値であり、ビニルエステル樹脂1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数である。具体的には、後述する実施例に記載の方法で測定される。
本実施形態の樹脂組成物は、エチレン性不飽和基含有化合物(A)と、有機金属化合物(B)と、メルカプト基含有化合物(C)とを含有する樹脂組成物であって、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)は、(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)を含有し、前記(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)の含有量が、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、40質量部以上であり、前記有機金属化合物(B)は、第7族元素に属する金属、第8族元素に属する金属、第9族元素に属する金属及び第10族元素に属する金属から選択される少なくとも1種を含有する。そして、本実施形態の樹脂組成物は、有機過酸化物を含有しない。
このような構成を有することで、有機過酸化物を使用しなくても、樹脂組成物を硬化させることができる。
本実施形態のエチレン性不飽和基含有化合物(A)は、(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)を含有する。(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
また、エチレン性不飽和基含有化合物(A)は、必要に応じて、後述するエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)を含んでもよい。
(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)は、分子内に(メタ)アクリロイル基を有するものであれば特に限定されるものではないが、良好な硬化性を発現する観点から、後述するウレタン樹脂(A1a)、ビニルエステル樹脂(A1b)、ポリエステル樹脂(A1c)及び(メタ)アクリレートモノマー(A1d)から選択される少なくとも1種であることが好ましい。
(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)は、1種単独であっても、2種以上が併用されてもよい。
本実施形態における(メタ)アクリロイル基含有ウレタン樹脂(A1a)(以下、ウレタン樹脂(A1a)とも言う。)は、多価アルコール(1a-1)と、イソシアナト基含有化合物(1a-2)と、ヒドロキシ基及び(メタ)アクリロイル基含有化合物(1a-3)との反応生成物である。
ウレタン樹脂(A1a)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
多価アルコール(1a-1)は、1分子中に少なくとも2個のヒドロキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量及び分子構造は特に限定されない。多価アルコール(1a-1)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
前記多価アルコール(1a-1))としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、2-エチル-2-ブチル-1,3-プロパンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、ジエチレングリコ-ル、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-シクロヘキサングリコール、1,3-シクロヘキサングリコール、1,4-シクロヘキサングリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、パラキシレングリコール、ビシクロヘキシル-4,4’-ジオール、2,6-デカリングリコール、2,7-デカリングリコール等の二価アルコール;水素化ビスフェノールA、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA等に代表される2価フェノールとプロピレンオキシド又はエチレンオキシドに代表されるアルキレンオキサイドとの付加物等の二価アルコール;1,2,3,4-テトラヒドロキシブタン、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の三価以上のアルコール等を挙げることができる。
これらの中でも、反応性、コスト、及び硬化物の低弾性率化の観点から、二価アルコールが好ましく、反応の容易性の観点からポリエーテルポリオール、及びポリエステルポリオールがより好ましく、入手性や硬化物の柔軟性の観点から、ポリエーテルポリオールがさらにより好ましく、ポリエチレングリコール、及びポリプロピレングリコールから選択される少なくとも1種がさらに好ましい。
イソシアナト基含有化合物(1a-2)は、分子内にイソシアナト基を有するものであれば、特に限定されるものではない。イソシアナト基含有化合物(1a-2)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
前記イソシアナト基含有化合物(1a-2)としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート及びその異性体、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジシソシアネート、フェニレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ナフタリンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイソシアネート、シクロヘキサン-1,4-ジイルビス(メチレン)ジイソシアネート、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、1,3-ビス(イソシアネートメチル)ヘキサン、TDIの水素添加物等が挙げられる。また、上記イソシアネートをカルボジイミド変性またはイソシアヌレート変性したものも使用できる。
これらの中でも、汎用性、及び取り扱い易さの観点から、イソホロンジイソシアネート、及びジフェニルメタンジイソシアネートから選択される少なくとも1種が好ましく、入手性の観点からジフェニルメタンジイソシアネートがより好ましい。
ヒドロキシ基及び(メタ)アクリロイル基含有化合物(1a-3)は、ヒドロキシ基と、アクリロイル基をそれぞれ1分子中に少なくとも1個有する化合物である。ヒドロキシ基及び(メタ)アクリロイル基含有化合物(1a-3)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
ヒドロキシ基及び(メタ)アクリロイル基含有化合物(1a-3)としては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルのアクリル酸変性物、エチレングリコールジグリシジルエーテルのメタクリル酸変性物、ポリエチレングリコールグリシジルエーテルのメタクリル酸変性物、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルのメタクリル酸変性物、1、4-ブタンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート等を挙げることができる。
