JP2008115299A - Curable resin composition and adhesive - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, in a curable resin composition containing an epoxy compound, a cured product which maintains high rigidity in a high temperature region and which has a high glass transition temperature. <P>SOLUTION: Provided is a one-pack or two-pack curable resin composition comprising a layered polymer 1, an epoxy resin and the like. The layered polymer 1 has a tetrahedron sheet 11 which is arranged with a plurality of tetrahedral structures having silicon atoms as the center atoms and an octahedron sheet 12 which is arranged with a plurality of octahedral structures having metallic atoms as the center atoms and has the silicon atoms of the tetrahedron sheet 11 and the metallic atoms of the octahedron sheet 12 linked through oxygen atoms. The layered polymer 1 has epoxy-containing organic groups bonded to the silicon atoms in the tetrahedron sheet 11 and organic groups selected from aryl groups, etc., that are bonded to the silicon atoms in the tetrahedron sheet 11. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、硬化性樹脂組成物及びこれを用いた接着剤に関する。   The present invention relates to a curable resin composition and an adhesive using the same.

エポキシ化合物を含む硬化性樹脂組成物の耐熱性等の物性向上を図るため、エポキシ化合物に無機系の材料を組合わせた、いわゆるハイブリッド材料に関する検討が従来からなされている(例えば、非特許文献1〜3参照。)。   In order to improve physical properties such as heat resistance of a curable resin composition containing an epoxy compound, studies on so-called hybrid materials in which an inorganic material is combined with an epoxy compound have been made conventionally (for example, Non-Patent Document 1). -3)).

本発明者らは、スメクタイトと類似の層状ケイ酸塩構造を含むとともにエポキシ基を導入した層状高分子を合成し、これをエポキシ化合物と組合わせた有機/無機ハイブリッド材料についてすでに報告した(非特許文献4)。
高分子論文集、2000年、57(4)、p.220 ポリマー・プレプリンツ・ジャパン(Polymer Preprints Japan)、2002年、第51巻、p.2253−2254 ポリマー(Polymer)、2001年、第42巻、p.4493 高分子論文集、2002年、第59巻、第10号、p.631−636
The present inventors have already synthesized a layered polymer containing a layered silicate structure similar to smectite and having an epoxy group introduced therein, and has already reported an organic / inorganic hybrid material in combination with an epoxy compound (non-patent document). Reference 4).
Polymer Papers, 2000, 57 (4), p. 220 Polymer Preprints Japan, 2002, Vol. 51, p. 2253-2254 Polymer, 2001, Vol. 42, p. 4493 Polymer Journal, 2002, Vol. 59, No. 10, p. 631-636

しかし、エポキシ基を導入した従来の層状高分子を用いた硬化性樹脂組成物の場合、特に高温での硬化物の剛性の点で更なる改善の余地があった。硬化物の剛性を高めるためにはSiO粒子等の他の無機充填剤を硬化性樹脂組成物に加える方法が考えられるが、従来の層状高分子の場合、高粘度化のため、硬化性樹脂組成物に多量の無機充填剤を加えることが困難であった。 However, in the case of a curable resin composition using a conventional layered polymer into which an epoxy group has been introduced, there is room for further improvement particularly in terms of the rigidity of the cured product at a high temperature. In order to increase the rigidity of the cured product, a method of adding other inorganic fillers such as SiO 2 particles to the curable resin composition can be considered. However, in the case of a conventional layered polymer, the curable resin is used to increase the viscosity. It was difficult to add a large amount of inorganic filler to the composition.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エポキシ化合物を含む硬化性樹脂組成物において、高い剛性が高温域で維持されるとともにガラス転移温度の高い硬化物の形成を可能にすることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, In the curable resin composition containing an epoxy compound, high rigidity is maintained in a high temperature range, and formation of hardened | cured material with a high glass transition temperature is enabled. With the goal.

本発明に係る硬化性樹脂組成物は、ケイ素原子を中心原子とする複数の4面体構造が配列した4面体シートと、金属原子を中心原子とする複数の8面体構造が配列した8面体シートと、を有し、4面体シート中のケイ素原子と8面体シート中の金属原子とが酸素原子を介して結合している層状高分子と、エポキシ基を有するエポキシ化合物と、硬化剤と、を含む1液型又は2液型の硬化性樹脂組成物である。そして、硬化性樹脂組成物中の層状高分子は、4面体シート中のケイ素原子に結合した、エポキシ基を含有するエポキシ含有有機基と、4面体シート中のケイ素原子に結合した、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよいシクロアルキル基から選ばれる少なくとも1種の有機基と、を有している。   The curable resin composition according to the present invention includes a tetrahedral sheet in which a plurality of tetrahedral structures having silicon atoms as central atoms are arranged, and an octahedral sheet in which a plurality of octahedral structures having metal atoms as central atoms are arranged. A layered polymer in which silicon atoms in a tetrahedral sheet and metal atoms in an octahedral sheet are bonded via an oxygen atom, an epoxy compound having an epoxy group, and a curing agent. A one-component or two-component curable resin composition. The layered polymer in the curable resin composition has an epoxy-containing organic group containing an epoxy group bonded to a silicon atom in the tetrahedral sheet and a substituent bonded to the silicon atom in the tetrahedral sheet. And at least one organic group selected from an aryl group which may have a substituent and a cycloalkyl group which may have a substituent.

上記本発明に係る硬化性樹脂組成物においては、エポキシ含有有機基に加えて、上記特定の有機基が層状高分子中に導入されている。これにより、上記本発明に係る硬化性樹脂組成物は、高い剛性が高温域で維持されるとともにガラス転移温度の高い硬化物の形成を可能にするものとなった。アリール基等の上記有機基が層状高分子の有機側鎖として存在することにより、エポキシ基を有するエポキシ含有有機基のみの場合と比較して立体化学的に構造が安定化され、層状高分子の結晶性が高められる。これにより上記のような効果が得られたものと本発明者らは推定している。   In the curable resin composition according to the present invention, in addition to the epoxy-containing organic group, the specific organic group is introduced into the layered polymer. Thereby, the curable resin composition according to the present invention enables the formation of a cured product having a high glass transition temperature while maintaining high rigidity in a high temperature range. The presence of the organic group such as an aryl group as an organic side chain of the layered polymer stabilizes the structure in terms of stereochemistry compared to the case of an epoxy-containing organic group having an epoxy group alone. Crystallinity is increased. The present inventors presume that the above-described effects are obtained.

本発明に係る接着剤は、上記本発明に係る硬化性樹脂組成物からなる。高温での剛性が高く耐熱性に優れるため、本発明に係る硬化性樹脂組成物は、接着剤として用いたときに特に有用なものである。   The adhesive according to the present invention comprises the curable resin composition according to the present invention. Since the rigidity at high temperature is high and the heat resistance is excellent, the curable resin composition according to the present invention is particularly useful when used as an adhesive.

