JP3504687B2 - 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】本発明はエポキシ樹脂組成物に係
り、特に常温下でも低粘度で、硬化前のハンドリング性
に優れたエポキシ樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエポキシ樹脂は硬く脆いため、接
着剤に用いた場合、一般に剥離強度が低い。また、クラ
ックが発生しやすいため、構造材や被覆材等には広く使
用できない。さらに、撓み性とともに弾性が要求される
用途、例えば、コンクリート構造物の被覆材、クッショ
ン材、あるいは内部応力がかかるような部位のポッティ
ング材等への使用は本質的にその接着性の点で難しいと
いえる。
【0003】これらの欠点を補うものとして可撓性エポ
キシ樹脂があるが、これはエポキシ樹脂の骨格に可撓性
を付与したものと、硬化剤に可撓性を付与したものとに
分類される。可撓性エポキシ樹脂としてはグリシジルエ
ステル型、ポリオキシアルキレングリコール型、ビスフ
ェノールAプロピレンオキサイド付加型、ウレタン変性
エポキシ樹脂型、ポリブタジエン変性型等がある。これ
らの可撓性エポキシ樹脂を使用した場合、硬化速度が著
しく遅く、作業性の面で問題がある。また、これらの硬
化物は塑性的な伸びを有するため、前記のような弾性の
必要な材料としては使用が難しい。
【0004】次に可撓性硬化剤としては、ポリアミド
ダイマー酸または脂肪族二塩基酸とポリアミンの縮合
物)、長鎖アミン(ポリエーテルアミン、脂肪族変性ア
ミン等)、液状ポリブタジエン変性物等があるが、いず
れも相溶性、硬化速度、物性面で問題があり使いが難
しい。
【0005】そこで、本願発明者らは、上記問題点を解
決すべく透明性を有し可撓性と適度な弾力性をもつウレ
タン変性エポキシ樹脂組成物の発明を行い、従前に出願
している(特開昭60−260619号公報)。しかし
ながら、かかるエポキシ樹脂組成物は、ポリイソシアネ
ート化合物を必須成分としているため、1分子につき4
か所以上でウレタン結合がなされており、分子あたりの
ウレタン結合数が多い構成のポリマーである。このた
め、常温での粘度が高く、硬化前のハンドリング性が悪
いという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みてなされたものであり、常温での粘度が低く、硬
化前のハンドリング性が良好なエポキシ樹脂組成物を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成すべく鋭意研究を行った結果、ポリテトラメチレ
ングリコールに、1分子中にエポキシ基とイソシアナー
ト基を1個ずつ同時に含むモノイソシアナート化合物を
反応させて得られるウレタン変性エポキシ樹脂を用いる
ことにより、エポキシ樹脂1分子中のウレタン結合の数
最大2個に減らすことができ、常温での粘度を低くす
ることができるという知見を得、本発明を完成するに至
った。
【0008】すなわち本発明によれば、ジオール成分
しての分子量500〜10000のポリテトラメチレン
グリコールに、下記式
【化2】 (式中、Xは水素または炭素数1〜3の低級アルキル基
を表し、R1 、R2 、R3 はそれぞれ独立に水素、炭素
数1〜3の低級アルキルを表す)で表されるモノイソシ
アナート化合物を反応させて得られるウレタン変性エポ
キシ樹脂と、活性有機硬化剤とを必須成分としてなる、
エポキシ樹脂組成物が提供される。
【0009】ここで、汎用あるいは任意の公知のエポキ
シ樹脂100重量部に対し、上述のウレタン変性エポキ
シ樹脂を25重量部以上含有し、且つポリアミン、ポリ
アミド、ポリメルカプタンから選択される化合物のうち
少なくとも1種以上の活性有機硬化剤を3〜200重量
部含有する組成物が好ましく用いられる。そして、これ
らにより上記の本発明の目的が達成される。
【0010】
【作用】ジオール成分としての分子量500〜1000
0のポリテトラメチレングリコールに、1分子中にエポ
キシ基とイソシアナート基を1個ずつ同時に含むモノイ
ソシアナート化合物を反応させて得られるウレタン変性
エポキシ樹脂を用いることにより、1分子中のウレタン
結合の数を最大2個に低減することができるため、常温
