(57)【要約】【課題】耐熱性と弾性率に優れ、なおかつ外観品位に優れたエポキシ樹脂組成物、およびかかるエポキシ樹脂組成物を用いたプリプレグ、さらにはかかるエポキシ樹脂組成物と強化繊維からなる繊維強化複合材料を提供することを課題とする。【解決手段】下記［Ａ］〜［Ｃ］を含み、［Ａ］が３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を３０〜１００質量％含み、かつ［Ｃ］が（ａ）〜（ｃ）を満たすエポキシ樹脂組成物。［Ａ］エポキシ樹脂、［Ｂ］硬化剤、［Ｃ］カーボンブラック（ａ）平均粒径が１〜４０ｎｍである（ｂ）ｐＨが７〜９である（ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．０５〜０．８質量％含まれている【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記［Ａ］〜［Ｃ］を含み、［Ａ］が３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を３０〜１００質量％含み、かつ［Ｃ］が（ａ）〜（ｃ）を満たすエポキシ樹脂組成物。
［Ａ］エポキシ樹脂
［Ｂ］硬化剤
［Ｃ］カーボンブラック
（ａ）平均粒径が１〜４０ｎｍである
（ｂ）ｐＨが７〜９である
（ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．０５〜０．８質量％含まれている
【請求項２】
前記［Ａ］が３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を５０〜１００質量％含む、請求項１に記載のエポキシ樹脂。
【請求項３】
前記［Ｂ］がジシアンジアミドまたはその誘導体を含む、請求項１または２に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
前記［Ｂ］がジアミノジフェニルスルホンを含む、請求項１〜３のいずれかに記載のエポキシ樹脂化合物。
【請求項５】
前記［Ｂ］の活性水素基の総量が、前記［Ａ］の全成分のエポキシ基１当量に対し、０．６〜１．０当量の範囲にある、請求項１〜４のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項６】
前記［Ａ］が、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、およびナフタレン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１〜５のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物と強化繊維からなるプリプレグ。
【請求項８】
請求項７に記載の強化繊維が炭素繊維であるプリプレグ。
【請求項９】
請求項７または８に記載のプリプレグを硬化させてなる繊維強化複合材料。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物と強化繊維からなる繊維強化複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた耐熱性、圧縮強度、外観品位を有する繊維強化複合材料を提供することができる、エポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび繊維強化複合材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維やアラミド繊維などを強化繊維として用いた繊維強化複合材料は、その高い比強度、比弾性率を利用して、航空機や自動車などの構造材料や、テニスラケット、ゴルフシャフト、釣り竿、自転車、筐体などのスポーツ、一般産業用途などに広く利用されている。繊維強化複合材料の製造方法には、強化繊維に未硬化のマトリックス樹脂が含浸されたシート状中間材料であるプリプレグを複数枚積層した後、加熱硬化させる方法や、モールド中に配置した強化繊維に液状の樹脂を流し込み加熱硬化させるレジントランスファーモールディング法などが用いられている。これらの製造方法のうちプリプレグを用いる方法は、強化繊維の配向を厳密に制御でき、また積層構成の設計自由度が高いことから、高性能な繊維強化複合材料を得やすい利点がある。このプリプレグに用いられるマトリックス樹脂としては、耐熱性や生産性の観点から、主に熱硬化性樹脂が用いられ、中でも強化繊維との接着性などの力学特性の観点からエポキシ樹脂が好ましく用いられる。
【０００３】
繊維強化複合材料は、近年、軽量化が要求される自転車用途、すなわち、自転車用構造体や自転車用部品に使用されるようになってきた。自転車用部品のなかでも、自転車用ホイールは、一般的に鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で製作されている。しかし、競技用のホイールはさらに軽量であることが要求され、炭素繊維を主とした繊維強化複合材料化が進んでおり、繊維強化複合材料製板の中央にアルミハニカムを挟んで接着したディスクホイールや、スポークに一定断面形状を持たせた繊維強化複合材料で一体成形したもの等が開発されるようになってきた。これらのホイールは、従来のアルミ製のものでは実現できなかった構造と軽量化が可能となり、これによって競技用途を中心に利用者が増加している。
【０００４】
しかしながら、繊維強化複合材料製ホイールには、金属製ホイールにはなかった問題がある。その一つは、制動時にブレーキシューとホイールのリム部との摩擦により発生する発熱である。一般的に、従来のスポーツ、一般産業用途で使用されている繊維強化複合材料は、かかる発熱に耐えうるほどガラス転移温度が高くない。よって、制動時に繊維強化複合材料の温度がガラス転移温度以上になり、繊維強化複合材料の強度が低下し、変形する。また、自転車用ホイールには、ライダーや路面からの荷重がかかるため、優れた圧縮強度が求められる。
【０００５】
上記の問題を解決する方法として、ブレーキ接触面にアルミニウム製部材を使用し、繊維強化複合材料製の部材と接合した自転車用ホイールの作製方法が提案されている（特許文献１、２）。かかる方法は、アルミニウム製部材と繊維強化複合材料製の部材の接合方法や、繊維強化複合材料製の部材の形状を工夫することにより、これら問題を解決しようとしたものである。しかしながら、この場合、繊維強化複合材料の耐熱性、強度の向上については検討されておらず、かかる方法ではこれら特性の向上には限界があり、充分でない。
【０００６】
繊維強化複合材料の耐熱性と圧縮強度を向上させる方法として、テトラグリシジルアミン型エポキシ樹脂とジアミノジフェニルスルホンをマトリックス樹脂に適用する方法がある。この方法で調製されたエポキシ樹脂組成物は、自転車のリムに使用されるのに充分な耐熱性と弾性率を有している（特許文献３）。
【０００７】
また、スポーツ用途に用いられる繊維強化複合材料は、力学特性以外にも良好な外観品位が求められる。例えば、炭素繊維強化複合材料の外観品位を向上させる方法としては、マトリックス樹脂にカーボンブラックなどの顔料やアゾ化合物などの染料で着色する方法が提案されている（特許文献４、５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５９７５６４５号明細書
【特許文献２】米国特許第６９９１２９８号明細書
【特許文献３】特開２０００−１７０９０号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９５７２３号公報
【特許文献５】特開２００８−１３３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のとおり、繊維強化複合材料のマトリックス樹脂にアミン型エポキシ樹脂を用いることは、硬化したエポキシ樹脂組成物（以下、樹脂硬化物という）の耐熱性と弾性率を向上させるには効果的な方法である。しかし、アミン型エポキシ樹脂から得られる樹脂硬化物は黄色味がかっていることから、この樹脂を用いて作製した繊維強化複合材料の成形品も黄色味を帯び、外観品位が悪いことがある。また、アミン型エポキシ樹脂が多く配合されたエポキシ樹脂組成物は、高温で硬化するほど樹脂硬化物の黄色味が一段と濃くなる。自転車ホイールに用いられる繊維強化複合材料は、１５０℃程度で成形される場合が多く、１５０℃〜２００℃の高温で後硬化する場合もある。このとき、アミン型エポキシ樹脂をマトリックス樹脂として用いると、得られる繊維強化複合材料の外観品位が損なわれることがある。また、この繊維強化複合材料をホイールに用いた場合、ブレーキング時にブレーキとリム部との摩擦熱によりリム表面の温度が上昇するため、ホイールが黄変し、外観品位が損なわれる。
【００１０】
樹脂硬化物の黄色味を隠す方法として、エポキシ樹脂組成物に顔料や染料を添加する方法がある。しかし、顔料のｐＨが低いと樹脂硬化物の物性が低下したり、顔料の添加量が多いと繊維強化複合材料の繊維目が見えなくなり、繊維強化複合材料特有の意匠性を損なうという課題があった。また、エポキシ樹脂組成物に添加する顔料の平均粒径が大きい場合、繊維強化複合材料の繊維配向が乱れて強度が低下したり、黄色味を隠すためには添加量が多くなり、強度がさらに低下するという欠点があった。さらに、染料を添加した樹脂硬化物は、頻繁に高熱にさらされると変色するため、ホイールに適用できないという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の成分を特定の割合で配合したエポキシ樹脂組成物を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、高耐熱性のアミン型エポキシ樹脂を用いて、その黄色がかっているという欠点を補うべく、下記に示すようなカーボンブラックを特定の配合量添加し、外観品位を飛躍的に向上させるものであって、下記（１）〜（６）に示すエポキシ樹脂組成物、（７）または（８）に示すようなプリプレグ、または（９）または（１０）に示すような繊維強化複合材料からなるものである。
【００１３】
（１）下記［Ａ］〜［Ｃ］を含み、［Ａ］が３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を３０〜１００質量％含み、かつ［Ｃ］が（ａ）〜（ｃ）を満たす、エポキシ樹脂組成物。
［Ａ］エポキシ樹脂
［Ｂ］硬化剤
［Ｃ］カーボンブラック
（ａ）平均粒径が１〜４０ｎｍである
（ｂ）ｐＨが７〜９である
（ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．０５〜０．８質量％含まれている
（２）前記［Ａ］が３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を５０〜１００質量％含む、（１）に記載のエポキシ樹脂。
（３）前記［Ｂ］がジシアンジアミドまたはその誘導体を含む、（１）または（２）に記載のエポキシ樹脂組成物。
（４）前記［Ｂ］がジアミノジフェニルスルホンを含む、（１）〜（３）のいずれかに記載のエポキシ樹脂化合物。
（５）前記［Ｂ］の活性水素基の総量が、前記［Ａ］の全成分のエポキシ基１当量に対し、０．６〜１．０当量の範囲にある、（１）〜（４）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
