JP2003212960A - 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Info
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Abstract
い液状エポキシ樹脂、及びエポキシ樹脂組成物を提供す
ること。 【解決手段】5−メチルレゾルシンジグリシジルエーテ
ルの構造で、エポキシ当量が130g/eq以上のエポ
キシ樹脂を用いる。
Description
を与え、しかもエームズテストが陰性で、結晶化が生じ
にくい液状エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂組成物に関す
る。
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。従来工業的に最も使用されてい
る液状エポキシ樹脂としてはビスフェノールAにエピク
ロルヒドリンを反応させて得られる化合物が知られてい
る。また、耐熱性が要求される分野においてはトリフェ
ニルメタン型エポキシ樹脂などが用いられている。
たようなトリフェニルメタン型エポキシ樹脂はその硬化
物の耐熱性は高いものの、樹脂そのものの状態は常温に
おいて半固形、もしくは軟化点50〜80℃の固形であ
り、液状組成物として用いるには作業性に問題がある。
また、反応性希釈剤を添加することにより粘度を低下さ
せる方法も試みられてはいるが、一般的に低粘度の反応
性希釈剤はエームズ試験などにおいて陽性を示すことが
多く、しかも硬化物の諸特性を低下させる傾向が指摘さ
れている。この様な諸問題点を解決する手段として、下
記式(1)で表されるエポキシ樹脂の使用が挙げられ
る。この樹脂は低粘度の液状であり、エームズ試験が陰
性で、しかもその硬化物は耐熱性が高いという利点を有
するが、液状樹脂として使用するには、結晶化傾向が高
すぎるという欠点がある。結晶化は通常樹脂単独では加
温すれば防ぐことは可能であるが、熱硬化性樹脂の場
合、組成物の状態で結晶化が生じると、加温によりその
まま硬化、増粘が生じてしまうという問題点を有する。
状に鑑み、耐熱性、耐水性が高く、しかもエームズテス
トが陰性である下記式(1)の樹脂の結晶性の改善につ
き鋭意検討した結果、下記式(1)の樹脂のエポキシ当
量を特定な範囲に制御することで目的が達成できること
を見出し、本発明を完成させるに至った。
が130g/eq以上である液状エポキシ樹脂、(2)
上記(1)記載の液状エポキシ樹脂及び硬化剤を含有し
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)無機充
填剤を含有する上記(2)または(3)記載のエポキシ
樹脂組成物、(5)上記(2)、(3)または(4)の
いずれか1項に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。
130g/eq以上であるエポキシ樹脂は例えば下記式
(2)
アルカリ金属水酸化物の存在下で反応させることにより
得ることが出来る。
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。アルカリ金属水酸化物の使用量は式
(2)で表される化合物の水酸基1当量に対して通常
0.9〜1.2モルであり、好ましくは0.95〜1.
1モルである。
ヒドリンの混合物に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等の4級アンモニウム
塩を触媒として添加し50〜150℃で0.5〜8時間
反応させて得られる式(2)の化合物のハロヒドリンエ
ーテル化物にアルカリ金属水酸化物の固体または水溶液
を加え、20〜120℃で1〜10時間反応させ脱ハロ
ゲン化水素(閉環)させる方法でもよい。
0g/eqであるエポキシ樹脂を得るためには反応に使
用されるエピハロヒドリンの量を調節することが有効で
ある。本発明において、エピハロヒドリンの使用量は式
(2)の化合物の水酸基1当量に対し通常2〜3.9モ
ル、好ましくは2.5〜3.5モルである。この際、反
応を円滑に進行させるためにメタノール、エタノールな
どのアルコール類、ジメチルスルホン、ジメチルスルホ
キシド等の非プロトン性極性溶媒などを添加して反応を
行うことが好ましい。
はエピハロヒドリンの量に対し通常2〜20重量%、好
ましくは4〜15重量%である。また非プロトン性極性
溶媒を用いる場合はエピハロヒドリンの量に対し通常5
〜150重量%、好ましくは10〜140重量%であ
る。
後、または水洗無しに加熱減圧下でエピハロヒドリンや
溶媒等を除去する。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
トルエン、メチルイソブ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反応を行い、閉環を確実
なものにすることも出来る。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当量に対して通常0.01〜0.3モル、好
ましくは0.05〜0.2モルである。反応温度は通常
50〜120℃、反応時間は通常0.5〜2時間であ
る。
により除去し、更に加熱減圧下溶剤を留去することによ
りエポキシ当量が130g/eq以上である式(1)で
表される本発明のエポキシ樹脂が得られる。
におけるようにそのエポキシ当量を130g/eqとす
ることで、結晶化しにくくなる理由は詳細には不明であ
るが、エポキシ樹脂の分子量分布が変化することで、エ
ポキシ樹脂を構成する分子の配向性が変化するものと推
定される。尚、式(1)において、nは繰り返し数を表
すが、平均値で0.13〜0.35が好ましい。nにつ