での粘度が低下し、硬化前のハンドリング性が良好とな
る。
【0011】
【構成】以下に本発明について詳述する。本発明は、
オール成分としての分子量500〜10000のポリテ
トラメチレングリコールに、下記式
【化3】 (式中、Xは水素または炭素数1〜3の低級アルキル基
を表し、R1 、R2 、R3 はそれぞれ独立に水素、炭素
数1〜3の低級アルキルを表す)で表されるモノイソシ
アナート化合物を反応させて得られるウレタン変性エポ
キシ樹脂と、活性有機硬化剤とを必須成分としてなる、
エポキシ樹脂組成物である。
【0012】本発明に用いられるジオール成分は、分子
量500〜10000のポリテトラメチレングリコール
である。ポリテトラメチレングリコールとしては、例え
ば、ブチレンオキシドを2個の活性水素を有する化合物
に付加縮合せしめた生成物であり、通常のポリウレタン
樹脂の製造に用いられる公知のポリテトラメチレングリ
コールがいずれも使用できる。
【0013】本発明に用いられるモノイソシアナート化
合物は、1分子中にエポキシ基とイソシアナート基を1
個ずつ同時に含むものであり、下記式
【化4】 (式中、Xは水素または炭素数1〜3の低級アルキル基
を表し、R1 、R2 、R 3 はそれぞれ独立に水素、炭素
数1〜3の低級アルキルを表す)で示されるものであ
る。Xは水素が好ましく式中のフェニレン基は主鎖に対
しm又はp位に結合しているものが好ましい。本発明の
モノイソシアナート化合物の好適なものとして、具体的
には例えば次式
【化5】 で示されるもの等が例示される。
【0014】本発明において、上記のポリテトラメチレ
ングリコールと、1分子中にエポキシ基とイソシアナー
ト基を1個ずつ同時に含むモノイソシアナート化合物の
反応は、モノイソシアネート化合物のイソシアネート基
1個当りにつきポリテトラメチレングリコールの水酸基
が当量以上の割合で行うのが好ましい。
【0015】また、上記のポリテトラメチレングリコー
とモノイソシアナート化合物の反応においては、必要
に応じウレタン合成のための公知の触媒、例えば第三級
アミン、有機金属化合物等を添加することができる。
【0016】本発明に用いられる活性有機硬化剤として
は、好ましくは脂肪族アミン、芳香族アミン、脂環系ポ
リアミン、ポリアミド類、アミノ樹脂、酸無水物類、芳
香族系変性ポリアミン等が挙げられる。特にイソホロン
ジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサ
ン等の脂肪族アミンを用いた場合、硬化反応は迅速で作
業性もよく、硬化物は透明性に優れる。本発明における
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対し
て硬化剤中のアミン当量に準じて、化学量論量を配合す
るのが好ましい。
【0017】なお、本発明においては、リジッドな骨格
のエポキシ樹脂の良好な特性である耐水性、耐熱変形性
を保ちつつ、可撓性を付与するとの観点から、汎用また
は任意の公知のエポキシ樹脂100重量部に対し、上述
のウレタン変性エポキシ樹脂を25重量部以上含有し、
且つポリアミン、ポリアミド、ポリメルカプタンから選
択される活性有機硬化剤化合物のうち少なくとも1種以
上を3〜200重量部含有するのが好ましい。これらの
化合物を上記範囲の配合比で含有させることにより、上
記目的がより効果的に達成され得る。
【0018】用いるエポキシ樹脂は、ビスフェノール型
エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等の任意の公
知のエポキシ樹脂を用いればよい。
【0019】また、本発明によるエポキシ樹脂組成物に
は、必要に応じてその他のエポキシ樹脂、希釈剤、顔
料、充填剤、その他の添加物を加えてもよい。硬化反応
は室温下でもよく、また用途によっては加熱硬化させた
り触媒を併用して硬化を促進することもできる。触媒と
してはエポキシ樹脂に一般に用いられるものがいずれも
使用でき、例えば、クレゾール、フェノール、ビスフェ
ノールA等のフェノール類やイミダゾール類、トリス
(N−N’−ジメチルアミノメチル)フェノール、ベン
ジルジメチルアミン等の三級アミン類、三フッ化ホウ素
モノエチルアミン等の三フッ化ホウ素アミン錯体化合物
が挙げられる。