（６）前記［Ａ］が、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、およびナフタレン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、（１）〜（５）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物。
（７）（１）〜（５）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物と強化繊維からなる、プリプレグ。
（８）（７）に記載の強化繊維が炭素繊維である、プリプレグ。
（９）（７）または（８）に記載のプリプレグを硬化させてなる、繊維強化複合材料。
（１０）（１）〜（６）のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物と強化繊維からなる、繊維強化複合材料。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のエポキシ樹脂組成物から得られる樹脂硬化物は、優れた耐熱性、弾性率および外観品位を有しており、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて製造される繊維強化複合材料は、優れた外観品位を有するとともに、高い耐熱性、圧縮強度を有するので、自転車用部品、特に自転車用リムに好ましく使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、下記［Ａ］〜［Ｃ］を含み、［Ａ］が３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を３０〜１００質量％含み、かつ［Ｃ］が（ａ）〜（ｃ）を満たすエポキシ樹脂組成物である。
［Ａ］エポキシ樹脂
［Ｂ］硬化剤
［Ｃ］カーボンブラック
（ａ）平均粒径が１〜４０ｎｍである
（ｂ）ｐＨが７〜９である
（ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．０５〜０．８質量％含まれている。
【００１６】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、［Ａ］はエポキシ樹脂であり、耐熱性向上のため、３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を、その全成分の３０〜１００質量％含むことが必要であり、より好ましくは５０〜１００質量％含むことである。アミン型エポキシ樹脂とは、少なくとも２つのグリシジル基が結合したアミノ基を分子内に少なくとも１つ以上有するエポキシ樹脂をいう。本発明の３官能以上のアミン型エポキシ樹脂とは、かかるアミノ基を１つ以上有し、かつ合計グリシジル基を３つ以上もつエポキシ樹脂である。かかる構造を有することにより、樹脂硬化物とした場合に架橋密度が高くなるので、高耐熱かつ高弾性率な特性が得られる。かかる３官能以上のアミン型エポキシ樹脂が［Ａ］の全成分に対し３０質量％以上含まれる場合、樹脂硬化物の架橋密度が高くなり、樹脂硬化物の耐熱性や弾性率が向上する。また、［Ａ］に含まれる３官能以上のアミン型エポキシ樹脂の配合量が、［Ａ］の全成分に対し１００質量％に近いほど、耐熱性と弾性率が向上する。さらに、１分子中に含まれるグリシジル基数が多いほど、架橋密度が高くなり、樹脂硬化物の耐熱性が向上する。
【００１７】
３官能以上のアミン型エポキシ樹脂としては、例えば、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジルアミノクレゾール、テトラグリシジルキシリレンジアミンや、これらのハロゲン、アルキル置換体、水添品などを使用することができる。
【００１８】
テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンとしては、“スミエポキシ（登録商標）”ＥＬＭ４３４（住友化学（株）製）、ＹＨ４３４Ｌ（新日鉄住金化学（株）製）、“ｊＥＲ（登録商標）”６０４（三菱化学（株）製）、“アラルダイド（登録商標）”ＭＹ７２０、ＭＹ７２１（ハンツマン（株）製）等を使用することができる。テトラグリシジルジアミノジフェニルスルホンとして、ＴＧＤＤＳ（小西化学（株）製）等を使用することができる。トリグリシジルアミノフェノールまたはトリグリシジルアミノクレゾールとしては、“スミエポキシ（登録商標）”ＥＬＭ１００、ＥＬＭ１２０（住友化学（株）製）、“アラルダイド（登録商標）”ＭＹ０５００、ＭＹ０５１０、ＭＹ０６００（ハンツマン（株）製）、“ｊＥＲ（登録商標）”６３０（三菱化学（株）製）等を使用することができる。テトラグリシジルキシリレンジアミンおよびその水素添加品として、“ＴＥＴＲＡＤ（登録商標）”−Ｘ、“ＴＥＴＲＡＤ（登録商標）”−Ｃ（三菱ガス化学（株）製）等を使用することができる。
【００１９】
また、本発明のエポキシ樹脂組成物には、未硬化時の粘弾性を調整して作業性を向上させたり、樹脂硬化物の弾性率、耐熱性、靭性または撓み量などを向上させる目的で、３官能以上のアミン型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を、本発明の効果が失われない範囲において配合することができ、好ましい配合量は［Ａ］の７０質量％を超えない範囲であり、より好ましくは５０質量％を超えない範囲である。これらは１種類だけでなく、複数種組み合わせて添加しても良い。具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、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エポキシ樹脂、レゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
【００２０】
ビスフェノール型エポキシ樹脂として、ビスフェノール化合物の２つのフェノール性水酸基をエピクロルヒドリンと反応させグリシジルオキシ基に変換されたものであれば特に限定されるものではなく、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ型、ビスフェノールＳ型、もしくはこれらビスフェノールのハロゲン、アルキル置換体、水添品等が用いられる。また、単量体に限らず、複数の繰り返し単位を有する高分子量体も好ましく使用することができる。
【００２１】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”８２５、“ｊＥＲ（登録商標）”８２８、“ｊＥＲ（登録商標）”８３４、“ｊＥＲ（登録商標）”１００１、“ｊＥＲ（登録商標）”１００２、“ｊＥＲ（登録商標）”１００３、“ｊＥＲ（登録商標）”１００３Ｆ、“ｊＥＲ（登録商標）”１００４、“ｊＥＲ（登録商標）”１００４ＡＦ、“ｊＥＲ（登録商標）”１００５Ｆ、“ｊＥＲ（登録商標）”１００６ＦＳ、“ｊＥＲ（登録商標）”１００７、“ｊＥＲ（登録商標）”１００９、“ｊＥＲ（登録商標）”１０１０（以上、三菱化学（株）製）などが挙げられる。臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂としては、“ｊＥＲ（登録商標）”５０５、“ｊＥＲ（登録商標）”５０５０、“ｊＥＲ（登録商標）”５０５１、“ｊＥＲ（登録商標）”５０５４、“ｊＥＲ（登録商標）”５０５７（以上、三菱化学（株）製）などが挙げられる。水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の市販品としては、ＳＴ５０８０、ＳＴ４０００Ｄ、ＳＴ４１００Ｄ、ＳＴ５１００（以上、新日鉄住金化学（株）製）などが挙げられる。
【００２２】
ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”８０６、“ｊＥＲ（登録商標）”８０７、“ｊＥＲ（登録商標）”４００２Ｐ、“ｊＥＲ（登録商標）”４００４Ｐ、“ｊＥＲ（登録商標）”４００７Ｐ、“ｊＥＲ（登録商標）”４００９Ｐ、“ｊＥＲ（登録商標）”４０１０Ｐ（以上、三菱化学（株）製）、“エポトート（登録商標）”ＹＤＦ２００１、“エポトート（登録商標）”ＹＤＦ２００４（以上、新日鉄住金化学（株）製）などが挙げられる。テトラメチルビスフェノールＦ型エポキシ樹脂としては、ＹＳＬＶ−８０ＸＹ（新日鉄住金化学（株）製）などが挙げられる。
【００２３】
ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂としては、“エピクロン（登録商標）”ＥＸＡ−１５１４（ＤＩＣ（株）製）などが挙げられる。
【００２４】
フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては“エピコート（登録商標）”１５２、“エピコート（登録商標）”１５４（以上、三菱化学（株）製）、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−７４０、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−７７０、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−７７５（以上、ＤＩＣ（株）製）などが挙げられる。
【００２５】
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−６６０、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−６６５、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−６７０、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−６７３、“エピクロン（登録商標）”Ｎ−６９５（以上、ＤＩＣ（株）製）、ＥＯＣＮ−１０２０、ＥＯＣＮ−１０２Ｓ、ＥＯＣＮ−１０４Ｓ（以上、日本化薬（株）製）などが挙げられる。
【００２６】
レゾルシノール型エポキシ樹脂の具体例としては、“デナコール（登録商標）”ＥＸ−２０１（ナガセケムテックス（株）製）などが挙げられる。
【００２７】
ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂の市販品としては“エピクロン（登録商標）”ＨＰ７２００、“エピクロン（登録商標）”ＨＰ−７２００Ｌ、“エピクロン（登録商標）”ＨＰ−７２００Ｈ、“エピクロン（登録商標）”ＨＰ−７２００ＨＨ、“エピクロン（登録商標）”ＨＰ−７２００ＨＨＨ（以上、ＤＩＣ（株）製）、Ｔａｃｔｉｘ５５８（ハンツマン（株）製）、ＸＤ−１０００−１Ｌ、ＸＤ−１０００−２Ｌ（以上、日本化薬（株）製）などが挙げられる。
【００２８】
ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂の市販品としては、“エピコート（登録商標）”ＹＸ４０００Ｈ、“エピコート（登録商標）”ＹＸ４０００、“エピコート（登録商標）”ＹＬ６６１６（以上、三菱化学（株）製）、ＮＣ−３０００（日本化薬（株）製）などが挙げられる。
【００２９】
ウレタン変性エポキシ樹脂の市販品としては、オキサゾリドン環を有するＡＥＲ４１５２（旭化成エポキシ（株）製）やＡＣＲ１３４８（ＡＤＥＫＡ（株）製）などが挙げられる。
【００３０】
ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂の市販品としては、“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−１５５、“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−３５５、“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−３７５、“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−４７５Ｖ、“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−４８５、“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−１７５（以上、新日鉄住金化学（株）製）などが挙げられる。
【００３１】
テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂の市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”１０３１（三菱化学（株）製）、ＧＴＲ−１８００（日本化薬（株）製）などが挙げられる。
【００３２】
トリフェニルメタン型エポキシ樹脂の市販品としては、“ｊＥＲ（登録商標）”１０３２Ｓ５０（三菱化学（株）製）、“タクチックス（登録商標）”７４２（ハンツマン（株）製）、ＥＰＰＮ−５０１Ｈ（日本化薬（株）製）などが挙げられる。
【００３３】
フルオレン型エポキシ樹脂の市販品としては、ＰＧ−１００、ＣＧ−２００、ＥＧ−２００（大阪ガスケミカル（株）製）、ＬＭＥ１０１６９（ハンツマン（株）製）などが挙げられる。
【００３４】
ナフタレン型エポキシ樹脂の市販品としては、ＨＰ−４０３２、ＨＰ−４０３２Ｄ、ＨＰ−４７００、ＨＰ−４７１０、ＨＰ−４７７０、ＥＸＡ-４７０１、ＥＸＡ-４７５０、ＥＸＡ−７２４０（以上、ＤＩＣ（株）製）などが挙げられる。
【００３５】
中でも、３官能以上のアミン型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂として、弾性率、耐熱性、靱性および撓み量のバランスが良いことから、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、またはビスフェノールＳ型エポキシ樹脂を含んでいることが好ましい。さらに耐熱性の面から、平均エポキシ当量が小さいビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることが、樹脂硬化物の架橋密度が高くなり、樹脂硬化物の耐熱性が向上するため、好ましい。
【００３６】
また、３官能以上のアミン型エポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂として、耐熱性と色調のバランスが良いことから、ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、およびナフタレン型エポキシ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいることが好ましい。
【００３７】
本発明のエポキシ樹脂組成物において、硬化剤［Ｂ］はエポキシ樹脂組成物を硬化させるために必要である。
【００３８】
かかる［Ｂ］としては、芳香族アミンや、脂肪族アミンなどのアミン類、酸無水物類、ポリアミノアミド類、有機酸ヒドラジド類、フェノール樹脂、イソシアネート類、およびジシアンジアミド類などが挙げられる。
【００３９】
中でも、本発明のエポキシ樹脂組成物の［Ｂ］として、ジシアンジアミドまたはその誘導体を用いることが好ましい。ジシアンジアミドまたはその誘導体は、低温での硬化性、弾性率、耐熱性のバランスに優れ、エポキシ樹脂組成物の保存安定性にも優れる。ジシアンジアミドの誘導体とは、ジシアンジアミドに各種化合物を結合させたものであり、エポキシ樹脂との反応物、ビニル化合物やアクリル化合物との反応物などが挙げられる。
【００４０】
ジシアンジアミドの市販品としては、ＤＩＣＹ−７、ＤＩＣＹ−１５（以上、三菱化学（株）製）などが挙げられる。
【００４１】
さらに、［Ｂ］として、ジアミノジフェニルスルホンを用いることが好ましい。ジアミノジフェニルスルホンを用いることで、樹脂硬化物に高い耐熱性を与える。
【００４２】
ジアミノジフェニルスルホンは、微粒子状のものを使用することが好ましい。ジアミノジフェニルスルホンには芳香環上のアミノ基の置換位置により、構造異性体が存在する。本発明においては、いずれの異性体も使用することができるが、異性体の種類を選択することにより、マトリックス樹脂、および得られる複合材料の特性を制御することができる。例えば、３，３’−ジアミノジフェニルスルホンを用いると、４，４’−ジアミノジフェニルスルホンを用いた場合に比べて、弾性率が向上する。
【００４３】
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物の［Ｂ］の総量は、［Ａ］の全成分のエポキシ基１当量に対し、活性水素基が０．６〜１．０当量の範囲となる量を含むことが好ましい。ここで、活性水素基とは、エポキシ基と反応しうる官能基を意味する。［Ｂ］の活性水素基の総量が［Ａ］のエポキシ基１当量に対し０．６当量以上の場合は、樹脂硬化物の耐熱性が向上し、繊維強化複合材料の強度が向上する傾向にある。また、［Ｂ］の活性水素基の総量が［Ａ］のエポキシ基１当量に対し活性水素基が１．０当量以下である場合、未反応のまま残る［Ｂ］が少なく、欠陥が少なくなる。
【００４４】
［Ｂ］は、硬化促進剤［Ｄ］と組み合わせて用いても良い。組み合わせる［Ｄ］としては、ウレア類、第三級アミン類とその塩類、イミダゾールとその塩類、ルイス酸類やブレンステッド酸類とその塩類などが挙げられる。［Ｄ］として、本発明の効果を失わない範囲であれば、これら以外のその他の硬化促進剤との組み合わせが含まれていても良い。
【００４５】
かかるウレア化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ-ジメチル-Ｎ’-（３，４-ジクロロフェニル）ウレア、トルエンビス（ジメチルウレア）、４，４’-メチレンビス（フェニルジメチルウレア）、３-フェニル-１，１-ジメチルウレアなどを使用することができる。ウレア化合物の市販品としては、ＤＣＭＵ９９（保土ヶ谷化学（株）製）、“Ｏｍｉｃｕｒｅ（登録商標）”２４、５２、９４（以上、ＣＶＣ ＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．製）などが挙げられる。
【００４６】
イミダゾール類の市販品としては、２ＭＺ、２ＰＺ、２Ｅ４ＭＺ（以上、四国化成（株）製）などが挙げられる。ルイス酸触媒としては、三フッ化ホウ素・ピペリジン錯体、三フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素・トリエタノールアミン錯体、三塩化ホウ素・オクチルアミン錯体などのハロゲン化ホウ素と塩基の錯体が挙げられる。
【００４７】
［Ｂ］としてジシアンジアミドまたはその誘導体を用いる場合は、［Ｄ］としてウレア化合物を組み合わせることが好ましい。ジシアンジアミドまたはその誘導体とウレア化合物との組み合わせは、成形性と保存安定性に優れ、ジシアンジアミドを単独で用いるよりも［Ａ］とジシアンジアミドとの反応が促進し、樹脂硬化物の耐熱性が向上する。
［Ｄ］は、［Ａ］の全成分１００質量部に対して２〜５質量部含むことが好ましい。［Ｄ］の配合量が２質量部以上である場合は、反応が充分に進行し、樹脂硬化物の弾性率と耐熱性が向上する傾向にある。また、［Ｄ］の配合量が５質量部以下である場合は、エポキシ樹脂の自己重合反応が抑えられる。
さらに好ましくはジアミノジフェニルスルホンとジシアンジアミドまたはその誘導体、およびウレア化合物を併用することである。ジアミノジフェニルスルホンだけでは、１８０℃以上で加熱しなければ、硬化しにくいが、ジシアンジアミドまたはその誘導体と併用することで１５０℃以上１８０℃未満でも硬化しやすくなる。また、併用することで樹脂硬化物の弾性率が向上する効果がある。
【００４８】
次に、本発明のエポキシ樹脂組成物に配合するカーボンブラック［Ｃ］は、本発明のエポキシ樹脂を硬化した樹脂硬化物および繊維強化複合材料に優れた力学特性と外観品位を与えるために、次の（ａ）〜（ｃ）を満たす必要がある。
（ａ）平均粒径が１〜４０ｎｍである
（ｂ）ｐＨが７〜９である
（ｃ）全エポキシ樹脂組成物中に０．０５〜０．８質量％含まれている。
【００４９】
［Ｃ］の平均粒径が４０ｎｍ以下の場合、着色力が充分で、添加量が少なくすむため、強化繊維の配列が乱れず、繊維強化複合材料の強度が［Ｃ］を含まない繊維強化複合材料と同等に保たれる。［Ｃ］の平均粒径が小さいほど、着色力がさらに向上し、より少量の添加で効果が出るため、より好ましい。また、［Ｃ］の平均粒径が１ｎｍ以上であった場合、エポキシ樹脂組成物の粘度の上昇が抑えられるため、製造し易く取り扱い性も良好である。
【００５０】
［Ｃ］のｐＨが７以上である場合、エポキシ樹脂組成物を保存中に［Ｃ］が触媒的に硬化剤と反応せず、充分な耐熱性と弾性率を有する樹脂硬化物が得られる。また、［Ｃ］のｐＨが９以下であれば、［Ｃ］の存在によりエポキシ樹脂のグリシジル基が開環せず、充分な耐熱性と弾性率を有する樹脂硬化物が得られる。
【００５１】
［Ｃ］は、本発明のエポキシ樹脂組成物中に０．０５〜０．８質量％含まれることが必要であり、０．０５〜０．７質量％であることが好ましい。［Ｃ］の配合量が０．０５質量％以上である場合、エポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の黄みを十分に消すことができる。また、［Ｃ］の配合量が０．８質量％以下である場合、エポキシ樹脂組成物をマトリックス樹脂とする繊維強化複合材料の表面に強化繊維の繊維目が見えやすくなる。
【００５２】
また、［Ｃ］のＤＢＰ吸収量が５０〜４００ｃｍ３／１００ｇの範囲にあることが好ましい。この範囲にあれば、［Ｃ］が凝集しにくいため、強化繊維の配列が乱れにくくなる。このため、繊維強化複合材料の物性が低下することなく、また樹脂硬化物および繊維強化複合材料の外観品位が向上する傾向にある。カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−４（２００１）に準拠し、測定する（単位はｃｍ３／１００ｇ）。
【００５３】
本発明においてカーボンブラックの平均粒径は、透過型電子顕微鏡により求められる。具体的には、カーボンブラック試料を１５０ｋＨｚ、０．４ｋＷの超音波分散器により、１０分間クロロホルムに分散させて分散試料を作製し、これをカーボン補強した支持膜に振り掛けて固定する。これを透過型電子顕微鏡で撮影し、５０，０００〜２００，０００倍に拡大した画像をＥｎｄｔｅｒの装置を用いてランダムに１，０００個以上のカーボンブラックの粒子の直径を測定し、その平均値を平均粒径とする。
【００５４】
カーボンブラックとしては、カーボンブラック＃４０、＃３０、ＭＡ６００、＃３２（以上、三菱化学（株）製）、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ（ライオン（株）製）などが挙げられる。
【００５５】