これらの中でも、イソシアネートとの良好な反応性、及び硬化物製造時の反応性の観点から、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、及び4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートが好ましく、汎用性、入手性、及びコストの観点から、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、及び2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートがより好ましく、耐薬品性や硬化物に一定の弾性率を付与する観点から、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、及び2-ヒドロキシプロピルメタクリレートがさらに好ましい。
本実施形態におけるビニルエステル樹脂(A1b)は、エポキシ樹脂(1b-1)と不飽和一塩基酸(1b-2)とを含む原料の付加反応生成物である。また、本実施形態におけるビニルエステル樹脂(A1b)は、分子量向上、及び靭性向上を目的として、エポキシ樹脂(1b-1)にビスフェノール化合物、並びに不飽和多塩基酸及び飽和多塩基酸等を付加反応させた化合物に、不飽和一塩基酸(1b-2)を付加反応させた生成物を含んでもよい。
ビニルエステル樹脂(A1b)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
エポキシ化合物(2b-1)は、1分子中に2個のエポキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量及び分子構造は特に限定されない。エポキシ化合物(2b-1)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
前記エポキシ化合物(2b-1)としては、例えば、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、及びビスフェノールAF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;tert-ブチルカテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ノボラックフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、硬化物の機械的強度及び耐食性の観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂及びノボラックフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1種が好ましく、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、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂及びノボラックフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1種がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂及びノボラックフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも1種がさらに好ましい。
不飽和一塩基酸(1b-2)は、エチレン性不飽和基を有するモノカルボン酸が好ましく、また、ビニルエステル樹脂(A1b)に(メタ)アクリロイル基を導入する観点から、アクリロイル基を有する化合物であることが好ましい。
不飽和一塩基酸(1b-2)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
不飽和一塩基酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸等が挙げられる。
これらの中でも、汎用性やビニルエステル樹脂(A1b)の合成時の反応性及び良好な硬化性を有する樹脂組成物を得る観点から、(メタ)アクリル酸、クロトン酸から選択される少なくとも1種が好ましく、取り扱いのしやすさ、耐薬品性の観点から、アクリル酸及びメタクリル酸がより好ましい。
本実施形態における(メタ)アクリロイル基含有ポリエステル樹脂(A1c)(以下、ポリエステル樹脂(A1c)とも言う。)は、多価アルコール(1c-1)と、二塩基酸(1c-2)と、(メタ)アクリル酸グリシジル(1c-3)との反応生成物である。
ポリエステル樹脂(A1c)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
多価アルコール(1c-1)は、1分子中に少なくとも2個のヒドロキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量及び分子構造は特に限定されない。多価アルコール(1c-1)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
多価アルコール(1c-1)としては、例えば、上述のウレタン樹脂(A1a)における多価アルコール(1c-1)と同様のものが挙げられる。
これらの中でも、硬化物の柔軟性及びコストの観点から、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコールから選択される少なくとも1種が好ましく、エチレングリコール、及びジエチレングリコールがより好ましく、ジプロピレングリコールがさらに好ましい。
二塩基酸(1c-2)は、1分子内にカルボキシ基を2個有する化合物である。
二塩基酸(1c-2)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
二塩基酸(1c-2)としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロロマレイン酸、琥珀酸、アジピン酸、セバシン酸、テトラヒドロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸(1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸)、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、クロレンディク酸(ヘット酸)、テトラブロモフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、無水琥珀酸、無水クロレンディク酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ジメチルオルソフタレート、ジメチルイソフタレート、ジメチルテレフタレート等が挙げられる。
これらの中でも、硬化物の耐久性、柔軟性、及びコストの観点から、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、及びフマル酸が好ましく、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸、及び無水マレイン酸がより好ましく、ポリエステル樹脂(A1c)を合成する際の反応の容易性、汎用性、及びコストの観点から無水フタル酸がさらに好ましい。
