JP2016169364A - 硬化性組成物及びその硬化物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐熱性及び機械特性に優れた硬化物を形成できる硬化性組成物を提供する。【解決手段】下記式（１）で表されるエポキシ化合物（Ａ）と、アミン硬化剤（Ｂ）とを含むことを特徴とする硬化性組成物。アミン硬化剤（Ｂ）は、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、変性ポリアミン、２級アミン及び３級アミンからなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。【化１】［式中、Ｒ1〜Ｒ20は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又はエチル基を示す。］【選択図】なし

Description

本発明は、硬化性組成物及び該硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物に関する。

エポキシ化合物（エポキシ樹脂）を含む硬化性組成物を硬化させることにより、電気特性、耐湿性、耐熱性、強靱性等に優れた硬化物が得られることが知られている。上記硬化性組成物は、例えば、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料、コーティング材料、接着剤、封止材等に広く用いられている。

エポキシ化合物としては、例えば、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカルボキシレート等の分子内に脂環エポキシ基を２個有する脂環式エポキシ化合物が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような脂環式エポキシ化合物を含む硬化性組成物の硬化物は、特に耐熱性に優れることが知られている。

特開平６３−２６４６２５号公報

しかしながら、上述の脂環式エポキシ化合物を含む硬化性組成物の硬化物は、弾性率及び強度が低い等、十分な機械特性を有するものとは言えないため、適用可能な用途が限られ、特に優れた機械強度が求められる用途（例えば、構造材等）への展開が困難であった。

従って、本発明の目的は、耐熱性及び機械特性に優れた硬化物を形成できる硬化性組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、耐熱性及び機械特性に優れた硬化物を提供することにある。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定のエポキシ化合物（脂環式エポキシ化合物）と特定の硬化剤とを必須成分として含む硬化性組成物によると、耐熱性及び機械特性に優れた硬化物を形成できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、下記式（１）

［式中、Ｒ¹〜Ｒ²⁰は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又はエチル基を示す。］
で表されるエポキシ化合物（Ａ）と、アミン硬化剤（Ｂ）とを含むことを特徴とする硬化性組成物を提供する。

さらに、アミン硬化剤（Ｂ）が、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、変性ポリアミン、２級アミン及び３級アミンからなる群より選択される少なくとも１つである前記の硬化性組成物を提供する。

さらに、アミン硬化剤（Ｂ）が、ジアミノジフェニルスルホン（Ｂ１）、ジシアンジアミド（Ｂ２）及び下記式（２）

［式中、Ｒ²¹及びＲ²³は、同一又は異なって、炭素数１〜４のアルキレン基、又は炭素数６〜１２のアリーレン基を示す。ｓは０又は１を示す。Ｒ²²は、一価の有機基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、窒素原子含有基又はハロゲン原子を示す。ｔは、０〜１０の整数を示す。］
で表される化合物（Ｂ３）からなる群より選択される少なくとも１つである前記の硬化性組成物を提供する。

さらに、アミン硬化剤（Ｂ）がイソホロンジアミンである前記の硬化性組成物を提供する。

さらに、硬化促進剤（Ｃ）をさらに含む前記の硬化性組成物を提供する。

さらに、硬化促進剤（Ｃ）がルイス酸と塩基との錯体である前記の硬化性組成物を提供する。

さらに、ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）を含む前記の硬化性組成物を提供する。

また、本発明は、前記の硬化性組成物の硬化物を提供する。

本発明の硬化性組成物は上記構成を有するため、該硬化性組成物を硬化させることにより、耐熱性及び機械特性に優れた硬化物が得られる。従って、本発明の硬化性組成物は、高い耐熱性と機械特性とが要求される用途（特に構造材、例えば、航空機材料等のコンポジット等）等への展開が可能である。

＜硬化性組成物＞
本発明の硬化性組成物は、下記式（１）で表されるエポキシ化合物（Ａ）（単に「エポキシ化合物（Ａ）」と称する場合がある）と、アミン硬化剤（Ｂ）とを必須成分として含む組成物（硬化性エポキシ樹脂組成物）である。本発明の硬化性組成物は、エポキシ化合物（Ａ）及びアミン硬化剤（Ｂ）以外にも必要に応じて、その他の成分を含んでいてもよい。

［エポキシ化合物（Ａ）］
本発明の硬化性組成物におけるエポキシ化合物（Ａ）は、上記式（１）で表される化合物（トリエポキシ化合物）である。式（１）中、Ｒ¹〜Ｒ²⁰は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又はエチル基を示す。また、Ｒ¹〜Ｒ²⁰は、それぞれ独立した基であり、Ｒ¹〜Ｒ²⁰から選択される２個以上の基が結合して脂環を形成する炭素原子と共に環を形成することはない。

