JP6189851B2 - エポキシ樹脂コーティング用の硬化剤 - Google Patents

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Description

本発明は、エポキシ樹脂の硬化剤としてのアミン、アミン含有エポキシ樹脂組成物、特にコーティングとしてのそれらの使用の分野に関する。
エポキシ樹脂組成物は、高品質のコーティングとして有用であるためには多くの特性を有する必要がある。これらは一方では、周囲温度で容易に作業可能で自己流動性になるように低い粘度を有するべきであり、湿った冷たい条件下では、いわゆる白化現象(blushing effect)無しに迅速に硬化する必要がある。「白化現象」とは、典型的には白化現象を促進する高湿度と低温での空気中の二酸化炭素(CO)によるアミンの塩形成により引き起こされる、濁り、スポット、及び粗い表面又は粘性表面などの、硬化による欠陥を表す。硬化状態では、エポキシ樹脂コーティングは、濁り、スポット、又は穴の無い平らな表面を有するべきであり、良好な硬度と良好な耐性を有するべきである。例えば腐食防護のような非常に高い抵抗性を必要とする用途に関して、高度に架橋したコーティングを得るように、高い官能性を有する硬化剤の需要が存在する。高い官能性を有する硬化剤は、従来からポリアルキルアミン、例えばTETA、TEPA、又はPEHAが知られている。しかし、これらを変性しない場合、これらは白化現象をもたらす強い傾向を有し、そして付加物としての形態では、それらの粘度の水準は非常に高く、白化の傾向は弱まるが、依然として存在する。
さらに、それらはいわゆるポリエチレンイミンである。これらは、エチレンイミンの分岐したポリマーであり、これは第1級アミノ基、第2級アミノ基、及び第3級アミノ基を含み、これらは水処理用及び主に製紙産業で用いられている。
特許文献1は、ポリエチレンイミン及びさらなるアミンを含むエポキシ樹脂組成物を記載している。これらの組成物は、混合後に高いクリープ抵抗を有する。これらの組成物は、その高いクリープ抵抗と強い白化現象のために、平面的適用には用いることができない。
米国特許第6077886号
したがって、本発明の目的は、高い官能性を有し、かつ液体であり、高すぎない粘度を室温で有し、エポキシ樹脂と共に素早く白化現象をもたらさずに硬化でき、高い硬度と抵抗性を有するコーティングを形成することができる、エポキシ樹脂用の硬化剤を与えることである。
驚くべきことに、式(I)を有するアミンを少なくとも1種含む下記の態様1に係る硬化剤が、この目的を達成することを見出した。下記の態様1に係るこの硬化剤は、低臭気で、エポキシ樹脂と相溶性が高く、湿った冷たい条件下でさえもエポキシ樹脂を素早く硬化させる。得られるフィルムは、粘着性ではなく、高い光沢性を有し、曇り及び表面の問題がなく、かつ非常に高い架橋密度及び抵抗性を有する。特に驚くべきことは、式(I)を有するアミンが、第1級アミノ基を有していない場合でも、湿った冷たい条件下で優れた反応性を示すことである。下記の態様1に係る硬化剤は、単純な方法で製造することができる。
本発明のさらなる形態は、さらなる独立的態様の主題である。本発明の特に好適な態様は、従属的態様の主題である。
本発明の態様としては、以下の態様を挙げることができる:
《態様1》
エポキシ樹脂を硬化するのに適切な、次の式(I)を有するアミンを少なくとも1種含む硬化剤:
Figure 0006189851
(式中、
Aは、第1級脂肪族アミノ基の除去後の、300〜5000g/molの範囲の相対分子質量を有するポリエチレンイミンの基であり;
Rは、水素原子又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基;
aは、1〜50の整数を表わし;かつ
Xは、ヒドロキシル基、メルカプト基、エーテル基、エステル基、ピリジノ基、又はアミノ基を有していてもよい、1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基である)。
《態様2》
Aが、第1級脂肪族アミノ基の除去後の、300〜2000g/molの範囲の相対分子質量を有するポリエチレンイミンの基である、態様1に記載の硬化剤。
《態様3》
Rが、水素原子又はメチル基である、態様1又は2に記載の硬化剤。
《態様4》
aが、1〜20の整数を表わす、態様1〜3のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様5》
前記式(I)を有するアミンが、第1級アミノ基を有していない、態様1〜4のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様6》
Xが、6〜12個の炭素原子を有するアリール基である、態様1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様7》
Xが、6〜12個の炭素原子を有する、ヒドロキシル置換アリール基である、態様1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様8》
Xが、6〜12個の炭素原子を有する、ジアルキルアミノ置換アリール基である、態様1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様9》
Xが、フェニル、2−ヒドロキシフェニル、3−アミノフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、2−ピリジニル、3−ピリジニル、メチル、エチル、2−プロピル、3−ヘプチル、1−ウンデシル、2,2−ジメチル−3−(N−モルホリノ)プロピル、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル、及び2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロピルからなる群より選択される、態様1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様10》
エポキシ基に対して反応性である、少なくとも2つのアミン水素を有するアミンを、少なくとも1種さらに含む、態様1〜9のいずれか一項に記載の硬化剤。
《態様11》
前記式(I)を有するアミンを、次の式(IV)及び/又は(IV’)を有するカルボニル化合物を用いたポリエチレンイミンの還元アルキル化によって得ることを特徴とする、態様1〜10のいずれか一項に記載の硬化剤の製造方法:
Figure 0006189851
(式中、Rは、水素原子又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり;Xは、ヒドロキシル基、メルカプト基、エーテル基、エステル基、ピリジノ基、又はアミノ基を有していてもよい、1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基であり;かつX’は、6〜12個の炭素原子を有するニトロ置換したアリール基である)。
《態様12》
少なくとも1種のエポキシ樹脂を硬化させるための、態様1〜10のいずれか一項に記載の硬化剤の使用。
《態様13》
少なくとも1種のエポキシ樹脂と、態様1〜10のいずれか一項に記載の少なくとも1種の硬化剤とを含む、エポキシ樹脂組成物。
《態様14》
態様13に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させることによって得られる、硬化した組成物。
《態様15》
態様14に記載の硬化した組成物を含む物品。
本発明は、エポキシ樹脂を硬化するのに適切で、かつ次の式(I)を有する少なくとも1つのアミンを含む硬化剤に関する:
Figure 0006189851
(式中、
Aは、第1級脂肪族アミノ基の除去後の、300〜5000g/mol、好ましくは300〜2000g/mol、特に好ましくは300〜1000g/molの範囲の相対分子質量を有するポリエチレンイミンの基であり;
Rは、水素原子又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基、好ましくは水素原子又はメチル基、特に水素原子を表し;
aは、1〜50、好ましくは1〜20、特に好ましくは1〜10、特には3〜10の整数を表わし;かつ
Xは、ヒドロキシル基、メルカプト基、エーテル基、エステル基、ピリジノ基、又はアミノ基を有してもよい、1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基である)。
例えば、ポリアミン、ポリオール、又はポリエポキシドなどの「ポリ」で始まる物質名は、正式には各分子中に、その名前で現れる官能基を2つ以上含有する物質を指す。
「脂肪族」とは、そのアミノ基が脂肪族、脂環式又はアリール脂肪族残基に結合しているアミンを表し、したがってこれらの基は、脂肪族アミノ基と呼ばれる。
「芳香族」とは、そのアミノ基が芳香族残基に結合しているアミンを表し、したがって、これらの基は芳香族アミノ基と呼ばれる。
「アミン水素」とは、1級及び2級アミノ基の水素原子を表す。
「組み込み不可能な希釈剤」とは、エポキシ樹脂に可溶性であり、かつその粘度を低下させる物質であって、エポキシ樹脂の硬化時に樹脂混合物中に共有結合的に組み込まれない物質を表す。
「粘度」とは、本文書では動的粘度又は剪断粘度を表し、これは、剪断応力とせん断率(速度勾配)との比によって定義され、DIN EN ISO 3219に記載のように決定される。
式(I)を有するアミンは、好ましくは第一級アミノ基を有していない。そのような式(I)を有するアミンは、低温でかつ高湿度でも、不必要な白化効果をもたらさずにエポキシ樹脂と共に硬化する。
Xは、好ましくは、6〜12の炭素原子を有するアリール基であり、特にフェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、トリメチルフェニル、エチルフェニル、イソプロピルフェニル、及びナフチルからなる群より選択される基である。これらのアミンは、特に低粘度を与え、さらに特にエポキシ樹脂と相溶性が高く、それによりそれと共に硬化したフィルムは特に高い品質を有する。
さらに、Xは、好ましくは、ヒドロキシル置換した6〜12の炭素原子を有するアリール基であり、特に2−ヒドロキシフェニル、3−ヒドロキシフェニル、及び4−ヒドロキシフェニルからなる群より選択される基である。これらのアミンは、エポキシ樹脂と共に使用した場合に、特に素早く硬化し、これは特に低温でも素早く硬化する。2−ヒドロキシフェニルは、その比較的低い年度から、特に好ましい。
さらに、Xは、好ましくは、アミノ置換した6〜12の炭素原子を有するアリール基であり、特に特に2−アミノフェニル、3−アミノフェニル、及び4−アミノフェニルからなる群より選択される基である。これらのアミンは、エポキシ樹脂に対して特に高い官能性を与え、またこれらは特に疎水性である。
さらに、Xは、好ましくは、ジアルキルアミノ置換した6〜12の炭素原子を有するアリール基であり、特に特に2−ジメチルアミノフェニル、3−ジメチルアミノフェニル、及び4−ジメチルアミノフェニルからなる群より選択される基である。これらのアミンは、エポキシ樹脂と共に使用した場合に、特に素早く硬化する。