(メタ)アクリル酸グリシジル(1c-3)は、1分子中に、少なくとも1個のエポキシ基と、少なくとも1個の(メタ)アクリロイル基を有する化合物である。
(メタ)アクリル酸グリシジル(1c-3)のエポキシ基にポリエステル樹脂のカルボキシ基が付加することにより、ポリエステル樹脂に(メタ)アクリロイル基を導入することができる。
(メタ)アクリル酸グリシジル(1c-3)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
(メタ)アクリル酸グリシジル(1c-3)としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジル、α-エチル(メタ)アクリル酸グリシジル、α-n-プロピル(メタ)アクリル酸グリシジル、α-n-ブチル(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸-3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸-3,4-エポキシシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸-4,5-エポキシペンチル、(メタ)アクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、α-エチル(メタ)アクリル酸-6,7-エポキシヘプチル、(メタ)アクリル酸-3-メチル-3,4-エポキシブチル、(メタ)アクリル酸-4-メチル-4,5-エポキシペンチル、(メタ)アクリル酸-5-メチル-5,6-エポキシヘキシル、(メタ)アクリル酸-β-メチルグリシジル、α-エチル(メタ)アクリル酸-β-メチルグリシジル等が挙げられる。
これらの中でもポリエステル樹脂(A1c)を合成する際の作業性、汎用性、及びコストの観点から、(メタ)アクリル酸グリシジルが好ましく、耐薬品性の観点からメタクリル酸グリシジルがより好ましい。
本実施形態における(メタ)アクリレートモノマー(A1d)は、1分子中に(メタ)アクリロイル基を有するモノマーから選択される少なくとも1種であれば、特に限定されるものではない。
(メタ)アクリロイル基含有モノマー(A1d)は、1種単独であっても、2種以上が併用されていてもよい。
本実施形態のエチレン性不飽和基含有化合物(A)は、必要に応じてエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)を含んでもよい。
エチレン性不飽和基含有モノマー(A2)は、上述のエチレン性不飽和基含有化合物(A1)以外の1分子中にエチレン性不飽和基を有するモノマーであれば特に限定されるものではない。
エチレン性不飽和基含有モノマー(A2)としては、例えば、スチレン、p-クロロスチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、ジクロロスチレン、ジビニルベンゼン、t-ブチルスチレン、酢酸ビニル、ジアリルフマレート、トリアリルイソシアヌレート、また、ビニルベンジルブチルエーテル、ビニルベンジルヘキシルエーテル、ビニルベンジルオクチルエーテル、ジビニルベンジルエーテル等のビニルベンジル化合物等が挙げられる。
これらの中でも、希釈効率やコストの観点から、スチレン、p-クロロスチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、ジクロロスチレン、ジビニルベンゼン、及びt-ブチルスチレンから選択される少なくとも1種が好ましく、スチレン、p-クロロスチレン、及びビニルトルエンから選択される少なくとも1種がより好ましく、スチレンがさらに好ましい。
有機金属化合物(B)は、第7族元素に属する金属、第8族元素、第9族元素及び第10族元素に属する金属から選択される少なくとも1種を含有する。有機金属化合物(B)は、1種単独であっても、2種以上が併用されてもよい。
前記酸性化合物としては、カルボン酸、ジケトン類などが挙げられる。
前記カルボン酸としては、例えば、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ネオデカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、テトラコサン酸、ヘキサコサン酸、オクタコサン酸、トリアコンタン酸、ベヘン酸、ナフテン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ロジン酸、あまに油脂肪酸、大豆油脂酸、トール油酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、安息香酸、アミノ酸、胆汁酸、糖酸、ヒドロキシケイ皮酸、ヒドロキシ酸、芳香族酸、葉酸、アスコルビン酸、α酸、イミド酸、エリソルビン酸、クロコン酸、コウジ酸、スクアリン酸、スルフィン酸、スルホン酸、タイコ酸、チオ酢酸、デヒドロ酢酸、デルタ酸、尿酸、ヒドロキサム酸、フミン酸、フルボ酸、ホスホン酸、メルドラム酸等が挙げられる。
樹脂組成物中の有機金属化合物(B)の金属成分換算による含有量は、硬化促進の観点から、エチレン性不飽和基含有化合物(A)及び有機金属化合物(B)の合計に対して、好ましくは100~2,500質量ppm、より好ましくは200~2,000質量ppm、さらに好ましくは300~1,500質量ppmである。
メルカプト基含有化合物(C)は、分子中にメルカプト基を1個以上有する化合物であれば特に限定されるものではない。メルカプト基含有化合物(C)は、1種単独であっても、2種以上が併用されてもよい。
これらのアルキル基の中でもメチル基、及びエチル基が好ましい。
また、樹脂組成物の保存安定性や硬化性をコントロールする観点から、式(Q)中のR1及びR2における炭素原子数6~18の芳香族基としては、例えば、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。なお、これらの芳香族基は、ハロゲン原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等で置換されていてもよい。
式(Q)中のaは、樹脂組成物の安定性や硬化性をコントロールする観点から、0~2の整数であり、好ましくは1である。
さらに、前記メルカプト基含有化合物(C)は、下記式(Q-1)で表されるエステル構造を少なくとも1個有するものであることが好ましい。
また、3級チオール化合物(C2)の由来化合物である場合は、具体的には、2-メルカプトイソ酪酸、3-メルカプト-3-メチル酪酸等が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物は、硬化速度調整剤(D)を含んでもよい。
硬化速度調整剤(D)としては、硬化促進剤(D1)及び硬化遅延剤(D2)等が挙げられる。
硬化促進剤(D1)は、ヒドロキシ基を有さず、カルボキシ基を有する化合物である。本実施形態の樹脂組成物が硬化促進剤(D1)を含有することで、樹脂組成物の硬化を促進し、硬化時間を短縮することが可能である。
硬化促進剤(D1)は、1種単独であっても、2種以上が併用されてもよい。
硬化促進剤(D1)としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、オクチル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。
