CN1239560C - 环氧树脂用潜在性固化剂和固化性环氧树脂组合物 - Google Patents

环氧树脂用潜在性固化剂和固化性环氧树脂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供使环氧树脂组合物具有优异的贮存稳定性和低温固化性的潜在性固化剂，进而提供使该固化剂与环氧化合物混合制成的、保持良好的贮存稳定性、与以往的固化剂相比在低温下短时间内可以固化的固化性环氧树脂组合物。包含把(A)分子内具有3级氨基的、有聚合性双键单体的自由基聚合物和(B)分子内具有羟基的、由环氧树脂和活性氢化合物的反应物构成的聚合物这两种成分作为必需成分、在25℃下为固体的固溶体的环氧树脂用潜在性固化剂。

Description

环氧树脂用潜在性固化剂和固化性环氧树脂组合物
技术领域
本发明涉及环氧树脂用潜在性固化剂和混合了该潜在性固化剂的固化性环氧树脂组合物，更加详细地说，是涉及赋予贮存稳定性和低温快速固化性的环氧树脂用固化剂和混合了该固化剂、贮存稳定性优异且具有低温快速固化性的固化性环氧树脂组合物。
背景技术
由于电子学领域近年来的显著发展，在半导体元件的电路的集成度急剧增大的同时，大量生产成为可能，电子机器正向着小型化、薄型化和高性能化快速发展。此外，伴随着这些电子机器的普及，在大量生产方面的作业性的提高及费用降低都成为重要的问题。作为这些电子机器用的粘结剂而使用的环氧树脂组合物中，对于被使用的环氧树脂用潜在性固化剂来说，更进一步要求各种物性的高性能化。但是，不用说环氧树脂的用途并不限于此。
在环氧树脂组合物中，有在将要使用前将主剂环氧树脂和固化剂混合的二液型，以及预先将固化剂配合在主剂环氧树脂中的一液型，但是从能够防止配料时的差错、机械的自动化、系列化等理由考虑，优选一液型的环氧树脂组合物。在一液型环氧树脂组合物中，需要具有在室温下与环氧树脂化合物不反应，但是经过加热就开始反应并固化的性质的固化剂、即所谓潜在性固化剂。
作为环氧树脂用潜在性固化剂，到目前为止已经提出了几种，作为代表性的例子可列举为双氰胺、二碱基酸二酰肼、三氟化硼胺络盐、鸟粪胺类、密胺、咪唑类等。但是将双氰胺、密胺或鸟粪胺类与环氧化合物混合的环氧树脂组合物虽然保存稳定性优异，但缺点是必须在150℃以上的高温下长时间固化。此外，广泛实行的是把这些固化剂和固化促进剂并用缩短固化时间，通过添加固化促进剂，固化性环氧树脂组合物的固化时间缩短，但会产生其保存稳定性显著受到损害的缺点。将二碱基酸二酰肼和咪唑类作为潜在性固化剂而配合成的环氧树脂组合物，在比较低的温度下固化，但缺乏保存稳定性。三氟化硼胺络盐有腐蚀性，这将给配合了该种物质的环氧树脂组合物的固化物的各种特性带来坏的影响。鉴于这种现状，强烈希望得到使环氧树脂组合物保存稳定性优异且具有低温快速固化性的环氧树脂用潜在性固化剂。
作为改善上述各缺点的固化剂，特开昭56-155222号公报、特开昭57-100127号公报等提出了向二烷基胺中加入环氧化合物的固化剂，而特开昭59-53526号公报提出了向氨基醇或氨基酚中加入环氧树脂的固化剂。此外，在美国专利第406625号说明书和第4268656号说明书中，提出了向咪唑化合物和N-甲基哌嗪的2级氨基中加入环氧化合物的固化剂。但是，用这些方法制造固化剂的情况下，如果要想提高含有该固化剂的环氧树脂组合物的低温固化性，则就会损害保存稳定性，就会缩短使用该固化剂的粘结剂和涂料的有效期限。此外，在特开平3-296525中提出了一液型环氧树脂组合物，它含有使在分子内具有平均多于一个的环氧基的环氧化物、N，N-二烷基氨基烷基胺、在分子内具有活性氢的具有氮原子的环状胺、二异氰酸酯加热反应而成的固化剂。这些中在低温固化性和保存稳定性方面都不能满足要求的，特别是对70℃以下的低温区中的固化性未进行揭示。
发明内容
本发明的目的是提供使环氧树脂组合物具有优异的保存稳定性和低温固化性的潜在性固化剂，进而提供将该固化剂与环氧树脂混合而成的固化性环氧树脂组合物，该环氧树脂组合物保持良好的保存稳定性，与以往的相比，在低温下短时间内可以固化。