本発明によれば、エポキシ化合物を含む硬化性樹脂組成物において、高い剛性が高温域で維持されるとともにガラス転移温度の高い硬化物の形成が可能である。本発明によれば、硬化物がガラス転移温度付近まで10GPa程度の高い弾性率を発現することも可能である。得られる硬化物のクリープ変形に対する耐性も大きい。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the curable resin composition containing an epoxy compound, high rigidity is maintained in a high temperature range, and formation of hardened | cured material with a high glass transition temperature is possible. According to the present invention, the cured product can exhibit a high elastic modulus of about 10 GPa up to near the glass transition temperature. The resulting cured product has a high resistance to creep deformation.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

図1は、一実施形態に係る層状高分子の構造を示す模式図である。図1に示す層状高分子1は、ケイ素原子を中心原子とする複数の4面体構造が配列した4面体シート11と、Mg原子を中心原子とする複数の8面体構造が配列した8面体シート12と、を有している。そして、4面体シート11中のケイ素原子と8面体シート12中のMg原子とが酸素原子を介して結合している。4面体構造中のケイ素原子は、エポキシ含有有機基、又は、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよいシクロアルキル基から選ばれる少なくとも1種の有機基(以下場合により「アリール基等」という。)と共有結合により直接結合している。これら有機基により層状高分子の有機側鎖部分が構成される。図1に示す構造の場合、エポキシ含有有機基として3−グリシドキシプロピル基が、アリール基等としてフェニル基がそれぞれケイ素原子に結合している。   FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a layered polymer according to an embodiment. The layered polymer 1 shown in FIG. 1 includes a tetrahedral sheet 11 in which a plurality of tetrahedral structures having silicon atoms as central atoms are arranged, and an octahedral sheet 12 in which a plurality of octahedral structures having Mg atoms as central atoms are arranged. And have. And the silicon atom in the tetrahedral sheet | seat 11 and the Mg atom in the octahedral sheet | seat 12 are couple | bonded through the oxygen atom. The silicon atom in the tetrahedral structure is an epoxy-containing organic group, or at least one organic group selected from an aryl group which may have a substituent and a cycloalkyl group which may have a substituent ( In some cases, it is hereinafter referred to as “aryl group etc.”) and is directly bonded by a covalent bond. These organic groups constitute the organic side chain portion of the layered polymer. In the case of the structure shown in FIG. 1, a 3-glycidoxypropyl group as an epoxy-containing organic group and a phenyl group as an aryl group or the like are bonded to a silicon atom.

本実施形態に係る層状高分子は、図1に示す構造のみから構成されるものではなく、例えば、ケイ素原子が水酸基で置換されている部分、Mgが水酸基で置換されている部分等を含んでいてもよい。また、図1に示す構造においては3−グリシドキシプロピル基及びフェニル基が交互に規則的に配列しているが、3−グリシドキシプロピル基又はフェニル基がそれぞれ連続している部分が層状高分子中に存在していてもよいし、エポキシ含有有機基及びアリール基等以外の有機基がケイ素原子に結合している部分があってもよい。   The layered polymer according to the present embodiment is not composed of only the structure shown in FIG. 1, and includes, for example, a portion where a silicon atom is substituted with a hydroxyl group, a portion where Mg is substituted with a hydroxyl group, and the like. May be. Further, in the structure shown in FIG. 1, 3-glycidoxypropyl groups and phenyl groups are regularly arranged alternately, but the portions where 3-glycidoxypropyl groups or phenyl groups are continuous are layered. It may be present in the polymer, or there may be a portion where an organic group other than an epoxy-containing organic group and an aryl group is bonded to a silicon atom.

本実施形態に係る層状高分子において、上記有機側鎖部分以外の部分を構成する無機部分は、Si−O四面体シートと金属酸化物八面体シートから構成される層状ケイ酸塩と類似の構造を有している。このような構造を有する鉱物(層状ケイ酸塩)としては、パイロフィライト(AlSi10(OH))、タルク(MgSi10(OH))等が知られている。例えば、タルクについてその組成を四面体シート、八面体シート及び水酸基に分けて表記すると、(SiO4/3(MgO)(HO)1/3と表すことができる。この表記方法に倣うと、層状高分子ポリマーの組成は、例えば、下記式:
(R Am (1−A)nSiO(4−Am+An−n)/22/ZO(HO) ・・・(1)
で表すことができる。式(1)は、層状高分子において、8面体シート部分(M2/ZO)1モルに対して、4面体シート部分(R Am (1−A)nSiO(4−Am+An−n)/2)の比率がxモルであり、構造水(HO)の比率がwモルであることを意味する。
In the layered polymer according to the present embodiment, the inorganic part constituting the part other than the organic side chain part has a structure similar to the layered silicate composed of the Si—O tetrahedral sheet and the metal oxide octahedral sheet. have. As minerals (layered silicate) having such a structure, pyrophyllite (Al 2 Si 4 O 10 (OH) 2 ), talc (Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 ) and the like are known. Yes. For example, when the composition of talc is divided into a tetrahedral sheet, an octahedral sheet, and a hydroxyl group, it can be expressed as (SiO 2 ) 4/3 (MgO) (H 2 O) 1/3 . According to this notation, the composition of the layered polymer is, for example, the following formula:
(R 1 Am R 2 (1 -A) n SiO (4-Am + An-n) / 2) x M 2 / Z O (H 2 O) w ··· (1)
Can be expressed as In the layered polymer, the formula (1) is a tetrahedral sheet portion (R 1 Am R 2 (1-A) n SiO (4-Am + An− ) with respect to 1 mol of the octahedral sheet portion (M 2 / Z 2 O). It means that the ratio of n) / 2 ) is x mol and the ratio of structural water (H 2 O) is w mol.

式(1)中、Rはエポキシ含有有機基を示し、Rは置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよいシクロアルキル基から選ばれる少なくとも1種の有機基を示し、Aは0を超えて1未満の数値を示し、m及びnは1〜3の整数を示し、xは0.5〜2の数値を示し、Mは金属原子又はそのイオンを示し、Zは2又は3を示し、wは0〜2の数値を示す。層状高分子中の複数のR、R及びMは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 In formula (1), R 1 represents an epoxy-containing organic group, and R 2 represents at least one selected from an aryl group which may have a substituent and an cycloalkyl group which may have a substituent. A represents an organic group, A represents a numerical value greater than 0 and less than 1, m and n represent an integer of 1 to 3, x represents a numerical value of 0.5 to 2, M represents a metal atom or an ion thereof. Z represents 2 or 3, and w represents a numerical value of 0-2. A plurality of R 1 , R 2 and M in the layered polymer may be the same or different.

のエポキシ含有有機基としては、例えば、3−グリシドキシプロピル基等のグリシドキシアルキル基や、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基等の3,4−エポキシシクロヘキシルアルキル基がある。グリシドキシアルキル基中のアルキル基の炭素数は1〜6であることが好ましい。 Examples of the epoxy-containing organic group represented by R 1 include a glycidoxyalkyl group such as a 3-glycidoxypropyl group and a 3,4-epoxycyclohexylalkyl group such as a 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyl group. There is. The number of carbon atoms of the alkyl group in the glycidoxyalkyl group is preferably 1-6.

