JP2583789B2 - エポキシ樹脂硬化用ポリチオール化合物 - Google Patents

エポキシ樹脂硬化用ポリチオール化合物

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Description

【発明の詳細な説明】 「利用分野」 本発明はエポキシ樹脂の硬化剤として有用な新規のポ
リチオール化合物に関する。
「従来技術」 一般に、エポキシ樹脂は接着性、強度、耐熱性及び電
気特性に優れ、更に硬化時の収縮が極めて少ない等の特
色ある機能を有している為、塗料、接着剤、電気電子部
品として、又土木建築分野にも広く用いられてきた。
近年、従来の加熱硬化だけでなく、例えば屋外での施
工等、物理的或は経済的な面から加熱硬化が不可能な場
合にもその使用が始められ、従って低温且つ迅速な硬化
がエポキシ樹脂に要求されてきた。
然し乍ら、現在硬化剤として用いられているアミン
類、酸無水物類、ポリアミド類等では、低温且つ迅速な
硬化が難しく、これらに代わる硬化剤として幾つかのチ
オール系化合物が用いられている。例えば、現在既に使
用されている下記式にて示されるポリメルカプタン [ここに、Rは脂肪族炭化水素基、nは1〜2] を用いた場合、常温にてエポキシ樹脂の硬化は可能であ
っても、このメルカプタン自身が高粘度であり低温での
作業性が悪く、又耐酢酸性等の耐薬品性も悪い。
特開昭59−78230号公報には該硬化剤としてチオアル
キルカルボン酸と多価アルコール又はエポキシ化合物と
を反応させて得られるポリチオアルキルカルボン酸エス
テルが開示されている。このエステルを該硬化に使用す
ると常温で迅速に行う事が出来、又、硬化後の樹脂の耐
候性及び耐黄変性が向上するが、この硬化剤にはエステ
ル結合が含まれる為、耐薬品性、特に耐アルカリ性が極
めて悪く、硬化後の成形品をアルカリと接触する様な用
途に使用することができない。
特開昭59−182817号公報には、エポキシ樹脂の硬化剤
としてエポキシ−チオール付加物が開示されているが、
この様な付加物ではチオール化合物特有の悪臭は薄れる
が低温での速硬化は難しく又、該付加物である為の室温
近辺の温度では非常に粘調であり、作業性が著しく悪
い。
以上の様に、現在迄に既に開示された先行の技術にあ
っては、ポリチオール系硬化剤はいずれも粘度が極めて
高く従って作業性が低下し、更に耐アルカリ性、耐酸性
等の耐薬品性が悪く、必ずしも満足出来る硬化剤とは成
りえなかった。
「課題を解決する為の手段」 本発明者らは、以上の問題点及び改質すべき樹脂の特
性を考慮して低粘度且つ高作業性であり、低温での硬化
後のエポキシ樹脂の耐水性、耐薬品性を向上させ得るポ
リチオール化合物について鋭意検討した結果、公知文献
には記載されていない特定の化合物を発見するに至っ
た。
即ち、本発明は下記一般式[I]にて示されるエポキ
シ樹脂硬化用ポリチオール化合物である。
A[(CH2O)aC3H6(SCH2CH2)b(OCH2CH2)cSH]m
[I] 「ここにAは(HOCH2dC−、 なるイソシアヌレート残基を、aは0又は1を、bは1
から4の整数を、cは0又は1から3までの整数を、R
はメチル基又はエチル基を示し、 (i)Aが(HOCH2)dC−である場合 aは1を、dは0,1又は2を、mは4−dなる整数を
示し、 (ii)Aが である場合 aは1を、eは0又は1を、mは3−eなる整数を示
し、 (iii)Aが上記イソシアヌレート残基である場合 aは0、mは3を示す。」 本発明にあって上記一般式[I]にて示される化合物
の製法には特に限定はないが、その経済性、生産性等を
考慮すると下記の如き方法が好ましい。
即ち、下記に示す一般式[II]にて示される。
A[(CH2O)aCH2CH=CH2]m [II] 「ここに、A、a、mは前述と同じ。」 ポリアリル化合物に下記一般式[III]にて示される H(SCH2CH2)b(OCH2CH2)cSH [III] 「ここにb、cは前述と同じ。」 ジチオールを付加させることによって製造する方法或
は上記一般式[II]にて示されるポリアリル化合物と下