本发明人鉴于上述各种问题专心研究的结果发现：将包含把(A)分子内具有3级氨基的、有聚合性双键单体的自由基聚合物和(B)分子内具有羟基的、由环氧树脂和活性氢化合物的反应物构成的聚合物这两种成分作为必需成分、在25℃下为固体的固溶体的环氧树脂用潜在性固化剂和环氧树脂混合而成的固化性环氧树脂组合物，其保存稳定性和低温快速固化性优异，进而完成本发明。
具体实施方式
以下是关于本发明的详细说明。
在本发明中，在作为原料之一的聚合物(A)，即分子内具有3级氨基的、有聚合性双键单体的自由基聚合物中，作为向自由基聚合物的分子内引入3级氨基的方法，可列举出在自由基聚合时的单体的一部分上使用丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体，采用所获得的聚合物中的酯基和含有3级氨基的醇化合物通过酯交换反应引入3级氨基的方法；另外，在自由基聚合时的单体的一部分上使用丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体，采用所获得的聚合物中的酯基和含有3级氨基的胺化合物通过酯-酰胺交换反应引入3级氨基的方法；以及使在分子内具有聚合性双键和3级氨基的单体进行自由基聚合的方法等。
通过酯交换反应或酯-酰胺交换反应向自由基聚合物中引入3级氨基时，作为所使用的丙烯酸酯化合物可列举丙烯酸甲酯、丙烯酸异戊基酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸苄基酯、苯氧基乙基丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、甲氧基二丙二醇丙烯酸酯等，作为甲基丙烯酸酯化合物可以列举甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、2-乙基己基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸苄基酯、甲基丙烯酸环己酯等。
作为3级氨基，可列举二甲基氨基、二乙基氨基之类的二烷基氨基、咪唑基、咪唑啉基等。
作为在酯交换反应时所使用的含有3级氨基的醇化合物，可列举2-二甲基氨基乙醇、2-二乙基氨基乙醇、1-(2-羟基-3-苯氧基丙基)-2-甲基咪唑、1-(2-羟基-3-丁氧基丙基)-2-苯基咪唑啉等。此外，作为在酯-酰胺交换反应时所使用的含有3级氨基的胺化合物，可列举二甲基氨基丙胺、二乙基氨基丙胺、二甲基氨基乙胺、N-氨基乙基哌嗪、N，N-二甲基氨基乙基哌嗪等的含有3级氨基的1级或2级胺化合物。
从低温固化性的观点考虑，特别优选二甲基氨基。
根据使在分子内具有聚合性双键和3级氨基的单体进行自由基聚合的方法，在向自由基聚合物中引入3级氨基时，作为所使用的在分子内具有聚合性双键和3级氨基的单体可以列举2-(N，N-二甲基氨基)乙基丙烯酸酯、2-(N，N-二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯、2-(N，N-二乙基氨基)乙基甲基丙烯酸酯、3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺等。
具有聚合性双键的单体的自由基聚合能够单独或组合使用前述的丙烯酸酯化合物、甲基丙烯酸酯化合物、2-(N，N-二甲基氨基)乙基丙烯酸酯、3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺等，以及N-异丙基丙烯酰胺、丙烯酰基吗啉、N，N-二乙基丙烯酰胺等的丙烯酰胺类等，能够采用公知的方法、例如在过氧化合物、重氮基化合物等的自由基聚合引发剂的存在下进行加热等的方法实施。
此外，根据需要，可以使苯乙烯等的烯烃类、烯丙胺、二烯丙基邻苯二甲酸酯等的烯丙基化合物等的自由基聚合性单体共聚合。此外，也能使1，6-己二醇二丙烯酸酯、新戊基二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等的多官能性的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯共聚合。从低温固化性的观点考虑，自由基聚合物的软化温度优选150℃以下，更优选120℃以下。