本発明によるエポキシ樹脂組成物には、レオロジー特性の制御、後述するプリプレグのタック制御、樹脂硬化物の弾性率や靭性の向上、また繊維強化複合材料における強化繊維とマトリックス樹脂との接着性向上などの改良効果をもたせるために、熱可塑性樹脂を含んでもよい。熱可塑性樹脂は、［Ａ］の全成分１００質量部に対して０．１〜１５質量部含むことが好ましい。かかる範囲で熱可塑性樹脂を配合することで、上記効果が充分に得られる傾向にある。
【００５６】
熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂や、ゴム粒子および熱可塑性樹脂粒子等の有機粒子等を配合することができる。エポキシ樹脂に可溶性の熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂組成物と強化繊維との接着性改善効果が期待できる水素結合性の官能基を有する熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。
エポキシ樹脂可溶で、水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂として、アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂、アミド結合を有する熱可塑性樹脂やスルホニル基を有する熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００５７】
アルコール性水酸基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリビニルホルマールやポリビニルブチラールなどのポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール、フェノキシ樹脂を挙げることができる。また、アミド結合を有する熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルピロリドンを挙げることができる。さらに、スルホニル基を有する熱可塑性樹脂としては、ポリスルホンを挙げることができる。ポリアミド、ポリイミドおよびポリスルホンは主鎖にエーテル結合、カルボニル基などの官能基を有してもよい。ポリアミドは、アミド基の窒素原子に置換基を有してもよい。
【００５８】
エポキシ樹脂可溶で、水素結合性官能基を有する熱可塑性樹脂の市販品としては、ポリビニルアセタール樹脂として、デンカブチラールおよび“デンカホルマール（登録商標）”（電気化学工業（株）製）、“ビニレック（登録商標）”（ｊＮＣ（株）製）、フェノキシ樹脂として、“ＵＣＡＲ（登録商標）”ＰＫＨＰ（ユニオンカーバイド社製）、ポリアミド樹脂として“マクロメルト（登録商標）”（ヘンケルジャパン（株）製）、“アミラン（登録商標）”（東レ（株）製）、ポリイミドとして“ウルテム（登録商標）”（ジェネラル・エレクトリック社製）、ポリスルホンとして“Ｖｉｃｔｒｅｘ（登録商標）”（三井化学（株）製）、“ＵＤＥＬ（登録商標）”（ユニオンカーバイド社製）、ポリエーテルスルホンとして、“スミカエクセル（登録商標）”（住友化学（株）製）、ポリビニルピロリドンとして、“ルビスコール（登録商標）”（ビーエーエスエフジャパン（株）製）を挙げることができる。
【００５９】
また、アクリル系樹脂はエポキシ樹脂との相溶性が高く、粘弾性制御のために好ましく用いられる。アクリル樹脂の市販品を例示すると、“ダイヤナール（登録商標）”ＢＲシリーズ（三菱レイヨン（株）製）、“マツモトマイクロスフェアー（登録商標）”Ｍ，Ｍ１００，Ｍ５００（以上、松本油脂製薬（株）製）などを挙げることができる。
【００６０】
ゴム粒子としては、架橋ゴム粒子、および架橋ゴム粒子の表面に異種ポリマーをグラフト重合したコアシェルゴム粒子が、取り扱い性等の観点から好ましく用いられる。
【００６１】
架橋ゴム粒子の市販品としては、カルボキシル変性のブタジエン−アクリロニトリル共重合体の架橋物からなるＦＸ５０１Ｐ（ＪＳＲ（株）製）、アクリルゴム微粒子からなるＣＸ−ＭＮシリーズ（日本触媒（株）製）、ＹＲ−５００シリーズ（新日鉄住金化学（株）製）等を使用することができる。
【００６２】
コアシェルゴム粒子の市販品としては、例えば、ブタジエン・メタクリル酸アルキル・スチレン共重合物からなる“パラロイド（登録商標）”ＥＸＬ−２６５５（クレハ（株）製）、アクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合体からなる“スタフィロイド（登録商標）”ＡＣ−３３５５、ＴＲ−２１２２（武田薬品工業（株）製）、アクリル酸ブチル・メタクリル酸メチル共重合物からなる“ＰＡＲＡＬＯＩＤ（登録商標）”ＥＸＬ−２６１１、ＥＸＬ−３３８７（Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ社製）、“カネエース（登録商標）”ＭＸシリーズ（カネカ（株）製）等を使用することができる。
【００６３】
熱可塑性樹脂粒子としては、ポリアミド粒子やポリイミド粒子が好ましく用いられ、ポリアミド粒子の市販品として、ＳＰ−５００（東レ（株）製）、“オルガソール（登録商標）”（アルケマ社製）等を使用することができる。
【００６４】
本発明のエポキシ樹脂組成物の調製には、ニーダー、プラネタリーミキサー、３本ロールおよび２軸押出機などが好ましく用いられる。［Ｂ］および［Ｄ］以外を投入した後、撹拌しながらエポキシ樹脂組成物の温度を１００〜１８０℃の任意の温度まで昇温することにより、［Ｂ］および［Ｄ］以外の樹脂を溶解させつつ［Ｃ］を均一に分散させ、次に、撹拌しながら好ましくは１００℃以下、より好ましくは８０℃以下の温度まで下げて、［Ｂ］および［Ｄ］を添加し混練する方法は、エポキシ樹脂組成物の保存安定性に優れるため好ましく用いられる。
上記の方法で［Ｃ］が均一に分散しない場合は、エポキシ樹脂に［Ｃ］をあらかじめ均一分散させたマスターバッチを調製し、これをエポキシ樹脂組成物の調製の際に用いることが好ましい。マスターバッチの製造方法は、様々な公知の方法で製造することができる。例えば、ボールミル、ビーズミルによる撹拌、ホモミキサーやホモジナイザーによる撹拌、超音波による撹拌などがある。
【００６５】
樹脂硬化物の作製は次のようにして行う。エポキシ樹脂組成物を気圧０．３ｋＰａ以下、温度８０℃以下で脱泡した後、２ｍｍ厚の“テフロン（登録商標）”製スペーサーにより厚み２ｍｍになるように設定したモールド中で、１５０〜２１０℃の範囲の温度で１時間硬化させることで、ボイドのない板状樹脂硬化物が得られる。
【００６６】
耐熱性を表す数値として、ガラス転移温度が一般的によく用いられる。樹脂硬化物のガラス転移温度は、１４０〜２１０℃であることが好ましい。樹脂硬化物のガラス転移温度が１４０℃以上ならば、自転車用リムに用いる場合、得られる繊維強化複合材料の耐熱性が充分である。また、樹脂硬化物のガラス転移温度が２１０℃以下ならば、得られる繊維強化複合材料中のエポキシ樹脂組成物の熱残留応力が小さくなり、得られる繊維強化複合材料は強度特性が向上する傾向にある。
【００６７】
また、かかるガラス転移温度が１４０℃に満たない場合は、本発明の範囲内で、［Ａ］に含まれる３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を増量することにより、ガラス転移温度を向上させることができる。
【００６８】
さらに、かかるガラス転移温度が２１０℃を超える場合は、本発明の範囲内で、［Ａ］に含まれる３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を減量することによりガラス転移温度を低下させることができる。
【００６９】
さらに、かかる樹脂硬化物の３点曲げ弾性率は、３．２ＧＰａ以上であることが好ましく、より好ましくは３．５ＧＰａ以上である。樹脂硬化物の３点曲げ弾性率が３．２ＧＰａ以上ならば、得られる繊維強化複合材料の圧縮強度が充分である。
【００７０】
かかる曲げ弾性率が３．２ＧＰａに満たない場合は、本発明の範囲内で、下記の調整方法の少なくとも１つ以上の方法を行うことにより、曲げ弾性率を３．２ＧＰａ以上にすることができる。
（１）［Ａ］に含まれる３官能以上のアミン型エポキシ樹脂を増量する。
（２）［Ｂ］を増量する。
【００７１】
樹脂硬化物の色調は、樹脂硬化物や繊維強化複合材料に優れた外観品位を与えるために、ＪＩＳ Ｚ ８７２９（２００４）で規定されるＬ＊ａ＊ｂ＊表色系において、Ｌ＊＝０〜７０、ａ＊＝−２０〜６０、ｂ＊＝０〜６０の範囲にあることが好ましい。ここで、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系は物質の色を表すのに用いられているもので、Ｌ＊で明度を表し、ａ＊とｂ＊で色度を表す。ここで、ａ＊は赤方向、−ａ＊は緑方向、ｂ＊は黄方向、−ｂ＊は青方向を示す。
【００７２】
樹脂硬化物の色調の測定は、たとえば次のように行われる。まず、樹脂硬化板から切り出した５０ｍｍ角、厚さ２ｍｍの試験片を使用し、多光源分光測色計（ＭＳＣ−Ｐ、スガ試験機（株）製）を用いて、波長３８０〜７８０ｎｍの範囲において、透過光モード、Ｃ光源、２°視野、８°入射、正反射光を含まない条件での分光透過率を測定する。
【００７３】
本発明のプリプレグおよび繊維強化複合材料は、本発明のエポキシ樹脂組成物と強化繊維から構成される。かかる強化繊維は、特に限定されるものではなく、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維等が用いられる。これらの繊維を２種以上混合して用いても構わない。この中で、軽量かつ高剛性な繊維強化複合材料が得られる炭素繊維を用いることが好ましい。
【００７４】
強化繊維の形態は特に限定されるものではなく、たとえば、一方向に引き揃えた長繊維、トウ、織物、マット、ニット、組み紐、１０ｍｍ未満の長さにチョップした短繊維などが用いられる。ここでいう、長繊維とは実質的に１０ｍｍ以上連続な単繊維もしくは繊維束のことをさす。また、短繊維とは１０ｍｍ未満の長さに切断された繊維束である。また、特に、比強度、比弾性率が高いことを要求される用途には強化繊維束が単一方向に引き揃えられた配列が最も適している。また、取り扱いの容易なクロス（織物）状の配列も本発明には適している。
【００７５】
本発明のプリプレグは、本発明のエポキシ樹脂組成物を、強化繊維からなる繊維基材に含浸させて構成されてなるものである。含浸させる方法としては、エポキシ樹脂組成物をメチルエチルケトン、メタノール等の溶媒に溶解して低粘度化し含浸させるウェット法と、加熱により低粘度化し含浸させるホットメルト法（ドライ法）等を挙げることができる。
【００７６】
ウェット法は、強化繊維をエポキシ樹脂組成物の溶液に浸漬した後、引き上げ、オーブン等を用いて溶媒を蒸発させる方法である。ホットメルト法は、加熱により低粘度化したエポキシ樹脂組成物を直接強化繊維からなる繊維基材に含浸させる方法、または一旦エポキシ樹脂組成物を離型紙等の上にコーティングしたフィルムを作製しておき、次いで前記強化繊維からなる繊維基材の両側または片側から前記フィルムを重ね、加熱加圧することにより前記強化繊維からなる繊維基材に樹脂を含浸させる方法である。ホットメルト法を用いることは、プリプレグ中に残留する溶媒が実質上皆無となるため好ましい。
【００７７】
