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公開番号2025154250
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024057151
出願日2024-03-29
発明の名称エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物、プリプレグ、繊維強化複合材料、エポキシ樹脂硬化物の修復方法、繊維強化複合材料の修復方法、エポキシ樹脂硬化物の再成形方法、繊維強化複合材料の再成形方法、エポキシ樹脂硬化物の分解方法、及び繊維強化複合材料の強化繊維回収方法
出願人帝人株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類C08G 59/06 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】高い弾性率を有し、かつ再成形性又は自己修復性に優れる硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を硬化させたエポキシ樹脂硬化物、プリプレグ、繊維強化複合材料を提供する。
【解決手段】下記一般式(1)で表される構成単位を少なくとも含む多官能エポキシ樹脂[A]を含むエポキシ樹脂組成物。一般式(1)中、Yはそれぞれ独立して動的共有結合部位であり、R_1a、R_1b、R_1c、R_1dのうち少なくとも1つは隣接する他の構成単位中のYとの結合手であり、前記少なくとも1つ以外はそれぞれ独立して水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族基、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子のいずれか1つを表し、nは2～500の整数を表す。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記一般式（１）で表される構成単位を少なくとも含む多官能エポキシ樹脂［Ａ］を含むエポキシ樹脂組成物。
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2025154250000026.jpg
36
45
（一般式（１）中、Ｙはそれぞれ独立して動的共有結合部位であり、Ｒ
１ａ
、Ｒ
１ｂ
、Ｒ
１ｃ
、及びＲ
１ｄ
のうち少なくとも１つは隣接する他の構成単位中のＹとの結合手であり、前記少なくとも１つ以外はそれぞれ独立して水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族基、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子のいずれか１つを表し、ｎは２～５００の整数を表す。）
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記動的共有結合部位がジスルフィド結合を含む基である、請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
前記多官能エポキシ樹脂［Ａ］として、下記一般式（２）で表される構成単位を含む多官能エポキシ樹脂を含む、請求項１又は請求項２に記載のエポキシ樹脂組成物。
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2025154250000027.jpg
37
46
（一般式（２）中、Ｒ
２ａ
、Ｒ
２ｂ
、及びＲ
２ｃ
は、それぞれ独立して水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族基、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子のいずれか１つを表し、ｎは２～５００の整数を表す。）
【請求項４】
前記多官能エポキシ樹脂［Ａ］として、下記一般式（３）で表される構成単位を含む多官能エポキシ樹脂を含む、請求項１又は請求項２に記載のエポキシ樹脂組成物。
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2025154250000028.jpg
36
46
（一般式（３）中、Ｒ
３
は、それぞれ独立して水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族基、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子のいずれか１つを表し、ｎは２～５００の整数を表す。）
【請求項５】
請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなるエポキシ樹脂硬化物。
【請求項６】
還元剤を含む分解剤を接触させて１００℃で４８時間加熱した場合に、硬化物中の８０質量％以上が溶解する、エポキシ樹脂硬化物。
【請求項７】
還元剤を含む分解剤を接触させて加熱した場合に、少なくとも下記一般式（４）に示す構造を含む化合物が生成する、エポキシ樹脂硬化物。
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2025154250000029.jpg
33
40
（一般式（４）中、＊は結合手を示す。Ｒ
４ａ
、Ｒ
４ｂ
、及びＲ
４ｃ
