JP2013124265A - Curing agent for epoxy resin - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a curing agent for an epoxy resin with a difference in ability to cure the epoxy resin at around 80°C and around 150°C, which can selectively perform a curing reaction of the epoxy resin at around 150°C.SOLUTION: The curing agent for an epoxy resin comprises an imidazole-based compound represented by general formula (1), wherein R1 to R3 are each independently H, 1-10C alkyl or phenyl; R is 1-10C alkyl or phenyl; n is an integer of 1-5; m is an integer of 1-4; and k is an integer of 0-4, provided that the sum of m and k is an integer of 1-5.

Description

本発明はイミダゾール系化合物を用いたエポキシ樹脂用硬化剤に関する。   The present invention relates to a curing agent for epoxy resins using an imidazole compound.

従来、エポキシ樹脂は、その硬化物が機械的特性、電気的特性、熱的特性、耐薬品性等に優れた性能を有することから、塗料、電気電子用絶縁材料、接着剤等の幅広い用途に用いられており、エポキシ樹脂の硬化剤についても、イミダゾール類、アミン類、ジシアンジアミド、酸無水物類、フェノール類、ヒドラジン類、グアニジン類等の種々の硬化剤が広く用いられていた。   Conventionally, epoxy resins have excellent performance in mechanical properties, electrical properties, thermal properties, chemical resistance, etc., so that they can be used in a wide range of applications such as paints, insulating materials for electrical and electronic products, and adhesives. Various curing agents such as imidazoles, amines, dicyandiamide, acid anhydrides, phenols, hydrazines, and guanidines have been widely used as epoxy resin curing agents.

これらの中でもイミダゾール系のエポキシ樹脂硬化剤は広い用途に用いられており、例えば特許文献1では、半導体装置の電子回路部品の封止用途に用いられるエポキシ樹脂の硬化剤(硬化促進剤)として1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール等の種々イミダゾール系化合物が使用されており、特許文献2では、繊維強化複合材料用途において、強化用繊維材料にエポキシ樹脂組成物を含浸させて得られる所謂プリプレグを形成する際に2−メチルイミダゾール等のイミダゾール系化合物が使用されている。   Among these, imidazole-based epoxy resin curing agents are used for a wide range of applications. For example, Patent Document 1 discloses 1 as an epoxy resin curing agent (curing accelerator) used for sealing electronic circuit components of semiconductor devices. Various imidazole compounds such as-(2-hydroxyethyl) imidazole are used, and Patent Document 2 discloses a so-called prepreg obtained by impregnating an epoxy resin composition into a reinforcing fiber material in a fiber-reinforced composite material application. An imidazole compound such as 2-methylimidazole is used in the formation.

エポキシ樹脂の硬化条件については、その樹脂組成や使用される用途により熱環境が大きく異なるものであるため、エポキシ樹脂の硬化の際に用いられるエポキシ樹脂硬化剤についても、近年、さまざまな温度条件で安定的、効率的にエポキシ樹脂硬化性能を発揮することが求められており、それぞれの用途に適したエポキシ樹脂硬化剤を選択、開発することが重要となっている。   As for the curing conditions for epoxy resins, the thermal environment varies greatly depending on the resin composition and the application used. Therefore, epoxy resin curing agents used for curing epoxy resins have also been used under various temperature conditions in recent years. There is a demand for stable and efficient epoxy resin curing performance, and it is important to select and develop an epoxy resin curing agent suitable for each application.

例えば、特許文献1のような電子回路部品の封止用途では、硬化剤は150〜170℃程度の高温領域で硬化性能を示すものが使用されており、特許文献2のような繊維強化複合材料用途では、室温では硬化性能を示さず、80℃以下の温度領域での一次硬化性能、130℃以上の温度領域での二次硬化性能を示す硬化剤が使用されている。   For example, in an electronic circuit component sealing application as in Patent Document 1, a curing agent having a curing performance in a high temperature region of about 150 to 170 ° C. is used, and a fiber-reinforced composite material as in Patent Document 2 is used. In use, a curing agent is used that does not exhibit curing performance at room temperature, and exhibits primary curing performance in a temperature range of 80 ° C. or lower and secondary curing performance in a temperature range of 130 ° C. or higher.

