JP2000063486A - 液状エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

液状エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物

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JP2000063486A
JP2000063486A JP10238185A JP23818598A JP2000063486A JP 2000063486 A JP2000063486 A JP 2000063486A JP 10238185 A JP10238185 A JP 10238185A JP 23818598 A JP23818598 A JP 23818598A JP 2000063486 A JP2000063486 A JP 2000063486A
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epoxy resin
epihalohydrin
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water
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Yasumasa Akatsuka
泰昌 赤塚
Koji Nakayama
幸治 中山
Katsuhiko Oshimi
克彦 押見
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Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】その硬化物の耐熱性が優れ、しかも低粘度の液
状で加水分解性塩素量が従来の水添ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂よりも格段に低い水添ビスフェノール型エポ
キシ樹脂を提供すること。 【解決手段】水添されたビスフェノールF型エポキシ樹
脂をエピハロヒドリンと反応させることによりその水酸
基をジグリシジルエーテル化して得られるエポキシ樹
脂。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐候性に優れる硬化
物を与え、しかも粘度の低く加水分解性塩素量の少ない
液状エポキシ樹脂に関する。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂は種々の硬化剤で硬化させ
ることにより、一般的に機械的性質、耐水性、耐薬品
性、耐熱性、電気的性質などに優れた硬化物となり、接
着剤、塗料、積層板、成形材料、注型材料などの幅広い
分野に利用されている。従来、液状エポキシ樹脂組成物
において、エポキシ樹脂としては液状のビスフェノ−ル
A型エポキシ樹脂が最も一般的に使用されている。更に
低粘度が要求される分野においては水添化されたビスフ
ェノールAをジグリシジルエーテル化した液状エポキシ
樹脂が広く知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た水添化されたビスフェノールA型エポキシ樹脂は低粘
度で耐熱性、耐水性に優れてはいるものの、加水分解性
塩素量が2〜5%と非常に高く、比較的高純度を要求さ
れる電気・電子部品の分野での使用は非常に限定された
ものにならざるを得なかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこうした実
状に鑑み、耐熱性、耐水性に優れた硬化物を与え、しか
も低粘度で高純度な液状エポキシ樹脂を求めて鋭意研究
した結果、下記式(1)で表されるエポキシ樹脂が、こ
れらの要求を満たすものであることを見いだし本発明を
完成させるに到った。
【0005】すなわち本発明は(1)式(1)
【0006】
【化2】
【0007】(式中、Gはグリシジル基を表す。)で表
されるエポキシ樹脂、(2)(a)上記(1)記載のエ
ポキシ樹脂 (b)硬化剤を含有してなるエポキシ樹脂組成物、
(3)硬化促進剤を含有する上記(2)記載のエポキシ
樹脂組成物、(4)上記(2)または(3)記載のエポ
キシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物を提供するもので
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】式(1)で表される化合物は例え
ば、式(2)
【0009】
【化3】
【0010】で表される化合物とエピハロヒドリンとの
反応をアルカリ金属水酸化物の存在下で行うことにより
得ることができる。
【0011】式(2)で表される化合物から本発明のエ
ポキシ樹脂を得る方法としてはそれ自体公知の方法が採
用できる。例えば式(2)で表される得られたフェノー
ル樹脂と過剰のエピクロルヒドリン、エピブロムヒドリ
ン等のエピハロヒドリンの溶解混合物に、4級アンモニ
ウム塩を触媒として用いて水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等のアルカリ金属水酸化物を添加し、または添加
しながら20〜120℃の温度で反応させることにより
本発明のエポキシ樹脂を得ることが出来る。
【0012】本発明のエポキシ樹脂を得る反応におい
て、アルカリ金属水酸化物はその水溶液を使用してもよ
く、その場合は該アルカリ金属水酸化物の水溶液を連続
的に反応系内に添加すると共に減圧下、または常圧下連
続的に水及びエピハロヒドリンを流出させ、更に分液し
水は除去しエピハロヒドリンは反応系内に連続的に戻す
方法でもよい。
【0013】また、触媒として用いられる4級アンモニ
ウム塩としてはテトラメチルアンモニウムクロライド、
テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベン
ジルアンモニウムクロライド、トリエチルベンジルアン
モニウムクロライド等が挙げられる。
【0014】通常これらの反応において使用されるエピ
ハロヒドリンの量は式(2)で表される化合物の水酸基