これらの中でも、硬化促進の観点から、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、オクチル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、アクリル酸、及びメタクリル酸から選択される少なくとも1種が好ましく、プロピオン酸、メタクリル酸、及びオクチル酸がより好ましい。
硬化遅延剤(D2)は、ヒドロキシ基を有する化合物である。
本実施形態の樹脂組成物が硬化遅延剤(D2)を含有することで、樹脂組成物の硬化を抑制し、硬化時間を延長することが可能である。
前記硬化遅延剤(D2)は、1種単独であっても、2種以上が併用されてもよい。
硬化遅延剤(D2)としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びグリセリン等の2価以上の多価アルコール;グリコール酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸グリセリン、及び乳酸等のヒドロキシ基及びカルボキシル基を含有する化合物等が挙げられる。硬化を適度に抑制する観点から、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール及び乳酸から選択される少なくとも1種が好ましく、グリセリン、エチレングリコール、乳酸がより好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、本願の効果に特段の支障を及ぼさない限り、前記成分以外の成分を含有してもよい。含有可能な成分としては、例えば、凝結調整、増粘、保水、消泡、撥水、防水、難燃、収縮緩和等の性状を付与できる混和剤、金属や高分子や炭素等の材質からなる繊維、顔料、充填材(無機フィラー、有機フィラー)、発泡材、ゼオライト等の粘土鉱物等の混和材を挙げることができる。また、含有可能な成分としては、カップリング剤、可塑剤、陰イオン固定化成分、溶剤、ポリイソシアナト化合物、界面活性剤、湿潤分散剤、ワックス、揺変剤、重合禁止剤等が挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物は、エチレン性不飽和基含有化合物(A)の過度の重合を抑制する観点、硬化速度をコントロールする観点から、重合禁止剤を含んでもよい。
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、フェノチアジン、カテコール、4-tert-ブチルカテコール等の公知のものが挙げられる。
本実施形態の樹脂組成物が重合禁止剤を含有する場合、その量はエチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、好ましくは0.0001~10質量部、より好ましくは0.001~3質量部、さらに好ましくは0.001~0.1質量部である。
本実施形態の樹脂組成物が重合禁止剤を含有する場合、その量は、好ましくは0.0001~10質量%、より好ましくは0.001~3質量%、さらに好ましくは0.001~0.1質量%である。
本実施形態の樹脂組成物の製造方法としては、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法を用いることができる。例えば、エチレン性不飽和基含有化合物(A)、有機金属化合物(B)、及びメルカプト基含有化合物(C)を配合して混合することによって製造することができる。さらに、必要に応じて硬化速度調整剤(D)や重合禁止剤等を添加してもよい。
本実施形態における複合材料は、上述した樹脂組成物と、繊維基材及び充填材から選択される少なくとも1種とを含有する。
複合材料としては、例えば、樹脂組成物を繊維基材に含浸させたもの(樹脂組成物含浸基材とも言う。)が好ましい。このような複合材料は、優れた機械的強度を有する硬化物(成形品)が得られる。複合材料としては、具体的には、住設、輸送機器関連部材、造形品やインフラ用途として、コンクリート等の構造物の施工(補修)等が挙げられ、各種成形品の製造や構造物の施工に好適に使用できる。
樹脂組成物の含有量が20質量%以上であれば、複合材料の成形性が優れる。樹脂組成物の含有量が90質量%以下であると、複合材料に十分な強度を付与することができる。
繊維基材の繊維材料としては、機械的強度等の観点から、例えば、アミド、ナイロン、アラミド、ビニロン、ザイロン、ポリエチレン、ポリエステル及びフェノール樹脂等の合成繊維、ボロン、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、セラミックス繊維、植物系及び動物系の天然繊維等の、いわゆる強化繊維、また、これらの複合繊維が挙げられる。これらは、1種単独であっても、2種以上が併用されてもよい。これらの中でも、ポリエステル繊維、アラミド繊維、炭素繊維及びガラス繊維が好ましく、強度や硬度、入手容易性、価格等の観点から、ガラス繊維がより好ましい。
例えば、ガラス繊維の場合、一般的に使用されるフィラメント径は、好ましくは1~15μm、より好ましくは3~10μmである。
シートの厚さは、樹脂組成物の含浸性の観点から、例えば、単層の場合、好ましくは0.01~5mm、また、複数層積層されている場合は、合計の厚さが、好ましくは1~20mm、より好ましくは1~15mmである。
また、複合材料が樹脂組成物含浸基材である場合、樹脂組成物含浸基材中の繊維基材の含有量は、好ましくは10~80質量%、より好ましくは15~77質量%、さらに好ましくは20~75質量%である。
本実施形態の樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、充填材を含んでもよい。これらは、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
充填剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム等が挙げられる。
複合材料中の充填剤の含有量は、好ましくは5~90質量%、より好ましくは15~80質量%、さらに好ましくは25~70質量%である。
本実施形態における硬化物は、上述した樹脂組成物又は複合材料の硬化物である。
例えば、複合材料が樹脂組成物含浸基材であり、繊維基材としてガラス繊維を用いる場合、樹脂組成物含浸基材の硬化物(FRP)の曲げ強度は、好ましくは100~750MPa、より好ましくは110~550MPa、さらに好ましくは120~350MPaである。また、FRPの曲げ弾性率としては、好ましくは3~30GPa、より好ましくは4~20GPa、さらに好ましくは5~15GPaである。
なお、前記曲げ強度及び曲げ弾性率の値は、JIS K7171:2016に準拠した測定値である。
まず、樹脂組成物の調製のためのエチレン性不飽和基含有化合物として、(メタ)アクリロイル基含有ウレタン樹脂(A1a-1)、ビニルエステル樹脂(A1b-1)、ビニルエステル樹脂(A1b-2)、(メタ)アクリロイル基含有ポリエステル樹脂(A1c-1)、及びエチレン性不飽和基含有化合物(A’)を、下記合成例及び比較合成例により合成した。
