JP4047808B2 - エポキシを末端基とするエステルを含む網状ポリマー - Google Patents
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Description
(i) 2以上の末端エポキシ基を有するエステルと;
(ii) 硬化剤と
を含む組成物を硬化することにより得られる網状ポリマーであって、
これらの組成物が脂肪族アミン硬化剤を含む場合には、これらの組成物は更に重合促進剤を含む、網状ポリマーを提供する。
Aは置換型または無置換型のホモアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレンまたはヘテロアリーレン・セグメントを表し;そして
nは2以上の整数を表す)によって表されるエステルを含む。
ホモ脂肪族基とは、本質的に炭素原子および水素原子からなる脂肪族基であって、2つの自由一価を含有するものを意味し、式(1)に示すように、これらの自由一価のうちの一方の自由一価はカルボキシル炭素との結合に関与し、他方の一価はエポキシ基との結合に関与する。ホモ脂肪族基は、メチレン;および、炭素原子数2以上を含有し、これらの炭素原子のうちの2つのそれぞれが単一の自由一価を担持する脂肪族基、から選択されることになる。
ホモアルキレン・セグメントは、本質的に炭素原子および水素原子とからなる脂肪族基であって、炭素原子が2以上であり、「n」個の自由一価(「n」は下記に定義する)を含有する脂肪族基を意味する。好ましくはホモアルキレン・セグメントの炭素原子数は最大約200、より好ましくは最大約100、更により好ましくは最大約50、更により好ましくは最大約40、更により好ましくは最大約30、更により好ましくは最大約20、更により好ましくは最大約10となる。好ましい態様の場合、ホモアルキレン・セグメントの炭素原子数は最大約2〜12、より好ましくは最大約2〜10、更により好ましくは最大約2〜8、更により好ましくは最大約2〜6、更により好ましくは最大約2〜4となる(全ての範囲は包括的に示される)。特に好ましい態様の場合、ホモアルキレン・セグメントは3つの炭素原子を含むことになる。ホモアルキレン・セグメントの自由一価は、異なる炭素原子、同じ炭素原子、またはこれらの組み合わせの上に配置されてよい。但しこの場合、(末端炭素原子上のアルキリジン、アルケニリジン、およびアルキニリジン官能価に関して)4つ以上の一価を含有する単独炭素原子がないことを条件とする。好ましくは、(アルキリデン、アルケニリデン、およびアルキニリデン官能価に関して)3つ以上の一価を含有することになる単独炭素原子はなく;より好ましくは、(アルキル、アルケニル、およびアルキニル官能価に関して)2つ以上の一価を含有することになる単独炭素原子はない。このように、ホモアルキレン・セグメントの一例としては:脂肪族ジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−イル基などが挙げられる。ホモアルキレン・セグメントの「n」個の自由一価のうちのそれぞれ1つは、式(1)に示す「n」個の基のうちの1つの基のカルボキシル酸素との結合に関与することになる。
アリーレン・セグメントとは、「n」個の自由一価(「n」は下記に定義する)を有するアリール基またはアルキアリール基であって、その環内に、単一の自由一価を担持する1つ以上の炭素原子、好ましくは単一の自由一価をそれぞれ担持する2つの炭素原子を有するアリール基またはアルキアリール基を意味する。好ましくはアリーレン・セグメントの炭素原子数は6以上となる。好ましくは、アリーレン・セグメントの炭素原子数は最大約200、より好ましくは最大約100、更により好ましくは最大約50、更により好ましくは最大約40、更により好ましくは最大約30、更により好ましくは最大約20となる。好ましい態様の場合、アリーレン・セグメントの炭素原子数は最大約10となる。好ましい態様の場合、アリーレン・セグメントの炭素原子数は最大約6〜25、より好ましくは最大約6〜20、更により好ましくは最大約6〜18、更により好ましくは最大約6〜15となり;特に好ましい態様の場合、アリーレン・セグメントの炭素原子数は、約6〜12となる(全ての範囲は包括的に示される)。アリーレン・セグメントの自由一価は、異なる炭素原子、同じ炭素原子、またはこれらの組み合わせの上に配置されてよい。但しこの場合、(アルカリル基の脂肪族部分の末端炭素原子上のアルキリジン、アルケニリジン、およびアルキニリジン官能価に関して)4つ以上の一価を含有する単独炭素原子がないことを条件とする。