プリプレグは、単位面積あたりの強化繊維量が３０〜２００ｇ／ｍ２であることが好ましい。かかる強化繊維量が３０ｇ／ｍ２以上ならば、繊維強化複合材料を成形する際に所定の厚みを得るための積層枚数を少なくでき、作業工程が短くなる。一方で、強化繊維量が２００ｇ／ｍ２以下ならば、プリプレグのドレープ性が良好な傾向にある。また、繊維質量含有率は、好ましくは６０〜９０質量％であり、より好ましくは６５〜８５質量％であり、さらに好ましくは７０〜８０質量％である。繊維質量含有率が６０質量％以上ならば、比強度と比弾性率に優れる繊維強化複合材料の利点が得られ、繊維強化複合材料の作製の際の硬化による発熱量を抑えやすい。また、繊維質量含有率が９０質量％以下ならば、樹脂の含浸不良が生じにくく、得られる繊維強化複合材料はボイドの少ないものとなる。
【００７８】
プリプレグを賦形および／または積層後、賦形物および／または積層物に圧力を付与しながらエポキシ樹脂組成物を加熱硬化させる方法等により、本発明の繊維強化複合材料が作製される。
ここで、プリプレグ積層成形法において、熱および圧力を付与する方法としては、プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形法、ラッピングテープ法、内圧成形法等を適宜使用することができる。
【００７９】
オートクレーブ成形法は、所定の形状のツール板にプリプレグを積層して、バッギングフィルムで覆い、積層物内を脱気しながら加圧、加熱し、硬化させる方法である。このオートクレーブ成形法を用いることで、繊維配向を精密に制御でき、またボイドの発生を少なくできるため、力学特性に優れ、高品位な成形体が得られる。成形時に掛ける圧力は０．３〜１．０ＭＰａが好ましい。また、成形温度は９０〜２１０℃の範囲であることが好ましい。
【００８０】
ラッピングテープ法は、マンドレル等の芯金にプリプレグを捲回して、繊維強化複合材料製の管状体を成形する方法であり、ゴルフシャフト、釣り竿等の棒状体を作製する際に好ましい方法である。より具体的には、マンドレルにプリプレグを捲回し、プリプレグの固定および圧力付与のため、捲回したプリプレグの外側に熱可塑性フィルムからなるラッピングテープを、張力をかけつつ捲回し、プリプレグに圧力を加える。それらをオーブン中で加熱硬化させた後、マンドレルを抜き取って管状体を得る方法である。ラッピングテープを巻く張力は２０〜７８Ｎであることが好ましい。また成形温度は８０〜２１０℃の範囲であることが好ましい。
【００８１】
また、内圧成形法は、熱可塑性樹脂製のチューブ等の内圧付与体にプリプレグを捲回したプリフォームを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体を導入して圧力を付与すると同時に金型を加熱せしめ、成形する方法である。本方法は、ゴルフシャフト、バッド、テニスやバドミントン等のラケットのような複雑な形状物を成形する際に好ましく用いられる。成形時に付与する圧力は０．１〜２．０ＭＰａが好ましい。また成形温度は８０℃〜２１０℃の範囲であることが好ましい。
【００８２】
本発明の繊維強化複合材料の製造方法としては、１５０〜２１０℃で硬化させることが好ましい。１５０℃以上の場合は、充分な耐熱性を得られる傾向にある。さらに、生産効率のためにも昇温時間を除き、１時間以内に硬化させることが好ましい。硬化温度が１５０℃以上の場合は、樹脂硬化物および炭素繊維複合材料が充分な耐熱性を付与できる傾向にある。硬化温度が２１０℃以下の場合は、エポキシ樹脂組成物が分解せずに硬化する傾向にある。
【００８３】
また、繊維強化複合材料の０°圧縮強度は、１２００ＭＰａ以上であることが好ましく、さらに好ましくは１２４０ＭＰａ以上である。１２００ＭＰａ以上ならば、自転車用リムなどの強度としては充分である。
【００８４】
さらに、繊維強化複合材料のガラス転移温度は、１４０〜２１０℃であることが好ましい。すなわち、ガラス転移温度をこの範囲とすることにより、自転車用リムに用いた場合の耐熱性が充分で、かつ繊維強化複合材料中のエポキシ樹脂組成物の熱残留応力が小さくなり、得られる繊維強化複合材料が強度特性が向上する傾向にあるため好ましい。
【００８５】
本発明の繊維強化複合材料は、スポーツ用途、一般産業用途および航空宇宙用途に好ましく用いられる。より具体的には、スポーツ用途では、ゴルフシャフト、釣り竿、テニスやバドミントンのラケット用途、ホッケー等のスティック用途、およびスキーポール用途に用いられる。また、一般産業用途では、自動車、船舶および鉄道車両等の移動体の構造材、ドライブシャフト、板バネ、風車ブレード、圧力容器、フライホイール、製紙用ローラ、屋根材、ケーブル、および補修補強材料等に用いられる。さらに好ましくは、自転車用部品、特に自転車用リムに用いられる。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する。エポキシ樹脂組成物の調製、樹脂硬化物、プリプレグおよび繊維強化複合材料の作製、および各種の測定は次の方法によった。なお、これらの物性は、特に断りのない限り、温度２３℃、相対湿度５０％の環境で測定した。
【００８７】
（１）エポキシ樹脂組成物の調製
ニーダー中に、［Ｂ］および［Ｄ］以外の成分を所定量加え、混練しつつ１６０℃まで昇温し、１６０℃で１時間混練することにより、［Ｃ］が均一に分散した粘凋液体を得た。８０℃まで混練しつつ降温させ、８０℃以下で［Ｂ］および［Ｄ］を所定量添加し、さらに混練することによりエポキシ樹脂組成物を得た。
【００８８】
なお、ここで用いた原料の平均エポキシ当量等を以下に示す。各実施例、比較例の成分配合比および各種測定結果は、表１〜５に示す。
【００８９】
＜エポキシ樹脂＞  ［Ａ］
アミン型エポキシ樹脂
・トリグリシジル−ｍ−アミノフェノール（“アラルダイド（登録商標）”ＭＹ０６００、ハンツマン（株）製、平均エポキシ当量：１１６ｇ／当量）
・テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン（“スミエポキシ（登録商標）”ＥＬＭ４３４、住友化学（株）製、平均エポキシ当量：１２５ｇ／当量）
・トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール（“アラルダイド（登録商標）”ＭＹ０５００、ハンツマン（株）製、平均エポキシ当量：１１０ｇ／当量）
・テトラグリシジルキシリレンジアミン（“ＴＥＴＲＡＤ（登録商標）”−Ｘ、三菱ガス化学（株）製、平均エポキシ当量：１００）
その他のエポキシ樹脂
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（“ｊＥＲ（登録商標）”８２８、三菱化学（株）製、平均エポキシ当量：１８９ｇ／当量）
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（“ｊＥＲ（登録商標）”１００１、三菱化学（株）製、平均エポキシ当量：４７５ｇ／当量）
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（“ｊＥＲ（登録商標）”１００９、三菱化学（株）製、平均エポキシ当量：３３００ｇ／当量）。
・ビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂（“エピコート（登録商標）”ＹＸ４０００、三菱化学（株）製、平均エポキシ当量：１８６ｇ／当量）
・ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂（“エポトート（登録商標）”ＥＳＮ−１５５、新日鉄住金化学（株）製、平均エポキシ当量：２４２ｇ／当量）
・フルオレン型エポキシ樹脂（ＰＧ−１００、大阪ガスケミカル（株）製、平均エポキシ当量：２５９ｇ／当量）
・ナフタレン型エポキシ樹脂（ＨＰ−４７００、ＤＩＣ（株）製、平均エポキシ当量：１６３）
＜硬化剤＞［Ｂ］
・４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（“セイカキュカ”−Ｓ、和歌山精化工業（株）製、活性水素基当量：６２ｇ／当量）
・ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ７、三菱化学（株）製、活性水素基当量：１２ｇ／当量）。
【００９０】
＜カーボンブラック＞［Ｃ］
・カーボンブラック（“カーボンブラック＃４０”、三菱化学（株）製、平均粒径２４ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１１０ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ７．５）
・カーボンブラック（“カーボンブラックＭＡ６００”、三菱化学（株）製、平均粒径２０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１３１ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ７）
・カーボンブラック（“カーボンブラック＃３０”、三菱化学（株）製、平均粒径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１１３ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ８）
・カーボンブラック（“カーボンブラック＃３２”、三菱化学（株）製、平均粒径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１００ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ８）
・カーボンブラック（ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ、ライオン（株）、平均粒径３０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量３６０ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ９）
・カーボンブラック（“カーボンブラック＃５”、三菱化学（株）製、平均粒径７６ｎｍ、ＤＢＰ吸収量７１ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ７．５）
・カーボンブラック（“カーボンブラックＭＡ１００”、三菱化学（株）製、平均粒径２４ｎｍ、ＤＢＰ吸収量１００ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ３．５）
・カーボンブラック（“カーボンブラック＃４４”、三菱化学（株）製、平均粒径４０ｎｍ、ＤＢＰ吸収量７８ｃｍ３／１００ｇ、ｐＨ７．５）。
【００９１】
＜硬化促進剤＞［Ｄ］
・ＤＣＭＵ９９（３−（３，４−ジクロロフェニル）１，１−ジメチルウレア、保土ヶ谷化学工業（株）製）。
【００９２】
＜その他の成分＞
熱可塑性樹脂
・ポリビニルホルマール（“ビニレック（登録商標）”Ｋ、ｊＮＣ（株）製）
・ポリエーテルスルホン（“スミカエクセル（登録商標）”ＰＥＳ５００３Ｐ、住友化学（株）製）。
【００９３】
（２）平均エポキシ当量の測定
平均エポキシ当量はエポキシ基１個あたりの分子量を指し、ＪＩＳ  Ｋ−７２３６（１９９５）に準拠し測定した。
【００９４】
（３）活性水素当量の測定
活性水素当量は、活性水素基１個あたりの分子量を指す。実施例および比較例で用いた硬化剤［Ｂ］の活性水素当量は、ＪＩＳ  Ｋ−７２３７（１９８６）に準拠し測定した。