从保存稳定性的观点考虑，(A)聚合物中有酰胺键为好。可通过以下方法获得这种聚合物：使有3级氨基和酰胺键、同时有聚合性双键的单体进行自由基聚合的方法；在自由基聚合时的单体的一部分上使用丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯单体所获得的自由基聚合物中，根据使用了含有3级氨基的胺化合物的酰胺化反应引入3级氨基和酰胺键的方法等。作为具有3级氨基和酰胺键、同时有聚合性双键的单体，可以列举3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺等在分子内具有3级氨基的丙烯酰胺化合物等。作为具有3级氨基的胺化合物，可以列举前述的二甲基氨基丙胺、二乙基氨基丙胺、二甲基氨基乙胺、N-氨基乙基哌嗪、N，N-二甲基氨基乙基哌嗪等的含有3级氨基的1级或2级胺化合物，而从低温固化性的观点考虑，优选二甲基氨基丙胺、N，N-二甲基氨基乙基哌嗪等的含有二甲基氨基的1级或2级胺化合物。
作为本发明的(B)在分子内具有羟基的聚合物，只要是在分子内有羟基，与(A)聚合物的混合物在25℃为固体的聚合物，就不特别限制。
作为羟基，可列举酚性羟基和醇性羟基。从低温固化性的观点考虑，更优选醇性羟基。
作为(B)在分子内具有羟基的聚合物，可列举分子内有羟基的丙烯酸酯类和/或在分子内具有羟基的甲基丙烯酸酯类的自由基聚合物，聚乙烯醇、聚乙烯缩丁醛等的通过自由基聚合反应所得到的多元醇聚合物、多元酚聚合物、多元醇化合物与多元羧酸的缩合物，由双酚A、双酚S等的酚化合物和表氯醇反应获得的苯氧基树脂，环氧树脂和活性氢化合物的聚加成反应物等。
作为分子内有羟基的丙烯酸酯类和/或分子内具有羟基的甲基丙烯酸酯类，可列举2-羟基乙基丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、2-羟基乙基甲基丙烯酸酸酯、2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、双酚A二缩水甘油醚的甲基丙烯酸加成物、季戊四醇三丙烯酸酯等。
作为多元酚聚合物，可列举在对羟基苯乙烯的聚合中获得的对乙烯酚聚合物等通过自由基聚合反应而得到的多元酚聚合物、苯酚、甲酚、邻苯二酚、双酚A、双酚S、间苯二酚、四溴双酚A、由联苯等的酚化合物和福尔马林的缩聚反应所获得的酚—酚醛清漆树脂、可溶酚醛树脂等。
作为多元羧酸化合物和多元醇化合物的缩聚反应物，可列举己二酸和季戊四醇的缩聚物等。
作为在制造环氧树脂和活性氢化合物的聚加成反应物时所使用的环氧树脂，可列举分子内具有二个以上环氧基的树脂。具体的可列举为使双酚A、双酚F、双酚S、六氢双酚A、四甲基双酚A、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、甲酚、四溴双酚A、三羟基联苯、二苯甲酮、双间苯二酚、双酚六氟丙酮、四甲基双酚A、四甲基双酚F、三(羟基苯基)甲烷、双二甲苯酚(ビキシレノ一ル)、苯酚热塑性酚醛树脂、甲酚热塑性酚醛树脂等的多元酚和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚，或者使甘油、新戊基乙二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等的脂肪族多元醇和表氯醇反应所获得的聚缩水甘油醚，或者使时氧基安息香酸、β-氧基萘甲酸之类的羟基羧酸和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚酯，或者由邻苯二甲酸、甲基邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸、桥亚甲基六氢邻苯二甲酸、偏苯三酸、聚合脂肪酸之类的多元羧酸所获得的聚缩水甘油酸酯，或者由氨基酚、氨基烷基酚所获得的环氧丙基氨基缩水甘油醚，或者由氨基安息香酸所获得的环氧丙基氨基缩水甘油酸酯，或者由苯胺、甲苯胺、三溴苯胺、苯二甲二胺、二氨基环己烷、双氨基甲基环己烷、4，4’-二氨基二苯基甲烷、4，4’-二氨基二苯基砜等所获得的缩水甘油胺等。优选使多元酚和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚。