特開2000−68418号公報JP 2000-68418 A 特開2003−73456号公報JP 2003-73456 A

しかしながら、近年ではエポキシ樹脂の使用用途は多様化してきており、上記特許文献1や特許文献2と同じように130〜170℃付近の高温領域でエポキシ樹脂の硬化が行なわれる場合であっても、60〜100℃付近の低温領域では非硬化性が求められるといった、選択的な硬化性が要求される用途も生じてきている。このような選択的な硬化性が求められる用途では、特許文献1や特許文献2に記載されている1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾールや、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール系硬化剤は使用することができないものであった。   However, in recent years, the usage of epoxy resin has been diversified, and even when the epoxy resin is cured in a high temperature region around 130 to 170 ° C. as in the above Patent Document 1 and Patent Document 2, Applications that require selective curability, such as non-curability being required in a low temperature region around 60 to 100 ° C., have also arisen. In applications requiring such selective curability, imidazole curing agents such as 1- (2-hydroxyethyl) imidazole and 2-methylimidazole described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are used. It was something that could not be done.

そこで、本発明では、このような背景下において、80℃前後と150℃前後におけるエポキシ樹脂の硬化性能に差があり、150℃付近で選択的にエポキシ樹脂の硬化反応を行なうことができるエポキシ樹脂用硬化剤を提供することを目的とするものである。   Therefore, in the present invention, in such a background, there is a difference in the curing performance of the epoxy resin between about 80 ° C. and about 150 ° C., and the epoxy resin can selectively cure the epoxy resin near 150 ° C. It is an object of the present invention to provide a curing agent.

しかるに本発明者らは、かかる事情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、下記一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物をエポキシ樹脂の硬化剤に用いることにより、80℃付近ではエポキシ樹脂に対する硬化性能を示さないか、或いは実用的ではないほど硬化速度が遅いが、150℃付近では短時間でエポキシ樹脂を硬化させることが可能となることを見出し、本発明を完成した。   However, as a result of intensive studies in view of such circumstances, the present inventors have used an imidazole compound represented by the following general formula (1) as a curing agent for an epoxy resin, so that the curing performance for an epoxy resin is around 80 ° C. However, it has been found that the epoxy resin can be cured in a short time at around 150 ° C., but the present invention has been completed.

すなわち、本発明の要旨は、下記一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物からなるエポキシ樹脂用硬化剤である。

Figure 2013124265
(R1〜R3はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基であり、Rは炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基である。nは1〜5の整数であり、mは1〜4の整数であり、kは0〜4の整数である。ただし、mとkの和は1〜5の整数である。) That is, the gist of the present invention is an epoxy resin curing agent comprising an imidazole compound represented by the following general formula (1).
Figure 2013124265
(R1 to R3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group, and R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a phenyl group. N is 1 to 5) (M is an integer of 1 to 4, and k is an integer of 0 to 4. However, the sum of m and k is an integer of 1 to 5.)

本発明によれば、80℃付近ではエポキシ樹脂に対する硬化性能を示さないか、或いは実用的ではないほど硬化速度が遅いが、150℃付近では選択的にエポキシ樹脂の硬化反応を行なうことが可能となる。   According to the present invention, the curing performance of the epoxy resin is not exhibited at around 80 ° C., or the curing speed is so slow as to be impractical, but the epoxy resin can be selectively cured at around 150 ° C. Become.

以下に本発明を詳細に説明する。なお、本発明において、エポキシ樹脂用硬化剤とは、硬化剤として働くもののみならず硬化促進剤(硬化助剤)として働くものも概念として含めるものである。   The present invention is described in detail below. In the present invention, the epoxy resin curing agent includes not only one that functions as a curing agent but also one that functions as a curing accelerator (curing aid).