【００９５】
（４）複数のエポキシ樹脂を併用する場合の全エポキシ樹脂成分［Ａ］のエポキシ当量の計算法
複数のエポキシ樹脂を併用する場合の全エポキシ樹脂成分［Ａ］のエポキシ当量は、以下とおり概算可能である。例えば、３種類のエポキシ樹脂を併用する場合を例に計算方法を説明する。エポキシ当量がＥｘ（ｇ／当量）のエポキシ樹脂ＸをＷｘ質量部、エポキシ当量がＥｙ（ｇ／当量）のエポキシ樹脂ＹをＷｙ質量部、エポキシ当量がＥｚ（ｇ／当量）のエポキシ樹脂ＺをＷｚ質量部配合する場合、［Ａ］の平均エポキシ当量は以下の計算式で求められる。
【００９６】
平均エポキシ当量＝（Ｗｘ＋Ｗｙ＋Ｗｚ）／（Ｗｘ／Ｅｘ＋Ｗｙ／Ｅｙ＋Ｗｚ／Ｅｚ）
複数の硬化剤［Ｂ］を用いる場合の［Ｂ］の平均活性水素当量も同様にして計算可能である。
【００９７】
（５）カーボンブラックの平均粒径の測定
カーボンブラック試料を１５０ｋＨｚ、０．４ｋＷの超音波分散器により、１０分間クロロホルムに分散させて分散試料を作製し、これをカーボン補強した支持膜に振り掛けて固定した。これを透過型電子顕微鏡で撮影し、５０，０００〜２００，０００倍に拡大した画像をＥｎｄｔｅｒの装置を用いてランダムに１，０００個以上のカーボンブラックの粒子の直径を測定し、その平均値を平均粒径とした。
【００９８】
（６）カーボンブラックのｐＨ測定
カーボンブラックのｐＨは、ＡＳＴＭ Ｄ−１５１２−８４に準拠し、測定した。
【００９９】
（７）樹脂硬化物の曲げ弾性率および曲げ撓み量の測定
エポキシ樹脂組成物を気圧０．３ｋＰａ以下、温度８０℃以下で脱泡した後、２ｍｍ厚のテフロン（登録商標）製スペーサーにより厚さ２ｍｍになるように設定したモールド中で、各実施例と各比較例に記載の温度で１時間硬化させ、厚さ２ｍｍの板状樹脂硬化物を得た。この樹脂硬化物から、幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍの試験片を切り出し、インストロン万能試験機（インストロン社製）を用い、スパンを３２ｍｍ、クロスヘッドスピードを２．５ｍｍ／分とし、ＪＩＳ  Ｋ７１７１（１９９４）に従って３点曲げを実施し、曲げ弾性率および曲げ撓み量を測定した。サンプル数はｎ＝５とし、その平均値で比較した。
【０１００】
（８）樹脂硬化物のガラス転移温度の測定
上記（７）に従い作製した板状樹脂硬化物からダイヤモンドカッターを用い、幅１３ｍｍ、長さ５０ｍｍのサンプルを切り出した。このサンプルを、動的粘弾性測定装置（レオメーターＲＤＡ２：レオメトリックス社製）を用い、昇温速度５℃／分で昇温し、周波数１．０Ｈｚのねじりモードで貯蔵弾性率を測定した。このときの貯蔵弾性率のオンセット温度をガラス転移温度とした。また、測定数はｎ＝３とし、その平均値で比較した。
【０１０１】
（９）プリプレグの作製
上記（１）に従い調製したエポキシ樹脂組成物を、リバースロールコーターを使用して離型紙上に塗布し、２０ｇ／ｍ２の樹脂フィルムを作製した。次に、シート状に一方向に整列させた炭素繊維“トレカ（登録商標）”Ｔ７００Ｓ（東レ（株）製、引張弾性率：２３０ＧＰａ、引張強度：４９００ＭＰａ）に樹脂フィルム２枚を炭素繊維の両面から重ね、加熱加圧してエポキシ樹脂組成物を含浸させ、単位面積当たりの炭素繊維質量１２５ｇ／ｍ２、繊維質量含有率６８％の、Ｔ７００Ｓ使い一方向プリプレグを作製した。
【０１０２】
（１０）一方向積層板のガラス転移温度の測定
次の（ａ）および（ｂ）の操作により、繊維強化複合材料製一方向積層板（以下、一方向積層板という）を作製した。
（ａ）上記（９）で作製した一方向プリプレグを、繊維方向を揃えて２０ｐｌｙ積層した。
（ｂ）積層したプリプレグをナイロンフィルムで隙間のないように覆った。これをオートクレーブ中で、内圧０．３ＭＰａ下で、２５℃から各実施例と各比較例に記載の温度まで１．５℃／分で昇温させ、その後各実施例と各比較例に記載の温度で、１時間加熱加圧して硬化し、一方向積層板を作製した。
【０１０３】
得られた一方向積層板からダイヤモンドカッターを用い、幅１３ｍｍ、長さ５０ｍｍのサンプルを切り出した。このサンプルを、動的粘弾性測定装置（レオメーターＲＤＡ２：レオメトリックス社製）を用い、昇温速度５℃／分で昇温し、周波数１．０Ｈｚのねじりモードで貯蔵弾性率の測定を行った。このときの貯蔵弾性率のオンセット温度をガラス転移温度とした。また、測定数はｎ＝３とし、その平均値で比較した。
【０１０４】
（１１）一方向積層板の０°圧縮強度の測定
上記（１０）と同様にして、一方向積層板を作製した。得られた一方向積層板からＪＩＳ  Ｋ７０７６（１９９１）のＡ法試験片の形状および寸法で試験片を切り出し、０°圧縮強度を測定した。測定数はｎ＝５とし、その平均値を求めた。
【０１０５】
（１２）外観品位の確認
上記（９）に従い作製した一方向プリプレグを上記（１０）の（ａ）、（ｂ）と同様に積層、硬化し、得られた繊維強化複合材料を５０，０００〜１００，０００ルクスの日光に照らして、繊維強化複合材料の外観品位を視覚的に確認した。黄色味については、１０人の観察者のうち８〜１０人が黄色味がかっていないと判定した場合を○、５〜７人の場合を△、５人未満の場合を×とした。繊維目については、１０人の観察者のうち８〜１０人が繊維目が見えると判定した場合を○、５〜７人の場合を△、５人未満の場合を×とした。ここで、黄色味と繊維目についての判定が、それぞれ○または△であった場合を外観品位良好とし、いずれかの判定が×の場合を外観品位が悪いとした。
【０１０６】
さらにかかる繊維複合材料を、オーブンを用いて２００℃で２時間加熱することにより、色調変化の加速試験をおこない、同様に外観品位の確認をおこなった。
【０１０７】
上記方法により各実施例、比較例についてエポキシ樹脂組成物、プリプレグおよび一方向積層板を作製し、特性を測った結果を表１〜４にまとめて示す。なお、特記しない限り、「部」は「質量部」を表す。
【０１０８】
（実施例１）
［Ａ］としてＭＹ０６００を３０部、ｊＥＲ８２８を４５部、ｊＥＲ１００１を２５部、［Ｂ］としてＤＩＣＹ７を０．８当量、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．０５質量％、［Ｄ］としてＤＣＭＵ９９を３部、さらに熱可塑性樹脂としてビニレックＫを６部用いて、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物およびプリプレグを積層したものを、それぞれ２５℃から１５０℃まで１．５℃／分で昇温し、１５０℃で１時間硬化し、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物および繊維強化複合材料の力学特性は良好であり、その繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。さらに２００℃で２時間の加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１０９】
（実施例２）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を３０部とした以外は、実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。４官能のアミン型エポキシ樹脂を用いたため、得られた樹脂硬化物および繊維強化複合材料のガラス転移温度が３官能のアミン型エポキシ樹脂を用いた実施例２対比向上した。得られた炭素繊維複合材料の外観品位は良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１１０】
（実施例３）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を５０部、ｊＥＲ８２８を２５部、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．２０質量％とした以外は、実施例２と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。アミン型エポキシ樹脂の配合量が増えたため、得られた樹脂硬化物の曲げ弾性率とガラス転移温度は、実施例２に比べて向上した。得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度と０°圧縮強度も、実施例２に比べて向上し、外観品位も良好であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１１１】
（実施例４）
［Ａ］としてｊＥＲ１００１の代わりに、ｊＥＲ１００９を２５部用い、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを２部とした以外は、実施例３と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。［Ａ］の中で、実施例３対比長鎖ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ｊＥＲ１００９を用いたため、得られた樹脂硬化物のガラス転移温度が実施例３対比わずかに低下したが、良好な力学特性であった。得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度も実施例３対比わずかに低下したが、良好な力学特性と外観品位であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１１２】
（実施例５）
［Ａ］としてｊＥＲ８２８を１０部とｊＥＲ１００１を４０部、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを２部とした以外は実施例３と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。［Ａ］として、実施例３対比ｊＥＲ８２８の配合量が減ったため、得られた樹脂硬化物は、実施例３対比ガラス転移温度が低下したものの、良好な力学特性であった。その結果、得られた繊維強化複合材料は、ガラス転移温度が実施例３対比低下したものの、良好な力学特性であり、外観品位も良好であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１１３】
（実施例６）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を１００部、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．８質量％、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを１２部とした以外は実施例３と同様に、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。アミン型エポキシ樹脂の配合量が増えたため、得られた樹脂硬化物は、実施例３対比ガラス転移温度および曲げ弾性率が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度および０°圧縮強度が実施例３対比向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１１４】
（実施例７）