1当量に対し通常1〜20モル、好ましくは2〜10モ
ルである。アルカリ金属水酸化物の使用量は式(2)で
表される化合物中の水酸基1当量に対し0.8〜2.2
モル、好ましくは0.9〜2.0モルである。
【0015】4級アンモニウム塩の使用量は式(2)で
表される化合物の量に対し0.1〜5重量%、より好ま
しくは0.2〜3重量%である。
【0016】これらのエポキシ化反応の反応物を水洗
後、加熱減圧下、100〜150℃、圧力10mmHg
以下でエピハロヒドリンなどを除去する。また更に加水
分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、回
収したエポキシ樹脂を再びトルエン、メチルイソブチル
ケトン、メチルエチルケトンなどの溶剤に溶解し、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸
化物の水溶液を加えて更に反応を行い閉環を確実なもの
にすることもできる。この場合アルカリ金属水酸化物の
使用量はエポキシ化に使用した式(2)の化合物の水酸
基1当量に対して好ましくは0.01〜0.3モル、特
に好ましくは0.05〜0.2モルである。反応温度は
50〜120℃、反応時間は通常0.5〜2時間であ
る。
【0017】反応終了後、生成した塩を濾過、水洗など
により除去し、更に、加熱減圧下トルエン、メチルイソ
ブチルケトン、メチルエチルケトンなどの溶剤を留去す
ることにより本発明のエポキシ樹脂が得られる。
【0018】以下、本発明のエポキシ樹脂組成物につい
て説明する。前記(2)、(3)項記載の本発明のエポ
キシ樹脂組成物において本発明のエポキシ樹脂は単独で
また他のエポキシ樹脂と併用して使用することが出来
る。併用する場合、本発明のエポキシ樹脂の全エポキシ
樹脂中に占める割合は10重量%以上が好ましく、特に
20重量%以上が好ましい。
【0019】本発明のエポキシ樹脂と併用しうる他のエ
ポキシ樹脂としてはノボラック型エポキシ樹脂、ビスフ
ェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキ
シ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられるが
これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよ
い。
【0020】本発明のエポキシ樹脂組成物において使用
される硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水
物系化合物、アミド系化合物、フェノ−ル系化合物など
が使用できる。用い得る硬化剤の具体例としては、ジア
ミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソ
ホロンジアミン、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量
体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹
脂、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリ
ット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、
メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無
水フタル酸、フェノ−ルノボラック、及びこれらの変性
物、イミダゾ−ル、BF3 −アミン錯体、グアニジン誘
導体などが挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用しても
よい。
【0021】本発明のエポキシ樹脂組成物において硬化
剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対し
て0.7〜1.2当量が好ましい。エポキシ基1当量に
対して、0.7当量に満たない場合、あるいは1.2当
量を超える場合、いずれも硬化が不完全となり良好な硬
化物性が得られない恐れがある。
【0022】また上記硬化剤を用いる際に硬化促進剤を
併用しても差し支えない。用いうる硬化促進剤の具体例
としては例えば2−メチルイミダゾール、2−エチルイ
ミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等の
イミダゾ−ル類、2−(ジメチルアミノメチル)フェノ
ール、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデ
セン−7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン
等のホスフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物等が
挙げられる。硬化促進剤はエポキシ樹脂100重量部に
対して0.1〜5.0重量部が必要に応じ用いられる。
【0023】本発明のエポキシ樹脂組成物は必要により
無機充填材を含有する。用いうる無機充填材の具体例と
してはシリカ、アルミナ、タルク等が挙げられる。無機
充填材は本発明のエポキシ樹脂組成物中において0〜9
0重量%を占める量が用いられる。更に本発明のエポキ
シ樹脂組成物には、シランカップリング剤、ステアリン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カ
ルシウム等の離型剤、顔料等の種々の配合剤を添加する
ことができる。
【0024】本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分を
均一に混合することにより得られる。本発明のエポキシ
樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法で容易
に硬化物とすることができる。例えば本発明のエポキシ
樹脂と硬化剤、必要により硬化促進剤及び充填材等の配
合材とを必要に応じて押出機、ニ−ダ、ロ−ル等を用い
て均一になるまで充分に混合してエポキシ樹脂組成物を
得、そのエポキシ樹脂組成物を溶融後注型あるいはトラ
