JP3422808B2 - エポキシ樹脂硬化剤及びその製造方法 - Google Patents

エポキシ樹脂硬化剤及びその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂硬化剤及
びその製造方法に関する。
【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、電気、電子分野に使用されるベースレジンについ
ては、より一層の耐湿性、高耐熱性が強く要請されてい
る。これらの要求を満たす材料としてナフトール系の樹
脂が提案されている。
【0003】例えば、特開平4−178419号公報に
は、ナフトール系アラルキル樹脂及びその製造方法が開
示されている。しかしながら、この方法ではナフトール
と縮合剤との反応後に10〜30%の未反応ナフトール
がモノマーとして残存する。ナフトールは高沸点である
とともに高融点であるため、反応系からの除去が困難で
あるという製造上の問題点がある。さらに、ナフトール
系アラルキル樹脂は一般に高軟化点であり、例えば、エ
ポキシ樹脂の硬化剤として使用した場合流れ性が悪く、
成形性に劣るという問題点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は製造が容易であり、かつ、得られた樹脂の軟化点調節
が容易であり、エポキシ樹脂の硬化剤として有用なナフ
トール系アラルキル樹脂及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ナフ
トール類とフェノール類の混合物を下記一般式(2)
【化2】 (但し、式中Rは水素原子又はメチル基を示し、R’は
水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す)で表さ
れる縮合剤と酸性触媒の存在下に縮合させてエポキシ樹
脂硬化剤を製造する方法において、ナフトール類/フェ
ノール類モル比が0.2〜3.0(但し、0.43を超
えない)、縮合剤/(ナフトール類+フェノール類)モ
ル比が0.2〜0.8であることを特徴とするエポキシ
樹脂硬化剤の製造方法である。上記製造方法により下記
一般式(1)で表されるエポキシ樹脂硬化剤が得られ
る。
【化3】 (但し、Aはナフタレン核(a)又はベンゼン核(b)を示
し、かつ、(a)/ (b)は0.01以上であり、Rは水素原
子又はメチル基を示し、mは1又は2であり、nは0〜
15の整数を示す)
【0006】本発明は、本発明者らが鋭意検討した結
果、ナフトール類とフェノール類の混合物を前記一般式
(2)で表される縮合剤とを酸性触媒の存在下に縮合さ
せてアラルキル樹脂を製造する際にフェノール類に比べ
ナフトール類が優先的に樹脂中に取り込まれることによ
り、エポキシ樹脂硬化剤として有用な樹脂が得られるこ
とを見出したことにより完成したものである。すなわ
ち、優先的にナフトール類が樹脂中に取り込まれる結
果、縮合反応後の残存モノマーに占めるナフトール類の
割合は小さく、大半がフェノール類であるため従来のフ
ェノール樹脂の製造と同様に、残存モノマーの除去は減
圧蒸留又は水蒸気蒸留等の方法により容易に行うことが
できる。さらに、ナフトール類とフェノール類を共縮合
させることにより、ナフトール類単独の樹脂に比べ、樹
脂の軟化点及び溶融粘度の低下が可能であることを見出
し完成に至ったものである。
【0007】本発明に用いるナフトール類としては、1
ナフトール及び/又は2−ナフトールである。場合によ
り、ナフタレンジオール類を用いてもよい。
【0008】本発明に用いるフェノール類としては、例
えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、
p−クレゾール、2,4−キシレノール、2,5−キシ
レノール、2,6−キシレノール、t−ブチルフェノー
ル、フェニルフェノール及びこれらの混合物などが挙げ
られる。低軟化点化の観点から、フェノール類としては
クレゾールが好ましい。
【0009】上記ナフトール類とフェノール類のモル比
は、フェノール類が1モルに対してナフトール類が0.