［Ｂ］としてセイカキュア−Ｓを０．１当量、ＤＩＣＹ７を０．４当量とした以外は実施例３と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。［Ｂ］の配合量が０．６当量に満たないため、得られた樹脂硬化物のガラス転移温度と弾性率は実施例３対比低下したが、充分であった。また、得られた繊維強化複合材料の力学特性および外観品位も良好であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１１５】
（実施例８）
［Ｂ］としてセイカキュア−Ｓを０．２当量とした以外は、実施例７と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。実施例７対比、［Ｂ］の当量を増やしたため、この樹脂硬化物の曲げ弾性率とガラス転移温度は向上した。得られた繊維強化複合材料の０°圧縮強度とガラス転移温度も向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１１６】
（実施例９）
［Ｂ］としてＤＩＣＹ７を０．７当量、セイカキュア−Ｓを０．１当量用いた以外は、実施例８と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。実施例８対比、［Ｂ］を増量し、０．８当量としたため、樹脂硬化物の曲げ弾性率およびガラス転移温度が向上した結果、繊維強化複合材料のガラス転移温度および０°圧縮強度も向上した。得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１１７】
（実施例１０）
［Ｂ］としてセイカキュア−Ｓを０．３当量とした以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。活性水素当量は、１．０当量であった。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例９よりセイカキュア−Ｓを増量したため、実施例９対比弾性率が向上し、良好な力学特性であった。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性も良好であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１１８】
（実施例１１）
［Ｂ］としてセイカキュア−Ｓを０．５当量とした以外は実施例１０と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、活性水素当量が１．０当量を越えたため、実施例１０対比ガラス転移温度が低下したが、良好な力学特性であった。その結果、得られた繊維強化複合材料は、実施例１０対比ガラス転移温度は低下したが、良好な力学特性であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観は良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１１９】
（実施例１２）
［Ｄ］としてＤＣＭＵを２部用いた以外は実施例８と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物の力学特性は、実施例８対比同等であった。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性も実施例９と同等であり、外観品位も良好であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１２０】
（実施例１３）
［Ｄ］としてＤＣＭＵを５部用いた以外は実施例８と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、ＤＣＭＵの配合量が増えたため実施例８対比自己重合する割合が増え、ガラス転移温度が低下したが、良好な力学特性であった。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度が実施例８対比低下したが、良好な力学特性であり、外観品位も良好であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１２１】
（実施例１４）
［Ｃ］としてカーボンブラックＭＡ６００をエポキシ樹脂組成物の０．２０質量％用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。カーボンブラックＭＡ６００はカーボンブラック＃４０と同等の特性を有しているので、得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性を示した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比同等であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１２２】
（実施例１５）
［Ｃ］としてカーボンブラック＃３０をエポキシ樹脂組成物の０．２０質量％用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。カーボンブラック＃３０はカーボンブラック＃４０と同等の特性を有しているので、得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性を示した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比同等であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１２３】
（実施例１６）
［Ｃ］としてカーボンブラック＃３２をエポキシ樹脂組成物の０．２０質量％用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。カーボンブラック＃３２はカーボンブラック＃４０と同等の特性を有しているので、得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性を示した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比同等であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１２４】
（実施例１７）
［Ｃ］としてカーボンブラック＃４４をエポキシ樹脂組成物の０．２５質量％用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性を示した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比同等であった。また、カーボンブラック＃４４は、カーボンブラック＃４０より平均粒径が大きく、ＤＢＰ吸収量が低いが、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１２５】
（実施例１８）
［Ｃ］としてケッチェンブラックＥＣ３００Ｊをエポキシ樹脂組成物の０．２０質量％用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。ケッチェンブラックＥＣ３００ＪのｐＨは９であり、実施例９で用いているカーボンブラック＃４０対比高いため、得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性が低下するが、良好な力学特性であった。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比低下するが、良好であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１２６】
（実施例１９）
熱可塑性樹脂としてＰＥＳ５００３Ｐを４部用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性を示した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９と同等であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１２７】
（実施例２０）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を３０部とｊＥＲ８２８を４５部、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．０５質量％とした以外は実施例９と同様に、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物の力学特性は、実施例９対比、アミン型エポキシ樹脂の配合量が減少したため、低下したが、良好な力学特性であった。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性および外観品位も良好であった。また、加速試験をおこなった繊維強化複合材料の外観品位も良好であった。
【０１２８】
（実施例２１）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を７５部、ｊＥＲ１００１を２５部、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．４５質量％、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを８部とした以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。アミン型エポキシ樹脂の配合量が増えたため、得られた樹脂硬化物は、実施例９対比ガラス転移温度および曲げ弾性率が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度および圧縮強度が実施例９対比向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は、良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１２９】
（実施例２２）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を９０部、ｊＥＲ１００１を１０部、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．６質量％、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを１０部とした以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。アミン型エポキシ樹脂の配合量が増えたため、得られた樹脂硬化物は、実施例９対比ガラス転移温度および曲げ弾性率が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度および圧縮強度が実施例９対比向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は、良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１３０】