所谓的活性氢化合物是指在分子内具有2个以上的能够与环氧基反应的活性氢的化合物，可以列举具有选自氨基、酚性羟基、醇性羟基、巯基、羧基、酰肼基的官能团、且其在分子内具有2个以上活性氢的化合物。具体地可列举环己胺、哌嗪、间苯二甲二胺、1，3-双(氨基甲基)环己烷、异佛尔酮二胺、二氨基环己烷、3，9-双(3-氨基丙基)-2，4，8，10-四氧杂螺[5，5]十一烷等的脂肪族胺化合物，二甲基氨基丙胺、二乙基氨基丙胺、二甲基氨基乙胺、N-氨基乙基哌嗪等的含有3级氨基的脂肪族1级胺化合物，苯二胺、甲苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜等的芳香族胺化合物等的胺化合物；双酚A、双酚F、双酚S、六氢双酚A、四甲基双酚A、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、甲酚、四溴双酚A、苯酚热塑性酚醛树脂、可溶酚醛树脂等的多元酚化合物；三羟甲基丙烷、季戊四醇、三(羟基乙基)三聚异氰酸酯等的多元醇化合物；2-巯基乙醚等的多元巯基化合物；己二酸、邻苯二甲酸等的多碱基羧酸化合物；苯乙酸酰肼等的酰肼化合物；丙氨酸、颉氨酸等的氨基酸化合物；1-巯基-3-苯氧基-2-丙醇、巯基乙酸、N-甲基乙醇胺、二乙醇胺、羟基安息香酸、氨基安息香酸、乳酸等的具有2种以上的官能团的化合物等。
这些化合物可以单独使用一种，也可以将两种以上并用。在这些活性氢化合物中，优选胺化合物、多元酚化合物、多元醇化合物。而且，更优选含有3级氨基的脂肪族1级胺化合物和多元酚化合物。
在环氧树脂和活性氢化合物反应时，根据需要，也可并用丁基缩水甘油醚、苯酚缩水甘油醚等的单官能缩水甘油醚化合物、安息香酸缩水甘油酸酯等的单官能缩水甘油酸酯化合物、苯乙烯氧化物等的单环氧化合物等。
制造(B)分子内具有羟基的聚合物时，也能够将分子内不具有羟基的化合物共聚合。此外，也可以都含有醇性羟基和酚性羟基。
此外，从保存稳定性的观点考虑，优选(B)在分子内具有羟基的聚合物在25℃下是固体。而且从固化物的均匀性的观点考虑，更优选环氧树脂和活性氢化合物的反应物。
进一步地，从保存稳定性的观点考虑，更优选(B)分子内具有羟基的聚合物在分子内还具有氨酯键和/或脲键。采用在分子内具有羟基的聚合物与异氰酸酯化合物反应的方法、在环氧树脂和活性氢化合物反应时同时使异氰酸酯化合物反应的方法等，向聚合物分子内引入氨酯键和/或脲键。
作为异氰酸酯化合物，可列举苯基异氰酸酯、十八烷基异氰酸酯等的单异氰酸酯化合物，异佛尔酮二异氰酸酯、间苯二甲二异氰酸酯、1，3-双(异氰酸酯甲基)环己烷、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、1，6-己烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、1，4-亚苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的任意的异构体混合物等的二异氰酸酯化合物，以及这些异氰酸酯化合物的碳化二酰亚胺变性体、缩二脲(ビュレット)变性体、2，4-甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的反应物等异氰酸酯化合物和作为多元醇化合物的反应物的异氰酸酯预聚合物等。优选二异氰酸酯化合物。
(B)分子内具有羟基的聚合物从低温固化性的观点考虑，软化温度优选150℃以下。更优选是120℃以下。软化温度比150℃高时，低温固化性就会显著降低。