さらに、Xは、好ましくは、5〜12個の炭素原子を有するヘテロアリール基であり、特に2−ピリジニル、3−ピリジニル、及び4−ピリジニルからなる群より選択される基である。これらのアミンは、エポキシ樹脂と共に使用した場合に、特に素早く硬化し、これは特に低温でも素早く硬化する。
さらに、Xは、好ましくは、1〜12個の炭素原子を有するアルキル基又はシクロアルキル基であり、特にメチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、イソブチル、2−ペンチル、3−ペンチル、3−ヘプチル、1−ウンデシル及びシクロヘキシルからなる群より選択される。これらのアミンは、特に低い粘度を有する。
さらに、Xは好ましくは次の式(II)を有する基である:
Figure 0006189851
(式中、
及びRは、
互いに独立に、1〜12個の炭素原子を有する1価の炭化水素基を表すか、
又は、合わせて4〜12個の炭素原子を有する2価の炭化水素基を表し、これは5〜8個の炭素原子、好ましくは6個の炭素原子を有する置換されていてもよい炭素環の一部であり;
は、水素、又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基、アリールアルキル基、若しくはアルコキシカルボニル基を表し、好ましくは水素原子を表し;
かつ
は、1〜16個の炭素原子を有する1価の脂肪族、脂環式、又はアリール脂肪族基を表し、これはヘテロ原子を有していてもよく;
は、水素、又は1〜16個の炭素原子を有する1価の脂肪族、脂環式、若しくはアリール脂肪族基を表し、これはヘテロ原子を有していてもよく、
又は
及びRは、合わせて一緒に3〜16個の炭素原子を有する2価の脂肪族残基を表し、これは5〜8個の環原子、好ましくは6個の環原子を有する置換されていてもよい複素環の一部であり、ここでこの環はその窒素原子以外に他のヘテロ原子を有していてもよい]。
好ましくは、R及びRは、それぞれメチル基を表す。
さらに、R及びRは好ましくは、その窒素原子を含んだ、置換されていてもよいモルホリン環を形成する。
好ましくは、Rは、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、2−エチルヘキシル、シクロヘキシル、2−ヒドロキシエチル、2−メトキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、又はベンジルを表し、Rは、水素原子、又はメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、2−エチルヘキシル、シクロヘキシル、2−ヒドロキシエチル、2−メトキシエチル、2−ヒドロキシプロピル、又はベンジルを表す。
これらのアミンは、特にそれらがモルホリン環を含む場合に、エポキシ樹脂と非常に相溶性が高い。
さらに、Xは好ましくは次の式(III)を有する基である:
Figure 0006189851
(式中、
、R、及びRは、上記式(II)で記載した意味を有し、かつ
は、水素、又は1〜20個の炭素原子を有するアルキル若しくはアシル基を表し、特に水素又は1〜12個の炭素原子を有するアシル基、特に水素又はドデカノイルを表す]。
がドデカノイルである場合、特に低い粘度のアミンが得られる。
Xは、特に好ましくは、フェニル、2−ヒドロキシフェニル、3−アミノフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、2−ピリジニル、3−ピリジニル、メチル、エチル、2−プロピル、3−ヘプチル、1−ウンデシル、2,2−ジメチル−3−(N−モルホリノ)プロピル、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル、及び2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロピルからなる群より選択される基であり、フェニルが最も好ましい。
さらにXは、特に好ましくは好ましいとして上述した異なる基の組合せであり、特にフェニルと好ましいとして上述した少なくとも1つの基との組合せである。フェニルと、好ましいとして上述したさらなる基の合計との比は、好ましくは1〜20であり、特に2〜10である。
Xは、好ましくは、フェニルと、次の群から選択される1以上の基との組合せである:2−ヒドロキシフェニル、3−アミノフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、2−ピリジニル、3−ピリジニル、2,2−ジメチル−3−(N−モルホリノ)プロピル、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル、及び2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロピル。このような組合せを用いて、粘度、相溶性、及びエポキシ樹脂との硬化剤の硬化速度等の特性を調節し、最適化することができる。
好ましくは式(I)を有するアミンは、20℃で測定して、150〜50,000mPa・s、特に好ましくは150〜30,000mPa・s、特に150〜20,000mPa・sの範囲の粘度を有する。
本発明は、さらに上述した硬化剤を製造する方法に関する。ここで、式(I)を有するアミンは、次の式(IV)又は(IV’)を有するカルボニル化合物とポリエチレンイミンとの還元アルキル化によって得られる:
Figure 0006189851
式(IV)及び式(IV’)において、R及びXは、すでに記載した意味を有し、かつX’は、6〜12個の炭素原子を有するニトロ置換したアリール基である。
式(IV)又は(IV’)を有するカルボニル化合物として、アルデヒド又はケトンを用いることが適切であり、特に
− ベンズアルデヒド、異性体トルアルデヒド、異性体ジメチルベンジルアルコール、異性体トリメチルベンジルアルコール、異性体ナフトアルデヒド、1−ナフトアルデヒド、アセトフェノン、4’−メチルアセトフェノン、プロピオフェノン、及び4’−メチルプロピオフェノン;
− サリチルアルデヒド、3−ヒドロキシベンズアルデヒド、4−ヒドロキシベンズアルデヒド、2’−ヒドロキシアセトフェノン、3’−ヒドロキシアセトフェノン、及び4’−ヒドロキシアセトフェノン;
− 2−ニトロベンズアルデヒド、3−ニトロベンズアルデヒド、4−ニトロベンズアルデヒド、2’−ニトロアセトフェノン、3’−ニトロアセトフェノン、及び4’−ニトロアセトフェノン;
− 2−ジメチルアミノジメチルアミノベンズ、3−ジメチルアミノジメチルアミノベンズ、4−ジメチルアミノジメチルアミノベンズ及び4’−ジメチルアミノニトロアセトフェノン;
− 2−ピリジンカルバルデヒド、3−ピリジンカルバルデヒド、4−ピリジンカルバルデヒド、2−アセチルピリジン、3−アセチルピリジン、及び4−アセチルピリジン;
− ブタナール、イソブタナール、ペンタナール、2−メチルブタナール、3−メチルブタナール、2−メチルペンタナール、2−エチルブタナール、2−エチルヘキサナール、ドデカナール、シクロヘキサナール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、及び3−メチルペンタン−2−オン;
− 2,2−ジメチル−3−(N−モルホリノ)プロパナール、2,2−ジメチル−3−(N−(2,6−ジメチル)モルホリノ)プロパナール、2,2−ジメチル−3−メチルアミノプロパナ−ル、2,2−ジメチル−3−ジメチルアミノプロパナ−ル、2,2−ジメチル−3−ビス(2−メトキシエチル)アミノプロパナール、2、2−ジメチル−3−ベンジルアミノプロパナール及び2,2−ジメチル−3−(N−ベンジルメチルアミノ)プロパナール;
− 2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロパナール、2,2−ジメチル−3−メトキシプロパナール、2,2−ジメチル−3−エトキシプロパナール、2,2−ジメチル−3−プロポキシプロパナール、3−アセトキシ−2,2−ジメチルプロパナール、2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロパナール、及び3−ベンゾイルオキシ−2,2−ジメチルプロパナール。
ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド、3−ニトロベンズアルデヒド、4−ジメチルアミノジメチルアミノベンズ、2−ピリジンカルバルデヒド、3−ピリジンカルバルデヒド、2,2−ジメチル−3−(N−モルホリノ)プロパナール、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロパナール、及び2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロパナールが、式(IV)又は(IV’)を有するカルボニル化合物として特に好ましい。
さらに式(I)を有するアミンは、ポリエチレンイミンと、式(IV)及び/又は(IV’)を有する化合物の複数の混合物との、特にベンズアルデヒドを含む混合物との還元アルキル化によって、好ましくは得られる。
還元アルキル化の間には、式(IV)又は(IV’)を有するカルボニル化合物、又は式(IV)又は(IV’)を有する複数のカルボニル化合物を含む混合物を、ポリエチレンイミンの第1級アミノ基に対して、好ましくは化学量論的に用いる。そして、第1級アミノ基を有さない式(I)を有するアミンを得る。
還元アルキル化は、好ましくは水素の存在下でかつ高圧下で行われる。これは、直接的には分子状水素を用いて、又は間接的には他の試薬からの水素の移転により行われる。好ましくは分子状水素が使用される。このプロセスでは、第1級脂肪族アミノ基が還元アルキル化される。随意に存在するニトロフェニル基も同様に、還元又は水素化され、第1級の芳香族アミノ基が生成する。この条件は、一方では、第1級アミノ基及び随意に存在するニトロフェニル基ができるだけ完全に還元アルキル化されるように、そして他方では、可能であればアミン及びカルボニル化合物の他の成分が、水素化されたり分解されたりすることが無いように、選択することが有利である。水素圧5〜100bar、温度40〜120℃、かつ適切な触媒の存在下で行うことが好ましい。触媒として好ましいのは、パラジウム担持活性炭(Pd/C)、白金担持活性炭(Pt/C)、アダムス触媒及びラネーニッケル、特にパラジウム担持活性炭と白金担持活性炭である。随意に存在するピリジニル基は、上記の条件の下で、水素化されない。
式(I)を有するアミンを得るための還元アルキル化に適切なポリエチレンイミンは、エチレンイミンの重合からの生成物である。ここでは、単一の分子に基づいて、以下に例示するように、第1級、第2級、及び第3級のアミノ基を含む分岐したポリマー構造が生成される。これらは、重合によって生成されるものの典型どおりに、相対分子量に分布を有する異なる分子の混合物である。
Figure 0006189851
適切なポリエチレンイミンを、公知のプロセスを用いて製造することができ、又はそれらは特に次の形態で市販されている:Lupasol FG及びLupasol G 20無水物(BASF)、並びにEpomin SP−003、Epomin SP−006、Epomin SP−012及びEpomin SP−018(Nippon Shokubai)。