ンスファ−成形機などを用いて成形し、さらに80〜2
00℃で2〜10時間加熱することにより本発明の硬化
物を得ることができる。
【0025】また本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエ
ン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン等の溶剤に溶解させ、ガラス繊維、カ
−ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アル
ミナ繊維、紙などの基材に含浸させ加熱乾燥して得たプ
リプレグを熱プレス成形して硬化物を得ることもでき
る。この際の溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該
溶剤の混合物中で通常10〜70重量%、好ましくは1
5〜70重量%、特に好ましくは15〜65重量%を占
める量を用いる。
【0026】こうして得られる硬化物は耐熱性、耐水性
に優れており、硬化前のエポキシ樹脂及びエポキシ樹脂
組成物は低粘度で高純度であるため、耐熱性、耐水性、
低粘度、高純度の要求される広範な分野で用いることが
できる。具体的には封止材料、積層板、絶縁材料などの
あらゆる電気・電子材料として有用である。また、成型
材料、接着剤、複合材料、塗料などの分野にも用いるこ
とができる。
【0027】
【実施例】次に本発明を実施例、比較例により具体的に
説明するが、以下において部は特に断わりのない限りす
べて重量部であるものとする。
【0028】実施例1 温度計、滴下ロート、冷却管、撹拌器を取り付けたフラ
スコに窒素ガスパージを施しながら前記式(2)で表さ
れる半固形の化合物106部をエピクロルヒドリン37
0部に溶解させ、トリエチルベンジルアンモニウムクロ
ライド1部を添加した。更に45℃に加熱しフレーク状
水酸化ナトリウム60部を100分かけて分割添加し、
その後、更に45℃で3時間反応させた。反応終了後水
洗を2回行い生成塩などを除去した後、ロータリーエバ
ポレーターを使用し、130℃で加熱減圧下で過剰のエ
ピクロルヒドリン等を留去し、残留物に324部のメチ
ルイソブチルケトンを加え溶解した。
【0029】更にこのメチルイソブチルケトンの溶液を
70℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液1
0部を添加し1時間反応させた後、水洗を3回繰り返し
pHを中性とした。更に水層は分離除去し、ロータリエ
バポレーターを使用して油層から加熱減圧下メチルイソ
ブチルケトンを留去し、前記式(1)で表される本発明
のエポキシ樹脂(A)138部を得た。得られたエポキ
シ樹脂は液状であり25℃での粘度は25℃で1500
cps、エポキシ当量は215g/eqであった。また
加水分解性塩素量に関しては、1Nの水酸化カリウム/
エタノール溶液で30分間還流下で加水分解した後、
0.01Nの硝酸銀水溶液で滴定を行い測定したところ
1100ppmであった。
【0030】実施例2、比較例1 実施例2として実施例1で得られたエポキシ樹脂(A)
を、比較例1として下記式(3)
【0031】
【化4】
【0032】で表される市販の水添ビスフェノールA型
エポキシ樹脂(B)を用い硬化物を調製した。エポキシ
樹脂(B)の25℃における粘度は2100cps、エ
ポキシ当量は235g/eqであり、実施例1と同様の
処方で加水分解性塩素量を測定した値は3800ppm
であった。これらのエポキシ樹脂に対し硬化剤としてカ
ヤハードMCD(無水メチルナジック酸、日本化薬
(株)製)を用い、硬化促進剤として2−エチル−4−
メチルイミダゾール(2E4MZ)を用いて表1に示す
組成で配合し、混合した後、金型に注型し、その後80
℃で2時間、120℃で2時間、更に200℃で5時間
硬化せしめて試験片を作成し、ガラス転移点を測定し
た。結果を表1に併せて示す。
【0033】ガラス転移点 熱機械測定装置(TMA):真空理工(株)製 TM−
7000 昇温速度:2℃/min
【0034】
【表1】 表1 実施例 比較例 2 1 配合物の組成 エポキシ樹脂(A) 100 エポキシ樹脂(B) 100 カヤハードMCD 74.5 68.2 2E4MZ 1 1 硬化物の物性 ガラス転移点(℃) 161 155
【0035】このように本発明のエポキシ樹脂は低粘度
でしかも加水分解性塩素量は低く、その硬化物は、高い
ガラス転移点を示した。
【0036】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂は、従来一般的に
使用されてきた水添型液状エポキシ樹脂と比較して粘度
は低く純度は高く、更に耐熱性に優れた硬化物を与え
る。すなわち本発明のエポキシ樹脂は信頼性、耐熱性に
優れた硬化物を与えることができ、成形材料、注型材
料、積層材料、塗料、接着剤、レジストなどの広範囲の
用途にきわめて有用である。
フロントページの続き Fターム(参考) 4C048 AA01 BB09 CC02 UU05 XX01 4J036 AB01 AB07 AJ01 AJ08 DB20 DB21 DB22 DC03 DC04 DC05 DC06 DC09 DC10 DC13 DC19 DC26 DC31 DC40 DC41 DC46 DD04 DD07 FB07 FB13 JA01 JA06 JA07 JA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(1) 【化1】 (式中、Gはグリシジル基を表す。)で表されるエポキ
    シ樹脂。
  2. 【請求項2】(a)請求項1記載のエポキシ樹脂 (b)硬化剤を含有してなるエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】硬化促進剤を含有する請求項2記載のエポ
    キシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】請求項2または3記載のエポキシ樹脂組成
    物を硬化してなる硬化物。
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