撹拌器、還流冷却管、気体導入管及び温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、多価アルコール(1a-1)としてポリプロピレングリコール(1)(「アクトコールD-2000」、三井化学SKCポリウレタン株式会社製、重量平均分子量2000)540g(0.27モル)、及びポリプロピレングリコール(2)(「アデカポリエーテルP-400」、株式会社ADEKA製、重量平均分子量400)24g(0.06モル)、イソシアナト基含有化合物(1a-2)としてジフェニルメタンジイソシアネート(「ミリオネートMT」、東ソー株式会社製)135g(0.54モル)及び触媒としてジブチル錫ジラウレート(「KS-1260」、堺化学工業株式会社製 )0.01g(ポリプロピレングリコール、ジフェニルメタンジイソシアネート及び2-ヒドロキシプロピルメタクリレートの合計100質量部に対して0.001質量部)を添加し、70℃まで昇温した後、約2時間反応させた。さらに、ヒドロキシ基及び(メタ)アクリロイル基含有化合物(1a-3)として、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート(「ライトエステルHOP(N)」、共栄社化学株式会社製)78g(0.54モル)を約1時間かけて滴下した後、さらに3時間反応させて、(メタ)アクリロイル基含有ウレタン樹脂(A1a)であるウレタン樹脂(A1a-1)を製造した。
得られたウレタン樹脂(A1a-1)のMwは13,900、Mnは2,650であった。
撹拌機、還流冷却管、気体導入管及び温度計を備えた5L4つ口セパラブルフラスコに、エポキシ化合物(1b-1)としてビスフェノールA型エポキシ樹脂(「エポミック(登録商標)R140P」、三井化学株式会社製、エポキシ当量188)3,760gを添加し110℃まで昇温した。次いで、重合禁止剤として、パラ-メトキシフェノール(MEHQ)(「メトキノン」、精工化学株式会社製)2.0g(エポキシ化合物(1b-1)及び不飽和一塩基酸(1b-2)の合計100質量部に対して0.04質量部)、エステル化触媒として、トリフェニルホスフィン(「TPP」、北興化学工業株式会社製)15.3g(エポキシ化合物(1b-1)及び不飽和一塩基酸(1b-2)の合計100質量部に対して0.3質量部)を添加し、さらに不飽和一塩基酸(1b-2)としてアクリル酸(株式会社日本触媒製)1,339g(エポキシ化合物(1b-1)のエポキシ基の総量100モルに対して酸基が93モル)を約1時間かけて滴下した後、125℃まで昇温し、酸価が5KOHmg/gとなるまで約2時間反応させて、ビニルエステル樹脂(A1b)であるビニルエステル樹脂(A1b-1)を製造した。
得られたビニルエステル樹脂(A1b-1)のMwは762、Mnは612であった。
撹拌機、還流冷却管、気体導入管及び温度計を備えた3L4つ口セパラブルフラスコに、エポキシ化合物(1b-1)として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(「エポミック(登録商標)R140P」、三井化学株式会社製、エポキシ当量188)1,316g、(メタ)アクリレートモノマー(A1d)として、2-フェノキシエチルメタクリレート(「ライトエステルPO」、共栄社化学株式会社製)345g(配合成分合計質量基準で10質量%)を添加し、110℃まで昇温した。次いで、重合禁止剤としてメチルハイドロキノン(「MH」、精工化学株式会社製)0.8g(エポキシ化合物(1b-1)、及び不飽和一塩基酸(1b-2)の合計100質量部に対して0.04質量部)及びエステル化触媒としてテトラデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(「カチオン(登録商標)M2-100R」、日油株式会社製)5.8g(エポキシ化合物(1b-1)及び不飽和一塩基酸(1b-2)の合計100質量部に対して0.3質量部)を添加した。さらに、不飽和一塩基酸(1b-2)としてメタクリル酸(「メタクリル酸(MAA)」、三菱ケミカル株式会社製)602g(エポキシ化合物(1b-1)のエポキシ基の総量100モルに対して酸基が100モル)を約1時間かけて滴下した後、125℃まで昇温し、酸価が12KOHmg/gとなるまで約3時間反応させて、ビニルエステル樹脂(A1b)であるビニルエステル樹脂(A1b-2)を製造した。
得られたビニルエステル樹脂(A1b-2)のMwは798、Mnは635であった。
温度計、攪拌機、及び還流冷却管を備えた5L4つ口セパラブルフラスコに、多価アルコール(1c-12)として、ジプロピレングリコール(「ジプロピレングリコール 工業品グレード」、ダウ・ケミカル日本株式会社製)771g(5.75モル)、二塩基酸(1c-2)として無水フタル酸(「無水フタル酸」、川崎化成工業株式会社製)1,309g(8.84モル)を添加し、210℃まで昇温した後10時間縮合反応を行い、反応生成物を得た。得られた混合物の酸価は156KOHmg/gであった。
次いで、この反応生成物を120℃まで冷却し、重合禁止剤として、メチルハイドロキノン(「MH」、精工化学株式会社製)0.8g(多価アルコール(1c-1)及び二塩基酸(1c-2)の合計100質量部に対して0.04質量部)を添加した。
次いで、(メタ)アクリル酸グリシジル(1c-3)としてメタクリル酸グリシジル(「GMA(メタクリル酸グリシジル)」、三菱ガス化学株式会社製)850g(5.98モル)を添加し、120℃まで昇温して反応させ、得られるポリエステル樹脂(A1c-1)の酸価が8KOHmg/gとなるまで約4時間反応させて、(メタ)アクリロイル基含有ポリエステル樹脂(A1c)であるポリエステル樹脂(A1c-1)を製造した。
得られた(メタ)アクリロイル基含有ポリエステル樹脂(A1c-1)のMwは2,520、Mnは1,250であった。
温度計、攪拌機、及び還流冷却管を備えた3L4つ口セパラブルフラスコに、プロピレングリコール(「プロピレングリコール 工業品グレード」、ダウ・ケミカル日本株式会社製)680g(8.94モル)、イソフタル酸(「高純度イソフタル酸(PIA)」、三菱ガス化学株式会社製)144g(0.87モル)、テレフタル酸(「PTA」、三井化学株式会社製)432g(2.60モル)、無水マレイン酸(三菱ケミカル株式会社製)510g(5.20モル)を添加し、215℃まで昇温した後、酸価が20KOHmg/g以下となるまで10時間縮合反応を行い、(メタ)アクリロイル基を含有しないポリエステル樹脂であるエチレン性不飽和基含有化合物(A’)を製造した。
得られたエチレン性不飽和基含有化合物(A’)のMwは12,200、Mnは3,490であった。
上記合成例及び比較合成例で得られた樹脂の重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnと酸価は、以下の条件にて測定した。測定評価結果を、下記表1にまとめて示す。
Mw及びMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により以下の条件にて測定し、標準ポリスチレン換算分子量として求めた。
・装置:「ショウデックス(登録商標)GPC-101」(昭和電工株式会社製)
・カラム:「ショウデックス(登録商標)LF-804」(昭和電工株式会社製)
・検出器:示差屈折計「ショウデックス(登録商標)RI-71S」(昭和電工株式会社製)
・カラム温度:40℃
・試料:(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)の0.2質量%テトラヒドロフラン溶液
・展開溶媒:テトラヒドロフラン
・流速:1.0mL/分
・試料注入量:20μL
・標準試料:ポリスチレン
