JP2963739B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は硬化性エポキシ樹脂組成物およびそれを用い
たBステージのエポキシ樹脂組成物に関する。
<従来の技術および発明が解決しようとする課題> Bステージのエポキシ樹脂組成物を得ることができる
アミン系硬化剤を含有する硬化性エポキシ樹脂組成物と
しては、ジアミノジフェニルメタンのごとき芳香族アミ
ン系硬化剤を含有するものが提案されている。この硬化
剤が常温ではエポキシ樹脂に難溶でありしかもそのほと
んどが固形物であるので、当該硬化性エポキシ樹脂組成
物は常温では均一なものとはならない。したがって、当
該硬化性エポキシ樹脂組成物はそのままでは常温下でB
ステージへの硬化反応が進行しない。このため当該硬化
性エポキシ樹脂組成物を加熱反応させ、途中で急冷して
反応を停止させるという方法でBステージのエポキシ樹
脂組成物を得る。しかし、この方法では反応させる量に
よって発熱が異なりまた急激に反応が進行するため温度
コントロールが難しく、さらに冷却方法に難しい点があ
るので、当該硬化性エポキシ樹脂組成物は一定品質のB
ステージのエポキシ樹脂組成物を与えるのが困難であ
る。
また、当該硬化性エポキシ樹脂組成物を有機溶剤に均
一に溶解させてBステージのエポキシ樹脂組成物を得る
ことができるが、有機溶剤を後で除去する必要があり安
全衛生面、作業環境の汚染、省資源面で問題がある。
なお、アミン系硬化剤として脂肪族または脂環式アミ
ンを含有する硬化性エポキシ樹脂組成物があるが、この
硬化剤のエポキシ樹脂に対する反応性が高いため、この
硬化性エポキシ樹脂組成物からBステージのエポキシ樹
脂組成物を得ることができない。
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、一定品質のBステージのエポ
キシ樹脂組成物を容易に得ることのできる硬化性エポキ
シ樹脂組成物を提供すること、および該硬化性エポキシ
樹脂組成物を用いたBステージの樹脂組成物を提供する
ことにある。
<課題を解決するための手段> 本発明は(a)エポキシ樹脂および(b)一般式: (式中、Rは水素原子、低級アルキル基、低級アルコキ
シ基またはハロゲン原子を示す)で表わされる化合物を
含有することを特徴とする硬化性エポキシ樹脂組成物、
および当該硬化性エポキシ樹脂組成物を用いて得られる
Bステージのエポキシ樹脂組成物に関するものである。
本発明の特徴は、硬化剤として常温で低粘度液状であ
る前記一般式(1)で表わされる化合物を用いることに
ある。
本発明は、本硬化剤を用いることにより常温、無溶剤
にて低粘度で均一なエポキシ樹脂組成物が得られ、加熱
することなく、常温で当該エポキシ樹脂組成物のBステ
ージ化がスムーズに進行し一定品質のBステージの樹脂
組成物を容易に得ることができることを見出し完成する
に至ったものである。
また驚くべきことに本発明のBステージの樹脂組成物
は芳香族アミンに基づく従来のBステージの樹脂組成物
に比べ比較的低温で硬化が可能であり、硬化物の着色が
少なく、接着強度、耐衝撃性が良好であった。
本発明のBステージの樹脂組成物は貯蔵安定性に優れ
たものである。
本発明に用いられるエポキシ樹脂としては具体的に
は、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどの多価フ
ェノールとエピクロルヒドリンを反応させて得られるビ
スフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エ
ポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂、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
ク型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂、ジ
アミノジフェニルメタンとエピクロルヒドリンを反応さ
せて得られるジアミノジフェニルメタングリシジルエー
テルなどのポリグリシジルアミン化合物、さらにビスフ
ェノール型エポキシ樹脂またはノボラック型エポキシ樹
脂のエポキシ基をグリコール類、カルボン酸類、アミン
類、ビスフェノール類、イソシアネート化合物等の1種
又は2種以上と付加反応させて得られる付加反応生成物
と、当該エポキシ樹脂とからなる変性エポキシ樹脂等が
挙げられる。これらエポキシ樹脂は単独又は2種以上を
使用できる。
グリコール類としてはエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、プロピレングリコールなどが、カルボ
ン酸類としては(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル
酸エステル、ジカルボン酸とグリコールとのエステル、
長鎖アルキル脂肪酸などが、及びアミン類としてはアル
