JP2000026652A - 不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂用硬化剤 - Google Patents

不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂用硬化剤

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JP2000026652A
JP2000026652A JP10194227A JP19422798A JP2000026652A JP 2000026652 A JP2000026652 A JP 2000026652A JP 10194227 A JP10194227 A JP 10194227A JP 19422798 A JP19422798 A JP 19422798A JP 2000026652 A JP2000026652 A JP 2000026652A
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JP
Japan
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peroxide
cyclopentanone
curing
curing agent
plasticizer
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JP10194227A
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English (en)
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Sadanori Shinagawa
禎則 品川
Masaru Matsumoto
勝 松本
Toshio Harada
十四男 原田
Yoshinori Torii
芳典 鳥居
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KAWAGUCHI YAKUHIN KK
Kawaguchi Chemical Co Ltd
Original Assignee
KAWAGUCHI YAKUHIN KK
Kawaguchi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル
樹脂を低温乃至常温で速やかに硬化させることができ、
しかも長期間貯蔵しても安定である硬化剤を提供するこ
とにある。 【解決手段】 可塑剤およびシクロペンタノン・パーオ
キシドからなる不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエス
テル樹脂用硬化剤。可塑剤として芳香族2塩基酸のアル
コールエステル、特にフタル酸・ジメチルが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不飽和ポリエステル樹脂
又はビニルエステル樹脂の常温硬化剤に関する。
【0002】
【従来の技術】不飽和ポリエステエル樹脂やビニルエス
テル樹脂は、樹脂単独、又は無機系や有機系の充填剤及
び繊維、顔料、可塑剤、添加剤等と併用されて、浴槽、
浄化槽、水槽、船舶、スポーツ用具、塗料、ライニング
材、パテ等に幅広く用いられている。不飽和ポリエステ
ル樹脂又はビニルエステル樹脂を常温硬化させる際の硬
化触媒としては、メチルエチルケトンパーオキシドやア
セチルアセトンパーオキシド等のケトンパーオキシド類
又はクメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキ
シド類とナフテン酸コバルト等の金属石鹸よるレドック
ス系やベンゾイルパーオキシドとN,N−ジメチルアニ
リン等の芳香族3級アミン類の併用が一般的に実施され
ている。不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹
脂の成形加工は、比較的に低圧力の条件で成形が可能で
あり、それ故に、大型の成形物の現場施工に適した材料
となっている。又、耐蝕性の材料として、化学薬品の貯
槽の表面保護塗装、ライニング剤として使用する場合
は、専ら現場工事法によって行われる。現場での工事は
工期の短縮や、冬期の屋外工事等で硬化反応の遅延を補
うために、0〜10℃の温度域に於いても充分硬化速度
の速い硬化触媒が求められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】6員環のシクロヘキサ
ノンと過酸化水素から合成されるシクロヘキサノン・パ
ーオキシドは不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステ
ル樹脂の架橋反応による硬化剤として実用に供されてい