酸価は、JIS K6901:2008「部分酸価(指示薬滴定法)」に準拠して、ビニルエステル樹脂(A1b)及びポリエステル樹脂(A1c)、エチレン性不飽和基含有化合物(A’)に含まれる酸成分を中和するために要する水酸化カリウムの質量を測定し、酸価を求めた。滴定装置として「オートビュレット UCB-2000」(平沼産業株式会社製)、指示薬としてブロモチモールブルーとフェノールレッドの混合指示薬を用いた。
下記実施例及び比較例において、樹脂組成物の製造に用いた(メタ)アクリレートモノマー(A1d)、エチレン性不飽和基含有モノマー(A2)、有機金属化合物(B)、有機金属化合物(B’)、メルカプト基含有化合物(C)、硬化促進剤(D1)、及び硬化促進剤(D2)の詳細を以下に示す。
・モノマー(A1d-1):エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート;「NKエステルBPE-500」、新中村化学工業株式会社製
・モノマー(A1d-2):メチルメタクリレート;「MMA」、株式会社クラレ社製
・モノマー(A1d-3):フェノキシエチルメタクリレート;「ライトエステルPO」、共栄社化学株式会社製
・モノマー(A1d-4):ラウリルメタクリレート;「ライトエステルL」、共栄社化学株式会社製
・モノマー(A1d-5):アクリル酸2-エチルヘキシル;東亞合成株式会社製
・スチレン;「スチレン」、出光興産株式会社製
・ナフテン酸鉄;富士フィルム和光純薬株式会社製、鉄含有量5質量%
・オクチル酸マンガン;東栄化工株式会社製、マンガン含有量8質量%
・オクチル酸コバルト;日本化学産業株式会社製、コバルト含有量8質量%
・オクチル酸ニッケル;日本化学産業株式会社製、ニッケル含有量8質量%
・オクチル酸カリウム;東栄化工株式会社製、カリウム含有量10質量%
・ナフテン酸カルシウム;富士フィルム和光純薬株式会社製、カルシウム含有量3質量%
・ナフテン酸イットリウム;富士フィルム和光純薬株式会社製、イットリウム含有量5質量%
・オクチル酸ジルコニウム;日本化学産業株式会社製、ジルコニウム含有量12質量%
・ナフテン酸クロム;吉田化学工業株式会社製、クロム含有量3質量%
・ナフテン酸銅;東栄化工株式会社製、銅含有量5質量%
・オクチル酸亜鉛;東栄化工株式会社製、亜鉛含有量15質量%
・オクチル酸錫;日本化学産業株式会社製、錫含有量8質量%
・メルカプト基含有化合物(C-1):ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート);「カレンズMT(登録商標)PE1」、昭和電工株式会社製、2級4官能チオール
・メルカプト基含有化合物(C-2):1-ドデカンチオール;関東化学株式会社製、1級単官能チオール
・メルカプト基含有化合物(C-3):2,2-ビス([(3-メルカプトプロピオニル)オキシ]メチル)トリメチレンビス[3-メルカプトプロピオネート];「PEMP」、SC有機化学株式会社製、1級4官能チオール
・メルカプト基含有化合物(C-4):1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタン;「カレンズMT(登録商標)BD1」、昭和電工株式会社製、2級2官能チオール
・プロピオン酸;富士フィルム和光純薬株式会社製
・オクチル酸;「2-エチルヘキサン酸(鹿特級)」、関東化学株式会社製
・乳酸;「ムサシノ乳酸(登録商標)90」、株式会社武蔵野化学研究所製
・グリセリン;「精製グリセリン」、阪本薬品工業株式会社製
・エチレングリコール;「エチレングリコール」、三菱ケミカル株式会社製
(メタ)アクリロイル基含有ウレタン樹脂(A1a)であるウレタン樹脂(A1a-1)35gと、(メタ)アクリロイル基含有モノマー(A1d)であるモノマー(A1d-2)15gの混合物(エチレン性不飽和基含有化合物(A)成分50g)を、150cm3のビーカーに入れ、前記混合物を80℃で30分間加熱溶解した後、前記混合物が、25±0.2℃になるように調整した。前記混合物の温度が25±0.2℃になったとき、これに、有機金属化合物(B)としてナフテン酸鉄(鉄含有量5質量%)0.8g(エチレン性不飽和基含有化合物(A)と有機金属化合物(B)の合計に対して金属換算含有量787質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-1)0.5gを順に加えてガラス棒で均一にかき混ぜて、樹脂組成物(X-1)を得た。
実施例1において、表2~8及び10に記載の原料と配合比としたこと以外は同様にして製造し、樹脂組成物(X-2)~(X-19)、(X-24)~(X-36)、(X-44)~(X-45)、及び(X’-1)~(X’-9)を得た。
(メタ)アクリロイル基含有モノマー(A1d)であるモノマー(A1d-1)50gを、150cm3のビーカーに入れ、前記モノマーが、25±0.2℃になるように調整した。前記モノマーの温度が25±0.2℃になったとき、これに、有機金属化合物(B)としてナフテン酸鉄(鉄含有量5質量%)0.8g(エチレン性不飽和基含有化合物(A)と有機金属化合物(B)の合計に対して金属換算含有量787質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-1)0.5gを順に加えてガラス棒で均一にかき混ぜて、樹脂組成物(X’-20)を得た。
実施例21において、表4に記載の原料と配合比としたこと以外は同様にして製造し、樹脂組成物(X-21)~(X-23)を得た。
エチレン性不飽和基含有化合物(A’)21g((メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)とエチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量%に対して42質量%)と、重合禁止剤として、ヒドロキノン0.0035g(エチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量部に対し、0.01質量部)と、エチレン性不飽和基含有モノマー(A2)として、スチレン14g((メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)とエチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量%に対して28質量%)を、150cm3のビーカーに入れ、前記混合物を100℃で30分間加熱溶解した後、前記混合物が、25±0.2℃になるように調整し、混合物(1)とした。
続いて、(メタ)アクリロイル基含有モノマー(A1d)であるモノマー(A1d-2)15g((メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)とエチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量%に対して30質量%)を添加し、前記混合物の温度が25±0.2℃になったとき、これに、有機金属化合物(B)としてナフテン酸鉄(鉄含有量5質量%)0.8g(エチレン性不飽和基含有化合物(A)と有機金属化合物(B)の合計に対して金属換算含有量787質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-1)0.5gを順に加えてガラス棒で均一にかき混ぜて、樹脂組成物(X’-10)を得た。
