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公開番号2025151113
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-09
出願番号2024052367
出願日2024-03-27
発明の名称樹脂、マルチマテリアル部品および複合材料
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C08G 73/02 20060101AFI20251002BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】本発明の目的は、ケミカルリサイクルが可能であり、高温強度と含侵性を両立した樹脂、マルチマテリアル部品、及び複合材料を提供することにある。
【解決手段】本発明の樹脂は、ビニロガスウレタン結合を含み、エポキシ基の開環反応に由来する構造を含まず、架橋密度Xが200mmol/kg以上2000mmol/kg以下であり、樹脂の質量100質量%に対する環構造の質量割合Yが50質量%以下であり、前記架橋密度X(単位:mmol/kg)と前記環構造の質量割合Y(単位:質量%)が以下の式(1)を満たす、ことを特徴としている。
0.01X+Y-40>0 (1)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ビニロガスウレタン結合を含み、
エポキシ基の開環反応に由来する構造を含まず、
架橋密度Ｘが２００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上２０００ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であり、
樹脂の質量１００質量％に対する環構造の質量割合Ｙが５０質量％以下であり、
前記架橋密度Ｘ（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）と前記環構造の質量割合Ｙ（単位：質量％）が以下の式（１）を満たす、
ことを特徴とする樹脂。
０．０１Ｘ＋Ｙ－４０＞０（１）
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上である、請求項１に記載の樹脂。
【請求項３】
前記樹脂に含まれるアミノ基の総モル数を「アミノ基」、前記樹脂に含まれるビニロガスウレタン結合の総モル数を「ＶＵ基」、前記樹脂に含まれるアセト酢酸エステル基の総モル数を「ＡＡ基」としたときに、
Ｚ＝（アミノ基＋ＶＵ基）／（ＡＡ基＋ＶＵ基）
で表されるＺが以下の（ｉ）又は（ｉｉ）を満たす、請求項１に記載の樹脂。
（ｉ）１．００５≦Ｚ≦１．３
（ｉｉ）０．７６≦Ｚ≦０．９９
【請求項４】
前記樹脂の質量に対する、前記樹脂に含まれるビニロガスウレタン結合のモル割合が３０００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である、請求項１に記載の樹脂。
【請求項５】
３つ以上のアセト酢酸エステル基を有するモノマーに由来する構造を含む、請求項１に記載の樹脂。
【請求項６】
前記架橋密度Ｘ（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）、前記樹脂１ｋｇに含まれる第一級アミノ基の量（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）を「第一級アミノ基濃度」、前記樹脂１ｋｇに含まれるアセト酢酸エステル基の量（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）を「ＡＡ構造濃度」としたときに、以下の式（２）を満たす、請求項１に記載の樹脂。
（架橋密度）－（第一級アミノ基濃度＋ＡＡ基濃度）＞０（２）
【請求項７】
レオメーターによって測定される、環境温度２３０℃、周波数０．０１ｒａｄ／ｓにおける樹脂粘度が、１００ＭＰａ・ｓ以下である、請求項１に記載の樹脂。
【請求項８】
請求項１に記載の樹脂と金属または他の樹脂とを含む、ことを特徴とするマルチマテリアル部品。
【請求項９】
請求項１に記載の樹脂と繊維と複合することによって得られる、ことを特徴とする複合材料。
【請求項１０】
請求項９に記載の複合材料と、金属または他の樹脂とを含む、ことを特徴とするマルチマテリアル部品。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂、マルチマテリアル部品および複合材料に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車の低燃費化に向け、自動車部品の軽量化が検討されている。その手段の一つとして、金属部品の一部を樹脂に置き換える方法がある。樹脂単独では強度が足りない場合、樹脂と金属、樹脂と繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰ）、または樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂（以下、ＦＲＴＰ）を接着して使用する、いわゆるマルチマテリアル部品を用いることがある。マルチマテリアル部品の加工においては、板状の異種材料を重ねて熱プレス加工する手法があり、生産性の観点で優れていることが知られている。
熱硬化性樹脂は架橋構造を有するため、熱硬化性樹脂単体やＦＲＰは、一般に熱可塑性樹脂単体やＦＲＴＰと比較して強度や耐熱性に優れている。よって、熱可塑性樹脂の代わりに熱硬化性樹脂を、あるいはＦＲＴＰの代わりにＦＲＰを使用することで、軽量化を維持しつつ強度・耐熱性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１－１０５１２７号
