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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】エームズ試験が陰性であり、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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐熱性が高い硬化物
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。
【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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
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。
【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。
【0005】すなわち本発明は(1)式(1)
【0006】
【化2】 (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、(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。
【0007】
【発明の実施の形態】式(1)で表されエポキシ当量が
130g/eq以上であるエポキシ樹脂は例えば下記式
(2)
【0008】
【化3】
【0009】で表される化合物とエピハロヒドリンとを
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。
【0010】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。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。
【0011】また式(2)で表される化合物とエピハロ
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。
【0012】これらの反応においてエポキシ当量が13
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。
【0013】アルコール類を使用する場合、その使用量
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。
【0014】これらのエポキシ化反応の反応物を水洗
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。
【0015】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。
【0016】式(1)のエポキシ樹脂において、本発明
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。
【0017】以下、本発明のエポキシ樹脂組成物につい
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。
【0018】本発明のエポキシ樹脂と併用し得る他のエ
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。
【0019】本発明のエポキシ樹脂組成物が含有する硬
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、BF−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。
【0020】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。
【0021】また本発明のエポキシ樹脂組成物において
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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】
【実施例】次に本発明を実施例により更に具体的に説明
するが、以下において部は特に断わりのない限り重量部
である。
【0026】実施例1 前記式(2)で表される化合物62部に対しエピクロル
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。
【0027】比較例1 実施例1においてエピクロルヒドリンの量を370部、
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。
【0028】試験例 得られたエポキシ樹脂(A)及び(B)は下記に示され
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。
【0029】エームズ試験 労働安全衛生法、及び化学物質の審査及び製造等の規制
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。
【0030】また得られたエポキシ樹脂(A)の外観は
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。
【0031】
【発明の効果】本発明の液状エポキシ樹脂はエームズ試
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。
フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CD041 CD051 CD061 CD171 DE147 DJ017 DJ047 EF128 EG046 EL138 EL148 EN038 EN048 EN078 EN106 ER028 ET008 EU116 EU118 EU136 EV218 EW016 FD017 FD142 FD148 FD156 FD160 FD200 GF00 GT00 HA01 4J036 AA05 AC01 AC02 AC05 AC08 AD07 AD08 AF08 AF26 AK02 BA02 BA07 BA08 DA05 DB15 DB16 DB17 DC03 DC05 DC10 DC19 DC26 DC31 DC41 DC46 DD07 FA03 FA05 FA06 FB07 JA01 JA06 JA08 JA09 JA11 KA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  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】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。
  5. 【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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