中でも、エポキシ化合物（Ａ）としては、オキシラン酸素濃度が高く架橋点間分子量が小さいために、より架橋密度が高い硬化物を形成することができる点で、式（１）中のＲ¹〜Ｒ²⁰が同一又は異なって水素原子又はメチル基である化合物が好ましく、特に、Ｒ¹〜Ｒ²⁰が水素原子である化合物がより好ましい。

本発明の硬化性組成物においてエポキシ化合物（Ａ）は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、エポキシ化合物（Ａ）は公知乃至慣用の製造方法により製造することができ、特に限定されないが、上記製造方法としては、例えば、対応する不飽和化合物（式（１）中の３つのエポキシ基部分が炭素−炭素二重結合に置き換わった化合物）を酸化剤により酸化（エポキシ化）する方法等が挙げられる。より具体的には、例えば、国際公開第２０１３／０３８９４５号に開示された方法によって、エポキシ化合物（Ａ）を製造することができる。

本発明の硬化性組成物におけるエポキシ化合物（Ａ）の含有量（配合量）は、特に限定されないが、硬化性組成物の全量（１００重量％）に対して、５〜９５重量％が好ましく、より好ましくは２０〜８０重量％、さらに好ましくは３０〜７０重量％である。エポキシ化合物（Ａ）の含有量を５重量％以上とすることにより、硬化物の機械特性（特に、強度及び弾性率）がより向上する傾向がある。一方、エポキシ化合物（Ａ）の含有量を９５重量％以下とすることにより、相対的にアミン硬化物（Ｂ）の増量が可能であり、硬化性組成物を十分に硬化させることができるため、硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。

本発明の硬化性組成物は、エポキシ化合物（Ａ）以外のエポキシ基を有する化合物（「その他のエポキシ化合物」と称する）を含んでいてもよい。その他のエポキシ化合物としては、公知乃至慣用のエポキシ化合物を使用することができ、特に限定されないが、例えば、エポキシ化合物（Ａ）以外の脂環式エポキシ化合物、芳香族エポキシ化合物（例えば、芳香族グリシジルエーテル型エポキシ化合物等）、脂肪族エポキシ化合物（例えば、脂肪族多価アルコールポリグリシジルエーテル型エポキシ化合物等）等が挙げられる。本発明の硬化性組成物においてその他のエポキシ化合物は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。

本発明の硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物の全量（１００重量％）に対するエポキシ化合物（Ａ）の割合は、特に限定されないが、７０重量％以上（例えば、７０〜１００重量％）が好ましく、より好ましくは８０重量％以上、さらに好ましくは９０重量％以上、特に好ましくは９５重量％以上である。エポキシ化合物（Ａ）の割合を７０重量％以上とすることにより、硬化物の耐熱性及び機械特性（特に、強度及び弾性率）がいっそう向上する傾向がある。

［アミン硬化剤（Ｂ）］

本発明の硬化性組成物におけるアミン硬化剤（Ｂ）としては、分子内にアミノ基を有する公知のエポキシ硬化剤を用いることができる。

アミン硬化剤（Ｂ）としては、具体的には、例えば、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、変性ポリアミン、２級アミン、３級アミン等が挙げられる。

脂肪族ポリアミンとしては、例えば、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、ｍ−キシリレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等が挙げられる。

脂環式ポリアミンとしては、例えば、イソホロンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサン、ラロミンＣ−２６０等が挙げられる。

芳香族ポリアミンとしては、例えば、ジアミノジフェニルメタン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン（例えば、３，３'−ジアミノジフェニルスルホン、４，４'−ジアミノジフェニルスルホン等）等が挙げられる。

変性ポリアミンとしては、例えば、カルボン酸による変性アミン（ポリアミノアミド、アミノアミド）、エポキシ化合物による変性アミン（アミン−エポキシアダクト）、マイケル反応による変性アミン（マイケル付加ポリアミン）、マンニッヒ反応による変性アミン、尿素又はチオ尿素との反応による変性アミン、ケトンとの反応による変性アミン（ケチミン、シッフ塩基）、エピクロルヒドリンとの反応による変性アミン、ベンジルクロライドとの反応による変性アミン、リン化合物との反応による変性アミン、ベンゾキノンとの反応による変性アミン、トリアルキルシリル化アミン、アミノ基とイソシアネート化合物との反応による変性アミン、水酸基を有するアミン化合物とイソシアネート化合物との反応による変性アミン、カーボネートとの反応による変性アミン等が挙げられる。

その他、ポリオキシプロピレンジアミン（例えば、ジェファーミンＤ２３０等）、ポリオキシプロピレントリアミン（例えば、ジェファーミンＴ４０３等）、ポリシクロヘキシルポリアミン混合物、Ｎ−アミノエチルピペラジン等を用いてもよい。

