JP3198606B2 - 新規ピリジニウム塩化合物および重合開始剤 - Google Patents

新規ピリジニウム塩化合物および重合開始剤

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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、新規なピリジニウム塩
化合物およ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。該重合開始剤を含有するカチオン重合
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 Le
tters,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ないという難点があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前に述べた
事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
共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、特定のピリジニウ
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】すなわち、本発明は、下記の一般式(I)
【化2】 〔式中、nは1または2であり、Rは、水素原子、ハロ
ゲン原子、アルキル基、−CH=CH2 、−CN、−C
2 CN、−NO2 、−CONH2 、−CONR
1 2 、−COOR1 、−COR1 (R1 ,R2 は、そ
れぞれアルキル基または置換されてもよいフェニル基を
表す。)、及び置換若しくは未置換の−CH2
6 5 、フェニル基からなる群より選ばれた基であり、
Xは、SbF6 、AsF6 、PF6 又はBF4 を示
す。〕で表されるピリジニウム塩化合物及び該化合物の
少なくとも1種を含有することを特徴とするカチオン性
重合開始剤である。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
ピリジニウム塩化合物は、下記一般式(I)で表される
が、一般式(1)において、nは1又は2であり、Rは
水素原子、ハロゲン原子(F、Cl、Br)、アルキル
基(好ましくは、メチル、エチル、プロピル、ブチル等
の低級アルキル基)、−CH=CH2 、−CN、−CH
2 CN、−NO2 、−CONH2 、−CONR1 2
−COOR1 、−COR1 、−CH2 6 5 又はフェ
ニル基の群より選ばれた基である。上記、−CONR1
2 、−COOR1 、−COR1 基のR1 およびR
2 は、C1 〜C4 のアルキル基(メチル、エチル、プロ
ピル、イソプロピル又はブチル基等)若しくはフェニル
基であり、また−CH2 6 5 とフェニル基はハロゲ
ン原子、アルキル基等で置換されていてもよい。XはS
bF6 、AsF6 、PF6 又はBF4 であり、この内、
SbF6 のものが好んで用いられる。
【0007】
【化3】
【0008】該ピリジニウム塩化合物は、例えば、次の
方法で得ることができる。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ピリジン又はピリジン誘導
体とを等モルづつ、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〜8
0℃で数時間〜30日反応させ、次いで、得られた固形
物を水若しくは水−メタノール系に溶解せしめ、六フッ
化アンチモン酸ナト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精製した後、乾燥し
て得られる。
【0009】本発明の代表的なピリジニウム塩化合物と
して、次のものが例示される。但し、式中のR″は、−
CH3 、−C2 5 、−C3 7 、又は−C4 9 基等
であり、XはSbF6 、AsF6 、PF6 又はBF4
ある。
【0010】
【化4】
【0011】
【化5】
【0012】
【化6】
【0013】
【化7】
【0014】
【化8】
【0015】
【化9】
【0016】
【化10】
【0017】本発明の前記ピリジニウム塩化合物は、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)エポシキ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型エポシキ樹脂、ハロゲン化
ビスフェノールA型エポシキ樹脂、o−,m−,p−ク
レゾールノボラック型エポシキ樹脂、フェノールノボラ
ック型エポシキ樹脂、多価アルコールのポリグリシジル
エーテル等のエポシキ化合物がある。
【0018】(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。
【0019】(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)のエポシキ基を有する化合物が好んで使
用される。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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。
【0023】
【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。但し、本発明は、これらの実施例に
何等限定されるものではない。 (実施例1)α−フェニルベンジル−4−シアノピリジ
ニウムヘキサフロロアンチモネ−トの合成 ベンズヒドリルブロマイド24.71gと4−シアノピ
リジン10.41gをアセトニトリル10mlに溶解さ
せ、室温で8日間反応させた。得られた固形物をアセト
ニトリルで洗浄し、40℃で減圧乾燥し、前駆体のα−
フェニルベンジル−4−シアノピリジニウムブロマイド
を得た。収率:97% α−フェニルベンジル−4−シアノピリジニウムブロマ
イド10.54gを蒸留水30gに溶解させ、六フッ化
アンチモン酸ナトリウム9.31gを加え、よく攪拌
し、冷却した。二層分離した上澄み液を除去後、残留物
を40℃で減圧乾燥した。粗収率:70% 得られたα−フェニルベンジル−4−シアノピリジニウ
ムヘキサフロロアンチモネ−トは、メタノールから再結
晶した。融点160−160.5℃ α−フェニルベンジル−4−シアノピリジニウムヘキサ
フロロアンチモネ−トは、下記構造式で示される。
【0024】
【化11】
【0025】このもののスペクトルデータは以下のとお
りであった。 IR(KBr,cm-1):3130,1640,6601 H−NMR(アセトン−d6 ):δ 7.36〜7.