好ましくは、(アリーリデン、アルキリデン、アルケニリデンおよびアルキニリデン官能価に関して)3つ以上の一価を含有することになる単独炭素原子はなく;より好ましくは、(アリール、アルキル、アルケニル、およびアルキニル官能価に関して)2つ以上の一価を含有することになる単独炭素原子はない。このように、アリーレン・セグメントの一例としては:アリールおよびアルカリルジ−、トリ−、テトラ−、ペンタ−、ヘキサ−、ヘプタ−、オクタ−イル基などが挙げられる。アリーレン・セグメントの「n」個の自由一価のうちのそれぞれ1つは、式(1)に示す「n」個の基のうちの1つの基のカルボキシル酸素との結合に関与することになる。(「アルカリル」という用語は、1つ以上の脂肪族基が結合された1つ以上の芳香族環を含有する構造を意味する)。
nの値は2以上の整数である。好ましい態様では、nは約50以下であり;好ましい態様では、nは約40以下であり;好ましい態様では、nは約30以下であり;好ましい態様では、nは約30以下であり;好ましい態様では、nは約25以下であり;好ましい態様では、nは約20以下であり;好ましい態様では、nは約18以下であり;好ましい態様では、nは約15以下であり;好ましい態様では、nは約12以下であり;好ましい態様では、nは約10以下であり;好ましい態様では、nは約9以下であり;好ましい態様では、nは約8以下であり;好ましい態様では、nは約7以下であり;好ましい態様では、nは約6以下であり;好ましい態様では、nは約5以下であり;好ましい態様では、nは約4以下であり;好ましい態様では、nは約3以下である。好ましくはnは2〜約20;より好ましくは2〜約10;更により好ましくは2〜約8;更により好ましくは2〜約6;更により好ましくは2〜約5;更により好ましくは2〜約4;更により好ましくは2または3である(全ての範囲は包括的に示される)。特に好ましい態様の場合、nは3である。
(i) 2つ以上の末端エポキシ基を有するエステルと;
(ii) 硬化剤と
を含む、組成物およびこれらの組成物を硬化させることにより得られる網状ポリマーを提供する。
本発明のポリマーを調製するのに適した、エポキシを末端基とするエステルの例は、下記式(1)
Aは置換型または無置換型のホモアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレンまたはヘテロアリーレン・セグメントを表し;そして
nは2以上の整数を表す)によって表されるエステル
を含む。
Aは、下記式(3)
xは0〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは3〜15、最も好ましくは5〜15の整数を表し;
yは0〜20、好ましくは1〜15、より好ましくは3〜15、最も好ましくは5〜15の整数を表し;
x+yは0〜40、好ましくは2〜30、より好ましくは5〜25、最も好ましくは10〜25の整数を表し;
zは1〜4、好ましくは1〜2の整数を表し、より好ましくはzは1であり;そして
Bは硫黄、酸素、カルボン酸塩、窒素、アミド、または、下記式(6)によって表されるエポキシを表す):
Aは、エチレン、プロピレン、ブチレンまたは下記式(9):
Aは下記式(11):
本発明の組成物は、好適な脂肪族硬化剤アミンまたは非脂肪族アミン硬化剤を含む。
好適な脂肪族アミン硬化剤は、例えば、1,2−ジアミノシクロヘキサン、イソフォロンジアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、エタノールアミン、ピペラジン、アミノエチルピペラジン、アミノエチルエタノールアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジアミン、ビス(アミノシクロヘキシル)メタン、3−アミノ−1−シクロヘキシルアミノプロパン、ポリエタノールアミン、ポリプロパノールアミン、ポリエチレンイミン、およびこれらの混合物を含む。
ヨードニウム塩(例えばジアリールヨードニウム塩)、およびスルホニウム塩(例えばトリアリールスルホニウム塩)を硬化剤として使用することもできる。好ましいジアリールヨードニウム塩はヘキサフルオロアンチモン酸ジアリールヨードニウムである。ヨードニウム塩およびスルホニウム塩を含有する組成物は、任意の好適な光増感剤、例えばアントラセン、ピレン、ペリレンおよびこれらの混合物を含むこともできる。
組成物は所望により好適な重合触媒を含んでよい。好適な重合触媒の例は、例えば第三アミン、ルイス酸およびオニウム塩を含む。