のアリール基等は、一般に上記エポキシ含有有機基と比較して親油性が高く、これにより硬化性樹脂組成物中の他の有機成分に対する層状高分子の親和性が高められる。その結果、層状高分子の硬化性樹脂組成物への分散性が良好なものとなると考えられる。分散性が良好なため、層状高分子を含有する硬化性樹脂組成物の調製が容易であるという利点も得られる。 The aryl group of R 2 or the like generally has higher lipophilicity than the above-described epoxy-containing organic group, thereby increasing the affinity of the layered polymer for other organic components in the curable resin composition. As a result, it is considered that the dispersibility of the layered polymer in the curable resin composition is improved. Since the dispersibility is good, there is also an advantage that a curable resin composition containing a layered polymer can be easily prepared.

置換基を有していてもよいアリール基は、典型的には置換基を有していてもよいフェニル基である。具体的には、フェニル基、o−トリル基、4−(クロロメチル)フェニル基、ペンタフルオロフェニル基及び4−ペルフルオロトリル基が挙げられる。置換基を有していてもよいシクロアルキル基の具体例としては、シクロヘキシル基が挙げられる。   The aryl group which may have a substituent is typically a phenyl group which may have a substituent. Specific examples include a phenyl group, an o-tolyl group, a 4- (chloromethyl) phenyl group, a pentafluorophenyl group, and a 4-perfluorotolyl group. Specific examples of the cycloalkyl group which may have a substituent include a cyclohexyl group.

式(1)中のAは、層状高分子中のR及びRの合計量に対するRの比率(モル比)を表す。本発明による効果を顕著なものとするために、Aは0.25〜0.75であることが好ましい。この場合、R:R(モル比)=1:3〜3:1となる。 A in Formula (1) represents the ratio (molar ratio) of R 1 to the total amount of R 1 and R 2 in the layered polymer. In order to make the effect of the present invention remarkable, A is preferably 0.25 to 0.75. In this case, R 1 : R 2 (molar ratio) = 1: 3 to 3: 1.

式(1)中のm及びnは、それぞれ、ケイ素原子1個に結合しているR又はRの数であり、典型的には1である。 M and n in the formula (1) are each the number of R 1 or R 2 bonded to one silicon atom, and are typically 1.

式(1)中のMは、層状高分子の8面体シートの中心原子としての金属原子を表す。Mは、上記Mgの他、2:1型層状ケイ酸塩構造を形成する金属であれば、特に制限されない。具体的には、Mは、Al、Mg、Fe、Li、Mn、Cu、Co、Ni、Zn、Cd及びPbからなる群より選ばれる少なくとも1種である。これら金属原子はイオン化していてもよい。式(1)中のzはMの価数に対応する数値である。wは構造水として含まれる水分の比率に対応する数値であり、本実施形態の場合、通常1/3〜2程度である。   M in the formula (1) represents a metal atom as the central atom of the octahedral sheet of the layered polymer. M is not particularly limited as long as it is a metal that forms a 2: 1 type layered silicate structure in addition to Mg. Specifically, M is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, Fe, Li, Mn, Cu, Co, Ni, Zn, Cd, and Pb. These metal atoms may be ionized. Z in Formula (1) is a numerical value corresponding to the valence of M. w is a numerical value corresponding to the ratio of water contained as structured water, and is usually about 1 to 3 in the case of this embodiment.

層状高分子は、例えば、ケイ素原子に結合したRを有する有機シラン化合物及びケイ素原子に結合したRを有する有機シラン化合物を、8面体構造を形成する金属原子を含む金属化合物と反応させる方法により得ることができる。これら2種の有機シラン化合物の比率によって、得られる層状高分子におけるRとRの比率を制御することができる。上記有機シラン化合物は、R又はRと、ケイ素原子に結合したアルコキシ基、アセトキシ基等の加水分解性基を有していればよい。このような有機シラン化合物は、一般にシランカップリング剤として入手可能である。 The layered polymer is, for example, a method of reacting an organosilane compound having R 1 bonded to a silicon atom and an organosilane compound having R 2 bonded to a silicon atom with a metal compound containing a metal atom forming an octahedral structure. Can be obtained. The ratio of R 1 and R 2 in the obtained layered polymer can be controlled by the ratio of these two types of organosilane compounds. The organosilane compound only needs to have R 1 or R 2 and a hydrolyzable group such as an alkoxy group or an acetoxy group bonded to a silicon atom. Such organic silane compounds are generally available as silane coupling agents.

を有する有機シラン化合物の具体例としては、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、(3−グリシドキシプロプル)トリエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ビス(トリメトキシシロキシ)メチルシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメトキシシラン及び2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが挙げられる。これら有機シラン化合物は1種又は2種以上を組合わせて用いられる。 Specific examples of the organic silane compound having R 1 include (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) triethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) dimethylethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) bis (trimethoxysiloxy) methylsilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ) Ethylmethoxysilane and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane. These organosilane compounds are used alone or in combination of two or more.

を有する有機シラン化合物の具体例としては、Rが置換基を有していてもよいアリール基である場合、フェニルトリメトキシシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジメチルメトキシフェニルシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジエトキシメチルフェニルシラン、フェニルトリアセトキシシラン、p−トリルトリメトキシシラン、4−(クロロメチル)フェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルエトキシジメチルシラン及び(4−ペルフルオロトリル)トリエトキシシランが挙げられる。Rが置換基を有していてもよいシクロアルキル基である場合、シクロヘキシルトリメトキシシラン及びシクロへキシルメチルジメトキシシランが挙げられる。これら有機シラン化合物は1種又は2種以上を組合わせて用いられる。 Specific examples of the organic silane compound having an R 2, when R 2 is an aryl group which may have a substituent, phenyl trimethoxy silane, dimethoxy methyl phenyl silane, dimethyl-methoxyphenyl silane, phenyl trimethoxy silane , Diethoxymethylphenylsilane, phenyltriacetoxysilane, p-tolyltrimethoxysilane, 4- (chloromethyl) phenyltrimethoxysilane, pentafluorophenyltriethoxysilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane, pentafluorophenylethoxydimethylsilane And (4-perfluorotolyl) triethoxysilane. When R 2 is a cycloalkyl group which may have a substituent, cyclohexyltrimethoxysilane and cyclohexylmethyldimethoxysilane are exemplified. These organosilane compounds are used alone or in combination of two or more.

上記有機シラン化合物と反応させる金属化合物としては、塩化物、硝酸塩等の金属塩や金属アルコキシドが好適に用いられる。例えば、Mgを中心原子とする8面体シートを形成させる場合、塩化マグネシウム6水和物等のマグネシウム塩が用いられる。   As the metal compound to be reacted with the organosilane compound, metal salts such as chlorides and nitrates and metal alkoxides are preferably used. For example, when an octahedral sheet having Mg as a central atom is formed, a magnesium salt such as magnesium chloride hexahydrate is used.

有機シラン化合物と金属化合物との反応は、当業者には理解されるように、アルカリ性の水溶液中で、室温で又は加熱しながら進行させることができる。   The reaction between the organosilane compound and the metal compound can proceed in an alkaline aqueous solution at room temperature or with heating, as will be understood by those skilled in the art.