式(I)を有するアミンを、上述のような還元アルキル化によって製造することは、第1級アミノ基が非常に選択的にアルキル化される一方で、第2級アミノ基が通常はさらなるアルキル化をされないので、エポキシ樹脂用の硬化剤として用いるのに特に有利である。式(IV)又は(IV’)を有するカルボニル化合物を化学量論的に用いた上記の製造法による生成物は、第1級アミノ基を有しておらず、高い含量の第2級アミノ基を有する。結果として、それをさらなる処理をすることなく記載の方法で、エポキシ樹脂を硬化するために用いることができる。
式(I)を有するアミンを、還元アルキル化以外の方法、特にポリエチレンイミンを、適切な塩化物又は臭化物と適切な比で反応させることによって得ることもできる。しかし、これは、典型的には二重にアルキル化されたアミノ基の含量が非常に多い反応混合物をもたらす。
本発明は、さらに少なくとも1種のエポキシ樹脂を硬化するための記載した硬化剤の使用に関する。この目的のために、硬化剤を適切な方法でエポキシ樹脂と混合する。
記載の硬化剤は、特に有利な特性を有する。これは、室温で液体でありかつ適度な粘度を有し、低揮発性であり臭いが少なく、COとほとんど反応しないため、空気と接触してクラスト(crust)を形成したり、沈殿したり、粘度が上昇する傾向もなく、先行技術の多くのアミンとは異なる。エポキシ基に対するその官能性は、式(I)を有するアミンが、第1級アミノ基を全く含んでいない場合であっても非常に高く、それにより非常に高い架橋密度が達成される。この硬化剤は、通常の市販のエポキシ樹脂と高い相溶性があり作業性が高く、そして不必要な白化硬化をもたらさずに周囲温度で驚くほど素早く硬化し、高硬度と良好な耐性を有する硬化組成物となる。
式(I)を有するアミンに加えて、記載の硬化剤は、さらにエポキシ樹脂を硬化するために適切な化合物を含有してもよく、特に以下の化合物を含有してもよい:
− モノアミン、例えば、特にベンジルアミン、シクロヘキシルアミン、2−フェニルエチルアミン、2−メトキシフェニルエチルアミン、4−メトキシフェニルエチルアミン、3,4−ジメトキシフェニルエチルアミン(ホモベラトリルアミン)、1−及び2−ブチルアミン、イソブチルアミン、tert−ブチルアミン、3−メチル−2−ブチルアミン、1−ヘキシルアミン、1−オクチルアミン、2−エチル−1−ヘキシルアミン、2−メトキシメトキシ−1−エチルアミン、2−エトキシ−1−エチルアミン、3−メトキシ−1−プロピルアミン、3−エトキシ−1−プロピルアミン、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン、3−(2−メトキシエトキシ)プロピルアミン;
− 第2級脂肪族ポリアミン、例えば、特にN,N’−ジブチル−エチレンジアミン、N,N’−ジ−tert−ブチルエチレンジアミン、N,N’−ジエチル−1,6−ヘキサンジアミン、1−(1−メチル−アミノ)−3−(1−メチルエチル−アミノメチル)−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(HuntsmanからのJefflink(商標)754)、N−シクロヘキシル−2−メチル−N−(2−メチルプロピル)−2,4−ペンタンジアミン、N,N’−ジアルキル−1,3−キシレンジアミン、ビス−(4−(N−3−ブチルアミノ)−シクロヘキシル)−メタン(UOPからのClearlink(商標)1000)、ジアルキル化されているDETA、ジアルキル化されているTETA、ジアルキル化されているTEPA、ジアルキル化されているPEHA、又はジアルキル化されているN3−若しくはN4−アミン、特にジベンジル化されており、随意にフェノール基を有する種類のもの、さらにスチレン化されているポリアミン、例えばGaskamine(商標)240(Mitsubishi Gas Chemicalから)として市販されているスチレン化1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン、N−アルキル化ポリエーテルアミン、例えばJeffamine(商標)タイプSD−231、SD−401、ST−404、及びSD−2001(Huntsmanから)、1級脂肪族ポリアミンとマイケルアクセプター(例えばアクリロニトリル、マレイン酸ジエステル、フマル酸ジエステル、シトラコン酸ジエステル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、桂皮酸エステル類、イタコン酸ジエステル類、ビニルホスホン酸ジエステル、ビニルスルホン酸アリールエステル、ビニルスルホン、ビニルニトリル、1−ニトロエチレン)とのマイケル型付加反応からの生成物、又はクネベナーゲル縮合(Knoevenagel condensation)生成物、例えばマロン酸ジエステル、及びアルデヒド(例えばホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、又はベンズアルデヒド)からのものの、及びベンズアルデヒド又は他のアルデヒド若しくはケトンを用いた1級脂肪族ポリアミンの還元アルキル化からの生成物;
− 第1級及び第2級アミノ基を有するポリアミン、例えば、特にN−メチル−1,2−エタンジアミン、N−エチル−1,2−エタンジアミン、N−ブチル−1,2−エタンジアミン、N−ヘキシル−−1,2−エタンジアミン、N−(2−エチルヘキシル)−1,2−エタンジアミン、N−シクロヘキシル−1,2−エタンジアミン、4−アミノメチルピペリジン、N−(2−アミノエチル)ピペラジン、N−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−ブチル−1,3−プロパンジアミン、N−(2−エチルヘキシル)−1,3−プロパンジアミン、N−シクロヘキシル−1,3−プロパンジアミン、3−メチルアミノ−1−ペンチルアミン、3−エチルアミノ−1−ペンチルアミン、3−シクロヘキシル−1−ペンチルアミン、脂肪族ジアミン、例えばN−ココアルキル−1,3−プロパンジアミン、及びモル比1:1で反応させた第1級脂肪族ジアミンと、アクリロニトリル、マレイン酸もしくはフマル酸ジエステル、シトラコン酸ジエステル、アクリル酸及びメタクリル酸エステル、アクリル酸及びメタクリル酸アミド、イタコン酸ジエステルとのマイケル型付加反応からの生成物;
− 第1級アミノ基及び第3級アミノ基を含むポリアミン、例えば、特に3−(ジメチルアミノ)−1−プロピルアミン;
− 脂肪族、脂環式、又はアリール脂肪族第1級ジアミン、例えばエチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、2−メチルメチル−1,2−プロパンジアミン、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、1,3−ブタンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,3−ペンタンジアミン(DAMP)、1,5−ペンタンジアミン、1,5−ジアミノ−2−メチルペンタン(MPMD)、2−ブチル−2−エチル−1,5−ペンタンジアミン(C11−ネオジアミン)、1,6−ヘキサンジアミン、2,5−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン(TMD)、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン、1,11−ウンデカンジアミン、1,12−ドデカンジアミン、1,2−、1,3−及び1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン(H12−MDA)、ビス−(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−エチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3,5−ジメチルシクロヘキシル)メタン、ビス−(4−アミノ−3−エチル−5−メチルシクロヘキシル)メタン(M−MECA)、1−アミノ−3−アミノメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(=イソホロンジアミン又はIPDA)、2−及び4−メチル−1,3−ジアミノシクロヘキサン及びこれらの混合物、1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)シクロヘキサン、2,5(2,6)−ビス−(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(NBDA)、3(4)、8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02、6]デカン、1,4−ジアミノ−2,2,6−トリメチルシクロヘキサン(TMCDA)、1,8−メンタンジアミン、3,9−ビス−(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、ならびに1,3−及び1,4−ビス−(アミノメチル)ベンゼン;
− 脂肪族、脂環式、又はアリール脂肪族第1級トリアミン、例えば4−アミノメチル−1,8−オクタンジアミン、1,3,5−トリス−(アミノメチル)ベンゼン、1,3,5−トリス−(アミノメチル)シクロヘキサン;
− エーテル基を含む脂肪族第1級ジアミン、例えば、特にビス−(2−アミノエチル)エーテル、3,6−ジオキサオクタン−1,8−ジアミン、4,7−ジオキサデカン−1,10−ジアミン、4,7−ジオキサデカン−2,9−ジアミン、4,9−ジオキサドデカン−1,12−ジアミン、5,8−ジオキサドデカン−3,10−ジアミン、4,7,10−トリオキサデカン−1,13−ジアミン、及びこれらのジアミンの高次オリゴマー、ビス−(3−アミノプロピル)ポリテトラヒドロフラン、及び他のポリテトラヒドロフランジアミン、ならびにポリオキシアルキレンジアミン。後者は典型的には、ポリオキシアルキレンジオールのアミノ化からの生成物を構成し、商品名Jeffamine(商標)(Huntsmanから)で、商品名Polyetheramine(BASFから)で、又は商品名PC Amine(商標)(Nitroilから)で入手できる。特に好適なポリオキシアルキレンジアミンは、Jeffamine(商標)D−230、Jeffamine(商標)D−400、Jeffamine(商標)D−2000、Jeffamine(商標)D−4000、Jeffamine(商標)XTJ−511、Jeffamine(商標)ED−600、Jeffamine(商標)ED−900、Jeffamine(商標)ED−2003、Jeffamine(商標)XTJ−568、Jeffamine(商標)XTJ−569、Jeffamine(商標)XTJ−523、Jeffamine(商標)XTJ−536、Jeffamine(商標)XTJ−542、Jeffamine(商標)XTJ−559、Jeffamine(商標)EDR−104、Jeffamine(商標)EDR−148、Jeffamine(商標)EDR−176; Polyetheramine D 230、Polyetheramine D 400、及びPolyetheramine D 2000,PC Amine(商標)DA 250、PC Amine(商標)DA 400、PC Amine(商標)DA 650、及びPC Amine(商標)DA 2000である:
