JP3158573B2 - 新規ベンゾチアゾリウム塩化合物及び重合開始剤 - Google Patents

新規ベンゾチアゾリウム塩化合物及び重合開始剤

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なベンゾチアゾリ
ウム塩化合物及びそれを含有するカチオン性重合開始剤
に関するものである。該重合開始剤とカチオン重合性化
合物を含むカチオン重合性組成物は、熱により低温で短
時間に硬化することができ、得られる硬化物は優れた物
性を有しているため、成型樹脂、注型樹脂、塗料、接着
剤、インキ等の材料として好適に用いられる。
【0002】
【従来の技術】従来、エポキシ樹脂は硬化剤として、二
液系で広く利用されている活性なアミン含有化合物やカ
ルボン酸無水物がある。しかし、これらの硬化剤を用い
た二液系では、完全に各成分を混合する必要があり、硬
化時間も数時間要する。一方、エポキシ樹脂を一液系と
して硬化するものには、フッ化ホウ素−モノエチルアミ
ンがあるが、このものは、160℃或いはそれ以上の温
度でも完全に硬化するのに1〜8時間要している。ま
た、T.Endo et al, Chemistry
Letters,1861〜1964(1989)にお
いて、熱潜在性カチオン重合触媒の研究で、各種 p−シ
アノピリジニウム塩化合物が見られるが、これら化合物
でも満足するような活性が得られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した実
情からみてなされたもので、カチオン重合性化合物を熱
により、低温で短時間に硬化させることができる新規な
カチオン性重合開始剤を提供し、更に該開始剤を含む貯
蔵安定性のある一液型カチオン重合性組成物を得るとと
もに優れた物性を有する硬化物を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、鋭意検討した結果、特定のベンゾチア
ゾリウム塩化合物からなるカチオン性重合開始剤を用い
ることで、低温で短時間にて硬化することができ、か
つ、その硬化物に優れた性能を与える新規なカチオン性
重合開始剤を見出して本発明を完成するに至った。
【0005】本発明は、下記の一般式(1)又は一般式
(2)
【0006】
【化3】
【0007】
【化4】 [式(1)、(2)中、R1及びR2はそれぞれ水素原
子、アルキル基又はハロゲン原子を示し、R3は水素原
子、アルキル基又はアルキルチオ基を示し、XはSbF
6、AsF6、PF6又はBF4を示す]で表されるベンゾ
チアゾリウム塩化合物及び該ベンゾチアゾリウム塩化合
物を少なくとも1種含有してなるカチオン性重合開始剤
である。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ベンゾチアゾリウム塩化合物は、一般式 (1) 又は一般
式(2)
【0009】
【化5】
【0010】
【化6】 で表されるが、この一般式(1)、(2)において、R
1及びR2はそれぞれ水素原子、アルキル基又はハロゲン
原子を示し、アルキル基としてはメチル、エチル、プロ
ピル、イソプロピル、ブチル基等の低級アルキル基であ
り、ハロゲン原子としてはF、Cl、Br、Iである。
3は水素原子、アルキル基又はアルキルチオ基を示
し、アルキル基としてはメチル、エチル、プロピル、イ
ソプロピル、ブチル基等の低級アルキル基であり、アル
キルチオ基としてはメチルチオ、エチルチオ、プロピル
チオ、イソプロピルチオ、ブチルチオ基等である。Xは
SbF6、AsF6、PF6又はBF4であり、この内、S
bF6が好んで用いられる。
【0011】本発明のベンゾチアゾリウム塩化合物は、
例えば、次の方法で得ることができる。シンナミルブロ
マイド等のシンナミルハライド又はベンズヒドリルブロ
マイド等のベンズヒドリルハライドとベンゾチアゾール
又はベンゾチアゾール誘導体とを等モルずつ、必要に応
じてメチルアルコール、アセトン、アセトニトリル等の
溶媒存在下にて室温〜80℃で数時間〜30日間反応さ
せ、次いで、得られた固形物を水若しくは水−メチルエ
チルケトン等の水−有機溶媒系に溶解せしめ、六フッ化
アンチモン酸ナトリウム又は六フッ化アンチモン酸カリ
ウムを加えて激しく攪拌し、析出した液状又は固形状の
生成物を分離した後、乾燥して得られる。
【0012】代表的なベンゾチアゾリウム塩化合物とし
ては、次の化学式(3)から(9)のものが例示され
る。ただし、XはSbF6 、AsF6 、PF6 又はBF
4 を示す。
【0013】
【化8】
【0014】
【化9】
【0015】
【化10】
【0016】
【化11】
【0017】
【化12】
【0018】
【化13】
【0019】本発明の前記ベンゾチアゾリウム塩化合物
は、カチオン性重合開始剤として有用であり、カチオン
重合性化合物と配合して使用される。ここで用いられる
カチオン重合性化合物として、次のような化合物が挙げ
られる。 (a)エポキシ基を有する化合物として、1,1,3−
テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイ
ド、4−ビニルシクロヘキセンジオキサイド、(3,4
−エポキシシクロヘキシル)メチル−3,4−エポキシ
シクロヘキシルカルボキシレート、ジ(3,4−エポキ