（実施例２３）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を１００部、［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．７質量％、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを１１部とした以外は実施例２１と同様に、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。アミン型エポキシ樹脂の配合量が増えたため、得られた樹脂硬化物は、実施例２１対比ガラス転移温度および曲げ弾性率が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度および圧縮強度が実施例２１対比向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は、良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１３１】
（実施例２４）
［Ｃ］としてカーボンブラック＃４０をエポキシ樹脂組成物の０．８質量％とした以外は実施例２３と同様に、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例２３対比同等のガラス転移温度および曲げ弾性率を示した。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度および０°圧縮強度が実施例２３対比同等であった。実施例２３対比カーボンブラック＃４０の配合量が増え、０．８質量％となったため、得られた繊維強化複合材料の黄色味は○であったが、繊維目は△であった。また、加速試験後の外観品位は、加速試験前の外観品位と同等であった。
【０１３２】
（実施例２５）
実施例２４と同様に調製したエポキシ樹脂組成物およびプリプレグを積層したものを２５℃から２００℃まで１．５℃／分で昇温し、２００℃で１時間でそれぞれ硬化し、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。硬化温度を２００℃にしたため、得られた樹脂硬化物は、実施例２４対比ガラス転移温度が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料のガラス転移温度が実施例２４対比向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位、および加速試験後の外観品位のいずれも実施例２４と同等であった。
【０１３３】
（実施例２６）
［Ａ］としてＭＹ０５００を３０部とした以外は、実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物の力学特性は良好であった。また、得られた繊維強化複合材料の力学特性、外観品位、および加速試験後の外観品位のいずれも良好であった。
【０１３４】
（実施例２７）
［Ａ］としてＴＥＴＲＡＤ−Ｘを３０部とした以外は、実施例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物の力学特性は良好であった。また、得られた繊維強化複合材料の力学特性、外観品位、および加速試験後の外観品位のいずれも良好であった。
【０１３５】
（実施例２８）
［Ｃ］の配合量を０．２質量％とし、熱可塑性樹脂としてＰＥＳ５００３Ｐを６部用いた以外は実施例２と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、硬化温度を１８０℃とした以外は実施例２と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例２対比同等の力学特性を示し、ガラス転移温度が若干向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例２と同等であり、ガラス転移温度は若干向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１３６】
（実施例２９）
［Ａ］のその他のエポキシ樹脂としてＹＸ−４０００を７０部用いた以外は、実施例２８と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例２８と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例２８対比、ガラス転移温度と曲げ弾性率が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例２８対比、ガラス転移温度と０°圧縮強度が向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１３７】
（実施例３０）
［Ａ］のその他のエポキシ樹脂としてＥＳＮ−１５５を７０部用いた以外は、実施例２８と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例２８と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例２８対比、ガラス転移温度が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例２８対比、ガラス転移温度が向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１３８】
（実施例３１）
［Ａ］のその他のエポキシ樹脂としてＰＧ−１００を７０部用いた以外は、実施例２８と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例２８と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例２８対比、ガラス転移温度と曲げ弾性率が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例２８対比、ガラス転移温度と０°圧縮強度が向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても黄色味が極めて少なく、良好であった。
【０１３９】
（実施例３２）
［Ａ］のその他のエポキシ樹脂としてＨＰ−４７００を７０部用いた以外は、実施例２８と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例２８と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例２８対比、ガラス転移温度が向上した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例２８対比、ガラス転移温度が向上した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験をおこなっても良好であった。
【０１４０】
【表１】
2013166917.tif 000002
【０１４１】
【表２】
2013166917.tif 000003
【０１４２】
【表３】
2013166917.tif 000004
【０１４３】
【表４】
2013166917.tif 000005
【０１４４】
（比較例１）
［Ａ］として、ＥＬＭ４３４を２０部、ｊＥＲ８２８を５５部を用いた以外は、実施例２と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例２と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。３官能以上のアミン型エポキシ樹脂の配合量が［Ａ］の３０質量％に満たなかったので、得られた樹脂硬化物は、ガラス転移温度が低い上に、弾性率も不充分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度、０°圧縮強度が不充分であった。得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１４５】
（比較例２）
［Ａ］としてＥＬＭ４３４を２０部、ｊＥＲ８２８を８０部、熱可塑性樹脂としてビニレックＫを１２部用いた以外は、比較例１と同様にして、エポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。３官能以上のアミン型エポキシ樹脂の配合量が［Ａ］の３０質量％に満たなかったので、得られた樹脂硬化物のガラス転移温度、曲げ弾性率のいずれも不充分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度、０°圧縮強度のいずれも不充分であった。得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１４６】
（比較例３）
［Ｂ］としてセイカキュア−Ｓを０．１当量、ＤＩＣＹ７を０．７当量用いた以外は、比較例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。３官能以上のアミン型エポキシ樹脂の配合量が［Ａ］の３０質量％に満たなかったので、得られた樹脂硬化物は、ガラス転移温度と曲げ弾性率が不充分であった。また、繊維強化複合材料は、ガラス転移温度と０°圧縮強度が不充分であった。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１４７】
（比較例４）
［Ｃ］を用いなかった以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。得られた樹脂硬化物は、実施例９対比同等の力学特性を示した。得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比同等であった。しかし［Ｃ］を用いなかったために、得られた繊維強化複合材料の外観品位は黄色味を帯びおり、加速試験後も黄色味を帯びていて、悪かった。
【０１４８】
（比較例５）
［Ｃ］をエポキシ樹脂組成物の１．０質量％用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性は実施例９対比同等であったが、［Ｃ］の配合量が０．８質量％を越えたために、炭素繊維の繊維目が見えなかった。また、加速試験をおこなった場合も同様に繊維強化複合材料の炭素繊維の繊維目が見えなかった。
【０１４９】
（比較例６）
［Ｃ］としてカーボンブラックＭＡ１００を用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。カーボンブラックＭＡ１００のｐＨが７未満であったために、得られた樹脂硬化物の力学特性は実施例９対比低下し不足した。その結果、得られた繊維強化複合材料の力学特性も実施例９対比低下し、不足した。また、得られた繊維強化複合材料の外観品位は、良好であり、加速試験後も良好であった。
【０１５０】
（比較例７）
［Ｃ］としてカーボンブラック＃５を用いた以外は実施例９と同様にエポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組成物を用い、実施例１と同様の条件で、樹脂硬化物および繊維強化複合材料を得た。カーボンブラック＃５の平均粒径が４０ｎｍを超えたため、得られた樹脂硬化物の物性は良好であったが、得られた繊維強化複合材料の外観品位は、黄色味がかっていて悪かった。さらに得られた繊維強化複合材料の力学特性は、実施例９対比低下していた。さらに、加速試験後の繊維強化複合材料の外観品位はさらに悪化した。
【０１５１】
【表５】
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