JP3275392B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物

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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、比較的低温で速やかに
硬化し、かつ可使時間が長く作業性が良好で、接着力が
優れたポリチオール系エポキシ樹脂組成物に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】硬化剤としてポリチオール、硬化促進剤
として液状の3級アミン類を用いたエポキシ樹脂組成物
は、−20〜0℃でも硬化可能な低温速硬化型のエポキ
シ樹脂組成物として知られ、接着剤、シーリング剤、注
型等幅広く用いられている。
【0003】しかしながら、このようなエポキシ樹脂組
成物は、そのポットライフが通常混合後数秒から数分と
非常に短く、混合、脱泡、塗布作業に十分な時間がとれ
ないという欠点があった。また、作業者はその都度組成
物を調製しなければならないため作業性が悪く、また余
った組成物を保存しておくことができないため廃棄しな
ければならず、資源の節約、環境問題の点からも好まし
くなかった。
【0004】そこで、十分な可使時間を有し、作業性の
改善されたポリチオール系エポキシ樹脂組成物の開発が
切望されていた。しかしながら、一般にエポキシ樹脂に
市販のチオール化合物を混合したものは、保存安定性が
悪く、チオール硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物の可
使時間を延ばすことは困難であった。
【0005】このような問題点を解決する方法として、
酸無水物やメルカプト有機酸を硬化遅延剤として添加
し、可使時間を延長する方法が検討されている(特開昭
61−159417号公報)が、まだ十分に満足できる
ものとはいえなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、可使
時間が長く作業性に優れ、かつ硬化性および接着力に優
れたポリチオール系エポキシ樹脂組成物および該組成物
を加熱することによって得られるエポキシ樹脂硬化物を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、ポリチオール化合物
の製造工程上、反応触媒として用いられる塩基性物質が
不純物として残存していることが可使時間を短くしてい
る原因であることを発見し、脱アルカリ処理を行って塩
基性不純物(アルカリ金属イオン濃度)を低減したポリ
チオール化合物を硬化剤として用いることにより、可使
時間が長く作業性に優れ、また硬化性に優れ、更にイソ
シアネート基含有化合物を添加することにより接着性に
優れたポリチオール系エポキシ樹脂組成物が得られるこ
とを見出し、本発明を完成した。
【0008】即ち、本発明は、1分子内にエポキシ基を
2個以上有するエポキシ樹脂、製造工程上反応触媒とし
て塩基性物質を用いる1分子内にチオール基を2個以上
有するチオール化合物を脱アルカリ処理によりアルカリ
金属イオン濃度を50ppm以下としたポリチオール化
合物、およびイソシアネート基含有化合物をエポキシ樹
脂100重量部に対して0.1〜20重量部添加するこ
とを特徴とするエポキシ樹脂組成物に関するものであ
る。また、本発明は、該組成物に硬化促進剤を添加した
組成物、さらにこれらの組成物を加熱することによって
得られるエポキシ樹脂硬化物に関するものである。
【0009】本発明に用いられるエポキシ樹脂は、平均
して1分子当り2個以上のエポキシ基を有するものであ
ればよい。例えばビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールAD、カテコール、レゾルシノール
等の多価フェノール;グリセリンやポリエチレングリコ
ール等の多価アルコールとエピクロルヒドリンを反応さ
せて得られるポリグリシジルエーテル;p−ヒドロキシ
安息香酸、β−ヒドロキシナフトエ酸のようなヒドロキ
シカルボン酸とエピクロルヒドリンを反応させて得られ
るグリシジルエーテルエステル;フタル酸、テレフタル
酸のようなポリカルボン酸とエピクロルヒドリンを反応
させて得られるポリグリシジルエステル;さらにはエポ
キシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾー
ルノボラック樹脂、エポキシ化ポリオレフィン、環式脂
肪族エポキシ樹脂、その他ウレタン変性エポキシ樹脂等
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0010】本発明に用いられる1分子内にチオール基