シシクロヘキシル)アジペート、フェニルグリシジルエ
ーテル、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン化
ビスフェノールA型エポキシ樹脂、o−,m−,p−ク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポキシ樹脂、多価アルコールのポリグリシジル
エーテル等のエポキシ化合物がある。
【0020】(b)ビニル化合物として、スチレン、α
−メチルスチレン、p−クロロメチルスチレン等のスチ
レン類;n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニル
エーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシ
ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル類;
アリルビニルエーテル、1−オクタヒドロナフチルビニ
ルエーテル等のアルケニルビニルエーテル類;エチニル
ビニルエーテル、1−メチル−2−プロペニルビニルエ
ーテル等のアルキニルビニルエーテル類;フェニルビニ
ルエーテル、p−メトキシフェニルビニルエーテル等の
アリールビニルエーテル類;ブタンジオールジビニルエ
ーテル、トリエチレングリコールビニルエーテル、シク
ロヘキサンジオールジビニルエーテル等のアルキルジビ
ニルエーテル類;1,4−ベンゼンジメタノールジビニ
ルエーテル、N−m−クロロフェニルジエタノールアミ
ンジビニルエーテル、m−フェニレンビス(エチレング
リコール)ジビニルエーテル等のアラルキルジビニルエ
ーテル類;ハイドロキノンジビニルエーテル、レゾルシ
ノールジビニルエーテル等のアリールジビニルエーテル
類;N−ビニルカルバゾール、N−ビニルピロリドン等
のカチオン重合性窒素含有化合物等がある。
【0021】(C)ビシクロオルソエステル化合物とし
て、1−フェニル−4−エチル−2,6,7−トリオキ
サビシクロ〔2,2,2〕オクタン,1−エチル−4−
ヒドロキシメチル−2,6,7−トリオキサビシクロ
〔2,2,2〕オクタン等 (d)スピロオルソカーボネート化合物として、1,
5,7,11−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカ
ン、3,9−ジベンジル−1,5,7,11−テトラオ
キサスピロ〔5,5〕ウンデカン等や1,4,6−トリ
オキサスピロ〔4,4〕ノナン,2−メチル−1,4,
6−トリオキサスピロ〔4,4〕ノナン,1,4,6−
トリオキサスピロ〔4,5〕デカン等のスピロオルソエ
ステル化合物等がある。これらは単独若しくは2種以上
を併用して用いても差し支えない。 (a)〜(d)の内で、殊に(a)のエポキシ基を有す
る化合物が好んで使用される。
【0022】本発明において、前記カチオン重合性化合
物と前記カチオン性重合開始剤との配合割合は、カチオ
ン重合性化合物100重量部に対し、カチオン性重合開
始剤0.01〜20重量部、好ましくは、0.1〜10
重量部の割合で配合し、熱により容易に硬化することが
できる。熱硬化は20〜200℃、好ましくは、50〜
180℃の範囲内である。なお、熱と放射線を併用して
硬化させることも可能である。
【0023】本発明のカチオン性重合開始剤は、一般に
単独で使用されるが、他のカチオン性重合開始剤と併用
して用いることもできる。
【0024】また、前記(a)のエポキシ基を有する化
合物を用いる場合は、エポキシ樹脂の硬化剤として通常
用いられている、フェノール系硬化剤、酸無水物類硬化
剤等の硬化剤を性能が損なわれない範囲内で併用して用
いてもよい。前記のカチオン重合性化合物に本発明の開
始剤を配合して使用する際に、必要に応じて反応性希釈
剤、硬化促進剤、溶剤、顔料、染料、カップリング剤、
無機充填剤、炭素繊維、ガラス繊維、界面活性剤等を添
加して使用される。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例、比較例により、更に
具体的に説明する。ただし、これらの実施例に何等限定
されるものではない。
【0026】実施例1 <シンナミルベンゾチアゾリウムヘキサフロロアンチモ
ネートの合成>シンナミルブロマイド 9.85 g とベンゾ
チアゾール 6.72 gを混合し、50℃で16日間反応さ
せた。得られた固形物をエーテルで洗浄し、40℃で減
圧乾燥して前駆体のシンナミルベンゾチアゾリウムブロ
マイドを得た。収率:86% 次いで、シンナミルベンゾチアゾリウムブロマイド 3.3
2 gを蒸留水15gとメチルエチルケトン5gの混合溶
媒に溶解させ、続いて六フッ化アンチモン酸カリウム
3.30 gを加えてよく攪拌した。この溶液に蒸留水を3
5g加えてよく攪拌し、上澄み液をデカンテーション
後、更に蒸留水を30g加えてよく攪拌した後冷却し
た。析出した固形物を濾別し、40℃で減圧乾燥した。
収率:86% 得られた本発明のシンナミルベンゾチアゾリウムヘキサ
フロロアンチモネートは、下記構造式(10)で示され
る。
【0027】
【化14】
【0028】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1):3128、1659、1582、1447、12