まず、下記一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物(以下、単に「イミダゾール系化合物」と略すことがある。)について説明する。   First, an imidazole compound represented by the following general formula (1) (hereinafter sometimes simply referred to as “imidazole compound”) will be described.

Figure 2013124265
Figure 2013124265

上記一般式(1)中のR1〜R3はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基である。アルキル基の炭素数としては、好ましくは炭素数1〜8、更に好ましくは1〜6であり、具体的には、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。特にR1〜R3の全てが水素原子であること、またはR1が水素原子、メチル基、またはエチル基で、R2およびR3が水素原子またはメチル基であることが本発明による硬化性能を発揮しやすい点で好ましい。   R1 to R3 in the general formula (1) are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group. The alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, a butyl group, and an isobutyl group. In particular, all of R1 to R3 are hydrogen atoms, or that R1 is a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and that R2 and R3 are a hydrogen atom or a methyl group, the curing performance according to the present invention is easily exhibited. Is preferable.

また、上記アルキル基およびフェニル基は置換基を有するものであってもよく、置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、スルファニル基、アリール基、ヘテロアリール基等が挙げられ、好ましくは水酸基、アリール基である。   The alkyl group and the phenyl group may have a substituent, and examples of the substituent include a halogen atom, a hydroxyl group, an alkoxy group, an amino group, a sulfanyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and the like. Of these, a hydroxyl group and an aryl group are preferable.

上記一般式(1)中のnは1〜5の整数であり、好ましくは1〜3、特に好ましくは2である。   In the general formula (1), n is an integer of 1 to 5, preferably 1 to 3, particularly preferably 2.

上記一般式(1)中のmは1〜4の整数であり、好ましくは1である。すなわち、上記一般式(1)中の芳香環における水酸基は、1つであってもよいし、複数であってもよい。水酸基は、芳香環上のオルト位、メタ位、パラ位のいずれの水素原子が置換されたものでもよいが、好ましくはパラ位の水素原子が少なくとも置換されたものであり、特に好ましくはパラ位の水素原子のみが置換されたものである。   M in the general formula (1) is an integer of 1 to 4, preferably 1. That is, the hydroxyl group in the aromatic ring in the general formula (1) may be one or plural. The hydroxyl group may be one in which any of the ortho-position, meta-position or para-position hydrogen atom on the aromatic ring is substituted, but is preferably one in which at least the para-position hydrogen atom is substituted, and particularly preferably the para-position. In which only the hydrogen atom is replaced.

上記一般式(1)中のkは、芳香環上の置換基Rの数を示し、0〜4の整数であり、上記mとの和が1〜5の整数となる条件を満たす。すなわち、上記一般式(1)は、水酸基で置換されていない芳香環上の水素原子がRで置換されたものであってもよい。Rは、炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基であり、上記のR1〜R3で説明した炭素数1〜10のアルキル基およびフェニル基と同様の置換基が挙げられる。芳香環上にRが複数存在する場合には、それぞれのRは同一であってもよく、あるいは異なっていてもよい。   K in the said General formula (1) shows the number of the substituents R on an aromatic ring, is an integer of 0-4, and satisfy | fills the conditions from which the sum with said m becomes an integer of 1-5. That is, the general formula (1) may be one in which a hydrogen atom on an aromatic ring not substituted with a hydroxyl group is substituted with R. R is a C1-C10 alkyl group or a phenyl group, and the same substituent as the C1-C10 alkyl group and phenyl group demonstrated by said R1-R3 is mentioned. When a plurality of R are present on the aromatic ring, each R may be the same or different.