るが、10〜20℃付近の冬期屋外での硬化反応性が遅
く、更に硬化の速い硬化剤が望まれていた。現状ではこ
の要望を満たす為に、アセチルアセトン・パーオキシド
(例、AKZO社 ルパゾール224)が速硬化剤として開
発されてはいるが、それでも冬期の速硬化性は不十分で
あった。
【0004】シクロヘキサノンに対比し、炭素数が1個
少ないシクロペンタノンからのパーオキシドはシクロヘ
キサノンからのそれと構造が類似し、過酸化水素とケト
ンから容易に合成可能である。シクロペンタノンの炭素
−炭素間の結合角度はシクロヘキサノンの炭素―炭素間
の結合角度よりも小さく、分子内部に歪み応力が蓄積
し、その分だけシクロペンタノン・パーオキシドは分解
が容易で、低温度条件下で急速に分解して、樹脂の架橋
反応による硬化に必要なラジカルの供給を容易にならし
むる事が期待される。
【0005】先行文献であるJ.Am.Chem.Soc.の合成
方法に従い、シクロペンタノンと過酸化水素から微量の
燐酸を反応触媒として、シクロペンタノン・パーオキシ
ドを合成した所、製品は室温貯蔵中に急速に分解して活
性酸素が低下し、しばしば小爆発を伴い、貯蔵安定性は
もとより、移動運搬にも耐えられず、実用に程遠い物質
であった。従って本発明の課題は20〜30℃の低温度
での硬化反応性を犠牲にする事無く、貯蔵安定性を付与
した硬化剤を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は可塑剤およびシ
クロペンタノン・パーオキシドからなる不飽和ポリエス
テル樹脂又はビニルエステル樹脂用硬化剤に関する。
【0007】シクロペンタノン・パーオキシドはシクロ
ペンタノンと過剰モル比の過酸化水素を、少量の硫酸、
硝酸、燐酸等の触媒の存在下、10℃以下で反応させる
ことにより得られる。シクロペンタノン・パーオキシド
は前述したように、J. Am. Chem. Soc. 61,2430(193
9)に合成に成功したと報告されてはいるが、不安定で
爆発を伴うため、以後実用化の研究は一切行われていな
い。発明者らは、合成時に生成物の抽出溶剤兼分解に対
する安定剤として、芳香族エステル系可塑剤を共存させ
て、生成した有機過酸化物を直ちに可塑剤層に移行せし
めて、安全に合成する方法を開発した。原料の過酸化水
素溶液に随伴する水は、加熱蒸留する方法ではなくて、
無水ボウ硝を加えて0〜10℃の温度域で、安全に結晶
水として捕捉脱水する。
【0008】反応溶媒として使用する溶剤は、原料ケト
ン類、生成物シクロペンタノン・パーオキシドと任意の
割合で相溶し、パーオキシドに対して安定で分解せず、
水に不溶性で、水と比重差があり、水に乳化する事無
く、低毒性等が考慮され選定される。更に、生成物パー
オキシドはpH4付近で最も安全性が高く、このpH近
辺で反応溶媒は加水分解等の反応を受けてはならない。
反応溶媒はそのまま製品中に同伴するために、最終ポリ
エステル樹脂の性能への影響が考慮される。
【0009】これ等の諸要求を満たす反応溶媒にはエス
テル系可塑剤が適している。可塑剤には脂肪族2塩基
酸、芳香族2塩基酸のアルコールのエステル類、例え
ば、アジピン酸・ジ−2−エチルヘキシル、フタル酸・
ジメチル、フタル酸・ジブチル、フタル酸・ジ−2―エ
チル・ヘキシル等、燐酸のエステル類、例えば燐酸トリ
クレシル等が挙げられる。好ましくはフタル酸・ジメチ
ル(DMP)が良い。シクロペンタノン・パーオキシド
の濃度は最高55%程度だが、実用上は更に希薄でも差
し支えないし、安全上好ましい。通常20〜50%濃度
で使用される。
【0010】本発明で言う不飽和ポリエステル樹脂と
は、不飽和2塩基酸を必ず1成分として含み、必要によ
り飽和2塩基酸を併用してグルコール類と加熱脱水縮合
させて得られる反応物をスチレン等のビニル系の単量体
で希釈して得られる物をいう。用い得る不飽和2塩基酸
の例としては、無水マレイン酸、フマル酸等があげられ
る。又用いうる飽和2塩基礎酸の例としては、無水フタ
ル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、こはく酸、アジピ
ン酸、セバチン酸等があげられる。用いうるグリコール
類の例としては、エチレングリコール、プロピレングリ
コール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ヘキサンジオール、ビスフェノールA、プロピレン
グリコール付加物等が挙げられる。
【0011】本発明にいうビニルエステル樹脂とは、ポ
リエポキシドと、a,b−不飽和1塩基酸の当量反応物
をビニル系単量体で希釈して得られる物をいう。用いう
るポリエポキシドの例としては、ビスフェノールA、ビ
スフェノールF等のエピ・ビス型グリシジルエーテル、
ノボラック型グリシジルエーテル等が挙げられる。又用
いうる不飽和1塩基酸の例としてはアクリル酸、メタク