２級アミン又は３級アミンとしては、例えば、イミダゾール類、３級アミン類、ジシアンジアミド、有機酸ジヒドラジド、Ｎ，Ｎ'−ジメチル尿素誘導体等が挙げられる。

これらのうち、アミン硬化剤（Ｂ）としては、ジアミノジフェニルスルホン（「ジアミノジフェニルスルホン（Ｂ１）」と称する場合がある）、ジシアンジアミド（「ジシアンジアミド（Ｂ２）」と称する場合がある）、及び下記式（２）で表される化合物（Ｂ３）からなる群より選択される少なくとも１つが好ましい。

上記式（２）で表される化合物（Ｂ３）について、以下説明する。

式（２）中、Ｒ²¹及びＲ²³は、同一又は異なって、炭素数１〜４のアルキレン基又は炭素数６〜３０のアリーレン基を示す。Ｒ²¹及びＲ²³としての炭素数１〜４のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基等が挙げられる。また、Ｒ²¹及びＲ²³としての炭素数６〜３０（好ましくは、炭素数６〜１２）のアリーレン基としては、例えば、構造式上、芳香族炭化水素から２個の水素原子（芳香環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子）を除いて形成される基が挙げられる。上記芳香族炭化水素としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、９−フェニルアントラセン、９，１０−ジフェニルアントラセン、ナフタセン、ピレン、ペリレン、ビフェニル、ビナフチル、ビアンスリル、これらの誘導体（例えば、上記芳香族炭化水素の芳香環に１以上の置換基（例えば、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルキレン基、ハロゲン原子、水酸基、カルボキシ基等）が置換した芳香族炭化水素等）等が挙げられる。

式（２）中、ｓは、０又は１を示す。

式（２）中、Ｒ²²は、式中に示されるシクロヘキサン環上の置換基を示し、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の硫黄原子含有基、一価の窒素原子含有基、又はハロゲン原子を示す。Ｒ²²としては、具体的には、例えば、アルキル基、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子等）、水酸基、カルボキシ基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アミノ基、ニトロ基、モノ又はジアルキルアミノ基、アシルアミノ基、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、シアノ基、イソシアナート基、イソチオシアナート基、カルバモイル基、スルホ基等が挙げられる。また、式（２）中、ｔは、式中に示されるシクロヘキサン環上の置換基（Ｒ²²）の数を示し、０〜１０の整数を示す。式（２）におけるｔが２以上の整数である場合、それぞれのＲ²²は同一であってもよいし、異なっていてもよい。

より詳しくは、式（２）で表される構造式から両末端の２個のアミノ基を除いて形成される基としては、例えば、１，２−シクロヘキシレン−メチレン基、１，３−シクロヘキシレン−メチレン基、１，４−シクロヘキシレン−メチレン基、シクロヘキシリデン−メチレン基、１，２−シクロヘキシレン−エチレン基、１，３−シクロヘキシレン−エチレン基、１，４−シクロヘキシレン−エチレン基、シクロヘキシリデン−エチレン基、３，５，５−トリメチル−１，３−シクロヘキシレン−メチレン基（イソホロンジアミンから２つのアミノ基を除いて形成される二価の基）等のシクロヘキシレン−アルキレン基；１，２−シクロヘキシレン−フェニレン基、１，３−シクロヘキシレン−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン−フェニレン基等のシクロヘキシレン−アリーレン基；メチレン−１，２−シクロヘキシレン−メチレン基、メチレン−１，３−シクロヘキシレン−メチレン基、メチレン−１，４−シクロヘキシレン−メチレン基等のアルキレン−シクロヘキシレン−アルキレン基；メチレン−１，２−シクロヘキシレン−フェニレン基、メチレン−１，３−シクロヘキシレン−フェニレン基、メチレン−１，４−シクロヘキシレン−フェニレン基等のアルキレン−シクロヘキシレン−アリーレン基；フェニレン−１，２−シクロヘキシレン−フェニレン基、フェニレン−１，３−シクロヘキシレン−フェニレン基、フェニレン−１，４−シクロヘキシレン−フェニレン基等のアリーレン−シクロヘキシレン−アリーレン基等が挙げられる。

中でも、式（２）で表される化合物（Ｂ３）としては、硬化物の耐熱性及び機械特性の観点で、式（２）中のＲ²²がアルキル基、ｔが１〜１０の整数、かつＲ²³が炭素数１〜４のアルキレン基である化合物が好ましく、より好ましくは式（２）中のｓが０、Ｒ²²が炭素数１〜３のアルキル基、ｔが１〜５の整数、かつＲ²³が炭素数１〜３のアルキレン基である化合物、さらに好ましくはイソホロンジアミンである。

本発明の硬化性組成物においてアミン硬化剤（Ｂ）は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、アミン硬化剤（Ｂ）は公知乃至慣用の製造方法により製造することもできるし、例えば、商品名「ベスタミンＩＰＤ」（エボニックデグサジャパン（株）製）、商品名「セイカキュアＳ」（４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、和歌山精化工業（株）製）等の市販品を入手することもできる。