本发明中，环氧树脂用潜在性固化剂包含以上述的(A)成分和(B)成分作为必需成分的固溶体。即使它们在各自独立时软化温度低、粉碎困难的情况下，通过形成固溶体，也能够粉碎，碎化成微粉后可以均匀地分散在环氧树脂组合物中。即使只能粉碎(A)成分，采用单一的(A)成分向环氧树脂组合物中配合时，往往与环氧树脂的相溶性很差，不能得到均匀的固化物。通过与(B)成分构成固溶体，相溶性被改善，能够得到更均匀的固化物。此外，在只有(B)成分时，同时具有低温固化性和保存稳定性是困难的。
在制造(A)成分、(B)成分时，根据进行反应的化合物的特性，选择使用溶剂进行反应的方法、在无溶剂时进行反应的方法来进行。作为溶剂，只要是一般在反应中使用的就没有特别限制，但是如果溶剂在固溶体中大量残存，会成为环氧树脂固化物的物性下降的原因，因此高沸点溶剂不理想。具体地，可列举水、甲醇、乙醇、异丙醇等的醇类、丙酮、甲乙酮等的酮类、乙酸乙酯等的酯类、甲苯、二甲苯等的芳香族烃类等。
作为本发明的固溶体的制造方法，可列举预先分别制造(A)成分和(B)成分，在溶解两成分的溶剂中溶解后除去溶剂的方法、加热到两成分熔融的温度进行熔融混合的方法、预先制造其中的一种成分、在该成分存在下合成另一种成分的方法等，根据各成分的性质选择合适的制造方法。
(A)成分和(B)成分的混合比例用重量比表示，优选(A)∶(B)为1∶20～3∶1的范围。当(A)成分少于该比例量时，配合了该固化剂的环氧树脂组合物的低温固化性变差，往往不能充分发挥本发明的效果。此外，(A)成分多于该比例量时，环氧树脂组合物的保存稳定性往往变差。
本发明的固溶体在25℃时是固体。在25℃不是固体时，粉碎是非常困难的，即使能粉碎，在常温下也不能保管和处理，不能向环氧树脂中配合。固溶体的软化温度优选为40～150℃。软化温度比该温度范围低时，使用该固化剂的环氧树脂组合物的保存稳定性变差，比该温度范围高时，低温固化性就会有下降的情况。
在本发明的固溶体中，在不损害本发明效果的范围下，可以存在另外的成分。例如2-甲基咪唑、1，2-二甲基咪唑、1-苄基-2-苯基咪唑、1-(2-羟基-3-苯氧基丙基)-2-甲基咪唑等的咪唑化合物，2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚等的3级胺化合物，三苯基膦等的膦化合物等的可成为环氧树脂的固化剂或者固化促进剂的化合物，只要是在不妨碍本发明的效果的范围内就可以存在。此外在制造(A)成分或(B)成分时所使用的溶剂、催化剂和各成分的未反应的原料等，在不妨碍本发明的效果的范围下也可以存在。
构成本发明固化剂的固溶体，通常粉碎成所要求的粒径后使用。粒径优选0.03μm～300μm的范围。
本发明的环氧树脂用潜在性固化剂，根据需要，能够加入双氰胺、酰肼化合物、鸟粪胺化合物、酚-酚醛清漆树脂等的公知的固化剂，或表面处理剂、无机填充物、颜料等的添加剂在流通中保存。
作为本发明其它形式的固化性环氧树脂组合物，是以分子内含有2个以上的环氧基的环氧树脂和本发明的环氧树脂用潜在性固化剂作为必需成分的树脂组合物。
作为环氧树脂，可列举分子内具有二个以上的环氧基的树脂。具体地说，可广泛使用的是使双酚A、双酚F、双酚S、六氢双酚A、四甲基双酚A、二芳基双酚A、对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚、甲酚、四溴双酚A、三羟基联苯、二苯甲酮、双间苯二酚、双酚六氟丙酮、四甲基双酚A、四甲基双酚F、三(羟基苯基)甲烷、双二甲苯酚、苯酚热塑性酚醛树脂、甲酚热塑性酚醛树脂等的多元酚和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚，或者使甘油、新戊二醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等的脂肪族多元醇和表氯醇反应所获得的聚缩水甘油醚，或者使对羟基安息香酸、β-羟基萘甲酸之类的羟基羧酸和表氯醇反应所获得的缩水甘油醚酯，或者从邻苯二甲酸、甲基邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