− 第1級ポリオキシアルキレントリアミン、これは、典型的にはポリオキシアルキレントリオールからの生成物を構成し、例えば、名前Jeffamine(商標)(Huntsmanから)で、名前polyetheramine(BASFから)で、又は名前PC Amine(商標)(Nitroilから)で、例えば、特にJeffamine(商標)T−403、Jeffamine(商標)T−3000、Jeffamine(商標)T−5000、Polyetheramine T 403、Polyetheramine T 5000、及びPC Amine(商標)TA 403である;
− 2つの1級脂肪族アミノ基を有する3級アミノ基を有するポリアミン、例えば、特にN,N’−ビス−(アミノプロピル)−ピペラジン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)メチルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)エチルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)プロピルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)シクロヘキシルアミン、N,N−ビス−(3−アミノプロピル)−2−エチル−ヘキシルアミン、ならびに天然脂肪酸から誘導される脂肪族アミンの二重シアノエチル化とその後の還元による生成物、例えばどN,N−ビス−(3−アミノプロピル)ドデシルアミン、及びN,N−ビス−(3−アミノプロピル)タロー−アルキルアミン、Triameen(商標)Y12D、及びTriameen(商標)YT(Akzo Nobelから)として入手できる;
− 3つの1級脂肪族アミノ基を有する3級アミノ基を有するポリアミン、例えば、特にトリス−(2−アミノエチル)アミン、トリス−(2−アミノプロピル)アミン、及びトリス−(3−アミノプロピル)アミン;
− 2つの1級脂肪族アミノ基を有する2級アミノ基を有するポリアミン、例えば、特に3−(2−アミノエチル)アミノプロピルアミン、ビス−ヘキサメチレントリアミン(BHMT)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、テトラエチレンペンタミン(TEPA)、ペンタエチレンヘキサミン(PEHA)、及び5〜7個のエチレンアミン単位を有するポリエチレンポリアミンのような直鎖ポリエチレンアミンの高級同族体(いわゆる「高級エチレンポリアミン」、HEPA)、少なくとも2つの1級アミノ基を有する1級ジアミン及びポリアミンの多重シアノエチル化又はシアノブチル化及び以後の水素化による生成物、例えばジプロピレントリアミン(DPTA)、N−(2−アミノエチル)−1,3−プロパンジアミン(N3−アミン)、N,N’−ビス(3−アミノプロピル)エチレンジアミン(N4−アミン)、N,N’−ビス−(3−アミノプロピル)−1,4−ジアミノブタン、N5−(3−アミノプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、N3−(3−アミノペンチル)−1,3−ペンタンジアミン、N5−(3−アミノ−1−エチルプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、及びN,N’−ビス−(3−アミノ−1−エチルプロピル)−2−メチル−1,5−ペンタンジアミン;
− アミノアルコール、特に3−アミノ−1−プロパノール、2−アミノ−1−ブタノール、6−アミノ−1−ヘキサノール、アミノプロピルジエタノールアミン(APDEA)、4−(2−アミノエチル)−2−ヒドロキシエチルベンゼン、3−アミノメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキサノール、2−(2−アミノエトキシ)−エタノール、2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)エタノール、3−(2−ヒドロキシエトキシ)−プロピルアミン、及び3−(2−(2−ヒドロキシエトキシ)−エトキシ)−プロピルアミン;
− アミノメルカプタン、特に2−アミノエタンチオール(システアミン)、3−アミノプロパンチオール、4−アミノ−1−ブタンチオール、及び6−アミノ−1−ヘキサンチオール;
− 芳香族ポリアミン、例えば、特にm−及びp−フェニレンジアミン、4,4’−、2,4’、及び2,2’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MOCA)、2,4−及び2,6−トルイレンジアミン、3,5−ジメチルチオ−2,4−及び−2,6−トルイレンジアミンの混合物(AlbemarleからEthacure(商標)300として入手可能)、3,5−ジエチル−2,4−及び−2,6−トルイレンジアミン(DETDA)の混合物、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(M−DEA)、3,3’,5,5’−テトラエチル−2,2’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(M−CDEA)、3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(M−MIPA)、3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(M−DIPA)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)、4−アミノ−N−(4−アミノフェニル)ベンゼンスルホンアミド、5,5’−メチレンジアントラニル酸、ジメチル−(5,5’−メチレンジアントラニレート)、1,3−プロピレン−ビス−(4−アミノベンゾエート)、1,4−ブチレン−ビス−(4−アミノベンゾエート)、ポリテトラメチレンオキシド−ビス−(4−アミノベンゾエート)(Air ProductsからVersalink(商標)として入手可能)、1,2−ビス−(2−アミノフェニルチオ)エタン、2−メチルプロピル−(4−クロロ−3,5−ジアミノベンゾエート)及びtert−ブチル−(4−クロロ−3,5−ジアミノベンゾエート);
− アミン/エポキシド付加物、特にアミンとジエポキシドのモル比が少なくとも2/1、特に2/1〜6/1のモル比の、ジエポキシドを有する上記アミンの付加物、及びアミンとエピクロロヒドリンからの反応生成物、特に、Gaskamine(商標)328(Mitsubishi Gas Chemicalから)として市販されている1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼンの反応生成物;
− 1価又は多価カルボン酸、又はそのエステルもしくは無水物、特にダイマー脂肪酸、の反応生成物を構成するポリアミドアミン、及び化学量論量過剰で使用される脂肪族、脂環式、又は芳香族ポリアミン、特に、DETAもしくはTETAなどのポリアルキルアミン、特に、市販されているポリアミドアミンであるVersamid(商標)100,125、140、及び150(Cognisから)、Aradur(商標)223、250、及び 848(Huntsmanから)、Euretek(商標)3607、及び 530(Huntsmanから)、及びBeckopox(商標)EH 651、EH 654、EH 655、EH 661、及びEH 663(Cytecから);
− フェノール、特にカルダノール、ノニルフェノール、又はtert−ブチルフェノールと、アルデヒド、特にホルムアルデヒド、とのマンニッヒ反応の反応生成物を構成する、フェナルカミンとしても知られているマンニッヒ塩基、及びポリアミン、特に市販のマンニッヒ塩基 Cardolite(商標)NC−541、NC−557、NC−558、NC−566、Lite 2001、及び Lite 2002(Cardoliteから)、Aradur(商標)3440、3441、3442、及び 3460(Huntsmanから)、及び Beckopox(商標)EH 614、EH 621、EH 624、EH 628、及び EH 629(Cytecから);
− 液体メルカプタン末端ポリスルフィドポリマー、商品名Thiokol(商標)(Morton Thiokolから;例えば、SPI Supplies 又はToray Fine Chemicalsから入手可能)で知られているもの、特にタイプ LP−3、LP−33、LP−980、LP−23、LP−55、LP−56、LP−12、LP−31、LP−32、及びLP−2;ならびに、商品名Thioplast(商標)(Akzo Nobelから)で知られているもの、特にタイプ G10、G112、G131、G1、G12、G21、G22、G44、及びG4;
− メルカプタン末端ポリオキシアルキレンエーテル、例えばポリオキシアルキレンジ−及びトリチオールと、エピクロロヒドリン又はアルキレンオキシドとの反応に続いて硫化水素ナトリウムとの反応により得ることができるもの;
− ポリオキシアルキレン誘導体の形のメルカプタン末端化合物、商品名Capcure(商標)(Cognisから)で知られているもの、特にタイプWR−8、LOF、及び3−800;
− チオカルボン酸のポリエステル、例えばペンタエリトリトールテトラメルカプトアセテート、トリメチロールプロパントリメルカプトアセテート、グリコールジメルカプトアセテート、ペンタエリトリトールテトラ(3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロパントリ−(3−メルカプトプロピオネート)、及びグリコールジ−(3−メルカプトプロピオネート)、ならびに、ポリオキシアルキレンジオール及びトリオール、エトキシ化トリメチロールプロペイン及びポリエステルジオールと、チオグリコール酸、及び2−又は3−メルカプトプロピオン酸とのエステル化生成物;
− メルカプト基を有する他の化合物、例えば、特に2,4,6−トリメルカプト−1,3,5−トリアジン、2,2’−(エチレンジオキシ)−ジエタンチオール(トリエチレングリコールジメルカプタン)、及びエタンジチオール。
これらの中で好ましいものは、DAMP、MPMD、C11−ネオジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、2,5−ジメチル−1,6−ヘキサンジアミン、TMD、1,12−ドデカンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、H12−MDA、ビス−(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、IPDA、3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン、1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、1,3−ビス−(アミノメチル)シクロヘキサン、Gaskamine(商標)240、NBDA、ジベンジル化DETA、ジベンジル化TETA、ジベンジル化N3−アミン、及びジベンジル化N4−アミン(ここで、これらのジベンジル化アミンは随意にフェノール基を含む)、及び200〜500g/molの範囲の相対分子質量を有するポリオキシアルキレンジアミン及びトリアミン、特にタイプJeffamine(商標)D−230、Jeffamine(商標)D−400、及びJeffamine(商標)T−403である。