触媒として使用することができる好適なオニウム塩は、例えばアンモニウム塩(例えば臭化テトラブチルアンモニウム)を含む。
本発明の組成物は、エポキシを末端基とするエステルのうちの1または2種以上以外に、任意の更なる好適な反応性成分、例えばその他のエポキシ官能性成分、ヒドロキシ官能性成分、並びにこれらの混合物を含んでよい。好ましくはこれらの組成物は、エポキシを末端基とするエステル以外に、1種以上の更なるエポキシ官能性成分、例えばビスフェノールAのジグリシジルエーテルを含む。エポキシを末端基とするエステルを添加することによりビスフェノールAのジグリシジルエーテルを基剤とする網状ポリマーに付与することができる改善された特性は、靭性、フレキシブル性、並びに紫外線および湿分に対する抵抗性の分野にある。ビスフェノールAの好ましいジグリシジルエーテルは、下記式(12)
本発明の組成物は任意の好適な添加剤を含んでよい。例えば、組成物に着色するために顔料を添加することができる。添加可能なその他の好適な添加物は、例えば安定剤(酸化防止剤)、レオロジー制御剤、難燃剤、光安定剤、流れ調整剤、色安定剤、および不活性充填剤を含む。不活性充填剤は、無機(例えばガラス・ビード、タルク、シリカ粒子、またはクレイ)であっても、有機(例えば多糖、改質多糖または天然型の粒子状充填剤)であってもよい。
これらの組成物は更に水/有機溶剤を含み、例えばこれにより、支持体に対する本発明の組成物の噴霧を容易にすることができる。
任意の好適な手段、例えば、熱および/又は輻射線、例えば紫外線(UV)または電磁輻射線によって、本発明の組成物の硬化を開始させることができる。本発明の、エポキシを末端基とするエステルが2つ以上のエポキシ基を含むので、本発明の組成物は硬化されると、一般に架橋網状構造を形成することになる。この架橋網状構造は、「網状ポリマー」とも呼ばれる。
エポキシを末端基とするエステルから得られたポリマーは、多種多様な用途において有用である。例えばこれらのポリマーは、塗料、複合材料(例えば、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、または天然型繊維、例えば木材、ジュート、ラミー、亜麻、竹またはサイザル繊維で強化された複合材料)のためのマトリックス材料、接着剤および成形部品に有用である。エポキシを末端基とするエステル・モノマーは、ブレンド、例えば熱可塑性ポリマー(例えばポリ塩化ビニルまたはポリ塩化ビニリデン)を含むブレンド中に使用することもできる。エポキシを末端基とするエステル・モノマーは、熱可塑性ポリマーのための可塑剤として作用することができる。
32質量(重量)%の過酢酸溶液23.16gと、酢酸ナトリウム0.69gと、塩化メチレン30.4mlとからなる混合物を、137mlのメチレン中16.00gの10−ウンデセノイルトリグリセリドの撹拌溶液に液滴状に添加した。この添加が完了した後、こうして得られた混合物を還流下で41℃まで加熱し、15時間にわたってその温度に維持した。次いでこの混合物を室温まで冷やしておき、有機層を10%水性亜硫酸水素ナトリウム101.4gで一回洗浄し、次いで、重炭酸ナトリウムの飽和溶液158.4gで二回洗浄した。次いでこの有機層を水100mlで三回洗浄し、そして無水硫酸マグネシウムを添加することにより乾燥させ、次いでこの無水硫酸マグネシウムを濾過により除去した。混合物中の溶剤を真空中1000Pa(10ミリバール(mbar))圧で約62℃で除去することにより、15.44gの10,11−エポキシウンデセノイルトリグリセリドを産出した。
市販の、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(D.E.R. 331エポキシ樹脂、ダウケミカル社(Dow Chemical Co.)の登録商標)5.75gと、等量の市販の脂環式ジアミン(アンカミン2423(エアープロダクツアンドケミカル社の登録商標)、3.70g)とを合体させ、一緒に撹拌して均質な混合物を得た。この混合物に対して、25℃から250℃まで10℃/分の加熱速度で、示差走査分析を行った。この分析は硬化熱の開始を44℃で示し、そのピークを98℃で示した。次いでこの混合物を、254μm(10ミル)のドロー・ダウン・バーを用いて3枚の平滑な冷間圧延鋼プレートに塗布した。これらのプレートを60℃のオーブン内で6日間にわたって置き、これにより塗膜を硬化させた。こうして得られた硬化塗膜は厚さ76.2μm(3ミル)であった。これらの塗膜に関して下記の特性が得られた:
市販の、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(D.E.R. 332、ダウケミカル社の登録商標)4gを、4,4’−メチレンジアニリン1.12g、テトラヒドロフラン6.6g、およびジメチルホルムアミド2.4gと、ガラス瓶内でブレンドし、撹拌しながら溶解させた。この溶液を0.45μmのフィルターを通して濾過した後、錫メッキ鋼シート上に調節可能なドロー・ダウン・バーでフィルムを流延させた。これらのフィルムを室温で30分間にわたって乾燥させておき、150℃で2時間、そして180℃で2時間にわたってオーブン内で硬化させた。これらのフィルムを、水銀で金属プレートから持ち上げた。フィルムを破断させるための総エネルギーを、単縁ノッチ薄膜破壊試験によって試験した。その結果を表3に示す。
実施例12: 10,11−エポキシウンデセノイルトリグリセリドを含む接着剤の調製および試験
実施例13: 10,11−エポキシウンデセノイルトリグリセリドとビスフェノールAのジグリシジルエーテルとのブレンドを含む接着剤の調製および試験
実施例14: 10,11−エポキシウンデセノイルトリグリセリドとビスフェノールAのジグリシジルエーテルとのブレンドを含む接着剤の調製および試験
実施例15: 10,11−エポキシウンデセノイルトリグリセリドとビスフェノールAのジグリシジルエーテルとのブレンドを含む接着剤の調製および試験
Claims (36)
- 網状ポリマーであって、
該網状ポリマーが、
(I) 下記式(1):
Aは置換型または無置換型のホモアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレンまたはヘテロアリーレン・セグメントを表し;そして
nは2以上の整数を表す)によって表されるエステルと、
(II) 前記式(1)によって表されない1または2種以上の更なるエポキシ官能性成分と;
(III) (A) 促進剤とともに1または2種以上の脂肪族アミン硬化剤と;
(B) 芳香族アミン、イソシアネート、ビスフェノール、多官能価酸、イミダゾール、多官能価メルカプタン、三ハロゲン化ホウ素錯体およびジシアナミド、並びにこれらの混合物からなる群から選択された、所望により重合触媒とともに1または2種以上の非脂肪族アミン硬化剤と
(C) 所望により重合触媒と所望により光増感剤とを有する1または2種以上のヨードニウム塩またはスルホニウム塩硬化剤と
からなる群から選択された硬化成分と、を含む組成物の硬化により生じるものであり、
前記組成物が前記組成物中のエポキシ成分の総重量に対して50質量(重量)%以上の式(1)の前記エステルを含むことを特徴とする網状ポリマー。 - 前記更なるエポキシ官能性成分が、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルである、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記組成物が、多官能価アクリル酸塩、フェノール類、一官能価酸、ノボラックおよびビスフェノールからなる群から選択された促進剤を含む、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記組成物が非脂肪族アミン硬化剤を含み、該非脂肪族アミン硬化剤が、芳香族アミン、ビスフェノール、多官能価酸、イミダゾールおよび三ハロゲン化ホウ素錯体、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記組成物が、第三アミン、ルイス酸およびオニウム塩からなる群から選択された触媒を含む、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記組成物が、ジアリールヨードニウム塩およびトリアリールスルホニウム塩からなる群から選択されたヨードニウム塩またはスルホニウム塩硬化剤を含む、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記網状ポリマーは、熱または電磁輻射線を加えることによって、前記組成物を硬化させることにより形成される、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記エステルが、10,11−エポキシウンデセノイルトリグリセリドおよび9,10−エポキシデセノイルトリグリセリドからなる群から選択される、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記エステルが、4,5−エポキシペンテノイルトリグリセリドである、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 前記組成物が更に、酸化防止剤、難燃剤、顔料、流れ調整剤、色安定剤、または不活性充填剤を含む、請求項1に記載の網状ポリマー。