65、980 、771 、657 1 H−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 5.94(d,
2H)、6.46〜6.56(m,1H)、6.99(d,1H)、
7.46〜7.52(m,2H)、7.87(t,1H)、7.96
(t,1H)、8.21(d,1H)、8.35.(d,1H)、
10.03(s,1H)13 C−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 56.1 、12
0.2 、125.9 、128.0、129.9 、130.0 、130.3 、131.3
、132.7 、136.4 、139.0 、141.6 、163.5
【0029】実施例2 <ベンズヒドリルベンゾチアゾリウムヘキサフロロアン
チモネートの合成>ベンズヒドリルブロマイド 12.36g
とベンゾチアゾール 6.75 gを混合し、50℃で16時
間反応させた。得られた固形物をエーテルで洗浄し、4
0℃で減圧乾燥して前駆体のベンズヒドリルベンゾチア
ゾリウムブロマイドを得た。収率:95% 次いで、ベンズヒドリルベンゾチアゾリウムブロマイド
3.82 gを蒸留水10gとメチルエチルケトン5gとジメ
チルスルフォキシド8gの混合溶媒に溶解せしめ、続い
て六フッ化アンチモン酸カリウム 3.30 gを溶解させた
溶液を加えてよく攪拌した。この溶液に蒸留水を40g
加えてよく攪拌し、上澄み液をデカンテーション後、更
に蒸留水を30g加えてよく攪拌し、冷却した。析出し
た固形物を濾別し、40℃で減圧乾燥した。 収率:7
5% 得られた本発明のベンズヒドリルベンゾチアゾリウムヘ
キサフロロアンチモネートは、下記構造式(11)で示さ
れる。
【0030】
【化15】
【0031】このもののスペクトルデータは下記のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1):3126、1500、1439、1259、10
20、763 、707 、658 H−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 7.28 〜7.34
(m,4H)、7.49〜7.54(m,6H)、7.56(s,1
H)、7.77〜7.86(m,2H)、7.95(d,1H)、8.
36(d,1H)、9.42(s,1H)13 C−NMR(アセトニトリル−d3 ):δ 71.7 、11
9.1 、126.1 、129.8 、130.5 、130.8 、131.1 、131.
3 、133.2 、135.5 、141.7 、163.7
【0032】実施例3、4 <DSC測定>実施例1、2で合成した化合物(重合開
始剤)をプロピレンカーボネートに溶解させ、これらを
ERL−4221(UCC社製脂環型エポキシ)、UV
R−6410(UCC社製グリシジル型エポキシ)の各
エポキシ化合物100部に対し、純分として2.5部にな
るように添加した配合組成物A、Bを調製した。この配
合組成物についてDSC測定を行い、発熱開始温度とピ
ークのトップ温度を求めた。なお、DSCの測定条件は
次のとおりである。 DSC測定機器 : DSC220C(セイコー電子工
業社製) 雰囲気 : 窒素ガス気流中 30ml /分 昇温速度 : 10℃/分 サンプル量 : 0.3 〜0.8 mg
【0033】比較例1 実施例1、2で得た本発明の化合物である重合開始剤の
代わりに、比較用開始剤として、ベンジルベンゾチアゾ
リウムヘキサフロロアンチモネート(R−1)を用いる
以外は、実施例3、4と全く同様にして各々DSC測定
を行った。以上、実施例3、4、比較例1のDSC測定
の結果を表1に示した。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は新規なベ
ンゾチアゾリウム塩化合物を提供し、該合化物はカチオ
ン重合性化合物の重合開始剤として有効である。これら
の重合開始剤を含有する重合組成物は、加熱処理により
迅速かつ低温で重合、硬化することができる。また、こ
の一液化した組成物は混合後も安定であり、室温での保
存性にも優れている。
【化7】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07D 277/60 - 277/82 C08F 4/00 C08G 59/68 - 59/72 C08G 65/00 - 65/24 CA(STN) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1)又は一般式(2) 【化1】 【化2】 [式(1)、(2)中、R1及びR2はそれぞれ水素原
    子、アルキル基又はハロゲン原子を示し、R3は水素原
    子、アルキル基又はアルキルチオ基を示し、XはSbF
    6、AsF6、PF6又はBF4を示す]で表されるベンゾ
    チアゾリウム塩化合物。
  2. 【請求項2】 請求項1のベンゾチアゾリウム塩化合物
    を少なくとも1種含有してなることを特徴とするカチオ
    ン性重合開始剤。
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