JP3227180B2 - 多官能エポキシ樹脂及びその中間体並びにその製造方法 - Google Patents

多官能エポキシ樹脂及びその中間体並びにその製造方法

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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、耐熱性、耐湿性、機械
的強度に優れた硬化物を与える多官能エポキシ樹脂及び
その製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、特に先端材料分野の進歩に伴い、
より高性能なベースレジンの開発が求められている。例
えば、航空宇宙産業に利用される複合材マトリックス樹
脂としてのエポキシ樹脂については、よりいっそうの高
耐熱性、耐湿性が強く要請されている。
【0003】しかしながら、従来より知られているエポ
キシ樹脂には、これらの要求を満足するものは未だ知ら
れていない。例えば、周知のビスフェノール型エポキシ
樹脂は、常温で液状であり、作業性に優れていること
や、硬化剤、添加剤等との混合が容易であることから広
く使用されているが、耐熱性、耐湿性の点で問題があ
る。
【0004】また、耐熱性を改良したものとして、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂が知られているが、耐
湿性や耐衝撃性に問題がある。
【0005】そこで、耐湿性、耐衝撃性の向上を目的
に、フェノールアラルキル樹脂のエポキシ化合物が提案
されている(特開昭63−238,122号公報)が、
このエポキシ化合物も耐熱性の点で十分でない。
【0006】また、高耐熱性を目的に、2価フェノール
アラルキル樹脂のエポキシ化合物が提案されている(特
開昭64−79,215号公報)。しかし、このエポキ
シ化合物は、耐湿性の点で十分ではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、耐熱性、耐湿性に優れ、かつ耐衝撃性等の機械
的特性に優れた性能を有し、積層、成形、注型、接着等
の用途に有用なエポキシ樹脂及びその製造法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
香環を2個以上含む多環芳香族のジヒドロキシ化合物
と、該多環芳香族のジヒドロキシ化合物に対して0.1
〜0.9モルの下記一般式(3)
【化2】 (但し、Rは水素原子又は炭素数1〜6までの炭化水素
基を示す) で表されるジメチロール化合物とを反応させて多価ヒド
ロキシ化合物を製造したのち、次いでこの多価ヒドロキ
シ化合物をエピクロルヒドリンと反応させることを特徴
とする多官能エポキシ樹脂の製造法である。
【0009】また、本発明は、芳香環を2個以上含む多
環芳香族がナフタレン又はビフェニルである前記の多官
能エポキシ樹脂の製造法である。
【0010】本発明で製造しようとする多官能エポキシ
樹脂は下記一般式(1)で表され、その中間体である多
価ヒドロキシ化合物は下記一般式(2)で表される。
【化3】
【化4】 (一般式(1)及び(2)において、Aは芳香環を2個
以上含む多環芳香族を示し、Rは水素原子又は炭素数1
〜6までの炭化水素基を示し、nは0〜15の整数を示
し、Gはグリシジル基を示す)
【0011】上記一般式(2)で表される多価ヒドロキ
シ化合物は、分子中に芳香環を2個以上含む多環芳香族
ジオールと、上記一般式(3)で表されるジメチロール
化合物とを反応させることにより得られる。
【0012】分子中に芳香環を2個以上含む多環芳香族
ジオールとしては、例えばナフタレン、ビフェニル、ア
セナフテン、フルオレン、ジベンゾフラン、アントラセ
ン、フェナンスレン等のジヒドロキシ化合物、ビスフェ
ノールF、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビス
フェノールフルオレン等のビスフェノール類が挙げられ
る。好ましくは、ナフタレン及びビフェニルのジヒドロ
キシ化合物であり、具体的に例示すれば、1,4−ナフ
タレンジオール、1,5−ナフタレンジオール、1,6
−ナフタレンジオール、1,7−ナフタレンジオール、
2,6−ナフタレンジオール、2,7−ナフタレンジオ
ール、さらには4,4’−ジヒドロキシビフェニル、
2,2’−ジヒドロキシビフェニル等である。
【0013】上記一般式(3)で示されるジメチロール
化合物において、Rは水素原子又は炭素数1〜6までの
炭化水素基を示し、例えば、メチル基、エチル基、イソ
プロピル基、ブチル基又はフェニル基等が挙げられる。
好ましいジメチロール化合物としては、2,6−ジメチ
ロール−4−メチルフェノール,2,6−ジメチロール
−4−ターシャリブチルフェノール,2,6−ジメチロ