記一般式[IV]にて示される H(SCH2CH2)bOH [IV] 「ここにbは前述と同じ。」 水酸基のβ位にメルカプト基又はスルフィド結合を持
つヒドロキシメルカプタン類を付加後、水酸基を公知の
方法でチオール化することによって製造する方法であ
る。
一般式[I]にて示される本発明の化合物の具体例と
しては、 ペンタエリスリトールテトラキス(6−メルカプト−
4−チアヘキシル)エーテル C(CH2OC3H6SCH2CH2SH) ペンタエリスリトールテトラキス(9−メルカプト−
7−オキサ−4−チアノニル)エーテル、ペンタエリス
リトールテトラキス(12−メルカプト−7,10−ジオキサ
−4−チアドデシル)エーテル、ペンタエリスリトール
テトラキス(15−メルカプト−7,10,13−トリオキサ−
4−チアペンタデシル)エーテル、ペンタエリスリトー
ルテトラキス(9−メルカプト−4,7−ジチアノニル)
エーテル、 ペンタエリスリトールトリス(6−メルカプト−4−
チアヘキシル)エーテル HOCH2C(CH2OC3H6SCH2CH2SH) ペンタエリスリトールトリス(9−メルカプト−7−
オキサ−4−チアノニル)エーテル、ペンタエリスリト
ールトリス(12−メルカプト−7,10−ジオキサ−4−チ
アドデシル)エーテル、ペンタエリスリトールトリス
(9−メルカプト−4,7−ジチアノニル)エーテル、ペ
ンタエリスリトールビス(6−メルカプト−4−チアヘ
キシル)エーテル、 トリメチロールプロパントリス(6−メルカプト−4
−チアヘキシルエーテル) CH3CH2C(CH2OC3H6SCH2CH2SH)、 トリメチロールプロパントリス(9−メルカプト−7
−オキサ−4−チアノニル)エーテル、トリメチロール
プロパントリス(12−メルカプト−7,10−ジオキサ−4
−チアドデシル)エーテル、トリメチロールプロパント
リス(9−メルカプト−4,7−ジチアノニル)エーテ
ル、トリメチロールプロパンビス(9−メルカプト−7
−オキサ−4−チアノニル)エーテル、 トリメチロールエタントリス(6−メルカプト−4−
チアヘキシル)エーテル CH3CH2C(CH2OC3H6SCH2CH2SH) トリメチロールエタントリス(9−メルカプト−7−
オキサ−4−チアノニル)エーテル、 トリス(6−メルカプト−4−チアヘキシル)イソシ
アヌレート、トリス(9−メルカプト−7−オキサ−4
−チアノニル)イソシアヌレート、トリス(12−メルカ
プト−7,10−ジオキサ−4−チアドデシル)イソシアヌ
レート及びトリス(9−メルカプト−4,7−ジチアノニ
ル)イソシアヌレート等を挙げることが出来、これらの
化合物の後記する用途には種々の混合物として使用出来
る事は云うまでもない。
本発明の化合物は全て末端にメルカプト基を有し、従
って、この活性基を利用するあらゆる用途に使用出来る
ことは云う迄もないが、エポキシ樹脂の低温硬化用硬化
剤として用いればその効果が一段と発揮される。即ち、
このポリチオール化合物の略全てが各種のエポキシ樹脂
と相溶性が良く、低粘度であり取扱いが容易であり、エ
ポキシ樹脂の硬化剤として使用した場合該樹脂の低温硬
化性が優れ、又一分子中に複数の官能基を有する為架橋
密度が高くなる。更に、この化合物のヘテロ原子が関与
する結合がエーテル結合或はスルフィド結合のみであ
り、従って耐薬品性に優れている。
現在迄に公知のエポキシ樹脂の略全てに対して本発明
のポリチオール化合物を硬化剤として使用しうるが、こ
れらのエポキシ樹脂としては、多価フェノール例えば、
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)スルホン等のビスフェノール、ハイ
ドロキノン、レゾルシン等のジグリシジルエーテル、ノ
ボラック或はレゾール樹脂からのエポキシ樹脂その他の
エポキシ樹脂等を例示出来る。
以上の如きエポキシ樹脂の硬化に際して、更に促進剤
が要求されれば、例えば2,4,6−トリス(ジメチルアミ
ノメチル)フェノール等の促進剤を共存させ硬化を行う
こともできるし、他の添加剤を共存させ得ることも云う
迄もない。
更に、本発明に示されるポリチオール化合物は当然の