一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物としては、例えば、1−(p−ヒドロキシベンジル)イミダゾール、1−(p−ヒドロキシベンジル)−2−メチルイミダゾール、1−(p−ヒドロキシフェネチル)イミダゾール、1−(p−ヒドロキシフェネチル)−2−メチルイミダゾー、1−〔3−(p−ヒドロキシフェニル)プロピル〕イミダゾール、1−〔3−(p−ヒドロキシフェニル)プロピル〕−2−メチルイミダゾール、1−〔4−(p−ヒドロキシフェニル)ブチル〕イミダゾール、1−〔4−(p−ヒドロキシフェニル)ブチル〕−2−メチルイミダゾール、1−〔5−(p−ヒドロキシフェニル)ペンチル〕イミダゾール、1−〔5−(p−ヒドロキシフェニル)ペンチル〕−2−メチルイミダゾール等が挙げられるが、これらの中でも、1−(p−ヒドロキシベンジル)イミダゾール、1−(p−ヒドロキシベンジル)−2−メチルイミダゾールが好ましい。   Examples of the imidazole compound represented by the general formula (1) include 1- (p-hydroxybenzyl) imidazole, 1- (p-hydroxybenzyl) -2-methylimidazole, 1- (p-hydroxyphenethyl) imidazole, 1- (p-hydroxyphenethyl) -2-methylimidazole, 1- [3- (p-hydroxyphenyl) propyl] imidazole, 1- [3- (p-hydroxyphenyl) propyl] -2-methylimidazole, 1- [ 4- (p-hydroxyphenyl) butyl] imidazole, 1- [4- (p-hydroxyphenyl) butyl] -2-methylimidazole, 1- [5- (p-hydroxyphenyl) pentyl] imidazole, 1- [5 -(P-hydroxyphenyl) pentyl] -2-methylimidazole and the like. Among these, 1-(p-hydroxybenzyl) imidazole, 1-(p-hydroxybenzyl) -2-methylimidazole is preferred.

一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物は公知化合物であり、例えば(ハロゲン化アルキル)メトキシベンゼンとイミダゾールのN−アルキル化反応を行なった後、フェノール化反応を行なうことによって製造することができる(特表2007−526274号公報を参照)。
また、特に一般式(1)中のn=1の場合には、ヒドロキシメチルフェノールと1−無置換イミダゾールの縮合反応により製造することが好ましい(Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 19, 2009, 4698を参照)。
The imidazole compound represented by the general formula (1) is a known compound, and can be produced, for example, by performing an N-alkylation reaction between (halogenated) methoxybenzene and imidazole, followed by a phenolization reaction. (See Special Table 2007-526274).
In particular, when n = 1 in the general formula (1), it is preferably produced by a condensation reaction of hydroxymethylphenol and 1-unsubstituted imidazole (see Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 19, 2009, 4698). ).

本発明の硬化剤が対象とするエポキシ樹脂は、平均して一分子内に2個以上のエポキシ基を有するものである。代表的なエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA等のビスフェノール類をグリシジル化したビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン等のその他の2価フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール等のトリスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン等のテトラキスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化フェノールノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラック等をグリシジル化したノボラック型エポキシ樹脂、グリセリンやポリエチレングリコール等の多価アルコールをグリシジル化した脂肪族エーテル型エポキシ樹脂、p−オキシ安息香酸、β−オキシナフトエ酸等のヒドロキシカルボン酸をグリシジル化したエーテルエステル型エポキシ樹脂、フタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸をグリシジル化したエステル型エポキシ樹脂、4,4−ジアミノジフェニルメタンやm−アミノフェノール等のアミン化合物のグリシジル化物やトリグリシジルイソシアヌレート等のアミン型エポキシ樹脂、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルー3’、4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート等の脂環式エポキサイド等が挙げられ、これら1種または2種以上の混合したものが用いられる。   The epoxy resin targeted by the curing agent of the present invention has, on average, two or more epoxy groups in one molecule. Typical epoxy resins include bisphenols such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol AD, bisphenol S, tetramethyl bisphenol A, tetramethyl bisphenol F, tetramethyl bisphenol AD, tetramethyl bisphenol S, and tetrabromobisphenol A. Bisphenol type epoxy resin, biphenol, dihydroxynaphthalene, epoxy resin obtained by glycidylation of other dihydric phenols such as 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene, 1,1,1-tris (4-hydroxy Phenyl) methane, glycidylation of trisphenols such as 4,4- (1- (4- (1- (4-hydroxyphenyl) -1-methylethyl) phenyl) ethylidene) bisphenol Epoxy resin, epoxy resin obtained by glycidylation of tetrakisphenols such as 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, phenol novolak, cresol novolak, bisphenol A novolak, brominated phenol novolak, brominated bisphenol A Glycidylation of novolak epoxy resins obtained by glycidylating novolaks, aliphatic ether type epoxy resins obtained by glycidylating polyhydric alcohols such as glycerin and polyethylene glycol, and hydroxycarboxylic acids such as p-oxybenzoic acid and β-oxynaphthoic acid Ether ester type epoxy resin, ester type epoxy resin obtained by glycidylation of polycarboxylic acid such as phthalic acid and terephthalic acid, 4,4-diaminodiphenylmethane, m-aminophenol, etc. Amine-type epoxy resins such as glycidylated amine compounds and triglycidyl isocyanurate, and alicyclic epoxides such as 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, etc. A mixture of two or more types is used.