ール−4−フェニルフェノール等が挙げられる。
【0014】上記多環芳香族ジオールとジメチロール化
合物とを反応させる場合の両者のモル比は、多環芳香族
ジオール1モルに対してジメチロール化合物が1モル以
下でなければならず、好ましくは、0.1〜0.9モル
の範囲である。0.1モルより少ないと未反応の多環芳
香族ジオール量が多くなり、エポキシ樹脂としたときの
樹脂硬化物の耐熱性を低下させる。また、0.9モルを
越えると樹脂の軟化点が高くなり、用途によっては樹脂
の作業性に支障をきたす。また、一般式(2)におい
て、nは15以下であることが好ましい。
【0015】この多環芳香族ジオールとジメチロール化
合物とを反応させて、多価ヒドロキシ化合物を製造する
反応は、酸触媒の存在下に行う。この酸触媒としては、
周知の無機酸、有機酸より適宜選択することができ、例
えば、塩酸、硫酸、燐酸等の鉱酸や、ギ酸、シュウ酸、
トリフルオロ酢酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸
や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、塩化鉄等のルイス酸
あるいは、固体酸等が挙げられる。
【0016】この反応は、通常10〜250℃で1〜2
0時間行われる。また、反応の際に、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコー
ル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のアルコー
ル類や、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、ジクロ
ロベンゼン等の芳香族化合物等を溶媒として使用するこ
とができる。
【0017】本発明の多官能エポキシ樹脂は、上記一般
式(2)で表される多価ヒドロキシ化合物をエピクロル
ヒドリンと反応させることにより製造される。この反応
は、通常のエポキシ化反応と同様に行うことができる。
【0018】例えば、上記一般式(2)で表される多価
ヒドロキシ化合物を過剰のエピクロルヒドリンに溶解し
た後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ
金属水酸化物の存在化に、50〜150℃、好ましく
は、60〜120℃の範囲で1〜10時間反応させる方
法が挙げられる。この際の、エピクロルヒドリンの使用
量は、多価ヒドロキシ化合物中の水酸基1モルに対し
て、0.8〜2モル、好ましくは、0.9〜1.2モル
の範囲である。 反応終了後、過剰のエピクロルヒドリ
ンを留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケト
ン等の溶剤に溶解し、濾過し、水洗して無機塩を除去
し、次いで溶剤を留去することにより目的のエポキシ樹
脂を得ることができる。このとき用いる多価ヒドロキシ
化合物は、前記反応により得られた反応生成物をそのま
ま使用してもよいし、精製したのち用いてもよい。
【0019】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し本発明をさらに
詳しく説明する。 (多価ヒドロキシ化合物の製造) 実施例1 500mlの4口フラスコに、1,6−ジヒドロキシナ
フタレン160g(1.0モル)、2,6−ジメチロー
ル−4−メチルフェノール84g(0.5モル)を仕込
み、さらにシュウ酸2.8gを加え、窒素気流下、攪拌
しながら150℃で3時間反応させた。この間、生成す
る水は系外に除き、褐色状樹脂203.5gを得た。得
られた樹脂のOH当量は107であり、軟化点は、JI
S K2548に基づいて測定したところ、135℃で
あった。得られた樹脂のGPCチャートを図1に示す。
赤外吸収スペクトルを図2に示す。
【0020】実施例2 1,6−ジヒドロキシナフタレン160g(1.0モ
ル)、2,6−ジメチロール−4−メチルフェノール6
7.2g(0.4モル)を用いて、実施例1と同様に反
応を行い、褐色状樹脂204.5gを得た。得られた樹
脂のOH当量は99であり、軟化点は、126℃であっ
た。
【0021】実施例3 2,7−ジヒドロキシナフタレン160g(1.0モ
ル)を用いて、実施例2と同様に反応を行い、褐色状樹
脂206gを得た。得られた樹脂のOH当量は102で
あり、軟化点は、136℃であった。
【0022】実施例4 2,2’−ジヒドロキシビフェニル186g(1.0モ
ル)、シュウ酸9.6gを用いた以外は実施例2と同様
に反応を行い、褐色状樹脂231gを得た。得られた樹
脂のOH当量は113であり、軟化点は、93℃であっ
た。
【0023】(多官能エポキシ樹脂の製造) 実施例5 実施例1で得た樹脂100gをエピクロルヒドリン70