本発明の硬化性組成物におけるアミン硬化剤（Ｂ）の含有量（配合量）は、特に限定されないが、硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物の全量１００重量部に対して、５０〜２００重量部が好ましく、より好ましくは６０〜１５０重量部である。また、本発明の硬化性組成物に含まれる全てのエポキシ化合物におけるエポキシ基１当量当たり、アミン硬化剤（Ｂ）の活性水素当量が０．５〜１．５当量となる割合で使用することが好ましい。アミン硬化剤（Ｂ）の活性水素当量が０．５当量以上であることにより、硬化を十分に進行させることができ、硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。一方、アミン硬化剤（Ｂ）の活性水素当量が１．５当量以下であることにより、より着色が抑制され、色相に優れた硬化物が得られる傾向がある。また、硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。

本発明の硬化性組成物はアミン硬化剤（Ｂ）以外にも、エポキシ化合物の硬化剤として機能する化合物（「その他の硬化剤」と称する）を含んでいてもよい。その他の硬化剤としては、エポキシ樹脂用硬化剤として公知乃至慣用の化合物を使用することができ、特に限定されないが、例えば、酸無水物類、ポリアミド類、ポリメルカプタン類、フェノール類、ポリカルボン酸類等が挙げられる。本発明の硬化性組成物においてその他の硬化剤は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。本発明の硬化性組成物におけるその他の硬化剤の含有量は、特に限定されないが、硬化性組成物に含まれるアミン硬化剤（Ｂ）とその他の硬化剤の総量（１００重量％）に対して、０〜１０重量％が好ましく、より好ましくは５重量％以下、さらに好ましくは１重量％以下である。

［硬化促進剤（Ｃ）］
本発明の硬化性組成物は、さらに硬化促進剤（Ｃ）を含んでいてもよい。硬化促進剤（Ｃ）を含む場合、エポキシ化合物（Ａ）とアミン硬化剤（Ｂ）との反応（硬化反応）が促進されるため、硬化物の生産性が向上し、また、硬化反応を十分に進行させることができるために硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。

硬化促進剤（Ｃ）としては、公知乃至慣用の硬化促進剤を使用することができ、特に限定されないが、例えば、第三級アミン［例えば、ラウリルジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（Ｎ，Ｎ−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（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５（ＤＢＮ）等］；第三級アミン塩［例えば、上記第三級アミンのカルボン酸塩、スルホン酸塩、無機酸塩等］；イミダゾール類［例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−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等］；有機リン系化合物［例えば、トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェニル等］；第四級アンモニウム塩［例えば、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド等］、第四級ホスホニウム塩［例えば、テトラブチルホスホニウムデカン酸塩、テトラブチルホスホニウムラウリン酸塩、テトラブチルホスホニウムミリスチン酸塩、テトラブチルホスホニウムパルミチン酸塩、テトラブチルホスホニウムカチオンとビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，３−ジカルボン酸及び／又はメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタン−２，３−ジカルボン酸のアニオンとの塩、テトラブチルホスホニウムカチオンと１，２，４，５−シクロヘキサンテトラカルボン酸のアニオンとの塩等］、第四級アルソニウム塩、第三級スルホニウム塩、第三級セレノニウム塩、第二級ヨードニウム塩、ジアゾニウム塩等のオニウム塩；強酸エステル［例えば、硫酸エステル、スルホン酸エステル、りん酸エステル、ホスフィン酸エステル、ホスホン酸エステル等］；ルイス酸と塩基との錯体［例えば、三フッ化ホウ素・アニリン錯体、三フッ化ホウ素・ｐ−クロロアニリン錯体、三フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素・イソプロピルアミン錯体、三フッ化ホウ素・ベンジルアミン錯体、三フッ化ホウ素・ジメチルアミン錯体、三フッ化ホウ素・ジエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素・ジブチルアミン錯体、三フッ化ホウ素・ピペリジン錯体、三フッ化ホウ素・ジベンジルアミン錯体、三塩化ホウ素・ジメチルオクチルアミン錯体等］；有機金属塩［オクチル酸スズ、オクチル酸亜鉛、ジラウリン酸ジブチルスズ、アルミニウムアセチルアセトン錯体等］等が挙げられる。

中でも、硬化促進剤（Ｃ）としては、硬化物の耐熱性及び機械特性の観点で、ルイス酸と塩基との錯体が好ましい。

なお、本発明の硬化性組成物において硬化促進剤（Ｃ）は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、硬化促進剤（Ｃ）としては、商品名「Ｕ−ＣＡＴ ＳＡ ５０６」、「Ｕ−ＣＡＴ ＳＡ １０２」、「Ｕ−ＣＡＴ ５００３」、「Ｕ−ＣＡＴ １８Ｘ」、「Ｕ−ＣＡＴ １２ＸＤ」（開発品）（以上、サンアプロ（株）製）；商品名「ＴＰＰ−Ｋ」、「ＴＰＰ−ＭＫ」（以上、北興化学工業（株）製）；商品名「ＰＸ−４ＥＴ」（日本化学工業（株）製）；商品名「三フッ化ホウ素モノエチルアミン」（ステラケミファ（株）製）等の市販品を使用することもできる。