特に好ましい実施態様において、この硬化剤は、式(I)を有するアミンに加えて、エポキシ基に対して反応性である、少なくとも2つのアミン水素を有するアミンを少なくとも1種含む。そのようなさらなるアミンは、式(I)を有するアミンよりも低い粘度を有する。
さらなるアミンは、特に好ましくは次の群からなる群より選択される:N,N’−ジベンジル−1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン、スチレン化1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン、特にGaskamine(商標)240、ジアルキル化されているDETA、ジアルキル化されているTETA、ジアルキル化されているN3−アミン、ジアルキル化されているN4−アミン、及び約240g/molの平均相対分子質量を有するポリオキシアルキレンジアミン、特にJeffamine(商標)D−230。これらのさらなるアミンは、組み込み不可能な希釈剤を硬化剤に添加することなく、硬化剤の粘度を低くする。
N,N’−ジベンジル−1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン及びGaskamine(商標)240が好ましい。これらを用いた場合、硬化剤は、特に低い粘度、素早い硬化を、特に低い温度であっても示すことができ、非常に硬度の高いコーディングを与え、優れた美観が得られる。
本発明の硬化剤は、少なくとも1種の促進剤をさらに含むことができる 促進剤として適しているものは、アミノ基とエポキシ基の間の反応を促進する物質、特に酸又は加水分解して酸にすることができる化合物、特に有機酸、例えば酢酸、安息香酸、サリチル酸、2−ニトロ安息香酸、乳酸、有機スルホン酸、例えばメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、又は4−ドデシルベンゼンスルホン酸、スルホン酸エステル、他の有機酸又は無機酸、例えば、特にリン酸、又は上記の酸及び酸エステルの混合物;さらに3級アミン、例えば、特に1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、イミダゾール、例えば、特にN−メチルイミダゾール、N−ビニルイミダゾール、又は1,2−ジメチルイミダゾール、このような3級アミンの塩、4級アンモニウム塩、例えば、特にベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、アミジン、例えば、特に1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク−7−エン、グアニジン、例えば、特に1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、フェノール、特にビスフェノール、フェノール樹脂、マンニッヒ塩基、例えば、特に2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6−トリス−(ジメチルアミノメチル)フェノール、及びフェノールのポリマー、ホルムアルデヒド、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン、ホスファイト、ならびにメルカプト基を有する化合物、例えば既に記載されているものである。
本発明の硬化剤はさらに、少なくとも1種の組み込み不可能な希釈剤、例えば、特にキシレン、2−メトキシエタノール、ジメトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−プロポキシエタノール、2−イソプロポキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−フェノキシエタノール、2−ベンジルオキシエタノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールジフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチリルエーテル、プロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、N−メチルピロリドン、ジフェニルメタン、ジイソプロピルナフタリン、石油留分、例えばSolvesso(商標)タイプ(Exxonから)、アルキルフェノール、例えばtert−ブチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、及び8,11,14−ペンタデカトリエニルフェノール(カシューナッツ殻油からのCardanol、例えばCardolite Corp.,USAから Cardolite NC−700として入手可能)、スチレン化フェノール、ビスフェノール、芳香族炭化水素樹脂、特にフェノール基を含むタイプ、アジピン酸エステル、セバシン酸エステル、フタル酸エステル、安息香酸塩、有機リン酸及びスルホン酸エステル、及びスルホンアミドを含むことができる。好ましいのは、ベンジルアルコール、ドデシルフェノール、tert−ブチルフェノール、スチレン化フェノール、及びフェノール基を含む芳香族炭化水素樹脂、特にNovares(商標)タイプLS500、LX200、LA300(Ruetgersから)LA700である。
好ましくは硬化剤は、組み込み不可能な希釈剤をほとんど又は全く含まず、特に好ましくは、25wt%未満、特に15wt%未満、最も好ましくは5wt%未満である。特に、組み込み不可能な希釈剤は硬化剤に添加される。
好ましくはこの硬化剤は、20℃で測定して、150〜10,000mPa・s、特に好ましくは150〜6,000mPa・s、特に150〜4,000mPa・sの範囲の粘度を有する。
本発明は、上述した少なくとも1種の硬化剤及び少なくとも1種のエポキシ樹脂を含む、エポキシ樹脂組成物に関する。
エポキシ樹脂として、典型的な工業的エポキシ樹脂が適している。これらは公知の方法により、例えば、適切なオレフィンの酸化から、又はエピクロロヒドリンと適切なポリオール、ポリフェノール、もしくはアミンとの反応から得られる。
エポキシ樹脂として特に好適なものは、いわゆるポリエポキシド液体樹脂(以後「液体樹脂」と呼ぶ)である。これらは、25℃より高いガラス転移温度を有するいわゆる固体樹脂とは異なり、通常25℃未満のガラス転移温度を有し、粉砕して25℃以下で注ぎ込むことができる粉末にすることができる。
ある態様において、液体樹脂は芳香族ポリエポキシドである。これに適しているのは、例えば式(V)の液体樹脂である。
Figure 0006189851
[式中、R’及びR”は、互いに独立に、水素原子、又はメチル基を表し、sは平均して0〜1の値を表す]。
好ましいのは、指数sが平均して0.2未満の値を表す式(V)のそのような液体樹脂である。
式(V)の液体樹脂は、ビスフェノール−A、ビスフェノール−F、及びビスフェノール−A/Fのジグリシジルエーテルであり、ここで、Aはアセトンを表し、Fはホルムアルデヒドを表し、これらは、これらのビスフェノールの製造のための抽出物として機能する。したがって、式(V)中のR’及びR”として、ビスフェノール−A液体樹脂はメチル基を有し、ビスフェノール−F液体樹脂は水素原子を有し、ビスフェノール−A/F液体樹脂はメチル基と水素原子の両方を有する。ビスフェノール−Fの場合、位置異性体も存在することができ、特に2,4’−及び2,2’−ヒドロキシフェニルメタン由来のものがある。
他の好適な芳香族液体樹脂は、以下のグリシジル化生成物である。
− ジヒドロキシベンゼン誘導体、例えばレゾルシン、ハイドロキノン、及びピロカテコール;
− 他のビスフェノール又はポリフェノール、例えばビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−メタン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−プロパン(ビスフェノール−C)、ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−メタン、2,2−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシ−3−tert−ブチルフェニル)−プロパン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−ブタン(ビスフェノールB)、3,3−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、4,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,4−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、2,4−ビス−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)−2−メチルブタン、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−シクロヘキサン(ビスフェノールZ)、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(ビスフェノールTMC)、1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,4−ビス[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]−ベンゼン)(ビスフェノールP)、1,3−ビス−[2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−プロピル]−ベンゼン)(ビスフェノールM)、4,4’−ジヒドロキシジフェニルフェニル(DOD)、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス−(2−ヒドロキシナフト−1−イル)−メタン、ビス−(4−ヒドロキシナフト−1−イル)−メタン、1,5−ジヒドロキシナフタリン、トリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス−(4−ヒドロキシフェニル)−エタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−エーテル、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)スルホン;
− 酸性条件下で得られるフェノールとホルムアルデヒドとの縮合生成物、例えば、フェノールNovolaks又はクレゾールNovolaks(ビスフェノール−F Novolaksとしても知られている);