2〜3.0モルの範囲である。0.2モルより少ないと
樹脂中のナフトール類の含有量が低下し、ナフトール骨
格に起因する耐熱生、耐湿性等の効果が低下する。ま
た、3.0モルを超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。
【0010】前記一般式(2)で表される縮合剤として
は、o−体、m−体、p−体いずれでもよいが、好まし
くはm−体、p−体である。具体的には、p−キシリレ
ングリコール、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン、
α,α’−ジエトキシ−p−キシレン、α,α’−ジイ
ソプロポキシ−p−キシレン、α,α’−ジブトキシ−
p−キシレン、m−キシリレングリコール、α,α’−
ジメトキシ−m−キシレン、α,α’−ジエトキシ−m
−キシレン、α,α’−ジイソプロポキシ−m−キシレ
ン、α,α’−ジブトキシ−m−キシレン等が挙げられ
る。
【0011】本発明における縮合剤の使用量は、ナフト
ール類とフェノール類の合計量1モルに対して0.2〜
0.8モルの範囲である。0.2モルより少ないと未反
応の残存ナフトール類及びフェノール類の量が多くな
り、樹脂歩留りが低下するので好ましくない。また、
0.8モルを超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。
【0012】また、本縮合反応は酸性触媒の存在下に行
う。この酸性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、メタ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、三フッ化ホウ素等の
ルイス酸あるいは固体酸等が挙げられる。
【0013】この反応は通常10〜250℃で1〜20
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。
【0014】反応終了後、必要により減圧蒸留、水蒸気
蒸留などの方法により未反応のナフトール類及びフェノ
ール類を除去することにより、前記一般式(1)で表さ
れるナフトール系アラルキル樹脂が得られる。このとき
nは0〜15の範囲であることが好ましい。nが15を
超えると樹脂の軟化点が上昇し、作業性に支障をきた
す。
【0015】
【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。 実施例1 300mlの4口フラスコに、1−ナフトール72g
(0.5モル)、o−クレゾール54g(0.5モ
ル)、p−キシリレングリコール55.2g(0.4モ
ル)及びp−トルエンスルホン酸0.5gを仕込み、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いた。反応後、系内に残存
するモノマーとしては、1−ナフトールが3.2%、o
−クレゾールが14.2%であった。その後水酸化ナト
リウム水溶液により中和し、水蒸気蒸留により系内に残
存するモノマーが1%以下となるまでモノマー除去を行
った。この間、冷却管等の閉塞等の問題はなかった。
【0016】残存モノマー量の定量から樹脂中に取り込
まれた1−ナフトール/o−クレゾールモル比は1.6
5と見積もられた。得られた樹脂の収量は133gであ
り、OH当量は223.5であった。軟化点はJIS
K 2548に基づいて測定したところ85℃であり、
150℃における溶融粘度は2.6ポイズであった。得
られた樹脂のGPCチャートを図1に、赤外吸収スペク
トルを図2に示す。
【0017】実施例2 300mlの4口フラスコに、1−ナフトール43.2
g(0.3モル)、o−クレゾール75.6g(0.7
モル)、p−キシリレングリコールジメチルエーテル8
3g(0.5モル)及びp−トルエンスルホン酸0.5
gを仕込み、実施例1と同様に反応を行った。反応終了
後の系内に残存するモノマーとしては、1−ナフトール
が1.0%、o−クレゾールが10.1%であった。残
存モノマー量の定量から、樹脂中に取り込まれた1−ナ
フトール/o−クレゾールモル比は0.53と見積もら
れた。得られた樹脂の収量は135.5gであり、OH
当量は216.6であった。また、軟化点は92℃、1
50℃における溶融粘度は4.8ポイズであった。得ら
れた樹脂のGPCチャートを図3に、赤外吸収スペクト
ルを図4に示す。
【0018】実施例3 1−ナフトール86.4g(0.6モル)、o−クレゾ
ール43.2g(0.4モル)、p−キシリレングリコ
ールジメチルエーテル53.1g(0.32モル)を用
いた以外は実施例1と同様に反応を行った。反応終了後
の系内に残存するモノマーとしては、1−ナフトールが
8.6%、o−クレゾールが16.4%であった。残存
モノマー量の定量から、樹脂中に取り込まれた1−ナフ
トール/o−クレゾールモル比は3.27と見積もられ
た。得られた樹脂の収量は102.5gであり、OH当
量は228.8であった。また、軟化点は90℃、15
0℃における溶融粘度は3.4ポイズであった。得られ
た樹脂のGPCチャートを図5に、赤外吸収スペクトル
を図6に示す。
【0019】実施例4 1−ナフトール57.6g(0.4モル)、o−クレゾ
ール64.8g(0.6モル)、p−キシリレングリコ
ールジメチルエーテル66.4g(0.4モル)を用い
た以外は実施例1と同様に反応を行った。反応終了後の
系内に残存するモノマーとしては、1−ナフトールが
2.4%、o−クレゾールが18.4%であった。残存
モノマー量の定量から、樹脂中に取り込まれた1−ナフ
トール/o−クレゾールモル比は0.95と見積もられ
た。得られた樹脂の収量は117.5gであり、OH当
量は228.7であった。また、軟化点は76℃、15
0℃における溶融粘度は1.6ポイズであった。得られ
た樹脂のGPCチャートを図7に、赤外吸収スペクトル
を図8に示す。
【0020】実施例5 フェノール類としてo−クレゾールの代わりにフェノー
ルを用いた以外は実施例2と同様に反応を行った。縮合
反応終了後の系内に残存するモノマーとしては、1−ナ
フトールが0.75%、フェノールが13.2%であっ
た。残存モノマー量の定量から、樹脂中に取り込まれた
1−ナフトール/フェノールモル比は0.70と見積も
られた。得られた樹脂の収量は125gであり、OH当
量は218.6であった。また、軟化点は97℃、15
0℃における溶融粘度は10.5ポイズであった。得ら
れた樹脂のGPCチャートを図9に、赤外吸収スペクト
ルを図10に示す。
【0021】実施例6 ナフトール類として2−ナフトール28.8g(0.2
モル)、o−クレゾール86.4g(0.8モル)、p
−キシリレングリコールジメチルエーテル83g(0.