本発明の硬化性組成物における硬化促進剤（Ｃ）の含有量（配合量）は、特に限定されないが、硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物の全量１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部が好ましく、より好ましくは０．０３〜５重量部、さらに好ましくは０．０３〜３重量部である。硬化促進剤（Ｃ）の含有量を０．０１重量部以上とすることにより、いっそう効率的な硬化促進効果が得られ、硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。一方、硬化促進剤（Ｃ）の含有量を１０重量部以下とすることにより、より着色が抑制され、色相に優れた硬化物が得られる傾向がある。

［ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）］
本発明の硬化性組成物は、さらにベンゾオキサジン化合物（Ｄ）を含んでいてもよい。ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）は加熱することで開環重合して、エポキシ化合物（Ａ）、アミン硬化剤（Ｂ）と共に共重合体を形成する。本発明の硬化性組成物が、ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）を含むことにより、硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。

用いられるベンゾオキサジン化合物（Ｄ）としては、ベンゾオキサジン骨格を有し硬化可能な化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、下記式（３）又は（３'）で表される化合物が挙げられる。

［式中、Ｒ²⁴は、水素原子の１個又は２個以上がハロゲン原子で置換されていても良い炭素数１〜３のアルキレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＣＯ−、−ＳＯ₂−、及び下記式（ａ）〜（ｍ）

（式中、Ｒ²⁵は水素原子、又は炭化水素基を示す）
で表される基から選択される基を示す。Ｒ²⁵は水素原子、又は炭化水素基を示す。ｕ、ｖは同一又は異なって１〜４の整数を示す］

Ｒ²⁴における水素原子の１個又は２個以上がハロゲン原子で置換されていても良い炭素数１〜３のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基や、前記直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基の水素原子の１個又は２個以上がハロゲン原子で置換された基（例えば、ビス（トリフルオロメチル）メチレン基等）などを挙げることができる。

Ｒ²⁵における炭化水素基には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、及びこれらが単結合を介して結合した基等が含まれる。

前記脂肪族炭化水素基としては、Ｃ_1-20（＝炭素数１〜２０）の脂肪族炭化水素基が好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、デシル基、ドデシル基等のＣ_1-20程度（好ましくはＣ_1-10、特に好ましくはＣ_1-3）のアルキル基；ビニル基、アリル基、１−ブテニル基等のＣ_2-20程度（好ましくはＣ_2-10、特に好ましくはＣ_2-3）のアルケニル基；エチニル基、プロピニル基等のＣ_2-20程度（好ましくはＣ_2-10、特に好ましくはＣ_2-3）のアルキニル基等を挙げることができる。

前記脂環式炭化水素基としては、Ｃ_3-20（＝３〜２０員）脂環式炭化水素基が好ましく、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基等のＣ_3-20程度（好ましくはＣ_3-15、特に好ましくはＣ_5-8）のシクロアルキル基；シクロペンテニル基、シクロへキセニル基等のＣ_3-20程度（好ましくはＣ_3-15、特に好ましくはＣ_5-8）のシクロアルケニル基；パーヒドロナフタレン−１−イル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、トリシクロ［５．２．１．０^2,6］デカン−８−イル基、テトラシクロ［４．４．０．１^2,5．１^7,10］ドデカン−３−イル基等の橋かけ環式炭化水素基等を挙げることができる。

前記芳香族炭化水素基としては、Ｃ_6-14（特に、Ｃ_6-10）芳香族炭化水素基が好ましく、例えば、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。

前記結合した基（より詳細には、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基から選択される２以上の基が単結合を介して結合した基）としては、シクロアルキル置換アルキル基、アラルキル基、アルキル置換アリール基等が含まれる。

上記炭化水素基は、種々の置換基［例えば、ハロゲン原子、オキソ基、ヒドロキシル基、置換オキシ基（例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基等）、カルボキシル基、置換オキシカルボニル基（例えば、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基等）、置換又は無置換カルバモイル基、シアノ基、ニトロ基、置換又は無置換アミノ基、スルホ基、複素環式基等］を有していてもよい。前記ヒドロキシル基やカルボキシル基は有機合成の分野で慣用の保護基で保護されていてもよい。また、脂環式炭化水素基や芳香族炭化水素基の環には芳香族性又は非芳香族性の複素環が縮合していてもよい。

ｕ、ｖは同一又は異なって１〜４の整数を示す。ｕ又はｖが２〜４の整数である場合、２〜４個のＲ²⁵は同一であってもよく、異なっていてもよい。

ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）の具体例としては、下記式（3-1）〜（3-10）で表される化合物を挙げることができる。これらは１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