、桥亚甲基四氢邻苯二甲酸、桥亚甲基六氢邻苯二甲酸、偏苯三酸、聚合脂肪酸之类的多元羧酸所获得的聚缩水甘油酸酯，或者由氨基酚、氨基烷基酚所获得的环氧丙基氨基缩水甘油醚，或者由氨基安息香酸所获得的环氧丙基氨基缩水甘油酸酯，或者由苯胺、甲苯胺、三溴苯胺、苯二甲二胺、二氨基环己烷、双氨基甲基环己烷、4，4’-二氨基二苯基甲烷、4，4’-二氨基二苯基砜等所获得的缩水甘油胺，3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯等的脂环式环氧树脂、环氧化聚烯烃等的公知的环氧树脂类。
本发明的环氧树脂用潜在性固化剂在本发明的树脂组合物中的使用量(配合量)，优选相对于环氧化合物100重量份为0.3～50重量份。固化剂的使用量不到0.3重量份就不会获得充分的固化性，另一方面，如果超过50重量份则往往带来固化物的性能降低。但是，把本发明的环氧树脂用潜在性固化剂作为公知的固化剂的固化促进剂使用时，就没有这种限制。
本发明的环氧树脂组合物中，除了本发明的潜在性固化剂之外，还能并用酚化合物、酸酐、双氰胺、酰肼化合物、硫醇类化合物、鸟粪胺类、密胺类等的公知的固化剂和咪唑化合物、3级胺等的固化促进剂。此外，根据需要，还能添加其它添加物。作为这些添加物，可列举氧化铝、氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石、膨润土、碳酸钡、二氧化硅(アエロジル)等的无机填充剂和丙烯基低聚物、聚硅氧烷等的流动调节剂、硅烷偶合剂等偶合剂、磷酸酯、含磷环氧化合物、含氮的酚醛树脂等的阻燃剂、尼龙微粒子、聚苯乙烯微粒子、交联橡胶粒子、丙烯类中空粒子、橡胶类中空粒子、聚硅氧烷微粒子、乙烯-丙烯酸共聚合微粒子等的物性改进剂、羧基末端液状丙烯基低聚物等的树脂变性剂、颜料等。
实施例
以下示出本发明的实施例，但本发明并不限于此实施例的范围。
(制造例1)
在备有回流冷却器和搅拌装置的1000ml的三口烧瓶中，称取3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺(商品名DMAPAA，兴人株式会社制)110g和异丙醇220ml，加温到60℃。一边搅拌一边保持温度在60℃，加入用6ml的异丙醇稀释的叔丁基过氧-2-乙基己酸酯(商品名：パ一ブチル○，日本油脂株式会社制)3.0g。慢慢加温，加热回流2小时完成反应后，减压下馏去异丙醇，在25℃获得半固态的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物。根据1H-NMR，确认没有残存3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺单体。
(制造例2：二甲基氨基乙基丙烯酸酯的聚合物)
在备有回流冷却器和搅拌装置的1000ml的三口烧瓶中，称取N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯(商品名：DMAEA，兴人株式会社制)110g和甲苯240ml，冻结脱气后用氮气取代，在氮气流下加热到55℃。一面搅拌一边保持温度在55℃，加入1，1，3，3-四甲基丁基过氧-2-乙基己酸酯(商品名：パ一オクタ○，日本油脂株式会社制)3.3g。慢慢加热2小时内使温度达到70℃后，再加热回流2小时使反应完成后，减压下馏去甲苯，获得在25℃为粘稠液体状态的N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯聚合物。根据1H-NMR，确认没有残存N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯单体。
(制造例3)
在室温下快速地混合构成本发明的潜在性固化剂的作为(A)成分的制造例1的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物40g和作为(B)成分的原料的双酚A型环氧树脂(商品名：エビコ一ト828，环氧当量190，日本环氧树脂)100g以及N-(2-氨基乙基)哌嗪40g。一边控制反应发热，一边在60℃反应1小时，随后在120℃下再反应1小时，获得在室温下为固态的固溶体。将其微细地粉碎，获得平均粒径10微米的粉末。