硬化性樹脂組成物は、以上説明した層状高分子と、エポキシ基を有するエポキシ化合物と、硬化剤とを含む。1液型硬化性樹脂組成物の場合、硬化前の硬化性樹脂組成物は、層状高分子及びエポキシ化合物を含有する主剤組成物中に硬化剤が予め混合された状態で保存される。2液型硬化性樹脂組成物の場合、主剤組成物及び硬化剤は別個に保存され、硬化の際に混合される。   The curable resin composition includes the layered polymer described above, an epoxy compound having an epoxy group, and a curing agent. In the case of a one-component curable resin composition, the curable resin composition before curing is stored in a state in which a curing agent is premixed in a main agent composition containing a layered polymer and an epoxy compound. In the case of a two-component curable resin composition, the main agent composition and the curing agent are stored separately and mixed during curing.

エポキシ化合物は、エポキシ基を2以上有していることが好ましく、3以上有していることがより好ましい。エポキシ化合物はエポキシ樹脂として入手可能である。エポキシ樹脂は、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリス(グリシジルフェニル)メタン、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ビスレゾルシノールテトラグリシジルエーテル、テトラグリシジルベンゾフェノン、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、脂肪族アルコールのグリシジルエーテル、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、DPPノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエニル型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂を含む。   The epoxy compound preferably has 2 or more epoxy groups, and more preferably 3 or more. Epoxy compounds are available as epoxy resins. Epoxy resins are bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, tris (glycidylphenyl) methane, resorcinol diglycidyl ether, bisresorcinol tetraglycidyl ether, tetraglycidyl benzophenone, Glycidyl ester epoxy resin, glycidyl ether of aliphatic alcohol, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, biphenyl novolac type epoxy resin, DPP novolac type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, cyclopentadienyl type epoxy resin, Trishydroxyphenylmethane type epoxy resin, tetraphenylolethane type epoxy resin, dicyclopenta Including ene phenol epoxy resin and naphthalene type epoxy resin.

グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、テトラグリジジルジアミノジフェニルメタン、トリグリジジルジアミノジフェニルメタン、テトラグリシジルメタキシリレンジアミン、トリグリシジルパラアミノフェノール、トリグリシジルメタアミノフェノール、テトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン及びN,N−グリシジルアニリンが挙げられる。   Examples of glycidylamine type epoxy resins include tetraglycidyldiaminodiphenylmethane, triglycidyldiaminodiphenylmethane, tetraglycidylmetaxylylenediamine, triglycidylparaaminophenol, triglycidylmetaaminophenol, tetraglycidylbisaminomethylcyclohexane and N, N-glycidylaniline. Is mentioned.

グリシジルエステル系エポキシ樹脂としては、オルトフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、p−オキシ安息香酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロロフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリジシルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル,ジグリシジルパラオキシ安息香酸,ダイマー酸グリシジルエステル及びトリメリット酸トリグリシジルエステルが挙げられる。   Examples of glycidyl ester epoxy resins include orthophthalic acid diglycidyl ester, isophthalic acid diglycidyl ester, terephthalic acid diglycidyl ester, p-oxybenzoic acid diglycidyl ester, tetrahydrolophthalic acid diglycidyl ester, and hexahydrophthalic acid diglycidyl ester. Succinic acid diglycidyl ester, adipic acid diglycidyl ester, sebacic acid diglycidyl ester, diglycidyl paraoxybenzoic acid, dimer acid glycidyl ester and trimellitic acid triglycidyl ester.

脂肪族アルコールのグリシジルエーテルとしては、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリグリシジルエーテル及びグリセロールアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。   Examples of glycidyl ethers of aliphatic alcohols include glycerol triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, pentaerythritol triglycidyl ether, and glycerol alkylene oxide adduct.

硬化性樹脂組成物は、以上のようなエポキシ化合物等から選ばれる1種又は2種以上を含む。硬化性樹脂組成物中のエポキシ化合物は室温で液状であることが好ましい。   The curable resin composition contains one or more selected from the above epoxy compounds and the like. The epoxy compound in the curable resin composition is preferably liquid at room temperature.

硬化剤としては、エポキシ化合物又はエポキシ樹脂の硬化剤として機能するものであれば、特に制限なく用いられる。本明細書においては、硬化剤は、エポキシ基と直接反応するアミノ基等の官能基を有するものの他、硬化促進剤又は硬化触媒として作用するものも含む。   The curing agent is not particularly limited as long as it functions as a curing agent for an epoxy compound or an epoxy resin. In this specification, a hardening | curing agent contains what acts as a hardening accelerator or a hardening catalyst other than what has functional groups, such as an amino group which reacts directly with an epoxy group.

硬化剤としては、芳香族アミン、鎖状脂肪族ポリアミン、環状脂肪族ポリアミン、酸無水物、ポリアミド樹脂、イミダゾール及びその誘導体、ポリメルカプタン、ジシアンジアミド及び有機酸ヒドラジドが挙げられる。これらの中でも、層状高分子による耐熱性向上の効果を顕著なものとするため、芳香族アミンが特に好ましい。ジシアンジアミド及び有機酸ヒドラジドは1液型硬化性樹脂組成物用の潜在性硬化剤として好適に用いられる。   Examples of the curing agent include aromatic amines, chain aliphatic polyamines, cycloaliphatic polyamines, acid anhydrides, polyamide resins, imidazoles and derivatives thereof, polymercaptan, dicyandiamide, and organic acid hydrazides. Among these, aromatic amines are particularly preferable because the effect of improving heat resistance by the layered polymer is remarkable. Dicyandiamide and organic acid hydrazide are suitably used as a latent curing agent for a one-component curable resin composition.

芳香族アミンの具体例としては、メタキシレンジアミン、メタフェニレンジアミン、オルトフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、2,4−ジアミノアニゾール、2,4−トルエンジアミン、2,4−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−メチレンジアニリン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン及びジアミノジキシリルスルホンが挙げられる。鎖状脂肪族ポリアミンの具体例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレンジアミン及びジエチルアミノプロピルアミンが挙げられる。環状脂肪族ポリアミンの具体例としては、N−アミノエチルピペラジン、メンセンジアミン、イソフロオンジアミン及び1,3−ジアミノシクロヘキサンが挙げられる。   Specific examples of the aromatic amine include metaxylenediamine, metaphenylenediamine, orthophenylenediamine, paraphenylenediamine, 2,4-diaminoanizole, 2,4-toluenediamine, 2,4-diaminodiphenylamine, 4,4. Examples include '-methylenedianiline, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, and diaminodixylylsulfone. Specific examples of the chain aliphatic polyamine include diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, dipropylenediamine and diethylaminopropylamine. Specific examples of the cycloaliphatic polyamine include N-aminoethylpiperazine, mensendiamine, isofuronediamine and 1,3-diaminocyclohexane.

酸無水物の具体例としては、無水フタル酸、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、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルブテニルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸及びメチレンシクロヘキセンジカルボン酸無水物が挙げられる。   Specific examples of the acid anhydride include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylenetetrahydrophthalic anhydride, methylbutenyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, Examples include dodecenyl succinic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride and methylenecyclohexenedicarboxylic anhydride.

イミダゾール誘導体としては、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−4,5−ジ(シアノエトキシメチル)イミダゾール及び1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウム・トリメリテートが挙げられる。   Examples of imidazole derivatives include 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenyl-4,5-di (cyanoethoxymethyl) imidazole and 1-cyanoethyl-2-undecylimidazolium trimellitate.