を2個以上有するポリチオール化合物としては、例えば
1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオー
ル、1,10−デカンジチオール等のアルキルポリチオ
ール化合物;末端チオール基含有ポリエーテル;末端チ
オール基含有ポリチオエーテル、エポキシ化合物と硫化
水素との反応によって得られるチオール化合物;ポリチ
オール化合物とエポキシ化合物との反応によって得られ
る末端チオール基を有するチオール化合物;ビス(ジシ
クロエチル)ホルマールと多硫化ソーダより得られるチ
オール化合物等、その製造工程上、反応触媒として塩基
性物質を使用するものであって、これを脱アルカリ処理
し、アルカリ金属イオン濃度を50ppm以下としたチ
オール化合物である。
【0011】脱アルカリ処理方法としては、例えば処理
を行なうポリチオール化合物をアセトン、メタノールな
どの有機溶媒に溶解し、希塩酸、希硫酸等の酸を加える
ことにより中和した後、抽出・洗浄等により脱塩する方
法やイオン交換樹脂を用いて吸着する方法、蒸留により
精製する方法等が挙げられるがこれらに限定されるもの
ではない。
【0012】本発明のエポキシ樹脂組成物におけるエポ
キシ樹脂とポリチオール化合物の混合比は、SH当量数
/エポキシ当量数比で0.5〜1.2の範囲である。
【0013】本発明のエポキシ樹脂組成物には、通常の
エポキシ樹脂において硬化剤、硬化促進剤として用いら
れるアミン類等種々のものを使用することができる。例
えば、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、脂環式アミン
類、イミダゾール類、ピリジン類、四級アンモニウム塩
類、四級ホスホニウム塩類、ホスフィン類等が挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。硬化促進剤の添
加量は、エポキシ樹脂100重量部に対して、0.01
〜10重量部である。
【0014】本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じて充填剤、希釈剤、溶剤、顔料、可とう性付与剤、
カップリング剤、酸化防止剤等の各種添加剤を加えるこ
とができる。
【0015】本発明に用いられるイソシアネート基含有
化合物は、イソシアネート基を含有するものであれば
に限定されるものではないが、代表的な例として、例え
ば、n−ブチルイソシアネチート、イソプロピルイソシ
アネート、2−クロロエチルイソシアネート、フェニル
イソシアネート、p−クロロフェニルイソシアネート、
ベンジルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネ
ート、2−エチルフェニルイソシアネート、2,6−ジ
メチルフェニルイソシアネート、2,4−トルエンジイ
ソシアネート、トルイレンジイソシアネート、2,6−
トルエンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンー4,4‘−ジイソシア
ネート、トリジンジイソシアネート、イソホロンジイソ
シアネート、キシリレンジイソシアネート、パラフェニ
レンジイソシアネート、1,3,6−ヘキサメチレント
リイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネー
ト等が挙げられる。イソシアネート基含有化合物を用い
ることにより、硬化性、保存安定性を損なうことなく接
着力を向上させることができる。
【0016】エポキシ樹脂組成物におけるイソシアネー
ト基含有化合物の添加量は、エポキシ樹脂100重量部
に対して0.1〜20重量部の範囲である。
【0017】
【実施例】以下に実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。
【0018】(評価方法) 可使時間:調製したエポキシ樹脂組成物を50ccのガ
ラス製サンプルビンに入れ、25℃で流動性がなくなる
までの時間を目視により計測した。 粘度:JISK 6833に準じて測定した。 ゲルタイム:安田式ゲルタイマーにより測定した。 引っ張りせん断接着強度:、JIS K−6850に準
じて調製した試験片を所定の温度、時間で硬化させ、テ
ンシロン万能試験機(東洋精機(株)製TENSILO
N UTM−ST)にて測定した。 測定温度;25℃ 引っ張り速度;1mm/min アルカリ金属イオン濃度:炎光分光光度計(日立180
−50形)を用い原子吸光法によって定量した。
【0019】製造例1 チオール系硬化剤「エポメートQX−12」(油化シェ
ル社商品名)100gを1Lの三角フラスコに入れ、ア
セトン500mlを加えて溶解させた。この溶液はpH
試験紙により強アルカリ性を示した。この溶液に攪拌し