キルモノアミン、アルキレンジアミン、アルカノールア
ミンなどが挙げられる。
変性エポキシ樹脂の市販品としては、アクアトート51
0、205、3520、2480、3540、35201、5003、5520(東都
化成(株)製)、ER−8(アクゾ社製)、デナキャスト
EM−101、EM−102、EM−103(ナガセ化成(株)製)、
アデカレジンEPE−041T、EPE−051、EPE−049、EPE−04
338、EPE−0410、EPE−0450、EPES−0420、EPES−0425
(旭電化工業(株)製)などがあげらえる。これらの中
でもビスフェノール型エポキシ樹脂、ポリグリシジルア
ミン化合物および変性エポキシ樹脂を用いた本発明の硬
化性エポキシ樹脂組成物は、比較的短時間でBステージ
の樹脂組成物を生成することができる。
本発明に用いられる硬化剤は前記一般式(1)で表わ
される化合物である。Rで表わされる低級アルキル基と
してはメチル基、エチル基、直鎖状もしくは分岐状のプ
ロピル基、直鎖状もしくは分岐状のブチル基等が挙げら
れる。Rで表わされる低級アルコキシ基としてはメトキ
シ基、エトキシ基、直鎖状もしくは分岐状のプロポキシ
基、直鎖状もしくは分岐状のブトキシ基等が挙げられ
る。Rで表わされるハロゲン原子としては塩素原子、臭
素原子、ヨウ素原子、フッ素原子が挙げられる。
本発明の硬化剤を例示すると、N−フェニル−1,3−
プロパンジアミン、N−(2−メチルフェニル)−1,3
−プロパンジアミン、N−(2−メトキシフェニル)−
1,3−プロパンジアミン、N−(2−クロルフェニル)
−1,3−プロパンジアミン、N−(3−メチルフェニ
ル)−1,3−プロパンジアミン、N−(4−メチルフェ
ニル)−1,3−プロパンジアミンなどが挙げられる。
本発明の硬化剤は、ゲミカル アブストラクト,91,2
0048dに記載された方法に基づいて得られる下記一般式
(2)で表わされるニトリルを水素還元すれば容易に製
造できる。
一般式: (式中、Rは前記に同じ。) 本発明のエポキシ樹脂と硬化剤の使用割合については
用途、目的、作業性により決められるが、一般にエポキ
シ樹脂1エポキシ当量に対して硬化剤0.4〜2.0アミン当
量、好ましくは0.5〜1.3アミン当量使用される。硬化剤
の使用量が0.5アミン当量より少ないか、1.3アミン当量
より多いと本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物
の機械強度が充分でなくなる。
本発明の貯蔵に安定なBステージのエポキシ樹脂組成
物はエポキシ樹脂を一般式(1)の硬化剤と混合し、混
合物を常温で数時間〜1日貯蔵するかまたは短時間温め
ることにより固形状の半硬化物として得られる。
変性エポキシ樹脂を用いて得られる本発明のBステー
ジのエポキシ樹脂組成物は、水への分散性が良好である
ので、一液型水分散型のBステージのエポキシ樹脂組成
物を容易に得ることができる。この一液型水分散型のB
ステージのエポキシ樹脂組成物は、固形状のBステージ
のエポキシ樹脂組成物と同様に極めて優れた貯蔵安定性
を有し常温において数カ月経過しても使用に何ら差支え
ないばかりか、一液型であるので作業性も極めて良好で
ある。一液型水分散型のBステージのエポキシ樹脂組成
物は、変性エポキシ樹脂、水、および一般式(1)の硬
化剤と混合し、混合物を常温で2〜3時間撹拌すること
により得ることができる。得られた一液型水分散型のB
ステージのエポキシ樹脂組成物を風乾等により水を除去
すると、固形状のBステージのエポキシ樹脂組成物が得
られる。
また本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物およびBステ
ージのエポキシ樹脂組成物には、上記成分以外にも必要
に応じて、硬化促進剤、充填剤、反応性希釈剤、可塑
剤、難燃剤等を配合することができる。
硬化促進剤としては2,4,6−トリス(ジメチルアミノ
メチル)フェノール、サリチル酸、クレゾール、フェノ
ール、ジオクチルスズマレエート、オクチル酸第一ス
ズ、塩化スズ、三フッ化ホウ素アミン錯体などが挙げら
れる。
充填剤としてはタルク、クレー、炭酸カルシウム、ア
スベスト粉、シリカ粉、アルミナ粉、合成樹脂粉末、各
種顔料、各種染料などが、また反応性希釈剤としてはブ
チルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテ
ル、クレジルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエ
ーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテルなどが挙
げられる。
可塑剤としてはジブチルフタレート、ジオクチルフタ
レート、トリクレジルホスフェート、各種熱可塑性樹脂
などが挙げられる。
また難燃剤としては三酸化アンチモン、水酸化アルミ
ニウム、スミセーフP(住友化学工業(株)製)などの