− 芳香族アミン、例えばアニリン、トルイジン、4−アミノフェノール、4,4’−メチレンジフェニルジアミン(MDA)、4,4’−メチレンジフェニルジ−(N−メチル)−アミン、4,4’−1−[1,4−フェニルナフタレン−ビス−(1−メチルエチリデン)]−ビスアニリン(ビスアニリン−P)、4,4’−[1,3−フェニレン−ビス−(1−メチルエチリデン)]−ビスアニリン(ビスアニリン−M)。
またエポキシ樹脂として適しているのは、脂肪族又は脂環式ポリエポキシドであり、例えば以下である:
− 飽和又は不飽和の、分枝状又は非分枝の、環状又は開鎖した、C−〜C30−ジオール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ポリプロピレングリコール、ジメチロールシクロヘキサン、ネオペンチルグリコール、又はジブロモネオペンチルグリコールのグリシジルエーテル;
− 3官能性又は4官能性の飽和又は不飽和の、分枝状又は非分枝の、環状又は開鎖したポリオール、例えば、リシン油、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトール、ソルビトール、又はグリセリン、ならびにアルコキシル化グリセリン、又はアルコキシル化トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル;
− 水素化ビスフェノール−A、−F、又は−A/F液体樹脂、又は水素化ビスフェノール−A、−F、又は−A/Fのグリシジル化生成物;
− アミド又はヘテロ環状窒素塩基のN−グリシジル誘導体、例えばトリグリシジルグリシアヌレート及びトリグリシジルイソシアヌレート、ならびにエピクロロヒドリンとヒダントインの反応生成物。
また、エポキシ樹脂として可能のものは、ビスフェノール−A、−F、又は−A/F固体樹脂であり、これは、既に記載した式(V)の液体樹脂と同様の構造であるが、指数sの代わりに2〜12の値を有し、25℃を超えるガラス転移温度を有する。
最後に、エポキシ樹脂として適しているのは、オレフィンの酸化からのエポキシ樹脂であり、例えば、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロドデカジエジエン、シクロドデカトリエン、イソプレン、1,5−ヘキサジエン、ブタジエン、ポリブタジエン、又はジビニルベンゼンの酸化からのものである。
エポキシ樹脂として好適なものは、ビスフェノールに基づく液体樹脂であり、特に、例えばDow、Huntsman、及びHexionから市販されているようなビスフェノール−A、−F、又は−A/Fに基づくものである。これらの液体樹脂は、エポキシ樹脂の低粘度と硬化状態のコーティングとして良好な特性を有する。これらは、任意に、ビスフェノールA固体樹脂又はビスフェノール−F Novolakエポキシ樹脂と一緒に存在することができる。
エポキシ樹脂は、反応性希釈剤、特に少なくとも1つのエポキシ基を有する反応性希釈剤を含むことができる。反応性希釈剤として好適なものは、例えば一価又は多価フェノール及び脂肪族又は脂環式アルコールのグリシジルエーテルであり、特に、既に述べたジオール又はポリオールのポリグリシジルエーテル、及びまた、特にフェニルグリシジルエーテル、クレシルグリシジルエーテル、p−n−ブチル−フェニルグリシジルエーテル、p−tert−ブチル−フェニルグリシジルエーテル、ノニルフェニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、ヘキシルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ならびに天然アルコールのグリシジルエーテル、例えばC〜C10−アルキルグリシジルエーテル、又はC12〜C14−アルキルグリシジルエーテルである。エポキシ樹脂に反応性希釈剤を加えると、粘度の減少、及び、硬化状態のエポキシ樹脂組成物では、ガラス転移温度及び機械値の低下をもたらす。
エポキシ樹脂組成物は、任意に他の成分、特に、例えば以下のような、通常のエポキシ樹脂組成物に用いられる補助剤及び添加剤を含有する:
− 溶剤、希釈剤、成膜助剤、又は増量剤、例えば既に述べた組み込み不可能な希釈剤;
− 反応性希釈剤、特にエポキシ基を有する反応性希釈剤、例えば、既に記載したエポキシ化大豆油又は亜麻仁油、アセトアセテート基を有する化合物、特にアセトアセチル化ポリオール、ブチロラクトン、カーボネート、アルデヒド、及びまた反応性基を有するイソシアネート及びシリコーン;
− ポリマー、例えばポリアミド、ポリスルフィド、ポリビニルホルマール(PVF)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリウレタン(PUR)、カルボキシル基を有するポリマー、ポリアミド、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−スチレン共重合体、不飽和モノマーのホモポリマー又は共重合体、特にエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、イソプレン、酢酸ビニル及びアルキル(メタ)アクリレートを含む基からのもの、特にクロロスルホン化ポリエチレン、及びフッ素含有ポリマー、スルホンアミド変性メラミン、及び精製Montanワックス;
− 無機及び有機充填剤、例えば粉末又は沈降炭酸カルシウムであり、これは任意に、脂肪酸、特にステアレート、バライト(重晶石)、タルク、石英粉末、石英砂、雲母鉄鉱石、ドロマイト、ウォラストナイト、カオリン、雲母(ケイ酸アルミニウムカリウム)、モレキュラーシーブ、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸、セメント、石膏、フライアッシュ、煤、黒鉛、金属粉末、例えばアルミニウム、銅、鉄、亜鉛、銀、又は鋼、PVC粉末、又は中空球で被覆される;
− 繊維、特にガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維、又はプラスチック繊維、例えばポリアミド繊維もしくはポリエチレン繊維;
− 顔料、例えば二酸化チタン及び酸化鉄;
− 上記の促進剤;
− 特定の増粘剤中のようなレオロジー調整剤、例えばベントナイトなどの層状ケイ酸塩、リシン油誘導体、水素化リシン油、ポリアミド、ポリウレタン、尿素化合物、熱分解法ケイ酸、セルロースエーテル、及び疎水的に改質されたポリオキシエチレン;
− 接着促進剤、例えばアミノシラン、メルカプトシラン、エポキシシラン、ビニルシラン、(メタ)アクリロシラン、イソシアナトシラン、カルバマトシラン、アルキルシラン、S−(アルキルカルボニル)−メルカプトシラン、及びアルジミノシランなどの有機アルコキシシラン、ならびにこれらのシランのオリゴマー型、特に3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−N’−[3−(トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルメトキシシラン、又はメトキシ基の代わりにエトキシ基を有する対応する有機シラン;
− 酸化、熱、光、及びUV照射に対する安定剤;
− 難燃剤、特に、水酸化アルミニウム(Al(OH);「アルミニウム3水和物」のATHとしても知られる)、水酸化マグネシウム(Mg(OH);「マグネシウム2水和物」のMDHとも呼ばれる)、硫酸アンモニウム((NHSO)、ホウ酸(B(OH))、ホウ酸亜鉛、リン酸亜鉛、ホウ酸メラミン、及びシアヌレートのような化合物;リン含有化合物、例えばリン酸アンモニウム((NHPO)、ピロリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、トリフェニルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリス−(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリオクチルホスフェート、モノ−、ビス−及びトリス−(イソプロピルフェニル)ホスフェート、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、レゾルシノールジホスフェートオリゴマー、テトラフェニル−レゾルシノール−ジホスフェート、エチレンジアミンジホスフェート、及びビスフェノール−A−ビス(ジフェニルホスフェート);ハロゲン含有化合物、例えばクロロアルキルホスフェート、特にトリス−(クロロエチル)ホスフェート、トリス(クロロプロピル)ホスフェート、トリス−(ジクロロイソプロピル)ホスフェート、ポリ臭素化ジフェニルエーテル、特にデカブロモジフェニルエーテル、ポリ臭素化ジフェニルオキシド、トリス−[3−ブロモ−2,2−ビス(ブロモメチル)プロピル]ホスフェート、テトラブロモ−ビスフェノールA、ビスフェノールAのビス−(2,3−ジブロモプロピルエーテル)、臭素化エポキシ樹脂、エチレン−ビス(テトラブロモフタルイミド)、エチレン−ビス(ジブロモノルボルナンジカルボキシイミド)、1,2−ビス(トリブロモフェノキシ)エタン、トリス−(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレート、トリブロモフェノール、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス(ヘキサクロロシクロペンタジエノ)シクロオクタン、及びクロロパラフィン、ならびにハロゲン含有化合物と3酸化アンチモン(Sb)又は五酸化アンチモン(Sb)の組み合わせ;
− 界面活性剤、例えば、特に架橋剤、レベリング剤、脱気剤、又は消泡剤;
− 殺生物剤、例えば殺藻剤、殺菌剤すなわち真菌の増殖を阻害する物質。
好ましくは、エポキシ樹脂組成物はさらに、補助剤及び添加剤、特に架橋剤、レベリング剤、消泡剤、安定剤、顔料及び触媒、特にサリチル酸又は2,4,6−トリス−(ジメチルアミノメチル)フェノールを含有する。
好ましくは、エポキシ樹脂組成物は、組み込み不可能な希釈剤をほとんど又は全く含まず、特に好ましくは、10wt%未満、特に5wt%未満、最も好ましくは2wt%未満である。
エポキシ樹脂組成物において、エポキシ基に反応性の基の数とエポキシ基の数の比は、0.5〜1.5、好ましくは0.7〜1.2の範囲にある。
エポキシ樹脂組成物中に存在するアミン水素、及びエポキシ基に対して反応性で存在する任意の他の基は、その環が開放する時、エポキシ基と反応する(付加反応)。これらの反応の結果として、組成物は重合し、最終的に硬化する。当業者は、第1級アミノ基がエポキシ基に対して2官能性であり、したがって、第1級アミノ基がエポキシ基に対して反応性である2つの基とみなされることを承知している。
特に、エポキシ樹脂組成物は、1つの樹脂コンポーネントと、1つの硬化剤コンポーネントとからなる2コンポーネント組成物であり、エポキシ樹脂は、樹脂コンポーネントの一部であり、記載の硬化剤は、硬化剤コンポーネントの一部である。
2成分組成物の成分は、各々独自の容器内に保管される。樹脂の成分又は硬化剤成分の成分として、2成分エポキシ樹脂組成物の他の成分が存在することができるが、エポキシ基に対して反応性である他の成分は、好ましくは硬化剤成分の成分である。樹脂や硬化剤成分の貯蔵に適した容器は、特にドラム、ホボック(hobbock)、バッグ、バケツ、缶、カートリッジ、又はチューブである。成分は貯蔵可能であり、つまりこれらは、これらの使用について、関連する特性を大きく変化させることなく、使用するまで数ヶ月〜1年以上保管することができる。