ながら、濃塩酸を滴下して溶液のpHを弱酸性に調整し
た後、溶媒を減圧留去した。残査に蒸留水500mlを
加え、クロロホルム500mlで3回抽出を行った。有
機層に無水硫酸マグネシウムを加えて一晩放置後、硫酸
マグネシウムを濾別後、濾液を減圧濃縮して、精製QX
−12を得た。このもののアルカリ金属イオン濃度は、
脱アルカリ処理前がK+;2.2ppm,Na+;142
0ppmであったのに対して、脱アルカリ処理後は
+;0.5ppm以下,Na+;3.2ppmであっ
た。
【0020】製造例2 「エポメートQX−12」20gを300mlの三角フ
ラスコに入れ、メタノール200mlを加えて溶解させ
た。この溶液に陽イオン交換樹脂「ダイヤイオンPK2
16H」(三菱化成(株)製)20gを加えて3時間攪
拌した。その後イオン交換樹脂を濾別し、濾液を減圧濃
縮して、精製QX−12を得た。このもののアルカリ金
属イオン濃度は、K+;11.2ppm,Na+;7.9
ppmであった。
【0021】参考例1 ビスフェノールA型エポキシ樹脂「EP828」(油化
シェル社商品名)100重量部と製造例1,2で得られ
た精製QX−12を90重量部とを混合し、エポキシ樹
脂組成物(a)、(b)を調整した。組成物(a)、
(b)の25℃での可使時間は200分であった。
【0022】参考例2 脱アルカリ処理を行っていないQX−12を用いて、
考例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物(c)を得た。
組成物(c)の25℃での可使時間は3分であった。
【0023】実施例および比較例 「EP828」100重量部に、製造例2で得られた精
製QX−12を90重量部加え混合した後、硬化促進剤
として「キュアゾール2E4MZ−CN」(四国化成工
業(株)商品名)0.5重量部を加え室温で混合するこ
とによってエポキシ樹脂組成物(d)(比較例)を得
た。組成物(d)は均一な液状でった。また、得られた
組成物(d)に「MR−200」(4,4‘−メチレン
ジフェニルイソシアネート:日本ポリウレタン(株)
製)をエポキシ樹脂100重量部に対して、各々2重量
部、4重量部、10重量部加えてエポキシ樹脂組成物
(e)〜(g)(実施例)を得た。組成物(e)〜
(g)は均一な液状であった。組成物(d)〜(g)の
25℃での可使時間、80℃でのゲルタイム、および組
成物(d)〜(g)を80℃で1時間硬化させた後のせ
ん断接着強度を表1に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明のポリチオール系エポキシ樹脂組
成物は可使時間が長く、作業性の向上という面において
非常に有用である。また、比較的低温で速やかに硬化
し、強い接着強度を有しているため、接着剤、シーリン
グ剤、注型等の用途に適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 光二 神奈川県川崎市川崎区鈴木町1−1 味 の素株式会社 中央研究所内 審査官 小林 均 (56)参考文献 特開 昭49−130999(JP,A) 特開 昭59−232117(JP,A) 特開 平2−185518(JP,A) 特開 昭62−192444(JP,A) 特開 昭62−20518(JP,A) 特開 昭61−127721(JP,A) 特公 昭41−7236(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/66 C08G 18/56

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1分子内にエポキシ基を2個以上有するエ
    ポキシ樹脂、製造工程上反応触媒として塩基性物質を用
    いる1分子内にチオール基を2個以上有するチオール化
    合物を脱アルカリ処理によりアルカリ金属イオン濃度を
    50ppm以下としたポリチオール化合物、およびイソ
    シアネート基含有化合物をエポキシ樹脂100重量部に
    対して0.1〜20重量部添加することを特徴とするエ
    ポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】請求項1記載のエポキシ樹脂組成物に、硬
    化促進剤をエポキシ樹脂100重量部に対して0.01
    〜10重量部添加することを特徴とするエポキシ樹脂組
    成物。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載のエポキシ樹脂組成
    物を加熱することによって得られるエポキシ樹脂硬化
    物。
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