(制造例4)
使用构成本发明的潜在性固化剂的作为(A)成分的制造例1的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物40g和作为(B)成分的原料的双酚A型环氧树脂(商品名：エビコ一ト828，环氧当量190，日本环氧树脂)80g、N-(2-氨基乙基)哌嗪40g及异佛尔酮二异氰酸酯6g，与制造例3同样地反应，获得在室温下为固态的固溶体。将其微细地粉碎，获得平均粒径10微米的粉末。
(制造例5)
使用构成本发明的潜在性固化剂的作为(A)成分的制造例1的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物40g和作为(B)成分的原料的双酚A型环氧树脂(商品名：エピコ一ト828，环氧当量190，日本环氧树脂)80g、N-(2-氨基乙基)哌嗪40g和异佛尔酮二异氰酸酯11g，与制造例3同样地反应，获得在室温下为固态的固溶体。将其微细地粉碎，获得平均粒径10微米的粉末。
(制造例6)
使用构成本发明的潜在性固化剂的作为(A)成分的制造例2的N，N-二甲基氨基乙基丙烯酸酯聚合物40g和作为(B)成分的原料的双酚A型环氧树脂(商品名：エピコ一ト828，环氧当量190，日本环氧树脂)80g、N-(2-氨基乙基)哌嗪40g和异佛尔酮二异氰酸酯6g，与制造例3同样地反应，获得在室温下为固态的固溶体。将其微细地粉碎，获得平均粒径10微米的粉末。
(制造例7)
混合1-(2-羟基-3-苯氧基丙基)-2-甲基咪唑125g和2，4，6-三(二甲基氨基甲基)苯酚65g和双酚A 105g，在110℃溶解。向其中加入预先加热至60℃的双酚A型环氧树脂(商品名：エビコ一ト828，环氧当量190，日本环氧树脂)210g，快速地混合。控制反应发热，在110℃～130℃下反应2小时，获得淡黄色固体。
(制造例8)
使用构成本发明的潜在性固化剂的作为(A)成分的制造例1的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物80g，使用作为(B)成分的由制造例7获得的反应物120g，在150℃将两者熔融混合，获得在室温下为固态的固溶体。将其微细地粉碎，获得平均粒径10微米的粉末。
(比较制造例1)
除了使用N，N-二甲基苄胺代替制造例4的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物外，与制造例4完全一样地进行反应。获得的反应物在室温下有粘着性，不能微细地粉碎。
(比较制造例2)
除了完全不使用在制造例4中作为(A)成分使用的3-(N，N-二甲基氨基)丙基丙烯酰胺聚合物外，与制造例4完全一样地进行反应。即，在室温下快速地混合双酚A型环氧树脂(商品名：エビコ一ト828，环氧当量190，日本环氧树脂)80g、N-(2-氨基乙基)哌嗪40g和异佛尔酮二异氰酸酯6g，一边控制反应发热一边在60℃反应1小时，随后在120℃下再反应1小时，获得在室温下为固态的固溶体。将其微细地粉碎，获得平均粒径10微米的粉末。
(实施例1～4)
将作为固化剂成分的由制造例3、4、6和8所获得的平均粒径10微米的粉末20重量份、环氧树脂(エビコ一ト828)100重量份、微粒子状二氧化硅(アエロジル#200，日本アエロジル株式会社)1重量份，用真空捣碎机(株式会社石川工厂制)减压脱泡混合，获得环氧树脂组合物。
(实施例5)
将作为固化剂成分的由制造例5所获得的平均粒径10微米的粉末20重量份、双酚F型环氧树脂(商品名：エピコ一ト807，环氧当量167，日本环氧树脂)100重量份、微粒子状二氧化硅(アエロジル#200，日本アエロジル株式会社)1重量份，用真空捣碎机(株式会社石川工厂制)减压脱泡混合，获得环氧树脂组合物。
(比较例1、2)