2成分エポキシ樹脂組成物を使用するために、樹脂成分と硬化剤成分は、適用の少し前又は適用中に混合される。2つの成分の混合比は、好ましくはエポキシ基に反応性である硬化剤成分の基が、上記したように、樹脂成分のエポキシ基に対して適切であるように選択される。重量部で、樹脂成分と硬化剤成分との混合比は通常1:10〜10:1の範囲である。
2つの成分の混合は、適切な方法を使用して行われる。これは、連続的に又はバッチ式に行うことができる。混合が適用の前に行われる場合は、成分の混合と適用の間にあまり長い時間が経過すると、基材へのゆっくりした又は不完全な接着などの乱れを生じるため、あまり長い時間が経過しないように注意しなければならない。混合は、特に周囲温度で行われ、これは典型的には約5〜50℃の範囲、好ましくは約10〜30℃の範囲である。
2つの成分の混合では、上記したように、化学反応により硬化が始まる。硬化は、特に周囲温度で起き、これは典型的には約5〜50℃の範囲、好ましくは約10〜30℃の範囲である。これは、与えられる条件下でほとんど完了するまで、典型的には数日〜数週間まで延長される。この持続は、特に温度、成分の反応性、及びこれらの化学量論、ならびに促進剤の存在に依存する。
したがって、本発明の別の主題はまた、本明細書に記載されているようなエポキシ樹脂組成物の硬化から得られる硬化組成物である。
エポキシ樹脂組成物の適用は、少なくとも1種の基材に行われ、以下のものが特に適している:
− ガラス、ガラスセラミックス、コンクリート、モルタル、レンガ、タイル、石膏、自然石、例えば花崗岩や大理石;
− 金属及び合金、例えばアルミニウム、鉄、鉄鋼、非鉄金属、ならびに表面処理された金属、及び合金、例えば亜鉛メッキやクロムメッキ金属;
− 皮革、繊維、紙、木材、樹脂と結合された木質材料、例えばフェノール、メラミン、又はエポキシ樹脂、樹脂−繊維複合材料及び他のいわゆるポリマー複合体;
− プラスチック、例えばポリ塩化ビニル(硬質及び軟質PVC)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン(PUR)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリオレフィン(PO)、ポリエチレン(PE)、又はポリプロピレン(PP)、エチレン/プロピレン共重合体(EPM)、及びエチレン/プロピレン/ジエンターポリマー(EPDM)、ここで、プラスチックは、プラズマ、コロナ又は火炎により表面処理することができる;
− 繊維強化プラスチック、例えば炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、及びシート成形化合物(SMC);
− コーティングされた基材、例えば粉体塗装金属又は合金;
− 塗料やワニス、特に自動車の仕上げ。
必要であれば、基材は、エポキシ樹脂組成物の適用前に前処理することができる。このような前処理は、物理的及び/又は化学的洗浄方法、例えば研磨、サンドブラスト、ショットピーニング、ブラッシングなどを含み、ここで、結果として得られるゴミは、有利には吸引除去され、また洗浄剤や溶剤とのさらなる処理、又は接着促進剤、接着促進溶液、もしくはプライマーの適用によるさらなる処理を含む。
記載のエポキシ樹脂組成物は、繊維複合体、鋳造用化合物、シーラント、接着剤、カバーリング、コーティング、塗料のコート、塗料、シール、基材コート、又はプライマーとして有利に使用可能である。
特に、これは、鋳造用化合物、シーラント、及び接着剤として、例えば、電気鋳造用化合物、シーリングコンパウンド、サーフェーサー、目地材、接着剤、シャーシ接着剤、サンドイッチ素子接着剤、半シェル接着剤として、例えば風力発電所のロータブレード、ブリッジ要素接着剤、積層接着剤、又は固着接着剤用に、及び、特にカバーリング、コーティング、塗料のコート、塗料、シール、基材コート、及びプライマーとして、建築及び産業用途に、特に床材及び床コーティングとして、オフィス、産業用のホール、体育館、冷蔵室などのインテリア空間用に、又は屋外バルコニー、パティオ、駐車場の屋根、橋や屋根用に、コンクリート、セメント、金属又はプラスチックの保護コーティングとして、例えば、積載エリア、タンク、サイロ、シャフト、パイプライン、機械又は鋼鉄製の構造物、例えば、船舶、桟橋、海上プラットフォーム、水門、水力発電所、水路、スイミングプール、風力発電所、橋梁、煙突、クレーン、又はシートパイルなどの表面のシール保護コーティングとして使用することができ、ここで、これらのコーティングは、特に腐食、磨耗、湿気、水及び/又は塩もしくは化学物質の影響に対して、また基材コート、プライマー、防食被膜として、又は表面は防水性にするために、特定の基材を保護する。記載された組成物はまた、水を中心に、特に海水を中心に、いわゆる高い腐食性に対する防護のためのコーティングとして特に適している。特に、完全に又は部分的に硬化したエポキシ樹脂組成物が、コーティング、カバーリング、ペイントコートとして使用されている時、別のコーティング、別のカバーリング又は別のペイントコートを適用することが可能であり、この追加の層は、エポキシ樹脂組成物であるか、又は、異なる材料、特にポリウレタン又はポリウレアコーティングであってもよい。
記載のエポキシ樹脂組成物は、コーティングとして特に有利に使用可能である。用語「コーティング」とは、平面的な方法で適用されるあらゆる種類のカバーリングを意味すると理解されるべきであり、特に上記したような、ペイントコート、ペイント、シール、基材コート、及びプライマーを意味すると理解される。記載されたエポキシ樹脂組成物は、特に高い抵抗性を有する点で、特に機械的不可、水分、水及び/若しくは塩、糞便物、化学物質、又は食品による影響に対する特に高い抵抗性を有する点で、有利である。
コーティングとして用いる場合、このエポキシ樹脂組成物は、それが低粘度で良好な拡散特性を有する一貫性がある流体のコーティング法で有利に使用され、特に、多くの種類の表面への自己拡散コーティングとして又はペイントコートとして適用することができる。好ましくは本明細書において、樹脂と硬化剤成分の混合直後にエポキシ樹脂組成物は、20℃で測定すると、300〜4000mPa・s、の範囲、好ましくは300〜3000mPa・sの範囲、特に300〜2000mPa・sの範囲の粘度を有する。混合された組成物は、典型的には周囲温度で、基材上のシートで約50μm〜約5mmの層厚の薄膜として作業時間内に適用される。適用は、例えばコーティングされる基材上に注ぎ出すことで行われる。液状の組成物は、例えばヘラやコテの助けを借りて均一に広げられる。さらに、いったん広げられた組成物は、スパイクローラーで平準化して、気泡を除去することができる。しかし、適用はまた、例えば、鋼上の防食コーティング用に、ブラシやローラーを用いて手動で行うか、スプレー塗布として行うことができる。硬化により、通常、基材の最も多様なものに対して良好な接着性を有する高硬度と優れた抵抗性を有する、大体は明確な光沢のある非粘着性のフィルムが得られる。記載された硬化剤のおかげで、自発拡散型エポキシ樹脂コーティングは、組み込み不可能な希釈剤がほとんど又は全く無しで利用でき、その1級アミノ基の含有量は低く維持できるため、空気中の二酸化炭素とほとんど反応が起こらない。その結果、白化現象を促進する好ましくない反応条件(すなわち、特に5〜10℃の範囲の低硬化温度と高湿度)下でも、シート状適用について大体白化現象は無い。
さらに、本発明は、記載のエポキシ樹脂組成物の硬化によって得られる、硬化組成物を含む物品に関する。この硬化した組成物は、コーティングの形態で、特に存在する。
記載のエポキシ樹脂組成物は、多数の有利な特性によって区別される。これは、ほんのわずかな臭いを有するのみであり、平面コーティングとして容易に作業することができる。これは、周囲温度で驚くほど迅速に硬化し、特に湿った低温条件下でも硬化し、白化現象が無く、そして硬化した状態では、高い硬度と優れた耐性を有する。硬化フィルムは、典型的に曇りが無く、一様に光沢があり、穴のない、非粘着性表面を有する。式(I)を有するアミンに加えて、さらにアミンを含むエポキシ樹脂組成物は、特に容易に作業することができる。
記載された本発明をより詳細に説明するために、以下に態様の例が提示される。もちろん本発明は、これらの態様の例に限定されるものではない。
1.測定法の説明
アミン含量、すなわち製造された化合物中のアミノ基の総含有量は、滴定(氷酢酸中0.1NのHClOを用いて、クリスタルバイオレットに対して)により測定し、これを常にmmolN/gで示す。
赤外吸収スペクトルは、未希釈のフィルムとして、ZnSe結晶を有する水平ATR測定ユニットを取り付けたPerkin−Elmer FT−IR 1600装置で測定した。吸収バンドは、端数(cm−1)で示す(測定ウィンドウ:4000〜650cm−1)。
粘度は、サーモスタット制御された円錐平板粘度計Rheotec RC30(コーン直径:50mm、コーン角度:1°、コーン先端からプレートまで距離:0.05mm、剪断速度10〜100s−1)で測定した。
2.使用した物質
・Lupasol(商標)FG:
ポリエチレンイミン、平均相対分子質量:約800g/mol、第1級アミン/第2級アミン/第3級アミンの比:約1/0.9/0.6(BASF)
・Epomin(商標)SP−003:
ポリエチレンイミン、平均相対分子質量:約300g/mol、第1級アミン/第2級アミン/第3級アミンの比:約45/35/20(Nippon Shokubai)
・Epomin(商標)SP−006:
ポリエチレンイミン、平均相対分子質量:約600g/mol、第1級アミン/第2級アミン/第3級アミンの比:約35/35/30(Nippon Shokubai)
・Epomin(商標)SP−012:
ポリエチレンイミン、平均相対分子質量:約1200g/mol、第1級アミン/第2級アミン/第3級アミンの比:約35/35/30(Nippon Shokubai)
・DB−MXDA:
N,N’−ジベンジル−1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼン、21.2gのベンズアルデヒド及び13.6gの1,3−ビス−(アミノメチル)ベンゼンから還元アルキル化に関して通常の製造手順によって製造される、アミン含量:6.41mmolN/g
・Gaskamine(商標) A−240
スチロール化1,3−ビス(アミノメチル)ベンゼン、NH当量=103g/Eq;アミン含量:7.18mmolN/g(Mitsubishi Gas Chemical)
・Jeffamine(商標) D−230
ポリプロピレングリコールジアミン、平均相対分子質量:約240g/mol、アミン含量:8.29mmolN/g(Huntsman)
・Araldite(商標)GY 250
ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル;エポキシ当量:約187.5g/Eq(Huntsman)
・Araldite(商標)DY−E