事ながら、他の種々の用途、高屈折率の含硫黄ウレタン
系プラスチック・レンズの原料、ガスバリヤー性のある
ポリアクリロニトリル樹脂、感光性樹脂の架橋剤等の機
能性高分子化合物の一成分として使用出来ることは云う
迄もない。
「実施例」 以下に実施例及び比較例を挙げ本発明を更に詳しく説
明するが以下に「部」と示すのは、特に示さない限り重
量部を示す。
尚、以下の実施例に於いて、用いられたペンタエリス
リトール、トリメチロールプロパン及びトリメチロール
エタンのアリルエーテル類は米国特許第3,428,693号に
記載された方法に準じて製造されたものであり、それら
の組成は以下に示す通りである。
ペンタエリスリトールトリアリルエーテルと記載され
る場合、 ジアリル体 8% トリアリル体 84% テトラ体 8%、 ペンタエリスリトールテトラアリルエーテルと記載さ
れる場合、 トリアリル体 2% テトラ体 98% トリメチロールプロパントリアリルエーテルと記載さ
れる場合、 ジアリル体 2% トリアリル体 98% トリメチロールエタントリアリルエーテルと記載され
る場合、 ジアリル体 2% トリアリル体 98% 実施例1 60〜70℃に加熱した1,5−ジメルカプト−3−オキサ
ペンタン253部にペンタエリスリトールトリアリルエー
テル52部を滴下し、滴下終了後、更に同温度で3時間反
応を続けた。アリル基に対するメルカプト基の付加反応
後、未反応の1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン1
79部を減圧蒸溜により回収し、未蒸溜物122部を得た。
この未蒸溜物のメルカプタン価を測定した所、3.9meq
/gであった。このものの赤外分光分析の結果、原料アリ
ル化合物に特有の3150-1cm、3000-1cm、1645-1cm、1420
-1cm、990-1cm及び920-1cmの吸収ピークは消滅し、新た
にメルカプト基に特有の2550-1cmの吸収ピークが認めら
れた。
これらの結果から、上記の未蒸溜物が実質的にペンタ
エリスリトールトリス(9−メルカプト−7−オキサ−
4−チアノニル)エーテルである事が判明した。
また、この化合物の粘度は25℃で610センチポイズで
ぁつた。
実施例2 アリル基1当量に対して6倍モル当量の1,5−ジメル
カプト−3−チアペンタン546部を80〜90℃に加熱し、
ここへトリメチロールプロパントリアリルエーテル50部
を滴下し、滴下終了後更に同温度で1時間反応を続け
た。反応終了後、未反応の1,5−ジメルカプト−3−チ
アペンタン450部を蒸溜回収し、未蒸溜物13部を得た。
この残留物のメルカプタン価を測定した所、4.1meq/g
であった。このものの赤外分光分析の結果、原料アリル
化合物に特有の3150-1cm、3000-1cm、1645-1cm、1420-1
cm、990-1cm及び920-1cmの吸収ピークは消滅し、新たに
メルカプト基に特有の2550-1cmの吸収ピークが認められ
た。
以上の分析結果から、この残留物がトリメチロールプ
ロパントリス(9−メルカプト−4,7−ジチアノニル)
エーテルであることが判明した。
又、このものの25℃に於ける粘度は400cpsであった。
実施例3 1,5−ジメルカプト−3−オキサペンタン245部及びト
リアリルイソシアヌレート48部を用い、実施例1記載の
方法で反応を行った。
得られた未蒸溜物の重量は85部であった。このものの
メルカプタン価は4.2meq/gであったこと、及び赤外分光
分析の結果からこのものがトリス(9−メルカプト−7
−オキサ−4−チアノニル)イソシアヌレートであるこ
とが判明した。
実施例4 80℃に加熱したメルカプトエタノール53部にペンタエ
リスリトール40部を滴下し、滴下終了後、更に同温度で
6時間反応を続け、ペンタエリスリトールテトラキス
(6−ヒドロキシ−4−チアヘキシル)エーテルを製造
した。つぎにこの化合物をチオ尿素62部を用い、公知の
方法にて水酸基をのチオール化した後、生じたイソチウ
ロニウム塩を分解し、公知の後処理により、生成物100
部を得た。
この生成物のメルカプタン価及び赤外分光分析によ