国際公開第２０１６－０９７１６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＦＲＰを用いたマルチマテリアル部品は、熱硬化性樹脂を繊維に含侵させたプリプレグを熱プレス加工することで作製できる。しかし、一般に、プリプレグ中の熱硬化性樹脂の硬化に時間がかかり、その結果、熱プレス成形サイクルが長くなり、生産性が十分でないという課題があった。
さらに、熱硬化性樹脂で汎用的に用いられるフェノール樹脂やエポキシ樹脂を用いたＦＲＰについては、使用後に樹脂を分解して、繊維と樹脂（分解物）とを各々に回収し、それらをリサイクルしようと思っても、樹脂自体のケミカルリサイクルは非常に困難である。
【０００５】
近年、動的共有結合により三次元的に架橋された樹脂であるＶｉｔｒｉｍｅｒが注目されている。Ｖｉｔｒｉｍｅｒでは、動的共有結合の解離と形成が同時に起こるため、三次元架橋構造を形成する高分子鎖の連結性が失われず、架橋密度がある程度維持される。そのため、Ｖｉｔｒｉｍｅｒは、急激に流動したり、軟化しすぎたりすることがなく、流動性と加工性を両立することができる。
【０００６】
特許文献１には、ビニロガスウレア結合を有するエポキシ樹脂の硬化物の例が開示されている。しかし、硬化時に不可逆なエポキシ基の開環反応が進行するため、樹脂をもとのモノマーに戻すケミカルリサイクルが困難である。
【０００７】
特許文献２には、ガラス転移温度（以下、Ｔｇ）が１００℃未満のビニロガスウレタン型のＶｉｔｒｉｍｅｒが開示されている。ビニロガスウレタン型のＶｉｔｒｉｍｅｒであればケミカルリサイクルが可能である。しかし、特許文献２に開示されたＶｉｔｒｉｍｅｒは、８０℃以上の高温環境下で自動車部品として使用する上では、高温強度が十分ではなかった。
【０００８】
上記課題を受けて発明者らが検討を進めたところ、ビニロガスウレタン型のＶｉｔｒｉｍｅｒの高温強度を向上させるために樹脂のＴｇを１００℃以上に設計すると、樹脂粘度が増加し、繊維強化複合体の製造時に樹脂が繊維間に十分に含侵せず、繊維強化複合体自体の機械的強度が低下するといった、高温強度と含侵性のトレードオフが存在することを発見した。
【０００９】
本発明の目的は、ケミカルリサイクルが可能であり、高温強度と含侵性を両立した樹脂、マルチマテリアル部品、及び複合材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］
ビニロガスウレタン結合を含み、
エポキシ基の開環反応に由来する構造を含まず、
架橋密度Ｘが２００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上２０００ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であり、
樹脂の質量１００質量％に対する環構造の質量割合Ｙが５０質量％以下であり、
前記架橋密度Ｘ（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）と前記環構造の質量割合Ｙ（単位：質量％）が以下の式（１）を満たす、
ことを特徴とする樹脂。
０．０１Ｘ＋Ｙ－４０＞０（１）
［２］
ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００℃以上である、［１］に記載の樹脂。
［３］
前記樹脂に含まれるアミノ基の総モル数を「アミノ基」、前記樹脂に含まれるビニロガスウレタン結合の総モル数を「ＶＵ基」、前記樹脂に含まれるアセト酢酸エステル基の総モル数を「ＡＡ基」としたときに、
Ｚ＝（アミノ基＋ＶＵ基）／（ＡＡ基＋ＶＵ基）
で表されるＺが以下の（ｉ）又は（ｉｉ）を満たす、［１］または［２］に記載の樹脂。
（ｉ）１．００５≦Ｚ≦１．３
（ｉｉ）０．７６≦Ｚ≦０．９９
［４］
前記樹脂の質量に対する、前記樹脂に含まれるビニロガスウレタン結合のモル割合が３０００ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である、［１］～［３］のいずれかに記載の樹脂。
［５］
３つ以上のアセト酢酸エステル基を有するモノマーに由来する構造を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の樹脂。
［６］
前記架橋密度Ｘ（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）、前記樹脂１ｋｇに含まれる第一級アミノ基の量（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）を「第一級アミノ基濃度」、前記樹脂１ｋｇに含まれるアセト酢酸エステル基の量（単位：ｍｍｏｌ／ｋｇ）を「ＡＡ構造濃度」としたときに、以下の式（２）を満たす、［１］～［５］のいずれかに記載の樹脂。
（架橋密度）－（第一級アミノ基濃度＋ＡＡ基濃度）＞０（２）
［７］
レオメーターによって測定される、環境温度２３０℃、周波数０．０１ｒａｄ／ｓにおける樹脂粘度が、１００ＭＰａ・ｓ以下である、［１］～［６］のいずれかに記載の樹脂。
［８］
［１］～［７］のいずれかに記載の樹脂と金属または他の樹脂とを含む、ことを特徴とするマルチマテリアル部品。
［９］
［１］～［７］のいずれかに記載の樹脂と繊維と複合することによって得られる、ことを特徴とする複合材料。
［１０］
［９］に記載の複合材料と、金属または他の樹脂とを含む、ことを特徴とするマルチマテリアル部品。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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