63(m,10H),7.83(s,1H),8.66
及び8.76(d,2H),9.30及び9.43
(d,2H)13 C−NMR(アセトン−d6 ):δ 146.9,1
35.8,132.7,131.0,130.5,13
0.0,115.0,79.8 元素分析結果は以下のとおりであり、理論値とよく一致
している。 H% C% N% 実測値 2.78 45.12 5.79 理論値 2.98 45.00 5.52
【0026】(実施例2)α−フェニルベンジル−2−
ビニルピリジニウムヘキサフロロアンチモネ−トの合
成。 ベンズヒドリルブロマイド12.36gと2−ビニルピ
リジン5.26gを混合し、室温で3週間反応させた。
得られた固形物をアセトニトリルで洗浄し、40℃で減
圧乾燥し、前駆体のα−フェニルベンジル−2−ビニル
ピリジニウムブロマイドを得た。収率:75% α−フェニルベンジル−2−ビニルピリジニウムブロマ
イド3.52gを蒸留水15mlに溶解させ、六フッ化
アンチモン酸ナトリウム3.10gを加え、よく攪拌
し、冷却した。析出した固形物をエーテルで洗浄、濾過
後、40℃で減圧乾燥した。粗収率:87% 得られたα−フェニルベンジル−2−ビニルピリジニウ
ムヘキサフロロアンチモネ−トは、メタノールから再結
晶した。融点155〜160℃
【0027】(実施例3)α−フェニルベンジル−2−
(4ークロロベンジル)ピリジニウムヘキサフロロアン
チモネ−トの合成 ベンズヒドリルブロマイド12.36gと2−(4−ク
ロロベンジル)ピリジン10.18gを混合し、50℃
で3週間反応させた。得られた固形物をアセトニトリル
で洗浄し、40℃で減圧乾燥し、前駆体のα−フェニル
ベンジル−2−(4−クロロベンジル)ピリジニウムブ
ロマイドを得た。収率:89% α−フェニルベンジル−2−(4−クロロベンジル)ピ
リジニウムブロマイド4.51gを蒸留水15mlとメ
タノール5mlの混合溶液に溶解させ、六フッ化アンチ
モン酸ナトリウム3.10gを加え、よく攪拌し、冷却
した。析出した固形物をエーテルで洗浄、濾過後、40
℃で減圧乾燥した。粗収率:70% 得られたα−フェニルベンジル−2−(4−クロロベン
ジル)ピリジニウムヘキサフロロアンチモネ−トは、メ
タノールから再結晶した。融点123.5〜124.5
【0028】(実施例4)α−フェニルベンジル−4−
ベンゾイルピリジニウムヘキサフロロアンチモネ−トの
合成 ベンズヒドリルブロマイド12.36gと4−ベンゾイ
ルピリジン9.16gをアセトニトリル5mlに溶解さ
せ、50℃で3週間反応させた。得られた固形物をアセ
トニトリルで洗浄し、40℃で減圧乾燥し、前駆体のα
−フェニルベンジル−4−ベンゾイルピリジニウムブロ
マイドを得た。収率:92% α−フェニルベンジル−4−ベンゾイルピリジニウムブ
ロマイド4.30gを蒸留水15mlとメタノール7m
lの混合溶液に溶解させ、六フッ化アンチモン酸ナトリ
ウム3.10gを加え、よく攪拌し、冷却した。析出し
た固形物をエーテルで洗浄、濾過後、40℃で減圧乾燥
した。粗収率:99% 得られたα−フェニルベンジル−4−ベンゾイルピリジ
ニウムヘキサフロロアンチモネ−トは、メタノールから
再結晶した。融点187.5〜189.5℃
【0029】(実施例5)α−フェニルベンジル−4−
シアノピリジニウムヘキサフロロフォスフェイトの合成 実施例1で合成したα−フェニルベンジル−4−シアノ
ピリジニウムブロマイド3.51gを蒸留水15mlに
溶解させ、六フッ化リン酸ナトリウム2.02gを加
え、よく攪拌し、冷却した。析出した固形物をエーテル
で洗浄、濾過後、40℃で減圧乾燥した。粗収率:55
% 得られたα−フェニルベンジル−4−シアノピリジニウ
ムヘキサフロロフォスフェイトは、メタノールから再結