三級及び二級アミン(ピペリジン、N,N−ジメチルピペラジン、トリエチレンジアミン、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチルフェノール)等)を上記硬化剤と共にまたは単独で用いられる。   Tertiary and secondary amines (piperidine, N, N-dimethylpiperazine, triethylenediamine, 2,4,6-tris (dimethylaminomethylphenol) and the like) are used together with the above curing agent or alone.

以上挙げた硬化剤は、1種で又は2種以上を組合わせて硬化性樹脂組成物に用いられる。   The curing agents listed above are used in the curable resin composition by one kind or in combination of two or more kinds.

硬化性樹脂組成物は、無機充填剤を更に含有することが好ましい。これにより、硬化物の剛性が更に高められる。本実施形態の場合、比較的少量の層状高分子によって耐熱性向上等の性能向上効果が得られるため、硬化性樹脂組成物を過度に高粘度化させることなく無機充填剤の量を比較的多く加えることが可能である。そのため、従来の層状高分子を用いる場合よりも、容易に高い剛性を得ることができる。無機充填剤としては、例えばSiO粒子が用いられる。 It is preferable that the curable resin composition further contains an inorganic filler. Thereby, the rigidity of the cured product is further increased. In the case of this embodiment, since a performance improvement effect such as heat resistance improvement is obtained by a relatively small amount of the layered polymer, the amount of the inorganic filler is relatively large without excessively increasing the viscosity of the curable resin composition. It is possible to add. Therefore, higher rigidity can be obtained more easily than in the case of using a conventional layered polymer. For example, SiO 2 particles are used as the inorganic filler.

硬化性樹脂組成物中の層状高分子の比率は、エポキシ化合物の量を基準として5〜20質量%であることが好ましい。この比率が5質量%未満であると本発明による効果が得られ難くなる傾向にある。一方、20質量%を超える場合も耐熱性や剛性向上の効果が低下する傾向にある。これは、層状高分子の量が過度に多くなると、硬化性樹脂組成物における硬化剤の移動が阻害されて、硬化が十分に進行し難くなるためであると考えられる。   The ratio of the layered polymer in the curable resin composition is preferably 5 to 20% by mass based on the amount of the epoxy compound. If this ratio is less than 5% by mass, the effect of the present invention tends to be difficult to obtain. On the other hand, when it exceeds 20% by mass, the effect of improving heat resistance and rigidity tends to decrease. This is considered to be because when the amount of the layered polymer is excessively large, the movement of the curing agent in the curable resin composition is hindered and the curing does not proceed sufficiently.

硬化剤の比率は、エポキシ化合物が有するエポキシ基、及び層状高分子中のエポキシ基の量を考慮して、適切に硬化が進行するように当量比を適正化することにより、当業者であれば適宜決定することが可能である。   The ratio of the curing agent can be determined by a person skilled in the art by optimizing the equivalent ratio so that curing proceeds appropriately in consideration of the amount of epoxy groups in the epoxy compound and the epoxy groups in the layered polymer. It can be determined as appropriate.

無機充填剤の比率は、層状高分子及びエポキシ化合物を含む主剤組成物(すなわち、硬化性樹脂組成物全体から硬化剤を除いた部分)の質量を基準として、50〜90質量%であることが好ましい。無機充填剤の比率が50質量%未満であると補強効果が小さくなる傾向があり、90質量%を超えると高粘度化のために硬化前の均一な混合が困難となるため、硬化不良が生じ易くなる傾向がある。   The ratio of the inorganic filler may be 50 to 90% by mass based on the mass of the main component composition containing the layered polymer and the epoxy compound (that is, the portion excluding the curing agent from the entire curable resin composition). preferable. If the ratio of the inorganic filler is less than 50% by mass, the reinforcing effect tends to be small, and if it exceeds 90% by mass, it becomes difficult to uniformly mix before curing due to high viscosity, resulting in poor curing. It tends to be easier.

硬化性樹脂組成物は、以上のような成分及び必要に応じて他の成分を混合し、加熱しながら混練する方法により、調製される。混練は、例えばニーダを用いて行うことができる。   The curable resin composition is prepared by a method in which the above components and other components as necessary are mixed and kneaded while heating. The kneading can be performed using, for example, a kneader.

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

合成例
(1)3−グリシドキシプロピル基及びフェニル基を有する層状高分子の合成
メタノール500mLに塩化マグネシウム6水和物(和光純薬製)50.8gを溶解し、そこに3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(サイラエースS510,チッソ製)59.0g及びフェニルトリエトキシシラン(信越化学製)60.1gを加えた。その後、イオン交換水500mLに水酸化ナトリウム20gを溶解した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:1M)を更に加え、30分間攪拌した。一晩放置後、溶液を濾過し、固形分を取り出してこれを水洗した。これをミキサーを用いて2Lのイオン交換水に1分間かけて分散した。分散後の懸濁液を凍結真空乾燥により乾燥して、微粉末状の層状高分子(以下「Ph−E−Mg層状高分子」という。)を得た。
Synthesis Example (1) Synthesis of layered polymer having 3-glycidoxypropyl group and phenyl group 50.8 g of magnesium chloride hexahydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in 500 mL of methanol, and 3-glycided therein. 59.0 g of xylpropyltrimethoxysilane (Syra Ace S510, manufactured by Chisso) and 60.1 g of phenyltriethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical) were added. Thereafter, an aqueous sodium hydroxide solution (concentration: 1 M) in which 20 g of sodium hydroxide was dissolved in 500 mL of ion-exchanged water was further added and stirred for 30 minutes. After standing overnight, the solution was filtered to remove the solids and washed with water. This was dispersed in 2 L of ion exchange water using a mixer for 1 minute. The suspension after dispersion was dried by freeze vacuum drying to obtain a fine powdery layered polymer (hereinafter referred to as “Ph-E-Mg layered polymer”).

(2)3−グリシドキシプロピル基を有し、フェニル基を有しない層状高分子の合成
イオン交換水10Lに塩化マグネシウム6水和物1018g(5mol)を加えてこれを溶解させ、そこに3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン2360g(10mol)を加えてよく攪拌した。その後、水酸化ナトリウムペレット400g(10mol)をイオン交換水10Lに溶解した水酸化ナトリウム水溶液(濃度:1mol/L)を加えたところ、白色の沈殿物が生じた。そのまま2日間放置した後、フィルタプレス(日本濾過装置製)を用いて濾過を行い、沈殿物を取り出した。取り出された沈殿物に20Lのイオン交換水を加えて1時間攪拌することにより水洗を行い、その後、さらに濾過して沈殿物を回収した。回収した沈殿物を凍結真空乾燥により乾燥して、層状高分子(以下「E−Mg層状高分子」という。)を得た。
(2) Synthesis of layered polymer having 3-glycidoxypropyl group and not having phenyl group Magnesium chloride hexahydrate 1018 g (5 mol) was added to 10 L of ion-exchanged water and dissolved therein. -2360 g (10 mol) of glycidoxypropyltrimethoxysilane was added and stirred well. Thereafter, when a sodium hydroxide aqueous solution (concentration: 1 mol / L) obtained by dissolving 400 g (10 mol) of sodium hydroxide pellets in 10 L of ion-exchanged water was added, a white precipitate was formed. After leaving as it is for 2 days, it was filtered using a filter press (manufactured by Nippon Filtration Equipment), and the precipitate was taken out. 20 L of ion-exchanged water was added to the taken out precipitate and the mixture was stirred for 1 hour for washing with water, and further filtered to collect the precipitate. The collected precipitate was dried by freeze vacuum drying to obtain a layered polymer (hereinafter referred to as “E-Mg layered polymer”).

