エポキシ樹脂の特長である高強度，高耐熱性等の特性を極力犠牲にせず，低破壊靭性等の脆性を改善することを目的に，in-situポリウレタン変性エポキシ樹脂 （U-BAE） の合成と硬化物の特性評価を実施した。本研究では，液状ビスフェノールA型エポキシ樹脂（ BAE） の濃度を変えてU-BAEを合成し，酸無水物硬化にて硬化物を調製後，モルフォロジーに及ぼす影響，硬化物特性に及ぼす影響および両者の関係を検証した。硬化物の原子間力顕微鏡観察結果から，BAE 濃度20 wt.％で合成したU-BAE 硬化物には，エポキシマトリック （EM） 中にサブミクロンオーダーのポリウレタン （PU） ドメインが凝集した数ミクロンオーダーの凝集構造と同じく数ミクロンオーダーのエポキシマトリック （EM） の球状ドメインが観察された。また，BAE濃度40wt.％の U-BAE硬化物には，PUドメインの2次凝集構造は認められず，さらにエポキシマトリック （EM） の球状ドメインも観察されなかった。最後に，BAE 濃度60 wt.％の U-BAE 硬化物では，PU ドメインが凝集することなくサブミクロンオーダーでEM 中に均一分散した構造が観察された。BAE 中にはn=1 体が含まれるため，合成時のBAE 濃度が低いU-BAE ほど，PU 末端がBAE のn=1 体で封止されない非架橋性の高分子量なPU の生成割合が高いのに対し，BAE 濃度が高くなるほどn=1 体封止の架橋性で低分子量なPU の割合が高い。そのため，後者は，前者よりPU とEM の相溶性が良好と考えられ，前記のような硬化物のモルフォロジー変化が生じたと考えられる。また，U-BAE硬化物の破壊靱性（ K1C） は，総ての系でPU 変性率16 wt.％付近に極大値が認められた。これらの挙動に対して，硬化物のモルフォロジー観察結果および引張試験の応力- 歪 （S-S） 曲線測定結果から，2 つの機構を提案した。第1 は，サブミクロンオーダーのPU 粒子の部分相溶によって全体的にEM が適度に可塑化される範囲では，脆性が低減してK1C は増大するが，PU の相溶が過度になるとEM の可塑化が進み過ぎ，亀裂進展が容易になりK1C は減少に転ずる機構である。第2 は，PU ドメインが2 次凝集した構造（ミクロ相分離） を形成すると，この凝集体周辺のEM が局所的に塑性変形してエネルギー吸収するためK1C は増大するが，この2 次凝集体構造が消失するとEM の局所塑性変形もできなくなりK1C は減少に転ずる機構である。