かかるエポキシ樹脂には、必要に応じて希釈剤、可撓性付与剤、シラン系カップリング剤、消泡剤、レベリング剤、充填剤、顔料、染料等の各種添加剤を加えることができる。   Various additives such as a diluent, a flexibility imparting agent, a silane coupling agent, an antifoaming agent, a leveling agent, a filler, a pigment, and a dye can be added to the epoxy resin as necessary.

上記イミダゾール系化合物をエポキシ樹脂の硬化剤として使用する場合、イミダゾール系化合物の使用量は、エポキシ樹脂100重量部に対して、通常0.1〜30重量部、好ましくは0.2〜25重量部、特に好ましくは0.3〜20重量部である。かかる使用量が多すぎると、硬化物の物性が低下する傾向があり、少なすぎると硬化反応が進行し難くなる傾向がある。   When the imidazole compound is used as a curing agent for the epoxy resin, the amount of the imidazole compound used is usually 0.1 to 30 parts by weight, preferably 0.2 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. Particularly preferred is 0.3 to 20 parts by weight. If the amount used is too large, the physical properties of the cured product tend to be reduced, and if it is too small, the curing reaction tends not to proceed.

本発明におけるイミダゾール系化合物は、硬化剤として単独で用いることもできるし、アミン類、ポリアミン類、ヒドラジン類、酸無水物、ジシアンジアミド、オニウム塩類、ポリチオール類、フェノール類、ケチミン等の一般的に使用されている硬化剤と併用することもできる。また、公知一般のエポキシ樹脂用硬化促進剤(硬化助剤)を併用することも可能である。   The imidazole compound in the present invention can be used alone as a curing agent, and is generally used as amines, polyamines, hydrazines, acid anhydrides, dicyandiamide, onium salts, polythiols, phenols, ketimines, etc. It can also be used in combination with a curing agent. Moreover, it is also possible to use a known general epoxy resin curing accelerator (curing aid) in combination.

また、本発明におけるイミダゾール系化合物からなるエポキシ樹脂用硬化剤は、上記公知一般の硬化剤と併用して、硬化性能を触媒的に促進させるために用いることができる。   In addition, the curing agent for epoxy resin comprising the imidazole compound in the present invention can be used in combination with the above-mentioned general curing agent to promote the curing performance catalytically.