- 樹脂注型品であって、請求項1に記載の網状ポリマーを含むことを特徴とする、樹脂注型品。
- フィルムであって、請求項1に記載の網状ポリマーを含むことを特徴とする、フィルム。
- 塗布を施された支持体であって、請求項1に記載の網状ポリマーを含むことを特徴とする、塗布を施された支持体。
- 該支持体が金属、プラスチックまたは木材を含む、請求項18に記載の物品。
- 請求項19に記載の物品を形成する方法であって、前記方法が、前記組成物を支持体上に噴霧し、続いて、前記組成物を硬化させることを含むことを特徴とする、物品を形成する方法。
- 前記組成物が水または有機溶剤を含む、請求項20に記載の方法。
- 請求項19に記載の物品を形成する方法であって、前記方法が、前記組成物を固体として支持体上に被着させ、続いて前記組成物を硬化させることを含むことを特徴とする、物品を形成する方法。
- 接着剤層または接着剤であって、請求項1に記載の網状ポリマーを含むことを特徴とする、接着剤層または接着剤。
- 複合材料であって、(i)請求項1に記載の網状ポリマーと、(ii)強化材とを含むことを特徴とする、複合材料。
- 該強化材が繊維を含む、請求項24に記載の複合材料。
- 該繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、ポリアミド繊維、またはポリエステル繊維である、請求項25に記載の複合材料。
- 該繊維が天然型である、請求項25に記載の複合材料。
- 該繊維が木材、ジュート、ラミー、亜麻またはサイザルである、請求項27に記載の複合材料。
- 該強化材が非繊維充填材を含む、請求項24に記載の複合材料。
- 該非繊維充填材が炭素、ガラス、多糖、改質多糖または天然型の粒子状物質である、請求項29に記載の複合材料。
- ポリマーブレンドであって、
該ブレンドが
(I) 下記式(1):
Aは置換型または無置換型のホモアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレンまたはヘテロアリーレン・セグメントを表し;そして
nは2以上の整数を表す)によって表されるエステルと、
(II) 前記式(1)によって表されない1または2種以上の更なるエポキシ官能性成分と
(III) 熱可塑性ポリマーと
を含むものであり、
該ブレンドが該ブレンド中のエポキシ成分の総重量に対して50質量(重量)%以上の式(1)の前記エステルを含むことを特徴とする、ポリマーブレンド。 - 前記ブレンドが、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニリデンからなる群から選択された1種以上の化合物を含む、請求項31に記載のブレンド。
- 硬化性組成物であって、
該組成物が
(I) 下記式(1):
Aは置換型または無置換型のホモアルキレン、ヘテロアルキレン、アリーレンまたはヘテロアリーレン・セグメントを表し;そして
nは2以上の整数を表す)によって表されるエステルと、
(II) 前記式(1)によって表されない1または2種以上の更なるエポキシ官能性成分と;
(III) (A) 促進剤とともに1または2種以上の脂肪族アミン硬化剤と;
(B) 芳香族アミン、イソシアネート、ビスフェノール、多官能価酸、イミダゾール、多官能価メルカプタン、三ハロゲン化ホウ素錯体およびジシアナミド、並びにこれらの 混合物からなる群から選択された、所望により重合触媒とともに1または2種以上の非脂肪族アミン硬化剤と、
(C) 所望により重合触媒と所望により光増感剤とを有する1または2種以上のヨードニウム塩またはスルホニウム塩硬化剤と
からなる群から選択された硬化成分と、を含むものであり、
前記組成物が前記組成物中のエポキシ成分の総重量に対して50質量(重量)%以上の式(1)の前記エステルを含むことを特徴とする硬化性組成物。 - どのR 1 も同一である、請求項1に記載の網状ポリマー。
- どのR 1 も同一である、請求項31に記載のポリマーブレンド。
- どのR 1 も同一である、請求項33に記載の硬化性組成物。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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