晶した。融点176〜178℃ 本発明の代表的なピリジニウム塩化合物を表1に示す。
【0030】
【表101】
【0031】
【表102】
【0032】(実施例6)実施例1で合成した化合物を
プロピレンカーボネートに溶解させ、ERL−4221
(UCC社製脂環型エポキシ)およびUVR−6410
(UCC製グリシジル型エポキシ)に、純分として2.
5部になるように添加し、樹脂配合物を調製した。次
に、この樹脂配合物についてDSC測定を行い、発熱開
始温度とピークのトップ温度をもとめた。DSCの測定
条件(実施例7〜10、比較例も同様)は下記の通りで
ある。その測定結果を下記表2に示した。 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 : 0.3〜2mg
【0033】(実施例7〜10)実施例2〜5で合成し
た化合物を重合開始剤として用いた以外は、実施例6と
同様にDSC測定を行った。その結果を下記表2に示し
た。なお、DB−DEVE(下記式)については、純分
として1.0部となるように添加し、樹脂配合物を調製
した。 DB−DEVE:CH2 =CH−O−(CH2 2 −O
−(CH2 4 −O−(CH2 2 −O−CH=CH2
【0034】(比較例1)ベンジル−4−シアノピリジ
ニウムヘキサフロロアンチモネ−トを開始剤に用い実施
例6と同様にDSC測定を行った。その測定結果を下記
表2に示した。
【0035】
【表2】
【0036】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る新規な
ピリジニウム塩化合物は、カチオン重合性化合物の重合
開始剤として有効であり、これら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、室温での貯蔵性にも優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C07D 213/79 C07D 213/79 213/81 213/81 213/84 213/84 Z // C08F 4/00 C08F 4/00 C08G 59/68 C08G 59/68 C08L 63/00 C08L 63/00 Z (72)発明者 遠藤 剛 神奈川県横浜市西区宮ケ谷54−13 (56)参考文献 特開 平1−96169(JP,A) 特開 昭51−4174(JP,A) Chemica Scripta,V ol.24,No.1(1984)p.7−10 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07D 213/06 C07D 213/26 C07D 213/50 C07D 213/57 C07D 213/61 C07D 213/79 C07D 213/81 C07D 213/84 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 〔式中、nは1又は2であり、Rは、水素原子、ハロゲ
    ン原子、アルキル基、−CH=CH2 、−CN、−CH
    2 CN、−NO2 、−CONH2 、−COR1 、−CO
    NR1 2 、−COOR1 (R1 、R2 は、それぞれア
    ルキル基又は置換されてもよいフェニル基を表す。)、
    及び置換若しくは未置換の−CH2 6 5 又はーC6
    5 からなる群より選ばれた基であり、XはSbF6
    AsF6 、PF6 又はBF4 を示す。〕で表されるピリ
    ジニウム塩化合物。
  2. 【請求項2】 請求項1の少なくとも1種を含有するこ
    とを特徴とするカチオン性重合開始剤。
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