リル酸等が挙げられる。又上記において用いうるビニル
系単量体の例としては、スチレン以外に、メチルメタア
クリレート、アルファアメチルスチレン、シクロペンタ
ジエン等が挙げられる。
【0012】本発明の硬化方法及び硬化剤が適用される
不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂の硬化
に於いては、ガラス繊維等の補強剤、炭カル等の充填
剤、酸化チタン等の着色剤、ワックス等の離型剤、低収
縮化剤としてのポリスチレン等のポリマー等を必要に応
じ、併用する事も可能で、実施の具体的方法としてはハ
ンドレイアップ法、RTM法、注型法、フィルム法や、
フローコーター法による塗布等を利用する事ができる。
【0013】本発明において、金属石鹸を促進剤として
用いることができる。ポリエステル樹脂又はビニルエス
テル樹脂の硬化に使用される金属石鹸は硬化促進剤とし
て働き、用いる金属石鹸の例としては、ナフテン酸コバ
ルト、ナフテン酸銅、ナフテン酸マンガン、オクテン酸
コバルト、オクテン酸銅、オクテン酸マンガン等が挙げ
られる。この内、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバ
ルト等のコバルトの金属石鹸が好ましい例として挙げら
れる。金属石鹸の添加量は樹脂100部に対して0.5
〜2.0部が用いられる。
【0014】通常、常温硬化に多用されるメチルエチル
ケトンパーオキシド硬化剤は独特の異臭を持ち、成型加
工時に不快感を与えるのに対し、シクロペンタノン・パ
ーオキシドは無臭である。
【0015】パーオキシドによっては、低温保存条件下
で結晶が析出し、硬化触媒の樹脂への配合を困難にする
が、シクロペンタノン・パーオキシド類は、−20℃で
の1ケ月間の冷蔵保存下でも結晶の析出は見られなかっ
た。
【0016】シクロペンタノン・パーオキシドの長期室
温下での保存安定性の試験では、常温1ケ月の保存試験
の結果、有効酸素の経時的低下も無く、常温貯蔵性は充
分である。有効酸素の定量は過剰の沃化カリウムをシク
ロペンタノン・パーオキシドに添加し、遊離した沃度を
チオ硫酸ナトリウムで測定した。
【0017】シクロペンタノン・パーオキシドによる不
飽和ポリエステル樹脂類の硬化反応は、既知の最も硬化
速度の速いアセチルアセトンパーオキシドより更に硬化
速度が速く、低温下での硬化に特に有用である。常温硬
化の条件でも重合発熱昇温が充分大きく、硬化終了後、
成形物中に残存する未反応の重合性モノマーであるスチ
レン残存量がメチルエチルケトンパーオキシドに比べて
遙かに少ない。成形直後に、成形物中にスチレン等が2
%以上残存すると、成形物が異臭を発し、食器等に使用
する際に衛生上の問題の発生が予想される。更に成形物
が後日、残存スチレンの経時重合により、成型物形状が
変化する等の問題も発生する。
【0018】本発明の硬化剤の常温安定性及び速硬化性
の特質は他種の過酸化物、例えば過酸化ベンソイル等の
ジアシル・パーオキシド類、メチルエチルケトン・パー
オキシド等の他のケトン・パーオキシド類と混合しても
失われないので、これらの硬化剤と本発明の硬化剤とを
併用することができる。
【0019】シクロペンタノン・パーオキシドは相溶性
が広いために、ジアシル系過酸化物や、他のケトン系過
酸化物と混合して硬化触媒として使用可能である。混合
により20〜30℃の低温度で分解性の優れたシクロペ
ンタノン・パーオキシドが、先ず分解して重合架橋反応
を引き起こし、発熱を伴う。この発熱により樹脂硬化物
の温度が上昇し、残りの過酸化物が高温で分解して、樹
脂を完全に硬化させる。従って少量混合したシクロペン
タノン・パーオキシドに低温時の硬化の引き金の役割を
持たせる事になる。配合の比率はメチルエチルケトン・
パーオキシド(例、川口薬品社 メポックス):シクロ
ペンタノン・パーオキシド=1部:(0.1〜0.5)部
が好適である。
【0020】
【実施例】次にシクロペンタノン・パーオキシドの合成
例を示す。ここにシクロペンタノン・パーオキシドは可
塑剤の溶液として得られるので、そのまま本発明の硬化
剤として使用される。
【0021】実施例1 温度計及び滴下ロートを備えた1リットルのフラスコ中
に、50%過酸化水素305g(4.49mol)と50%
硫酸13.7g(0.069mol)を秤量し、10℃に冷
却する。112.5g(1.34mol)のシクロペンタノ
ンと240.5g(1.21mol)のフタル酸ジメチルを
予め、別の1リットル・ビーカーにて混合して置く。こ
の可塑剤の混合溶液を10℃以下を維持しつつ、1〜
1.5時間を掛けて滴下する。滴下終了後、反応を完結
させるために、1時間10℃を保って熟成する。その
後、無水ボウ硝を適宜加えて20〜25℃で、30分を
掛けて塩析し、2層分離させる。上層(有機層)を分液
し、粉末重炭酸ソーダを加えて、中和しpH4.2〜4.