本発明において、式（３）又は式（３’）で表されるベンゾオキサジン化合物としては、例えば、商品名「Ｐ−ｄ型ベンゾオキサジン」、「Ｆ−ａ型ベンゾオキサジン」（以上、四国化成工業（株）製）、商品名「ＢＸＺ−１（ＢＳ−ＢＸ９）」、「ＢＸＺ−２（ＢＦ−ＢＸＺ）」、「ＢＸＺ−３（ＢＡ−ＢＸＺ）」（以上、小西化学工業（株）製）等の市販品を使用しても良い。

ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）の融点は、例えば３０〜１３０℃、好ましくは４０〜１２０℃、特に好ましくは５０〜１１０℃である。

本発明の硬化性組成物が、ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）を含む場合、その含有量（配合量）は、特に限定されないが、硬化性組成物に含まれるエポキシ化合物の全量１００重量部に対して、５０〜２００重量部が好ましく、より好ましくは６０〜１５０重量部である。ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）の含有量を５０重量部以上とすることにより、硬化を十分に進行させることができ、硬化物の耐熱性及び機械特性がより向上する傾向がある。一方、ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）の含有量を２００重量部以下とすることにより、より着色が抑制され、色相に優れた硬化物が得られる傾向がある。

［添加剤］
本発明の硬化性組成物は、上記以外にも、本発明の効果を損なわない範囲内で各種添加剤を含んでいてもよい。上記添加剤としては、例えば、水酸基を有する化合物（例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等）、消泡剤（例えば、シリコーン系やフッ素系消泡剤等）、レベリング剤、シランカップリング剤（例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等）、界面活性剤、無機充填剤（例えば、シリカ、アルミナ等）、難燃剤、着色剤、イオン吸着体、顔料、蛍光体（例えば、ＹＡＧ系の蛍光体微粒子、シリケート系蛍光体微粒子等の無機蛍光体微粒子等）、離型剤等の慣用の添加剤が挙げられる。

本発明の硬化性組成物は、特に限定されないが、必要に応じて加熱した状態で、上記の各成分を攪拌・混合することにより調製することができる。なお、本発明の硬化性組成物は、各成分があらかじめ混合されたものをそのまま使用する１液系の組成物として使用することもできるし、例えば、別々に保管しておいた２以上の成分（各成分は２以上の成分の混合物であってもよい）を使用前に所定の割合で混合して使用する多液系（例えば、２液系）の組成物として使用することもできる。上記攪拌・混合の方法は、特に限定されず、例えば、ディゾルバー、ホモジナイザー等の各種ミキサー、ニーダー、ロール、ビーズミル、自公転式攪拌装置等の公知乃至慣用の攪拌及び混合手段を使用できる。また、攪拌・混合後、真空下にて脱泡してもよい。

＜硬化物＞
本発明の硬化性組成物を硬化させることにより、優れた耐熱性及び機械特性（特に、高い強度及び弾性率）を有する硬化物（「本発明の硬化物」と称する場合がある）を得ることができる。硬化の際の加熱温度（硬化温度）は、特に限定されないが、５０〜２２０℃が好ましく、より好ましくは６０〜２１０℃、さらに好ましくは８０〜２００℃である。また、硬化の際に加熱する時間（硬化時間）は、特に限定されないが、３０〜６００分が好ましく、より好ましくは４５〜５４０分、さらに好ましくは６０〜４８０分である。硬化温度と硬化時間が上記範囲の下限値より低い場合は硬化が不十分となり、逆に上記範囲の上限値より高い場合は構成成分の分解が起きる場合があるので、いずれも好ましくない。硬化条件は種々の条件に依存するが、例えば、硬化温度を高くした場合は硬化時間を短く、硬化温度を低くした場合は硬化時間を長くする等により、適宜調整することができる。なお、硬化は一段階で進行させることもできるし、二段階以上の多段階に分けて進行させることもできる。

本発明の硬化性組成物の硬化は、常圧下で行ってもよいし、減圧下又は加圧下で行ってもよい。また、硬化させる際の雰囲気は、硬化を阻害するものでない限り特に限定されず、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等のいずれであってもよい。

本発明の硬化物のＴＭＡ（熱機械分析）により測定されるガラス転移温度（Ｔｇ）は、特に限定されないが、２００℃以上が好ましく、より好ましくは２１０℃以上である。上記ガラス転移温度が２００℃以上であることにより、より高温においても使用できる傾向がある。なお、上記ガラス転移温度はＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して測定され、より具体的には、実施例に記載の方法により測定される。