ようなリン化合物が挙げられる。
本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物はこれをBステー
ジ化することにより、圧縮成型用樹脂組成物、燒結用粉
末、接着剤等に使用される。また有機溶剤を用いること
なく常温で紙、ガラス繊維、アルミナ繊維あるいは炭素
繊維に含浸せしめ、これをBステージ化することにより
積層板用および接着用プリプレグを製造することができ
る。
また本発明の一液型水分散型のBステージのエポキシ
樹脂組成物は、紙、繊維加工用として紙力増強剤(樹脂
含浸強化紙)、ガラス繊維バインダー、不織布加工バイ
ンダー、炭素繊維収束剤、紙の表面処理剤、塗料樹脂改
質剤に使用できる。以下に本発明を実施例により説明す
る。ただし例中の部とあるのは重量部を表わす。
実施例1〜4 エピコート828(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、
エポキシ当量190g/eq、油化シェルエポキシ(株)製)1
00部に表−1に示す硬化剤を加え、室温で5分間撹拌混
合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。得られた硬化
性エポキシ樹脂組成物はいずれも、硬化剤が均一に溶解
した低粘度なものであった。
次いで、得られた硬化性エポキシ樹脂組成物を室温で
1日放置した。放置して得られた生成物はいずれも、ME
Kに溶解し100℃で溶融する半硬化物であるので、Bステ
ージの樹脂組成物であった。
これらのBステージの樹脂組成物を常温で1カ月保存
した後のMEKへの溶解性および100℃での溶解性を表−2
に示す。
比較例1 硬化剤を淡黄色固体のジアミノジフェニルメタン26.1
部に代えた以外は実施例1と同様にして硬化性エポキシ
樹脂組成物を得た。得られた硬化性エポキシ樹脂組成物
は、硬化剤が未溶融のものであった。
次いで、得られた硬化性エポキシ樹脂組成物を室温で
1日放置したが、Bステージの樹脂組成物が得られなか
った。
比較例2 硬化剤を淡黄色透明液体の3−アミノ−1−シクロヘ
キシルアミノプロパン27.4部に代えた以外は実施例1と
同様にした硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。得られた
硬化性エポキシ樹脂組成物は、硬化剤が均一に溶解した
ものであった。次いで、得られた硬化性エポキシ樹脂組
成物を室温で1日放置したが、得られた生成物は完全硬
化物であった。
また脂肪族アミンの3−アミノ−1−シクロヘキシル
アミノプロパンは室温で容易にエポキシ樹脂と均一に溶
解するが、Bステージの樹脂組成物で止めることは出来
ず完全硬化物となった。
実施例5〜8 表−3に示すエポキシ樹脂100部に硬化剤としてのN
−フェニル−1,3−プロパンジアミンを表−3に示す所
定量加え、室温で5分撹拌混合して硬化性エポキシ樹脂
組成物を得た。得られた硬化性エポキシ樹脂組成物はい
ずれも、硬化剤が均一に溶解した低粘度なものであっ
た。
次いで、得られた硬化性エポキシ樹脂組成物を室温で
1日放置した。放置して得られた生成物はいずれも、ME
Kに溶解し100℃で溶融する半硬化物であるので、Bステ
ージの樹脂組成物であった。
実施例9 実施例1で得られたBステージの樹脂組成物を表−4
に示す条件で硬化して硬化物を得た。硬化物の物性を表
−4に示す。
比較例3 表−4に示す量のジアミノジフェニルメタンをエピコ
ート828(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ
当量190g/eq、油化シェルエポキシ(株)製)100部と撹
拌下加熱混合して溶解させた後、室温まで急冷して硬化
性エポキシ樹脂組成物を得た。硬化性エポキシ樹脂組成
物を室温で1日放置してBステージの樹脂組成物を得
た。次いで、Bステージの樹脂組成物を表−4に示す条
件で硬化して硬化物を得た。硬化物の物性を表−4に示
す。
なお、Bステージの樹脂組成物を実施例9と同様な条
件で硬化しても充分な機械強度の硬化物が得られなかっ
た。
実施例10〜13 デナキャストEM101(変性ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、固形分100重量%、エポキシ当量260g/eq、ナガ
セ化成(株)製)100部に表−5に示す硬化剤を加え、
室温で5分間撹拌混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を
得た。得られた硬化性エポキシ樹脂組成物はいずれも、
硬化剤が均一に溶解した低粘度なものであった。
次いで、得られた硬化性エポキシ樹脂組成物を室温で
1日放置した。放置して得られた生成物はいずれも、ME
Kに溶解し100℃で溶融する半硬化物であるので、Bステ
ージの樹脂組成物であった。
これらのBステージの樹脂組成物を常温で1カ月保存
した後のMEKへの溶解性および100℃での溶融性を表−6