イミダゾール系化合物をエポキシ樹脂と混合する方法としては、例えば、所定量のイミダゾール系化合物とエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂混合物を、ロール混練機、ニーダー、または押出機等を用いて混練する。次いで、かかる混練後のエポキシ樹脂混合物を加熱することにより、エポキシ樹脂硬化物を得ることができる。加熱条件としては、エポキシ樹脂の種類、硬化剤の種類、添加剤の種類、各成分の配合量を考慮し、加熱温度、加熱時間を適宜選択することができる。   As a method for mixing the imidazole compound with the epoxy resin, for example, an epoxy resin mixture containing a predetermined amount of the imidazole compound and the epoxy resin is kneaded using a roll kneader, a kneader, an extruder, or the like. Subsequently, the epoxy resin cured product can be obtained by heating the kneaded epoxy resin mixture. As heating conditions, the heating temperature and the heating time can be appropriately selected in consideration of the type of epoxy resin, the type of curing agent, the type of additive, and the blending amount of each component.

かくして本発明においては、硬化剤として一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物を用いることによりエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。   Thus, in the present invention, a cured epoxy resin can be obtained by using the imidazole compound represented by the general formula (1) as a curing agent.

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中、「部」、「%」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. In the examples, “parts” and “%” mean weight basis unless otherwise specified.

実施例1
『1−(p−ヒドロキシベンジル)イミダゾールの合成』
50ml反応器にイミダゾール54.8g(0.81mol)、p−ヒドロキシベンジルアルコール20.0g(0.16mol)を加えた。次いで、反応液温を130℃になるよう加温し、130℃で30分間反応を行った。反応終了後、反応液を50℃の温水200ml中に仕込み、結晶を析出させた。析出した結晶を濾過で分取し、結晶を50℃の温水50mlで洗浄した。得られた結晶を50℃で減圧下乾燥することで、硬化剤としての1−(p−ヒドロキシベンジル)イミダゾールを27.2g取得した。収率は97%であった。
Example 1
“Synthesis of 1- (p-hydroxybenzyl) imidazole”
To a 50 ml reactor, 54.8 g (0.81 mol) of imidazole and 20.0 g (0.16 mol) of p-hydroxybenzyl alcohol were added. Next, the reaction solution was heated to 130 ° C. and reacted at 130 ° C. for 30 minutes. After completion of the reaction, the reaction solution was charged into 200 ml of 50 ° C. warm water to precipitate crystals. The precipitated crystals were collected by filtration, and the crystals were washed with 50 ml of warm water at 50 ° C. The obtained crystal was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain 27.2 g of 1- (p-hydroxybenzyl) imidazole as a curing agent. The yield was 97%.

実施例2
『1−(p−ヒドロキシベンジル)−2−メチルイミダゾールの合成』
50ml反応器に2−メチルイミダゾール82.7g(1.01mol)、p−ヒドロキシベンジルアルコール25.0g(0.20mol)を加えた。次いで、反応液温を130℃になるよう加温し、130℃で30分間反応を行った。反応終了後、反応液を50℃の温水200ml中に仕込み、結晶を析出させた。析出した結晶を濾過で分取し、結晶を50℃の温水50mlで洗浄した。得られた結晶を50℃で減圧下乾燥することで、硬化剤としての1−(p−ヒドロキシベンジル)イミダゾールを37.3g取得した。収率は98%であった。
Example 2
“Synthesis of 1- (p-hydroxybenzyl) -2-methylimidazole”
To a 50 ml reactor, 82.7 g (1.01 mol) of 2-methylimidazole and 25.0 g (0.20 mol) of p-hydroxybenzyl alcohol were added. Next, the reaction solution was heated to 130 ° C. and reacted at 130 ° C. for 30 minutes. After completion of the reaction, the reaction solution was charged into 200 ml of 50 ° C. warm water to precipitate crystals. The precipitated crystals were collected by filtration, and the crystals were washed with 50 ml of warm water at 50 ° C. The obtained crystal was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain 37.3 g of 1- (p-hydroxybenzyl) imidazole as a curing agent. The yield was 98%.