5モル)を用いた以外は実施例2と同様に反応を行っ
た。縮合反応終了後の系内に残存するモノマーとして
は、2−ナフトールが0.6%、o−クレゾールが1
8.3%であった。残存モノマー量の定量から、樹脂中
に取り込まれた2−ナフトール/o−クレゾールモル比
は3.27と見積もられた。得られた樹脂の収量は13
1.5gであり、OH当量は228.8であった。ま
た、軟化点は90℃、150℃における溶融粘度は3.
4ポイズであった。
【0022】比較例1 300mlの4口フラスコに、1-ナフトール144g
(1.0モル)、p-キシリレングリコール69g
(0.5モル)及びシュウ酸14.4gを仕込み、窒素
気流下、攪拌しながら150℃で4時間反応させた。こ
の間、生成する水は系外に除いた。縮合反応終了後の系
内に残存する1-ナフトールは21.2%であった。得
られた樹脂の収量は153gであり、OH当量は228
であった。軟化点は127℃であり、150℃における
溶融粘度は46ポイズであった。上記実施例1〜7及び
比較例1の原料として使用したナフトール類/フェノー
ル類のモル比をまとめると次のようになる。モル比が0.
43を超える実施例1、3及び4は、請求項1に関しては
比較例と解釈される。実施例1:1.00、実施例2:0.4
3、実施例3:1.50、実施例4:0.67、実施例5:0.4
3、実施例6:0.25、比較例1:1/0。
【0023】応用例1〜7 実施例1〜5、比較例1で製造した樹脂及びフェノール
ノボラックをエポキシ樹脂硬化剤として用い、表1に示
す配合で組成物を調整した後、175℃で成形し、17
5℃で12時間ポストキュアを行い試験片を得た後、各
種試験に供した。試験結果を表1に合わせて示す。
【0024】
【表1】 *1 フェノールノボラック型エポキシ樹脂*2 133℃、3atm、96時間
【0025】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂硬化剤は従来のナ
フトールアラルキル樹脂に比べ成形流動性に優れ、ま
た、フェノールノボラック樹脂に比べて特に耐湿性、力
学的強度に優れた硬化物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1で得られた樹脂のGPCチャート図
である。
【図2】 実施例1で得られた樹脂の赤外吸収スペクト
ル図である。
【図3】 実施例2で得られた樹脂のGPCチャート図
である。
【図4】 実施例2で得られた樹脂の赤外吸収スペクト
ル図である。
【図5】 実施例3で得られた樹脂のGPCチャート図
である。
【図6】 実施例3で得られた樹脂の赤外吸収スペクト
ル図である。
【図7】 実施例4で得られた樹脂のGPCチャート図
である。
【図8】 実施例4で得られた樹脂の赤外吸収スペクト
ル図である。
【図9】 実施例5で得られた樹脂のGPCチャート図
である。
【図10】 実施例5で得られた樹脂の赤外吸収スペクト
ル図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−125158(JP,A) 特開 平4−161419(JP,A) 特開 平5−148333(JP,A) 特開 平5−214076(JP,A) 特開 平4−74146(JP,A) 特開 平4−93320(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/00 - 59/72 C08G 61/00 - 61/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナフトール類とフェノール類の混合物を
    下記一般式(2) 【化1】 (但し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R’は水素
    原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示す)で表される
    縮合剤と酸性触媒の存在下に縮合させてエポキシ樹脂硬
    化剤を製造する方法において、ナフトール類/フェノー
    ル類モル比が0.2〜0.43、縮合剤/(ナフトール
    類+フェノール類)モル比が0.2〜0.8であること
    を特徴とするエポキシ樹脂硬化剤の製造方法。
  2. 【請求項2】 ナフトール類が1-及び/又は2-ナフト
    ール類であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ
    樹脂硬化剤の製造方法。
  3. 【請求項3】 フェノール類がクレゾール類であること
    を特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂硬化剤の製造
    方法。
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