層状高分子のX線回析測定
合成したPh−E−Mg層状高分子の結晶性をX線回析測定(XRD)により行った。X線回析測定は、リガクLINT2000型X線回析装置を用い、Cu線源を使用して行った。
X-ray diffraction measurement of layered polymer The crystallinity of the synthesized Ph-E-Mg layered polymer was measured by X-ray diffraction measurement (XRD). The X-ray diffraction measurement was performed using a Rigaku LINT2000 X-ray diffraction apparatus and using a Cu source.

図2は、Ph−E−Mg層状高分子のXRDパターンを示すグラフである。XRDパターンから、Ph−E−Mg層状高分子はスメクタイト類似型の層状構造を形成していると認められ、その層間距離は概ね15nmである。層間周期を示すピークは1つしか見られないことから、Ph−E−Mg層状高分子において、3−グリシドキシプロピル基及びフェニル基は均一に分散して存在しているものと考えられる。   FIG. 2 is a graph showing an XRD pattern of the Ph-E-Mg layered polymer. From the XRD pattern, it is recognized that the Ph-E-Mg layered polymer forms a smectite-like layered structure, and the interlayer distance is approximately 15 nm. Since only one peak indicating the interlayer period is observed, it is considered that the 3-glycidoxypropyl group and the phenyl group are uniformly dispersed in the Ph-E-Mg layered polymer.

層状高分子の固体核磁気共鳴(MAS NMR)スペクトル測定
層状高分子の13C及び29SiのMAS NMRスペクトルを、AVANS400(ブルカー・バイオスピン社製)を用いて測定した。
Measurement of Solid State Nuclear Magnetic Resonance (MAS NMR) Spectrum of Layered Polymer The 13 C and 29 Si MAS NMR spectra of the layered polymer were measured using AVANS400 (Bruker BioSpin).

図3はPh−E−Mg層状高分子、図4はE−Mg層状高分子の13C MAS NMRスペクトルを示すグラフである。また、合成原料として用いた3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの13C MAS NMRスペクトルを図5に示す。図3に示されるように、Ph−E−Mg層状高分子の場合、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランにおいて見られるエポキシ基由来のシグナルととともに、「+」で示したフェニル基に由来するシグナルが認められた。一方、図4に示すように、E−Mg層状高分子の場合、合成の際に3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエーテル結合の一部が加水分解して生じる−C−OHの炭素に由来するシグナル(「*」で示す)が観察された。このシグナルはPh−E−Mg層状高分子の場合には観察されなかった。このことから、フェニル基が導入されているPh−E−Mg層状高分子は、フェニル基が導入されていないE−Mg層状高分子に比べて、エポキシ基とケイ素原子との間に位置するエーテル結合が加水分解されにくいことがわかる。 FIG. 3 is a graph showing a 13 C MAS NMR spectrum of the Ph-E-Mg layered polymer, and FIG. 4 is a graph showing the 13 C MAS NMR spectrum of the E-Mg layered polymer. In addition, FIG. 5 shows a 13 C MAS NMR spectrum of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane used as a synthetic raw material. As shown in FIG. 3, in the case of Ph-E-Mg layered polymer, it is derived from the phenyl group indicated by “+” together with the signal derived from the epoxy group found in 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane. A signal was observed. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the case of an E-Mg layered polymer, carbon atoms of -C-OH produced by hydrolysis of a part of the ether bond of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane during synthesis are obtained. An originating signal (indicated by “*”) was observed. This signal was not observed for the Ph-E-Mg layered polymer. Therefore, the Ph-E-Mg layered polymer into which the phenyl group is introduced is an ether located between the epoxy group and the silicon atom as compared with the E-Mg layered polymer into which the phenyl group is not introduced. It can be seen that the bond is hardly hydrolyzed.

図6はPh−E−Mg層状高分子、図7はE−Mg層状高分子の29Si MAS NMRスペクトルを示すグラフである。図6に示されるように、Ph−E−Mg層状高分子の場合、Si−CH−に由来するシグナル「T」とともにSi−Phに由来するシグナル「T(Ph)」が観察され、これらはほぼ同等の強度を有していた。このことから、仕込み比から想定された程度にフェニル基が導入されていることが確認された。シロキサン結合の加水分解によって生じるシラノール(Si−OH)に由来するシグナル「T」,「T」も見られたものの、その強度はE−Mg層状高分子の場合(図7)と比べて低かった。このことから、反応性の低いエトキシシリル基を有するフェニルトリエトキシシランを合成原料として用いたのにも関わらず、P−E−Mg層状高分子のほうがE−Mg層状高分子よりもシリケート層(4面体シート)の部分の重合度が高いことがわかった。 6 is a graph showing a 29 Si MAS NMR spectrum of the Ph-E-Mg layered polymer, and FIG. 7 is a graph showing a 29 Si MAS NMR spectrum of the E-Mg layered polymer. As shown in FIG. 6, in the case of the Ph-E-Mg layered polymer, the signal “T 3 (Ph)” derived from Si—Ph is observed together with the signal “T 3 ” derived from Si—CH 2 —. These had almost the same strength. From this, it was confirmed that the phenyl group was introduced to the extent assumed from the charging ratio. Although signals “T 1 ” and “T 2 ” derived from silanol (Si—OH) generated by hydrolysis of the siloxane bond were also observed, the strength was higher than that of the E-Mg layered polymer (FIG. 7). It was low. From this fact, the P-E-Mg layered polymer is more silicate layer than the E-Mg layered polymer in spite of using phenyltriethoxysilane having a low reactivity ethoxysilyl group as a synthesis raw material. It was found that the degree of polymerization of the tetrahedral sheet) portion was high.

硬化性樹脂組成物の調製とその硬化
調製例1
Ph−E−Mg層状高分子、4官能のエポキシ樹脂であるテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン(エピコート604、ジャパンエポキシレジン製、以下「604」と記す。)、及び場合によりSiO粒子(TSS−4、龍森(株)製)を表1に示す配合量(g)で混合し、80℃に加熱しながら混練して、主剤組成物を得た。ただし、実施例4及び実施例5については、まず80℃でエポキシ樹脂及びこれと等量の層状高分子を混練し、その後、表1に示す割合となるようにエポキシ樹脂及び無機充填剤を追加し、更に80℃で混練して実施例4−2及び実施例5−2の硬化性樹脂組成物を別途調製した。なお、層状高分子の熱重量減少(TG)測定をしたところ、層状高分子に含まれる無機分の比率は40.6重量%であった。この比率に基づいて、表中に示す無機分/主剤組成物の値を、計算式:
無機分/主剤混合物=[層状高分子重量×40.6/100+無機充填剤重量]/主剤組成物総重量
によって算出した。
Preparation of curable resin composition and its curing Preparation Example 1
Ph-E-Mg layered polymer, tetraglycidyldiaminodiphenylmethane (Epicoat 604, manufactured by Japan Epoxy Resin, hereinafter referred to as “604”), which is a tetrafunctional epoxy resin, and optionally SiO 2 particles (TSS-4, Ryu (Mori Co., Ltd.) was mixed at the blending amount (g) shown in Table 1, and kneaded while heating to 80 ° C. to obtain a main agent composition. However, for Example 4 and Example 5, first, an epoxy resin and an equivalent amount of a layered polymer were kneaded at 80 ° C., and then an epoxy resin and an inorganic filler were added so as to have the ratio shown in Table 1. Further, the curable resin compositions of Example 4-2 and Example 5-2 were separately prepared by kneading at 80 ° C. In addition, when the thermogravimetry (TG) measurement of the layered polymer was measured, the ratio of the inorganic content contained in the layered polymer was 40.6% by weight. Based on this ratio, the value of the inorganic component / main agent composition shown in the table is calculated using the formula:
Inorganic content / main agent mixture = [layered polymer weight × 40.6 / 100 + inorganic filler weight] / total weight of main agent composition.