に示す。
実施例14 デナキャストEM101(変性ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、水分50重量%、固形分50重量%、エポキシ当量
520g/eq、ナガセ化成(株)製)1000部に交換水96部を
加え撹拌混合した。この混合物に、内温25℃以下に保ち
ながら、N−フェニル−1,3−プロパンジアミン96重量
部を1時間で滴下し、滴下終了後2時間混合し、次いで
室温で減圧下にて水を蒸発させて固形物を残渣を得た。
この固形物は、MEKに溶解し100℃で溶融する半硬化物で
あるので、Bステージの樹脂組成物であった。
実施例15〜17 表−7に示すエポキシ樹脂100部に硬化剤としてのN
−フェニル−1,3−プロパンジアミンを表−7に示す所
定量加え、室温で5分撹拌混合して硬化性エポキシ樹脂
組成物を得た。得られた硬化性エポキシ組成物はいずれ
も、硬化剤が均一に溶解した低粘度なものであった。
次いで、得られた硬化性エポキシ樹脂組成物を室温で
1日放置した。放置して得られた生成物はいずれも、ME
Kに溶解し100℃で溶融する半硬化物であるので、Bステ
ージの樹脂組成物であった。
使用例1 デナキャストEM101(変性ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂、水分50重量%、固形分50重量%、エポキシ当量
520g/eq、ナガセ化成(株)製)1000部、交換水890部お
よびN−フェニル−1,3−プロパンジアミン96部からな
る硬化性エポキシ樹脂組成物をステンレス製バットへ注
入し、この中に化工紙を含浸し、絞り、1日風乾した
後、150℃で2分間加熱硬化した。このようにしてエポ
キシ樹脂処理された化工紙について、引張強度および破
裂強度をそれぞれJIS P 8113およびJIS P 8112で測定し
た。その結果を表−8に示す。
<発明の効果> 本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は無溶剤で低粘度
の樹脂組成物であり、加熱することなく、室温で容易に
一定品質のBステージの樹脂組成物を生成することがで
きるものである。
本発明のBステージの樹脂組成物は、芳香族アミン系
硬化剤に基づく従来のBステージの樹脂組成物に比べ
て、比較的低温で硬化が可能であり、得られる硬化物は
着色が少なく機械的強度が良好である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 小林 均 (56)参考文献 特開 昭61−206630(JP,A) 特開 昭55−165971(JP,A) 特開 昭48−16926(JP,A) 特開 昭49−62600(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 59/50 C08G 59/14

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)エポキシ樹脂および(b)一般式: (式中、Rは水素原子、低級アルキル基、低級アルコキ
    シ基またはハロゲン原子を示す)で表わされる化合物を
    含有することを特徴とする硬化性エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】エポキシ樹脂が変性エポキシ樹脂である請
    求項1記載の硬化性エポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】請求項1記載の硬化性エポキシ樹脂組成物
    を用いて得られるBステージのエポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】請求項2記載の硬化性エポキシ樹脂組成物
    を用いて得られるBステージのエポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】請求項2記載の硬化性エポキシ樹脂組成物
    を用いて得られる一液型、水分散型Bステージのエポキ
    シ樹脂組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6441238B1 (en) 2001-12-19 2002-08-27 Air Products And Chemicals, Inc. N-(aminopropyl)-toluenediamines and their use as epoxy curing agents
US6593487B1 (en) 2001-12-19 2003-07-15 Air Products And Chemicals, Inc. N-cyanoethylated ortho and meta toluenediamine compounds

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