【0020】本発明のエポキシ樹脂組成物は、常温での
粘度が低く、硬化前のハンドリング性に優れており、且
つ透明性を有し、可撓性と適度な弾力性をもち、接着
剤、被覆材、塗料、ポッティング材、クッション材等に
好適である。
【0021】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を上げ、本発明
についてより詳細に説明する。
【0022】(製造実施例1)4つ口フラスコに、攪拌
装置、塩化カルシウム管、温度計、N2 ガス導入管を取
り付け、フラスコ内に溶媒として塩化メチレンを500
ml入れ、ここへm−イソプロペニル−α,α’−ジメ
チルベンジルイソシアネート(m−TMI;アメリカン
サイアナミッド社製、分子量201.26)100.6
3gを計量して加えた。N2 ガス導入管からフラスコ内
にN2 ガスを流し込みながら、低温浴で系を0℃に保
ち、温度の上昇が5℃以内のところでm−クロロ過安息
香酸を化学量論量より少過剰加えた。
【0023】反応物を分液ロートに取り、チオ硫酸ナト
リウムの氷水溶液を加え、未反応のm−クロロ過安息香
酸を除き、さらに飽和塩化ナトリウム溶液で数回洗浄し
た。無水硫酸ナトリウムにて乾燥後、溶媒の塩化メチレ
ンを減圧濃縮し、モノイソシアネート化合物(1)を得
た。上記の化学反応は下記式にて示される。
【化6】 このようにして得られたモノイソシアネート化合物
(1)を、IRによって調べ、エポキシ基の存在を確認
した。
【0024】(実施例1)製造実施例1で得られたモノ
イソシアネート化合物(1)26gにポリテトラメチレ
ングリコール(水酸基価56.0、PTMG2000、
三菱化成工業社製)200gを加え、80℃で4時間反
応させた。IRにより、特徴的なNCOの吸収スペクト
ルがなくなることで、反応終了とした。
【0025】このようにして、下記式で示されるウレタ
ン変性ポキシ樹脂(A)を得た。得られた樹脂は、粘
度50Pa・s(50℃)、エポキシ当量1217であ
った。
【化7】
【0026】このエポキシ樹脂をイソホロンジアミンを
硬化剤にして100℃、2時間硬化させ、その基本物性
として破断強度(kgf/cm2 )と伸び(%)を測定
した。測定方法は、硬化物(3mm%×150mm×1
50mm)をJIS2号プラスチックダンベルで打ち抜
き、引張速度200mm/minで引っ張り測定するこ
とによった。その結果、破断強度35(kgf/c
2 )、伸び300(%)であった。
【0027】(実施例2)実施例1のウレタン変性エポ
キシ樹脂(A)25重量部;ビスフェノールAタイプエ
ポキシ樹脂(ELA−128;住友化学工業(株)製)
60重量部;ネオペンチルグルコールジグリシジルエー
テル系エポキシ樹脂(1500NP;共栄社製)15重
量部;イソホロンジアミン(IPDA;ヒュルス製)4
0重量部を、まず、ウレタン変性エポキシ樹脂と、ビス
フェノールAタイプエポキシと、1500NPをプレ混
合し、脱泡したのち、イソホロンジアミンを添加し、泡
の混入が、さけられる様にすばやく混合した。そして、
80℃×4時間で硬化した。
【0028】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物の粘度(poise,25℃)と硬度(JIS A)
を測定した。粘度は、E型粘度計(東京計器製)のを用
いて測定した。硬度は、JIS 6301のゴム硬度
の測定に準じて測定した。結果を表1に示す。
【0029】(実施例3)実施例1のウレタン変性エポ
キシ樹脂(A)を40重量部;ビスフェノールAタイプ
エポキシ樹脂(ELA−128;住友化学工業(株)
製)50重量部;ネオペンチルグリコールジグリシジル
エーテル系エポキシ樹脂(1500NP;共栄社製)1
0重量部;ポリアミド(HY955;チバガイギー社
製)42重量部も、実施例2と同様に、先にプレ混合を
行ない、その後、硬化剤を混合した。80℃で、8時間
かけて硬化させた。
【0030】このようにして得られたエポキシ樹脂組成
物の粘度(poise,25℃)と硬度(JIS A)
を実施例2と同様にして測定した。結果を表1に示す。
【0031】(比較例1)実施例1のPTMG−200
0に、先に、イソシアネートを反応させ、次にグリシド
ールを反応させる方法を用いて下記式で示されるウレタ