本発明の硬化物のガラス転移温度（ＴＭＡにより測定されるガラス転移温度）より低温における線膨張係数（α１）は、特に限定されないが、６５ｐｐｍ／℃以下が好ましく、より好ましくは６０ｐｐｍ／℃以下、さらに好ましくは５５ｐｐｍ／℃以下であり、特に好ましくは５２ｐｐｍ／℃以下である。線膨張係数（α１）が６５ｐｐｍ／℃以下であることにより、より高温においても使用できる傾向がある。なお、上記線膨張係数はＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して測定され、より具体的には、実施例に記載の方法により測定される。

本発明の硬化物のＤＭＡ（動的粘弾性測定）により測定されるガラス転移温度（Ｔｇ）は、特に限定されないが、２１０℃以上が好ましく、より好ましくは２２０℃以上であり、特に好ましくは２３０℃以上である。ガラス転移温度が２１０℃以上であることにより、より高温においても使用できる傾向がある。なお、上記ガラス転移温度はＤＭＡにより測定され、より具体的には、実施例に記載の方法により測定される。

本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物が上記構成を有するために、優れた機械特性（特に高い弾性率）を示す。詳しくは、本発明の硬化物の曲げ弾性率は、特に限定されないが、３．８ＧＰａ以上が好ましく、４．０ＧＰａ以上がより好ましく、さらに好ましくは４．２ＧＰａ以上である。上記曲げ弾性率は、ＪＩＳ ７１７１：２００８に準拠して測定され、より具体的には、実施例に記載の方法により測定される。

本発明の硬化性組成物は、上述のように優れた耐熱性及び機械特性を有する硬化物を形成できるため、例えば、機械部品材料、電気・電子部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成形材料、コーティング材料、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：fiber reinforced plastics、例えば、ＧＦＲＰ（glass fiber reinforced plastics）、ＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）等）材料、プラスチック形成材料等の各種用途に使用することができ、特に、高い機械特性が要求される用途（特に、構造材、例えば、航空機材料等のコンポジット等）にも適用可能である。また、本発明の硬化性組成物は、粘度を適切に調節することにより、プリプレグシート形成用の樹脂シートに使用することもできる。

また、本発明の硬化物は優れた耐熱性を有するため、鉛フリーはんだ実装にも適用可能である。例えば、本発明の硬化性組成物を用いて半導体素子等を基板上に実装する工程においては、他の電子部品の表面実装と同一のはんだリフロープロセスにて直接実装することができ、極めて効率的な製品の製造が可能となる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、表１における「−」は、当該成分の配合を行わなかったこと、又は評価を行わなかったことを意味する。

実施例１
表１に示す配合割合でイソホロンジアミン（商品名「ベスタミンＩＰＤ」、エボニックデグサジャパン（株）製）と三フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体（商品名「三フッ化ホウ素モノエチルアミン」、ステラケミファ（株）製）とを、自公転式攪拌装置（商品名「あわとり練太郎ＡＲ−２５０」、（株）シンキー製、以下同じ）を使用して均一に配合し、脱泡して、アミン硬化剤と硬化促進剤との混合物（硬化剤組成物）を得た。
次に、表１に示す配合割合となるように、２，３−ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）オキシランと上記で得た硬化剤組成物とを、自公転式攪拌装置を使用して均一に配合し、脱泡して、硬化性組成物（硬化性エポキシ樹脂組成物）を製造した。
上記で得た硬化性組成物を成型機に注型し、表１に示す硬化条件［９０℃で２時間（１ｓｔ ｃｕｒｅ）、続いて２００℃で２時間（２ｎｄ ｃｕｒｅ）］で加熱することによって硬化させ、硬化物を製造した。

実施例２
表１に示す配合割合（単位：重量部）でイソホロンジアミン（商品名「ベスタミンＩＰＤ」、エボニックデグサジャパン（株）製）、ＤＤＳ（商品名「セイカキュア（登録商標）Ｓ」（４，４’−ジアミノジフェニルスルホン）、和歌山精化工業（株）製）と２，３−ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）オキシラン、および三フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体（商品名「三フッ化ホウ素モノエチルアミン」、ステラケミファ（株）製）を、自公転式攪拌装置（商品名「あわとり錬太郎ＡＲ−２５０」、（株)シンキー製）を使用して均一に配合し、脱泡して硬化剤組成物を製造した。
上記で得られた硬化性エポキシ樹脂組成物を成型機に注型し、表１に示す硬化条件[１００℃で１時間（１ｓｔ ｃｕｒｅ）、１２０℃で１時間（２ｎｄ ｃｕｒｅ）、１６０℃で１時間（３ｒｄ ｃｕｒｅ）、続いて２００℃で２時間（４ｔｈ ｃｕｒｅ）]で加熱することによって硬化させ、硬化物を製造した。

比較例１〜６
エポキシ化合物の種類、硬化剤組成物の組成、及び硬化条件を表１に示すように変更したこと以外は実施例１と同様にして、硬化性組成物及びその硬化物を製造した。