主剤組成物に硬化剤としての4,4’−ジアミノジフェニルメタン(和光純薬工業製、以下「DDM」と記す。)を表1に示す配合量(g)で加え、電気炉内で110℃に加熱しながら混練した。その後、主剤組成物と硬化剤の混合物からなる硬化性樹脂組成物を、105℃で2時間、150℃で3時間、そして200℃で2時間の加熱により硬化して、硬化物を形成させた。   4,4′-Diaminodiphenylmethane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., hereinafter referred to as “DDM”) as a curing agent is added to the main agent composition at a blending amount (g) shown in Table 1, and the temperature is increased to 110 ° C. Kneading while heating. Thereafter, a curable resin composition comprising a mixture of the main composition and the curing agent was cured by heating at 105 ° C. for 2 hours, 150 ° C. for 3 hours, and 200 ° C. for 2 hours to form a cured product. .

また、比較例として、表1に示す組成の硬化性樹脂組成物を調製し、これを上記実施例と同様の条件で硬化して、硬化物を得た。   Moreover, as a comparative example, a curable resin composition having the composition shown in Table 1 was prepared and cured under the same conditions as in the above examples to obtain a cured product.

Figure 2008115299
Figure 2008115299

調製例2
Ph−E−Mg層状高分子3.575g及びこれと同量のエピコート604をホットプレート上で約90℃に加熱して軟化させて、ヘラで十分混合した。そこに17.88gのエピコート604及び78.55gのTSS−4を加え、卓上ニーダ(PNV−01型、入江商会製)を用いて、約80℃に加熱しながら混練して、主剤組成物を得た。
Preparation Example 2
3.575 g of Ph-E-Mg layered polymer and the same amount of Epicoat 604 were softened by heating to about 90 ° C. on a hot plate and mixed well with a spatula. 17.88 g of Epicoat 604 and 78.55 g of TSS-4 were added thereto and kneaded while heating to about 80 ° C. using a table kneader (PNV-01 type, manufactured by Irie Shokai). Obtained.

主剤組成物と、硬化剤(ジシアンジアミド又はテレフタル酸ジヒドラジド)とを、ホットプレート上で約90℃に加熱しながら混合して、1液型の硬化性樹脂組成物を得た。主剤組成物3gに対して、ジシアンジアミドは0.064g、テレフタル酸ジヒドラジドは0.1673g用いた。ジシアンジアミドの場合を実施例7、テレフタル酸ジヒドラジドの場合を実施例8とする。   The main agent composition and the curing agent (dicyandiamide or terephthalic acid dihydrazide) were mixed while being heated to about 90 ° C. on a hot plate to obtain a one-component curable resin composition. 0.064 g of dicyandiamide and 0.1673 g of terephthalic acid dihydrazide were used with respect to 3 g of the main agent composition. The case of dicyandiamide is Example 7, and the case of terephthalic acid dihydrazide is Example 8.

得られた硬化性樹脂組成物を、105℃で2時間、150℃で3時間、そして200℃で2時間の加熱により硬化して、硬化物を形成させた。   The obtained curable resin composition was cured by heating at 105 ° C. for 2 hours, 150 ° C. for 3 hours, and 200 ° C. for 2 hours to form a cured product.

硬化物の動的粘弾性測定
上記で得た硬化物から切り出した試験片について、動的粘弾性(DMA)を測定した。動的粘弾性測定装置としてアイティー計測制御製DVA−220を用い、引張モード、測定周波数:10Hz、昇温速度:4℃/min.、静/動応力比:1.5、設定歪:0.01%、温度範囲:室温〜300℃の条件でDMA測定を行った。DMA測定結果を図8〜12に示す。
Measurement of dynamic viscoelasticity of cured product The dynamic viscoelasticity (DMA) of the test piece cut out from the cured product obtained above was measured. As a dynamic viscoelasticity measuring apparatus, DVA-220 manufactured by IT Measurement Control Co., Ltd. was used. Tensile mode, measurement frequency: 10 Hz, heating rate: 4 ° C./min. , Static / dynamic stress ratio: 1.5, set strain: 0.01%, temperature range: room temperature to 300 ° C. DMA measurement results are shown in FIGS.

図8にSiO粒子未配合の硬化性樹脂、図9にSiOを配合した硬化性樹脂組成物のDMA測定結果を示す。図8及び9に示されるように、ガラス転移温度を示すtanδのピークの位置は、Ph−E−Mg層状高分子の配合量の増加にともなって高温側へ移動した。Ph−E−Mg層状高分子の比率が16.7質量%である実施例1の場合、層状高分子を用いていない比較例1に対して、ガラス転移温度が16℃上昇した。また、Ph−E−Mg層状高分子を用いた実施例3は、E−Mg層状高分子を用いた比較例3と比較しても貯蔵弾性率及びガラス転移温度が大きく上昇した(図9)。 FIG. 8 shows a DMA measurement result of a curable resin containing no SiO 2 particles, and FIG. 9 shows a curable resin composition containing SiO 2 . As shown in FIGS. 8 and 9, the position of the tan δ peak indicating the glass transition temperature moved to the high temperature side as the amount of the Ph—E—Mg layered polymer was increased. In the case of Example 1 in which the ratio of the Ph—E—Mg layered polymer was 16.7% by mass, the glass transition temperature increased by 16 ° C. relative to Comparative Example 1 in which the layered polymer was not used. Further, in Example 3 using the Ph-E-Mg layered polymer, the storage elastic modulus and the glass transition temperature were greatly increased as compared with Comparative Example 3 using the E-Mg layered polymer (FIG. 9). .

更に、図10及び11に示されるように、SiO粒子の増加にともなって、ガラス転移点及び貯蔵弾性率が上昇する傾向が認められた。特に、主剤組成物中の無機分の比率が0.8である実施例5−1の場合、層状高分子を用いていない比較例2よりも高い貯蔵弾性率を示し、200℃まで10GPa以上の貯蔵弾性率を維持した。また、実施例5−1のガラス転移温度は280℃であり、比較例2の256℃に対して24℃上昇した。 Furthermore, as shown in FIGS. 10 and 11, there was a tendency for the glass transition point and the storage elastic modulus to increase as the SiO 2 particles increased. In particular, in the case of Example 5-1 in which the ratio of the inorganic content in the main agent composition is 0.8, the storage elastic modulus is higher than that of Comparative Example 2 in which the layered polymer is not used, and is 10 GPa or more up to 200 ° C. The storage modulus was maintained. Moreover, the glass transition temperature of Example 5-1 was 280 degreeC, and rose 24 degreeC with respect to 256 degreeC of the comparative example 2. FIG.