いては、例えばゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ーで測定することができる。
て説明する。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は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30
重量%以上が好ましく、特に40重量%以上が好まし
い。
ポキシ樹脂の具体例としては、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、ジシク
ロペンタジエンフェノール共縮合型エポキシ樹脂、トリ
フェニルメタン型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック
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。
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−ル系化合物などが挙げら
れる。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。
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。
は硬化促進剤を使用しても差し支えない。用い得る硬化
促進剤の具体例としては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10
0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。
無機充填材を含有しうる。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〜
90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。
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
にその硬化物とすることができる。例えばエポキシ樹脂
と硬化剤並びに必要により硬化促進剤、無機充填材及び
配合剤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−成型機などを用いて成型し、さらに80〜
200℃で2〜10時間加熱することにより硬化物を得
ることができる。
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半乾燥して得た
プリプレグを熱プレス成型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%を占める量を用いる。
するが、以下において部は特に断わりのない限り重量部
である。
ヒドリン277.5部、ジメチルスルホキシド69.4
部を加え撹拌下で溶解し、50℃にまで昇温した。次い
でフレーク状の水酸化ナトリウム40部を100分かけ
て分割添加した後、更に50℃で2時間、70℃で1時
間、後反応を行った。反応終了後ロータリーエバポレー
ターを用いて130℃で減圧下、過剰のエピクロルヒド
リン、ジメチルスルホキシドなどを留去した。残留物に
メチルイソブチルケトン236部を加え溶解し、70℃
にまで昇温した。撹拌下で30%の水酸化ナトリウム水
溶液10部を加え、1時間反応を行った後、水洗を3回
行い、ロータリーエバポレーターを用いて180℃で減
圧下メチルイソブチルケトンを留去し、前記式(1)で
表される本発明の液状エポキシ樹脂(A)112部を得
た。得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量は132g/
eqであった。
ジメチルスルホキシドの量を92.5部にした以外は同
様に反応を行い前記式(1)で表される液状エポキシ樹
脂(B)114部を得た。得られたエポキシ樹脂のエポ
キシ当量は127g/eqであった。
る試験条件において、全ての菌株、設定濃度においてい
ずれもエームズ試験が陰性であった。
に関する法律の条件を満たした試験機関において、GL
Pで指定されている5菌株を使用した。
合成後、常温で30日間放置しても変化はなかったが、
エポキシ樹脂(B)は合成後、常温で1日放置したとこ
ろ、白色不透明な結晶性固体に変化した。
験が陰性であり、しかも結晶化が生じにくいという特性
を有する。従って、本発明の液状エポキシ樹脂を含有す
る本発明のエポキシ樹脂組成物は電気・電子材料、成型
材料、注型材料、積層材料、塗料、接着剤、レジスト、
光学材料などの広範囲の用途にきわめて有用である。
Claims (5)
- 【請求項1】式(1) 【化1】 (式中nは繰り返し数を表す。)で表されエポキシ当量
が130g/eq以上である液状エポキシ樹脂。 - 【請求項2】請求項1記載の液状エポキシ樹脂及び硬化
剤を含有してなるエポキシ樹脂組成物。 - 【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。 - 【請求項4】無機充填剤を含有する請求項2または3記
載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】請求項2、3または4のいずれか1項に記
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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CN114516949A (zh) * | 2020-11-20 | 2022-05-20 | 南通星辰合成材料有限公司 | 用于美缝剂的抗结晶型改性环氧树脂及其制备方法和应用 |
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