0gに溶解し、さらにベンジルトリエチルアンモニウム
クロライド0.4gを加え、減圧下(約150mmH
g)、70℃にて48%水酸化ナトリウム水溶液76.
3gを3.5時間かけて滴下した。この間、生成する水
はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、溜出
したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、
さらに30分間反応を継続した。その後、濾過により生
成した塩を除き、さらに水洗したのちエピクロルヒドリ
ンを留去し、エポキシ樹脂144gを得た。エポキシ当
量は172であり、軟化点は98℃であった。得られた
樹脂のGPCチャートを図3に示す。赤外吸収スペクト
ルを図4に示す。本樹脂を用い、表1に示す配合で樹脂
組成物とした後、成形(150℃、3分)し、硬化試験
片を得た。試験片は180℃にて12時間ポストキュア
を行った後、種々の物性試験に供した。結果を表1に示
す。
【0024】実施例6 実施例2で得た樹脂100gを用いて実施例5と同様に
反応を行い、エポキシ樹脂145gを得た。エポキシ当
量は165であり、軟化点は75℃であった。本樹脂を
用い、実施例5と同様に種々の物性試験に供した。結果
を表1に示す。
【0025】実施例7 実施例3で得た樹脂100gを用いて実施例5と同様に
反応を行い、エポキシ樹脂144gを得た。エポキシ当
量は184であり、軟化点は72℃であった。本樹脂を
用い、実施例5と同様に種々の物性試験に供した。結果
を表1に示す。
【0026】実施例8 実施例4で得た樹脂100gを用いて実施例5と同様に
反応を行い、エポキシ樹脂136gを得た。エポキシ当
量は223であり、軟化点は64℃であった。本樹脂を
用い、実施例5と同様に種々の物性試験に供した。結果
を表1に示す。
【0027】比較例1 o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を使用し、実
施例5と同様に種々の物性試験に供した。結果を表1に
示す。
【表1】 *1;フェノールノボラック樹脂*2 ;トリフェニルフォスフィン*3 ;133℃、3atm、96hr
【0029】
【発明の効果】本発明により得られるエポキシ樹脂は、
耐熱性、耐湿性、機械的強度に優れた硬化物を与えるこ
とができ、各種用途への展開が期待できる。
【0030】
【図面の簡単な説明】
図1は実施例1で得られた樹脂のGPCチャートであ
る。 図2は実施例1で得られた樹脂の赤外吸収スペクトルで
ある。 図3は実施例5で得られた樹脂のGPCチャートであ
る。 図4は実施例5で得られた樹脂の赤外吸収スペクトルで
ある。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−300915(JP,A) 特開 平4−342719(JP,A) 特開 平5−230187(JP,A) 特開 平5−230170(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/06 C07D 301/28 C07D 303/27

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香環を2個以上含む多環芳香族のジヒ
    ドロキシ化合物と、該多環芳香族のジヒドロキシ化合物
    に対して0.1〜0.9モルの下記一般式(3) 【化1】 (但し、Rは水素原子又は炭素数1〜6までの炭化水素
    基を示す) で表されるジメチロール化合物とを反応させて多価ヒド
    ロキシ化合物を製造したのち、次いでこの多価ヒドロキ
    シ化合物をエピクロルヒドリンと反応させることを特徴
    とする多官能エポキシ樹脂の製造法。
  2. 【請求項2】 芳香環を2個以上含む多環芳香族が、ナ
    フタレン又はビフェニルである請求項1記載の多官能エ
    ポキシ樹脂の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102656204A (zh) * 2009-12-14 2012-09-05 新日铁化学株式会社 环氧树脂、其制造方法、使用其的环氧树脂组合物及固化物

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102656204A (zh) * 2009-12-14 2012-09-05 新日铁化学株式会社 环氧树脂、其制造方法、使用其的环氧树脂组合物及固化物
CN102656204B (zh) * 2009-12-14 2014-08-27 新日铁住金化学株式会社 环氧树脂、其制造方法、使用其的环氧树脂组合物及固化物

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