4とする。中和液に無水ボウ硝を添加し、1時間放置
し、脱水乾燥する。脱水液を10℃以下に冷却して、濾
過し、414.3gのシクロペンタノン・パーオキシド
の40%溶液を得た。常法により活性酸素を測定した
所、9.78%であった。
【0022】実施例2〜9 合成条件を変更して、シクロペンタノン・パーオキシド
を合成した。合成条件を下記の表に示す。いずれの場合
も好収率でシクロペンタノン・パーオキシドが可塑剤溶
液として得られた。
【0023】
【表1】
【0024】硬化性能試験 30mlの直径12mmの試験管に、予め助触媒としてナフ
テン酸コバルトを添加した不飽和ポリエステル樹脂20
mlを入れた。1vol%のシクロペンタノン・パーオキシ
ドを樹脂に加えて、25℃に維持した恒温槽に浸漬し、
樹脂中に熱伝対を挿入して温度上昇を記録した。希釈品
1、2、3は実施例7の生成品をフタル酸ジメチルに
て、体積で1.5倍、2倍、3倍に希釈した物であっ
た。硬化触媒に使用したシクロペンタノン・パーオキシ
ドの活性酸素量の分析値と生成物の濃度を表2に示す。
常温硬化試験結果を表3に示す。
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【発明の効果】本発明の硬化剤は不飽和ポリエステル樹
脂又はビニルエステル樹脂を低温乃至常温で速やかに硬
化させることができ、かつ長期間貯蔵しても安定であ
る。本発明の硬化剤と従来公知の過酸化物硬化剤、例え
ばメチルエチルケトン・パーオキシド等の他のケトン・
パーオキシド類とを併用することにより樹脂の硬化速度
を調節することもできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CD201 CF221 EH096 EH146 EK067 EK068 EW046 FD026 FD147 GC00 GH01 GL00 4J027 AB02 AB06 AB07 AB15 AB16 AB17 AB18 AB23 AB24 AB25 AE02 AE03 BA03 BA05 BA07 CA14 CA19 CA24 CA27 CA36 CA38 CB03 CB08 CC01 CC02 CD01 CD02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可塑剤およびシクロペンタノン・パーオ
    キシドからなる不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエス
    テル樹脂用硬化剤。
  2. 【請求項2】 可塑剤が芳香族2塩基酸のアルコールエ
    ステルである請求項1記載の硬化剤。
  3. 【請求項3】 芳香族2塩基酸のアルコールエステルが
    フタル酸・ジメチルである請求項2記載の硬化剤。
  4. 【請求項4】 他のケトン系過酸化物をさらに含むこと
    からなる請求項1記載の硬化剤。
  5. 【請求項5】 他のケトン系過酸化物がメチルエチルケ
    トン・パーオキシドである請求項4記載の硬化剤。
JP10194227A 1998-07-09 1998-07-09 不飽和ポリエステル樹脂又はビニルエステル樹脂用硬化剤 Pending JP2000026652A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113248786A (zh) * 2021-06-21 2021-08-13 伍彬 一种upr树脂过氧化复合酮常温固化剂及其制造方法

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