は、それぞれ独立して水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族基、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子のいずれか１つを表す。）
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載のエポキシ樹脂組成物を、強化繊維を有する繊維強化基材に含浸してなるプリプレグであり、前記強化繊維の含有率が、プリプレグの全体積に対して２５体積％～７５体積％であるプリプレグ。
【請求項９】
請求項５～請求項７のいずれか１項に記載のエポキシ樹脂硬化物と、強化繊維を有する繊維強化基材とを含む繊維強化複合材料であり、前記強化繊維の含有率が、繊維強化複合材料の全体積に対して２５体積％～７５体積％である繊維強化複合材料。
【請求項１０】
亀裂又は剥離を内部に有する請求項５～請求項７のいずれか１項に記載のエポキシ樹脂硬化物を、前記エポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度以上の温度にて加熱することにより、前記亀裂又は剥離を修復することを含む、エポキシ樹脂硬化物の修復方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、エポキシ樹脂組成物、エポキシ樹脂硬化物、プリプレグ、繊維強化複合材料、エポキシ樹脂硬化物の修復方法、繊維強化複合材料の修復方法、エポキシ樹脂硬化物の再成形方法、繊維強化複合材料の再成形方法、エポキシ樹脂硬化物の分解方法、及び繊維強化複合材料の強化繊維回収方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
炭素繊維、ガラス繊維、又はアラミド繊維等の強化繊維材料と、各種のマトリクス樹脂とを複合化して得られる繊維強化複合材料は、種々の分野及び用途に広く利用されている。従来、高度な機械的特性及び耐熱性等が要求される航空・宇宙分野及び産業分野等では、マトリクス樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が主に使用されている。
【０００３】
しかし、これらの熱硬化性樹脂は、一度硬化物となった後には加熱しても流動性を有さないため、再度成形又は変形することができないことから、製造工程において生じた硬化物の端材及び成形不良品等は廃棄されていた。硬化物の廃棄量を低減するために、製造工程の面から様々な改良が為されているものの、製造工程の改良だけで硬化物の廃棄量を低減させることは困難であった。
【０００４】
したがって、上記背景から、樹脂組成物の面からの改良が検討されている。なかでも、開裂の後に再結合する、又は結合の成分が直接組み換わることで、交換可能な化学結合部位（動的共有結合部位ともいう）を樹脂組成物中に導入することで、硬化物の端材及び成形不良品等を再利用する手法が注目されている。本手法では、交換可能な化学結合部位が加熱により開裂又は連続的に交換することで、硬化物内部のネットワーク構造による拘束が解消され、樹脂は流動性を有するようになり再度成形することができる。
例えば、特許文献１には、結合の成分が直接組み換わることで交換可能な化学結合部位として、ジスルフィド結合を含む化合物を硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１５／１８１０５４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のエポキシ樹脂組成物では、硬化物が十分な流動性を有するには、高価であるジスルフィド結合を含む化合物を過剰に用いなければならなかった。一方で、エポキシ樹脂に対して硬化剤を理論当量以上用いると、硬化物の耐熱性及び機械特性、特に弾性率が大きく損なわれるという欠点もあった。
【０００７】
本開示は上記に鑑みてなされたものであり、本開示は、高い弾性率を有し、かつ再成形性又は自己修復性に優れる硬化物を与えるエポキシ樹脂組成物、前記エポキシ樹脂組成物を硬化させたエポキシ樹脂硬化物、プリプレグ、繊維強化複合材料、エポキシ樹脂硬化物の修復方法、繊維強化複合材料の修復方法、エポキシ樹脂硬化物の再成形方法、繊維強化複合材料の再成形方法、エポキシ樹脂硬化物の分解方法、及び繊維強化複合材料の強化繊維回収方法の提供に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞下記一般式（１）で表される構成単位を少なくとも含む多官能エポキシ樹脂［Ａ］を含むエポキシ樹脂組成物。
【０００９】
JPEG
2025154250000001.jpg
35
45
【００１０】
（一般式（１）中、Ｙはそれぞれ独立して動的共有結合部位であり、Ｒ
１ａ
、Ｒ
１ｂ
、Ｒ
１ｃ
、及びＲ
１ｄ
のうち少なくとも１つは隣接する他の構成単位中のＹとの結合手であり、前記少なくとも１つ以外はそれぞれ独立して水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族基、アルコキシ基、アミノ基、又はハロゲン原子のいずれか１つを表し、ｎは２～５００の整数を表す。）
＜２＞前記動的共有結合部位がジスルフィド結合を含む基である、＜１＞に記載のエポキシ樹脂組成物。
＜３＞前記多官能エポキシ樹脂［Ａ］として、下記一般式（２）で表される構成単位を含む多官能エポキシ樹脂を含む、＜１＞又は＜２＞に記載のエポキシ樹脂組成物。
（【００１１】以降は省略されています）

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