ン変性エポキシ樹脂(B)を得た。得られた樹脂は、粘
度340Pa・s(50℃)、エポキシ当量1250で
あった。実施例1のウレタン変性エポキシ樹脂(A)に
比べて粘度が高いことがわかる。
【化8】
【0032】このエポキシ樹脂をイソホロンジアミンを
硬化剤にして100℃、4時間硬化させ、その基本物性
として破断強度(kgf/cm2 )と伸び(%)を実施
例1の場合と同様にして測定を行った。その結果、破断
強度40(kgf/cm2 )、伸び350(%)であっ
た。
【0033】(比較例2)実施例2において、ウレタン
変性エポキシ樹脂(A)に代えて、比較例1のウレタン
変性エポキシ樹脂(B)を用いた以外は、実施例2と同
様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂
組成物を、実施例2の場合と同様にして粘度と硬度を測
定した。結果を表1に示す。
【0034】(比較例3)実施例3において、ウレタン
変性エポキシ樹脂(A)に代えて、比較例1のウレタン
変性エポキシ樹脂(B)を用いた以外は、実施例3と同
様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂
組成物を、実施例3の場合と同様にして粘度と硬度を測
定した。結果を表1に示す。
【0035】(実施例4) 実施例において、ウレタン変性エポキシ樹脂(A)の
配合量を10重量部とし、ビスフェノールAタイプエポ
キシ樹脂の配合量を75重量部、ネオペンチルグリコー
ルジグリシジルエーテル系エポキシ樹脂(1500N
P)の配合量を15重量部とした以外は、実施例と同
様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂
組成物を、実施例2の場合と同様にして粘度と硬度を測
定した。結果を表1に示す。
【0036】表1から明らかなように、本発明のエポキ
シ樹脂組成物は比較例に比べて粘度が低く、したがって
硬化前のハンドリング性が良好である。
【0037】
【表1】
【0038】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ジオール成分としての分子量500〜10000のポリ
テトラメチレングリコールに、1分子中にエポキシ基と
イソシアナート基を1個ずつ同時に含むモノイソシアナ
ート化合物を反応させて得られるウレタン変性エポキシ
樹脂と、活性有機硬化剤とを必須成分としてなる、エポ
キシ樹脂組成物が提供されるので、常温でも低粘度で、
硬化前のハンドリング性が良好であり、硬化物は、透明
性を有し可撓性と適度な弾力性をもつという効果を奏す
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−183573(JP,A) 特開 平3−212422(JP,A) 特開 昭60−260619(JP,A) 特公 昭56−8041(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 59/00 - 59/72

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジオール成分としての分子量500〜10
    000のポリテトラメチレングリコールに、下記式 【化1】 (式中、Xは水素または炭素数1〜3の低級アルキル基
    を表し、R1 、R2 、R3 はそれぞれ独立に水素、炭素
    数1〜3の低級アルキルを表す)で表されるモノイソシ
    アナート化合物を反応させて得られるウレタン変性エポ
    キシ樹脂と、活性有機硬化剤とを必須成分としてなる、
    エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】エポキシ樹脂100重量部に対し、前記ウ
    レタン変性エポキシ樹脂を25重量部以上含有し、且つ
    ポリアミン、ポリアミド、ポリメルカプタンから選択さ
    れる化合物のうち少なくとも1種以上の活性有機硬化剤
    を3〜200重量部含有することを特徴とする、請求項
    1に記載のエポキシ樹脂組成物。
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