エチレン性不飽和基含有化合物(A’)30g(エチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量%に対して60質量%)と、重合禁止剤として、ヒドロキノン0.005g(エチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量部に対し、0.01質量部)と、エチレン性不飽和基含有モノマー(A2)として、スチレン20g(エチレン性不飽和基含有化合物(A’)とエチレン性不飽和基含有モノマー(A2)の合計100質量%に対して40質量%)を、150cm3のビーカーに入れ、前記混合物を100℃で30分間加熱溶解した後、前記混合物が、25±0.2℃になるように調整した。前記混合物の温度が25±0.2℃になったとき、これに、有機金属化合物(B)としてナフテン酸鉄(鉄含有量5質量%)0.8g(エチレン性不飽和基含有化合物(A)と有機金属化合物(B)の合計に対して金属換算含有量787質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-1)0.5gを順に加えてガラス棒で均一にかき混ぜて、樹脂組成物(X’-11)を得た。
スチレン50gを、150cm3のビーカーに入れ、前記スチレンが、25±0.2℃になるように調整した。前記スチレンの温度が25±0.2℃になったとき、これに、有機金属化合物(B)としてナフテン酸鉄(鉄含有量5質量%)0.8g(エチレン性不飽和基含有化合物(A)と有機金属化合物(B)の合計に対して金属換算含有量787質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-1)0.5gを順に加えてガラス棒で均一にかき混ぜて、樹脂組成物(X’-12)を得た。
ビニルエステル樹脂(A1b)であるビニルエステル樹脂(A1b-1)35gと(メタ)アクリロイル基含有モノマー(A1d)であるモノマー(A1d-2)15gの混合物(エチレン性不飽和基含有化合物(A)成分50g)を、150cm3のビーカーに入れ、前記混合物を80℃で30分間加熱溶解した後、前記混合物が、25±0.2℃になるように調整した。前記混合物の温度が25±0.2℃になったとき、これに、有機金属化合物(B)としてオクチル酸マンガン(マンガン含有量8質量%)0.75g(金属換算含有量1,182質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-1)0.5g、硬化速度調製剤(D)としてプロピオン酸0.1gを順に加えてガラス棒で均一にかき混ぜて、樹脂組成物(X-37)を得た。
実施例37において、表9に記載の原料と配合比としたこと以外は同様にして製造し、樹脂組成物(X-38)~(X-43)を得た。
上記実施例及び比較例で得られた樹脂組成物(X-1)~(X-23)、及び(X’-1)~(X’-14)について、下記に示す25℃硬化性の測定評価を行った。また、樹脂組成物(X-24)~(X-43)について、下記に示すゲル硬化時間、硬化時間、及び最高発熱温度の測定評価を行った。また、樹脂組成物(X-37)~(X-43)について、下記に示す硬化時間短縮効果、硬化時間延長効果の測定評価を行った。これらの測定評価結果を、下記表2~9にまとめて示す。
100mLのポリプロピレン製カップに、実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を30g注ぎ、25℃で開放した状態で24時間静置した。
24時間静置後、樹脂組成物の流動性を目視で確認した。表2~6の25℃硬化性の欄には、流動性がない場合を「○」、ゲル状態の場合を「△」、流動性がある場合を「×」として示した。
前記評価において、樹脂組成物の流動性がゲル状態の場合も、硬化していると判断した。
JIS K6901:2021の常温硬化特性(発熱法)に準拠して、樹脂組成物の成分を混合してから、樹脂組成物の温度が30℃に達するまでに要した時間を測定し、その時間をゲル硬化時間とした。具体的には、JIS R3503:2007に規定する外径18mm、長さ165mmの試験管を、25±0.2℃の恒温水槽中に設置し、実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、その試験管の底部から100mmの高さまで注ぎ、実施例及び比較例において樹脂組成物の成分を混合してから、樹脂組成物の温度が30℃に達するまでに要した時間を測定し、その時間をゲル硬化時間とした。
JIS K6901:2021の常温硬化特性(発熱法)に準拠して、樹脂組成物の成分を混合してから最高温度になるまでの時間を測定し、その時間を硬化時間とした。具体的には、JIS R3503:2007に規定する外径18mm、長さ165mmの試験管を、25±0.2℃の恒温水槽中に設置し、実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、その試験管の底部から100mmの高さまで注ぎ、実施例及び比較例において樹脂組成物の成分を混合してから、樹脂組成物の温度が最高温度になるまでの時間を測定し、その時間を硬化時間とした。
JIS K6901:2021の常温硬化特性(発熱法)に準拠して、樹脂組成物の成分を混合した後、樹脂組成物の温度を測定し、その際の樹脂組成物の最高到達温度を、最高発熱温度とした。具体的には、JIS R3503:2007に規定する外径18mm、長さ165mmの試験管を、25±0.2℃の恒温水槽中に設置し、実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を、その試験管の底部から100mmの高さまで注いだ後、樹脂組成物の温度を測定し、その際の樹脂組成物の最高到達温度を、最高発熱温度とした。
上記25℃硬化性の評価条件において、硬化速度調整剤(D)である硬化促進剤(D1)のみ含まない樹脂組成物を製造し、上記ゲル硬化時間を同様に測定した。
硬化促進剤(D1)を含む樹脂組成物のゲル硬化時間が、硬化促進剤(D1)を含まない樹脂組成物のゲル硬化時間に対して、1分以上短縮している場合を「○」(硬化時間短縮効果あり)、短縮時間が1分未満である場合及びゲル硬化時間が延長している場合を「×」(硬化時間短縮効果なし)とした。
上記25℃硬化性の評価条件において、硬化速度調整剤(D)である硬化遅延剤(D2)のみ含まない樹脂組成物を製造し、上記ゲル硬化時間を同様に測定した。
硬化遅延剤(D2)を含む樹脂組成物のゲル硬化時間が、硬化遅延剤(D2)を含まない樹脂組成物のゲル硬化時間に対して、1分以上延長している場合を「○」(硬化時間延長効果あり)、延長時間が1分未満である場合及びゲル硬化時間が短縮している場合を「×」(硬化時間延長効果なし)とした。
<実施例44>
(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)として、80℃に加温したビニルエステル樹脂(A1b-1)70質量部及びモノマー(A1d-2)30質量部とをディスパー(高速分散基「ホモディスパー2.5型」プライミクス株式会社製)を用いて1000~2000rpmにて20分間混合し、その混合物を25±0.2℃に調整した。その後、有機金属化合物(B)としてオクチル酸マンガン(マンガン含有量8質量%)1.5質量部(エチレン性不飽和基含有化合物(A)と有機金属化合物(B)の合計に対して金属換算含有量1182質量ppm)、メルカプト基含有化合物(C-2)0.1質量部を添加し、ディスパー(高速分散基「ホモディスパー2.5型」プライミクス株式会社製)を用いて各添加工程で1000~2000rpmにて1分間混合し、樹脂組成物(X-44)を得た。