使用作为固化剂成分的由制造例7、比较制造例2所获得的物质，与实施例1～4完全一样地制得环氧树脂组合物。
(评价)
用以下方法测定、评价由实施例1～5和比较例1、2所获得的环氧树脂组合物的固化性、保存稳定性。所得结果示于表1。
(固化性的评价)
测定在70℃时的凝胶化时间和在60℃下固化2小时时的钢板的剪切粘合力。凝胶化时间使用安田精机产业株式会社制的凝胶时间试验机一No.153进行测定。剪切粘合力的测定是使用在丙酮中脱酯的钢板以JISK-6850(1999)为标准进行的。
(保存稳定性的评价)
在25℃的恒定室温中保存环氧树脂组合物，测定用E型粘度计测定的粘度达到初期粘度的2倍时为止的天数。
表1
 固化剂   凝胶化时间(70℃)   剪切粘合力(60℃-2小时固化)   保存稳定性(25℃)
 实施例1  制造例3   530秒   500N/cm2   85天
 实施例2  制造例4   240秒   950N/cm2   90天以上
 实施例3  制造例6   400秒   680N/cm2   60天
 实施例4  制造例8   500秒   620N/cm2   90天以上
 实施例5  制造例5   420秒   630N/cm2   90天以上
 比较例1  制造例7   1000秒以上   未固化   90天以上
 比较例2  比较制造例2   900秒   未固化   85天
发明的效果
如表1所示，本发明的环氧树脂组合物与以往的比较，由于低温固化性、保存稳定性优异，所以在粘结剂、涂料、密封剂、成型材料、各种复合塑料(コンポジエツト)等中使用时，能大幅度地改善作业性。此外，由于在从60℃到70℃的极低温度区域的快速固化性优异，所以适合用于以往的一液型环氧树脂组合物难以使用的、耐热性低的材料，例如使用了塑料类的构件的粘着。此外，即使在以往的一液型环氧树脂适用困难、要求尺寸精度高的精密机器类等的粘着和对加热敏感的各种电子零件的粘着方面，也能够使用。此外，实现了低温快速固化，能削减将粘合剂固化的工序的能源消耗。这样，通过使用含有本发明的固化剂的环氧树脂组合物，产业上可获得极大的价值。

Claims (8)

1.一种环氧树脂用潜在性固化剂，其特征在于，它包含把(A)分子内具有3级氨基的、有聚合性双键单体的自由基聚合物和(B)分子内具有羟基的、由环氧树脂和活性氢化合物的反应物构成的聚合物这两种成分作为必需成分、在25℃下为固体的固溶体，并且(A)成分和(B)成分的混合比例用重量比表示，(A)∶(B)为1∶20～3∶1的范围。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂用潜在性固化剂，特征在于，(A)聚合物具有酰胺键。
3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂用潜在性固化剂，特征在于，(B)聚合物在25℃下是固体。
4.根据权利要求3所述的环氧树脂用潜在性固化剂，特征在于，(B)聚合物在分子内具有氨酯键和/或脲键。
5.一种固化性环氧树脂组合物，特征在于，含有作为必需成分的在分子内具有2个或大于2个的环氧基的环氧树脂和权利要求1所述的环氧树脂用潜在性固化剂。
6.一种固化性环氧树脂组合物，特征在于，含有作为必需成分的在分子内具有2个或大于2个的环氧基的环氧树脂和权利要求2所述的环氧树脂用潜在性固化剂。
7.一种固化性环氧树脂组合物，特征在于，含有作为必需成分的在分子内具有2个或大于2个的环氧基的环氧树脂和权利要求3所述的环氧树脂用潜在性固化剂。
8.一种固化性环氧树脂组合物，特征在于，含有作为必需成分的在分子内具有2个或大于2个的环氧基的环氧树脂和权利要求4所述的环氧树脂用潜在性固化剂。
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Granted publication date: 20060201

Termination date: 20180516

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