り、この生成物はペンタエリスリトールテトラキス(6
−メルカプト−4−チアヘキシル)エーテルであること
が判明した。
実施例5〜13 第1表に示す種々のジチオール及び種々のポリアリル
化合物を用いて実施例1記載の方法を繰り返し、第1表
に示すポリチオール化合物を得た。
実施例14〜17 実施例4に示すのと同様の方法にて、第1表に示す種
々のポリアリル化合物をメルカプトエタノールを用いて
ヒドロキシエチルスルフィド化後、チオ尿素にてチオー
ル化して第1表に示すポリチオール化合物を得た。
実施例18〜24 実施例1〜4で得られたチオール化合物を用いてエポ
キシ樹脂を硬化させ、得られた成形品の耐薬品性及び吸
水性を調べ、それらの結果を第2表に示した。
尚、使用したエポキシ樹脂はエポキシ当量190の「エ
ピコート815」(油化シェルエポキシ社製)であり、硬
化促進剤として2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチ
ル)フェノール(DMP−30と略す。)を用いた。又、硬
化は25℃で行ない、耐薬品性及び吸水性の測定はJIS−6
911に準拠した方法で行った。
比較例1〜3 以下の3種のポリチオール化合物を用いて、実施例18
〜24に示すのと同様の硬化試験を行ない、それらの結果
を第2表に示した。
比較例1:ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカ
プトプロピオネート) 比較例2:トリメチロールプロパントリス(3−メルカプ
トプロピオネート) 比較例3:市販ポリチオール(メルカプタン価3.6meq/g、
粘度1500cps/25℃の3官能性ポリチオールである。) これらの結果から明かな様に、比較例1,2の硬化剤で
は耐アルカリ性が劣り、また比較例3の硬化剤では耐酢
酸性が劣る。これらに対して本発明のポリチオール化合
物を硬化剤として用いれば、どの結果を見ても優れてお
り、更に低温硬化も可能であることが明白であり、本発
明の化合物は非常にバランスの取れたエポキシ樹脂用低
温速硬化剤であることが判る。
「発明の効果」 本発明に示されるポリチオール化合物をエポキシ樹脂
の硬化剤として用いた場合、従来の含硫黄硬化剤に比べ
て低粘度であり、従って取扱いが容易であり硬化温度が
低くてよく、しかも、硬化後の該樹脂の耐薬品性及び耐
水性が向上する。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式[I]にて示されるエポキシ樹
    脂硬化用ポリチオール化合物。 A[(CH2O)aC3H6(SCH2CH2)b(OCH2CH2)cSH]m
    [I] 「ここにAは (HOCH2dC−、 なるイソシアヌレート残基を、aは0又は1を、bは1
    から4の整数を、cは0又は1から3までの整数を、R
    はメチル基又はエチル基を示し、 (i)Aが(HOCH2)dC−である場合 aは1を、dは0、1又は2を、mは4−dなる整数を
    示し、 (ii)Aが である場合 aは1を、eは0又は1を、mは3−eなる整数を示
    し、 (iii)Aが上記イソシアヌレート残基である場合 aは0、mは3を示す。」
  2. 【請求項2】前記Aが(HOCH2)dC−、aが1、dが0
    又は1、mが4−dであり、且つbが1の場合にCが
    0、1、2であり、bが2の場合にCが0である特許請
    求の範囲第1項記載のポリチオール化合物。
  3. 【請求項3】前記Aが aが1、eが0、mが3、Rがメチル基又はエチル基で
    あり、且つbが1の場合にCが0、1、2であり、bが
    2の場合にCが0である特許請求範囲第1項記載のポリ
    チオール化合物。
  4. 【請求項4】前記Aが なるイソシアヌレート残基、aが0、mが3であり、且
    つbが1の場合にCが0又は1、bが2の場合にCが0
    である特許請求の範囲第1項記載のポリチオール化合
    物。
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