〔硬化性試験〕
実施例1、2で得られた硬化剤、特開平1−316365号公報に記載された1−ベンジル−2−メチルイミダゾールを比較例1の硬化剤として用いて、硬化性試験を行なった。ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:jER828、ジャパンエポキシレジン社製)100重量部に対し、各硬化剤を5重量部添加し混合することでエポキシ樹脂組成物を調製した。得られた混合組成物2gを用い、ゲルタイムテスター(安田精機製作所製)により、80℃および150℃におけるゲル化時間(硬化時間:ローターのトルクが約3.3Kg・cmに達するまでに要する時間)を測定した。
[Curing property test]
A curability test was conducted using the curing agents obtained in Examples 1 and 2 and 1-benzyl-2-methylimidazole described in JP-A-1-316365 as the curing agent of Comparative Example 1. An epoxy resin composition was prepared by adding and mixing 5 parts by weight of each curing agent with respect to 100 parts by weight of a bisphenol A type epoxy resin (trade name: jER828, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.). Gelation time at 80 ° C. and 150 ° C. using a gel time tester (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho) using 2 g of the obtained mixed composition (curing time: time required for the rotor torque to reach about 3.3 Kg · cm) Was measured.

Figure 2013124265
Figure 2013124265

上記試験結果より、実施例1、2に記載の硬化剤は、80℃においてはエポキシ樹脂に対して硬化性能を示さないものの、150℃において比較例1と同等に良好な硬化性能を有することが明らかとなった。すなわち、実施例1、2に記載の硬化剤は、150℃付近でのみエポキシ樹脂を硬化させる特異的硬化性能があることがわかる。   From the above test results, the curing agents described in Examples 1 and 2 do not exhibit curing performance with respect to the epoxy resin at 80 ° C., but have curing performance as good as Comparative Example 1 at 150 ° C. It became clear. That is, it can be seen that the curing agents described in Examples 1 and 2 have specific curing performance for curing the epoxy resin only at around 150 ° C.

一方、比較例1で用いた1−ベンジル−2−メチルイミダゾールは、150℃において良好な硬化性能を有するものの、80℃において20分足らずで硬化性を示すものであり、硬化性能における150℃での選択性は実施例1、2よりも劣るものであった。   On the other hand, 1-benzyl-2-methylimidazole used in Comparative Example 1 has good curing performance at 150 ° C., but exhibits curability in less than 20 minutes at 80 ° C., and at 150 ° C. in curing performance. The selectivity was inferior to those of Examples 1 and 2.

本発明のエポキシ樹脂用硬化剤は、80℃前後と150℃前後におけるエポキシ樹脂の硬化性能に差があり、150℃付近で選択的にエポキシ樹脂の硬化反応を行なうことができる。したがって、プリプレグ(特には、繊維強化複合材料のマトリックス樹脂、プリント回路板や銅張積層板などのエポキシ樹脂系の積層板に使用するプリプレグ)等の幅広い用途において、温度選択的な硬化性が求められる場合に、本発明のエポキシ樹脂用硬化剤は有用なものである。   The curing agent for epoxy resin of the present invention has a difference in curing performance of the epoxy resin at around 80 ° C. and around 150 ° C., and can selectively cure the epoxy resin at around 150 ° C. Therefore, temperature-selective curability is required in a wide range of applications such as prepregs (particularly prepregs used for matrix resins of fiber reinforced composite materials, epoxy resin laminates such as printed circuit boards and copper clad laminates). When used, the curing agent for epoxy resins of the present invention is useful.

Claims (1)

下記一般式(1)で示されるイミダゾール系化合物からなるエポキシ樹脂用硬化剤。
Figure 2013124265
(R1〜R3はそれぞれ独立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基であり、Rは炭素数1〜10のアルキル基、またはフェニル基である。nは1〜5の整数であり、mは1〜4の整数であり、kは0〜4の整数である。ただし、mとkの和は1〜5の整数である。)
The hardening | curing agent for epoxy resins which consists of an imidazole type compound shown by following General formula (1).
Figure 2013124265
(R1 to R3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a phenyl group, and R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a phenyl group. N is 1 to 5) (M is an integer of 1 to 4, and k is an integer of 0 to 4. However, the sum of m and k is an integer of 1 to 5.)
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