図12には、ジシアンジアミド又はテレフタル酸ジヒドラジドを硬化剤として用いた硬化性樹脂組成物のDMA測定結果を、DDMを用いた実施例5−2の結果と共に示す。ガラス転移温度は実施例7(ジシアンジアミド)で217℃、実施例8(テレフタル酸ジヒドラジド)で241℃であり、いずれも200℃以上の高い耐熱性を示した。貯蔵弾性率はいずれも同程度であり、120℃で10GPa以上の値を示した。また、貯蔵弾性率の温度依存性は実施例7(ジシアンジアミド)及び実施例8(テレフタル酸ジヒドラジド)の場合のほうがDDMと比較して小さかった。いずれにしても、本実施例では暫定的な硬化条件を採用したため、硬化剤の配合比や硬化条件の適正化により、さらなる性能向上が見込まれる。   In FIG. 12, the DMA measurement result of the curable resin composition using dicyandiamide or terephthalic acid dihydrazide as a curing agent is shown together with the result of Example 5-2 using DDM. The glass transition temperature was 217 ° C. in Example 7 (dicyandiamide) and 241 ° C. in Example 8 (terephthalic acid dihydrazide), both of which showed high heat resistance of 200 ° C. or higher. The storage elastic modulus was almost the same, and showed a value of 10 GPa or more at 120 ° C. Further, the temperature dependence of the storage elastic modulus was smaller in Example 7 (dicyandiamide) and Example 8 (terephthalic acid dihydrazide) than DDM. In any case, since temporary curing conditions are employed in this embodiment, further improvement in performance is expected by optimizing the blending ratio of curing agents and curing conditions.

硬化物の弾性率、線膨張係数及びクリープ伸量特性の評価
実施例5−1,5−2及び比較例2の硬化性樹脂組成物から得た硬化物について、弾性率、線膨張係数及びクリープ伸量を測定した。測定結果を表2に示す。弾性率は25℃で測定した。線膨張係数は、30℃〜200℃の範囲で求めた。クリープ伸量は、動的粘弾性測定装置(Pyris1、パーキンエルマー製)を用いて測定した。表2に示す温度で試験片に引張荷重を加え、その状態で10時間経過した後に初期の長さから試験片が伸びた量を、クリープ伸量として求めた。表2に示されるように、Ph−E−Mg層状高分子を用いた実施例5−1,5−2の場合、無機分としてSiO粒子のみを用いた比較例2と比較してクリープ伸量は極めて低い値を示した。
Evaluation of Elastic Modulus, Linear Expansion Coefficient and Creep Elongation Characteristics of Cured Product Regarding the cured products obtained from the curable resin compositions of Examples 5-1 and 5-2 and Comparative Example 2, the elastic modulus, linear expansion coefficient and creep were obtained. Elongation was measured. The measurement results are shown in Table 2. The elastic modulus was measured at 25 ° C. The linear expansion coefficient was determined in the range of 30 ° C to 200 ° C. The creep elongation was measured using a dynamic viscoelasticity measuring device (Pyris 1, manufactured by PerkinElmer). A tensile load was applied to the test piece at the temperature shown in Table 2, and the amount of the test piece extended from the initial length after 10 hours in that state was determined as the creep elongation. As shown in Table 2, in the case of Examples 5-1 and 5-2 using the Ph-E-Mg layered polymer, creep elongation was compared with Comparative Example 2 using only SiO 2 particles as the inorganic component. The amount was very low.

Figure 2008115299
Figure 2008115299

一実施形態に係る層状高分子の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the layered polymer which concerns on one Embodiment. Ph−E−Mg層状高分子のXRDパターンを示すグラフである。It is a graph which shows the XRD pattern of Ph-E-Mg layered polymer. Ph−E−Mg層状高分子の13C HD NMRスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the 13 C HD NMR spectrum of Ph-E-Mg layered polymer. E−Mg層状高分子の13C HD NMRスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the 13 C HD NMR spectrum of an E-Mg layered polymer. 3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの13C HD NMRスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the 13 C HD NMR spectrum of 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane. Ph−E−Mg層状高分子の29Si HD NMRスペクトルを示すグラフである。Is a graph showing the 29 Si HD NMR spectra of Ph-E-Mg layered polymer. E−Mg層状高分子の29Si HD NMRスペクトルを示すグラフである。Is a graph showing the 29 Si HD NMR spectra of E-Mg layered polymer. DMA測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows a DMA measurement result. DMA測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows a DMA measurement result. DMA測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows a DMA measurement result. DMA測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows a DMA measurement result. DMA測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows a DMA measurement result.

符号の説明Explanation of symbols

1…層状高分子、11…4面体シート、12…8面体シート。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Layered polymer, 11 ... Tetrahedral sheet, 12 ... Octahedral sheet.

Claims (6)

ケイ素原子を中心原子とする複数の4面体構造が配列した4面体シートと、金属原子を中心原子とする複数の8面体構造が配列した8面体シートと、を有し、前記4面体シート中のケイ素原子と前記8面体シート中の金属原子とが酸素原子を介して結合している層状高分子と、
エポキシ基を有するエポキシ化合物と、
硬化剤と、を含み、
前記層状高分子が、
前記4面体シート中のケイ素原子に結合した、エポキシ基を含有するエポキシ含有有機基と、
前記4面体シート中のケイ素原子に結合した、置換基を有していてもよいアリール基及び置換基を有していてもよいシクロアルキル基から選ばれる少なくとも1種の有機基と、を有する、
1液型又は2液型の硬化性樹脂組成物。
A tetrahedral sheet in which a plurality of tetrahedral structures having a silicon atom as a central atom are arranged; and an octahedral sheet in which a plurality of octahedral structures having a metal atom as a central atom are arranged. A layered polymer in which silicon atoms and metal atoms in the octahedral sheet are bonded via oxygen atoms;
An epoxy compound having an epoxy group;
A curing agent,
The layered polymer is
An epoxy-containing organic group containing an epoxy group bonded to a silicon atom in the tetrahedral sheet;
Having at least one organic group selected from an aryl group which may have a substituent and a cycloalkyl group which may have a substituent, bonded to a silicon atom in the tetrahedral sheet,
One-component or two-component curable resin composition.
前記エポキシ化合物が3以上のエポキシ基を有する、請求項1記載の硬化性樹脂組成物。   The curable resin composition according to claim 1, wherein the epoxy compound has 3 or more epoxy groups. 無機充填剤を含む、請求項1又は2記載の硬化性樹脂組成物。   The curable resin composition of Claim 1 or 2 containing an inorganic filler. 前記硬化剤が芳香族アミンである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。   The curable resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the curing agent is an aromatic amine. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物からなる接着剤。   An adhesive comprising the curable resin composition according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物が硬化して形成される硬化物。

Hardened | cured material formed by hardening | curing the curable resin composition as described in any one of Claims 1-4.

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