［評価］
実施例及び比較例で得た硬化物について、以下の評価を実施した。

（１）ガラス転移温度及び線膨張係数の測定（ＴＭＡ）
ＴＭＡ測定装置（エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製、商品名「ＴＭＡ／ＳＳ１００」）を使用し、ＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠した方法により、窒素雰囲気下、昇温速度：５℃／分、測定温度範囲：３０〜２５０℃の条件で、硬化物の熱機械分析を行った。得られた熱膨張曲線から、硬化物のガラス転移温度（Ｔｇ）及び線膨張係数（α１）を求めた。なお、ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ガラス転移点前後の曲線に接線を引き、これらの接線の交点から求めた。また、上記で求めたガラス転移温度より低温側の直線の勾配を線膨張係数（α１）として求めた。

（２）ガラス転移温度の測定（ＤＭＡ）
硬化物（厚さ０．５ｍｍ）より、厚さ０．５ｍｍ×幅８ｍｍ×長さ４０ｍｍのサイズのサンプルを切り出し、動的粘弾性測定装置（ＤＭＡ）（セイコーインスツルメント（株）製）を用いて、上記サンプルの損失正接（ｔａｎδ）のピークトップ温度をガラス転移温度（Ｔｇ）として求めた。なお、動的粘弾性測定は、窒素気流下、測定温度範囲：−５０〜３００℃、昇温速度：３℃／分、変形モード：引張モード、周波数１０Ｈｚの条件で実施した。
（３）曲げ試験
厚さ４ｍｍ×幅１０ｍｍ×長さ８０ｍｍの硬化物をサンプルとして、テンシロン万能試験機（（株）オリエンテック製）を使用して、エッジスパン：６７ｍｍ、曲げ速度：２ｍｍ／分の条件で、ＪＩＳ Ｋ７１７１：２００８に準拠した３点曲げ試験を行うことにより、硬化物の曲げ弾性率を測定した。

なお、本実施例で使用した成分は、以下の通りである。
（エポキシ化合物）
２，３−ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）オキシラン：国際公開第２０１３／０３８９４５号の実施例５に開示された方法により製造したもの
セロキサイド２０２１Ｐ：商品名「セロキサイド２０２１Ｐ」（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（３，４−エポキシ）シクロヘキサンカルボキシレート）、（株）ダイセル製
ＹＤ１２８：商品名「ＹＤ１２８」（ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）、新日鉄住金化学（株）製
ＭＹ０６１０：商品名「アラルダイトＭＹ０６１０」（グリシジルアミン型エポキシ樹脂）、ハンツマンアドバンスドマテリアルズ社製
（アミン硬化剤）
ベスタミンＩＰＤ：商品名「ベスタミンＩＰＤ」（イソホロンジアミン）、エボニックデグサジャパン（株）製
ＤＤＳ：商品名「セイカキュア（登録商標）Ｓ」（４，４’−ジアミノジフェニルスルホン）、和歌山精化工業（株）
（硬化促進剤）
ＢＦ₃・ＭＥＡ：商品名「三フッ化ホウ素モノエチルアミン」（三フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体）、ステラケミファ（株）製

表１に示すように、本発明の硬化性組成物（実施例１及び実施例２）を硬化させて得られる硬化物は、優れた耐熱性（特に、高いガラス転移温度）と機械特性とを兼ね備えることが確認された。

Claims (8)

1. 下記式（１）
   

   

   ［式中、Ｒ¹〜Ｒ²⁰は、同一又は異なって、水素原子、メチル基又はエチル基を示す。］
   で表されるエポキシ化合物（Ａ）と、アミン硬化剤（Ｂ）とを含むことを特徴とする硬化性組成物。
2. アミン硬化剤（Ｂ）が、脂肪族ポリアミン、脂環式ポリアミン、芳香族ポリアミン、変性ポリアミン、２級アミン及び３級アミンからなる群より選択される少なくとも１つである請求項１に記載の硬化性組成物。
3. アミン硬化剤（Ｂ）が、ジアミノジフェニルスルホン（Ｂ１）、ジシアンジアミド（Ｂ２）及び下記式（２）
   

   

   ［式中、Ｒ²¹及びＲ²³は、同一又は異なって、炭素数１〜４のアルキレン基又は炭素数６〜１２のアリーレン基を示す。ｓは０又は１を示す。Ｒ²²は、一価の有機基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、窒素原子含有基又はハロゲン原子を示す。ｔは、０〜１０の整数を示す。］
   で表される化合物（Ｂ３）からなる群より選択される少なくとも１つである請求項１又は２に記載の硬化性組成物。
4. アミン硬化剤（Ｂ）がイソホロンジ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組成物。
5. 硬化促進剤（Ｃ）をさらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
6. 硬化促進剤（Ｃ）がルイス酸と塩基との錯体である請求項５に記載の硬化性組成物。
7. ベンゾオキサジン化合物（Ｄ）をさらに含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の硬化性組成物の硬化物。