図1に示すように、離型処理された2枚のガラス板(150mm×150mm)の間に、厚さ4mmのコの字スペーサーを挟み込み、硬化物(注型品)製造用の型を作製した。その硬化物(注型品)製造用の型に、樹脂組成物(X-44)を流し込み、25℃で24時間、上部開放状態で静置した。目視にて樹脂組成物の硬化を確認した後、さらに25℃、開放状態で3日間(72時間)静置し、150mm×150mm、厚さ4mmの硬化物(注型品)を得た。
また、厚さ5mm、300mm×300mmの離型処理されたガラス板上に、樹脂組成物(X-44)約24gを含浸させたガラス繊維のチョップドストランドマット(「MC 450A」、日東紡績株式会社製、150mm×150mm)を3枚重ね、その3枚重ねの樹脂組成物(X-44)が含浸されたチョップドストランドマットを、厚さ3mmのスペーサーを用いて固定し、その上に厚さ5mm、300mm×300mmの離型処理されたガラス板、次いで5kgの重りを置いて、樹脂組成物含浸基材を得た(図2参照)。この樹脂組成物含浸基材を25℃で24時間、静置した。目視にて樹脂組成物の硬化を確認した後、さらに25℃で、3日間(72時間)静置し、150mm×150mm、厚さ3mmの硬化物(FRP:ガラス繊維含有量30質量%)を得た。
実施例44で製造した樹脂組成物(X-44)を、上部以外の3辺に厚さ4mmのスペーサーを挟み込み固定した2枚のガラス板の間に流し込み、25℃で24時間、上部開放状態で静置した。目視にて樹脂組成物の硬化を確認した後、120℃で2時間加熱し、150mm×150mm、厚さ4mmの硬化物(注型品)を得た。
また、厚さ5mm、300mm×300mmの離型処理されたガラス板上に、樹脂組成物(X-44)約24gを含浸させたガラス繊維のチョップドストランドマット(「MC 450A」、日東紡績株式会社製、150mm×150mm)を3枚重ね、その3枚重ねの樹脂組成物(X-44)が含浸されたガラス繊維のチョップドストランドマットを、厚さ3mmのスペーサーを挟み込んで固定し、その上に厚さ5mm、300mm×300mmの離型処理されたガラス板、次いで5kgの重りを置いて、樹脂組成物含浸基材を得た。この樹脂組成物含浸基材を25℃で24時間、静置した。目視にて樹脂組成物の硬化を確認した後、120℃で2時間加熱し、150mm×150mm、厚さ3mmの硬化物(FRP:ガラス繊維含有量30質量%)を得た。
上記実施例35及び36で得られた硬化物について、曲げ強度、曲げ弾性率、及び熱変形温度の測定評価を行った。これらの測定評価結果を、下記表10に示す。
なお、注型品の曲げ強度及び曲げ弾性率については、長さ80mm、幅10mmに、注型品の熱変形温度については、長さ100mm、幅10mmに、FRPについては、長さ100mm、幅15mmに切断加工し、測定評価用試験片とした。
JIS K7171:2016に準拠し、万能材料試験機(「テンシロンUCT-1T」、株式会社オリエンテック製)を用いて、温度23℃、湿度50%の環境下にて、測定評価用試験片について測定し、平均値を樹脂組成物の硬化物の曲げ強度とした。
硬化物(注型品)では、支点間距離64mm、試験速度2.0mm/分)、試験片3枚(N=3)、硬化物(FRP)では、支点間距離80mm、試験速度1.5mm/分)、試験片5枚(N=5)とした。
JIS K7171:2016に準拠し、万能材料試験機(「テンシロンUCT-1T」、株式会社オリエンテック製)を用いて、温度23℃、湿度50%の環境下にて、測定評価用試験片について測定し、平均値を樹脂組成物の硬化物の曲げ強度とした。
硬化物(注型品)では、支点間距離64mm、試験速度2.0mm/分)、試験片3枚(N=3)、 硬化物(FRP)では、支点間距離80mm、試験速度1.5mm/分)、試験片5枚(N=5)とした。
実施例35及び36で得られた硬化物(注型品)について、JIS K7191-1:2015に準拠し、荷重たわみ温度(HDT)測定装置(「HDTテスターS-3M」、株式会社東洋精機製作所製)用いて、測定評価用試験片3枚について測定し、その平均値を樹脂組成物の硬化物の熱変形温度とした。
Claims (14)
- エチレン性不飽和基含有化合物(A)と、
有機金属化合物(B)と、
メルカプト基含有化合物(C)とを含有する樹脂組成物であって、
前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)は、(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)を含有し、
前記(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)の含有量が、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、40質量部以上であり、
前記有機金属化合物(B)は、第7族元素に属する金属、第8族元素に属する金属、第9族元素に属する金属及び第10族元素に属する金属から選択される少なくとも1種を含有し、
有機過酸化物を含有しない、樹脂組成物。 - 前記有機金属化合物(B)の金属換算含有量が、エチレン性不飽和基含有化合物(A)及び有機金属化合物(B)の合計に対して、100~2,500質量ppmである、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記有機金属化合物(B)が、マンガン、鉄、コバルト、及びニッケルから選択される少なくとも1種を含有する、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記有機金属化合物(B)が、オクチル酸マンガン、ナフテン酸鉄、オクチル酸コバルト及びオクチル酸ニッケルから選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記メルカプト基含有化合物(C)の含有量が、前記(メタ)エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、0.01~15質量部である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記(メタ)アクリロイル基含有化合物(A1)が、(メタ)アクリロイル基含有ウレタン樹脂(A1a)、ビニルエステル樹脂(A1b)、(メタ)アクリロイル基含有ポリエステル樹脂(A1c)、及び(メタ)アクリレートモノマー(A1d)から選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 硬化速度調整剤(D)をさらに含有する、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記硬化速度調整剤(D)の含有量が、前記エチレン性不飽和基含有化合物(A)100質量部に対して、0.01~5.0質量部である、請求項7に記載の樹脂組成物。
- 前記硬化速度調整剤(D)が、ヒドロキシ基を有さず、カルボキシ基を有する硬化促進剤(D1)である、請求項7に記載の樹脂組成物。
- 前記硬化促進剤(D1)が、炭素数2~10の脂肪族カルボン酸である、請求項9に記載の樹脂組成物。
- 前記硬化速度調整剤(D)が、ヒドロキシ基を有する硬化遅延剤(D2)である、請求項7に記載の樹脂組成物。
- 前記硬化遅延剤(D2)が、炭素数2~10のヒドロキシ基含有化合物である、請求項11に記載の樹脂組成物。
- 請求項1に記載の樹脂組成物と、繊維基材及び充填材から選択される少なくとも1種を含有する、複合材料。
- 請求項1に記載の樹脂組成物又は請求項13に記載の複合材料の硬化物。
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