12〜C14アルコールのモノグリシジルエーテル;エポキシ当量:約290g/Eq(Huntsman)
・Ancamine(商標)K 54
2,4,6−トリス−(ジメチルアミノメチル)フェノール(Air Products)
3.還元アルキル化のための一般的調製
丸底フラスコ中で、アルデヒド又はアルデヒドの混合物とアミンとを、窒素雰囲気下で充分量のイソプロパノールに溶解した。この溶液を室温で30分攪拌し、次に80barの水素圧、80℃の温度、及び3ml/分の流速で、連続操作水素化装置で、Pd/C固定床触媒を用いて水素化した。反応の制御のために、IRスペクトル法を使用して、約1665cm−1のイミンバンドが消失したかどうかを調べた。次にこの溶液を真空中で80℃で濃縮した。
硬化剤H1:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、21.2gのベンズアルデヒドと20.0gのLupasol(商標)FGとを反応させた。20℃で9300mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.20mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:3022,2808,1494,1449,1119,1026,727,694
硬化剤H2:
76.2重量部の例1の硬化剤を、39.6重量部のDB−MXDAと混合した。20℃で1230mPa・sの粘度を有する、透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
硬化剤H3:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、21.2gのベンズアルデヒドと20.0gのEpomin(商標)SP−003とを反応させた。20℃で1300mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が11.38mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:3060,3025,2888,2815,1494,1452,1116,1027,727,694
硬化剤H4:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、17.7gのベンズアルデヒドと20.0gのEpomin(商標)SP−006とを反応させた。20℃で7300mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が9.99mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2883,2807,1494,1452,1357,1337,1119,1027,731,696
硬化剤H5:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、17.7gのベンズアルデヒドと20.0gのEpomin(商標)SP−012とを反応させた。20℃で24700mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が9.69mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2934,2885,2809,1494,1452,1358,1338,1116,1027,732,696
硬化剤H6:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、29.8gの4−(ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドと20.0gのLupasol(商標)FGとを反応させた。20℃で28500mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.11mmolN/gである、わずかに曇ったわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2883,2805,1614,1521,1444,1344,1224,1162,1128,1059,946,804
硬化剤H7:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、29.8gの4−(ジメチルアミノ)ベンズアルデヒドと20.0gのEpomin(商標)SP−006とを反応させた。20℃で31600mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.36mmolN/gである、わずかに曇ったわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2884,2806,1614,1521,1444,1344,1225,1163,1128,1059,946,804
硬化剤H8:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、24.4gのサリチルアルデヒド(salicyaldehyde)と20.0gのLupasol(商標)FGとを反応させた。60℃で38300mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が11.69mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2929,2816,1589,1454,1254,1102,1035,750
硬化剤H9:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、19.1gのベンズアルデヒド及び2.4gのサリチルアルデヒドを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で13700mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が9.93mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2808,1494,1451,1254,1026,729,695
硬化剤H10:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、19.1gのベンズアルデヒド及び2.1gの2−ピリジンカルバルデヒドを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で9500mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.78mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:3025,2931,2884,2808,1494,1452,1118,1054,1027,731,696
硬化剤H11:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、19.1gのベンズアルデヒド及び3.0gの3−ニトロベンズアルデヒドを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で16100mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.40mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:3025,2931,2884,2809,1494,1452,1116,1054,1027,731,696
硬化剤H12:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、49.8gの2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロパナールを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で1700mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が5.61mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2950,2887,2847,2801,1455,1116,1101,863,754
硬化剤H13:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、10.6gのベンズアルデヒド、4.9gのサリチルアルデヒド、及び17.0gの2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロパナールを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で18000mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.61mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2918,2811,1730,1452,1252,1112,732,696
硬化剤H14:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、30.0gの2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロパナールを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で18000mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.61mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:3025,2931,2884,2808,1494,1452,1118,1027,731,696
硬化剤H15:
還元アルキル化の一般的調製手順に従って、8.5gのベンズアルデヒド、4.9gのサリチルアルデヒド、及び10.3gの2−エチルヘキサナールを、20.0gのLupasol(商標)FGと反応させた。20℃で7000mPa・sの粘度を有し、かつアミン含量が10.24mmolN/gである透明なわずかに黄色いオイルが得られた。
FT−IR:2952,2922,2852,1627,1463,1422,1112,1057,721
各例について、表1及び表2に記載の成分を記載の量(重量部で)で遠心ミキサー(SpeedMixer(商標)DAC150,FlackTek Inc.)を用いて混合した。混合の10分後、毎回組成物の粘度を20℃で測定した(「粘度(10’)」)。さらに、毎回ガラスプレートの上に第1のフィルムを500μmの層厚に広げ、23±1℃と50±5%相対湿度(標準環境(standard climate)、以後「SC」と省略する)で維持したか、又は硬化させた。4週間後、フィルムの外観を判定した(表中で「外観(SC)」として記載する)を判定した。フィルムが透明で、構造体が無く光沢があり粘着性が無い場合は、「良好」と判定した。表面上に何らかのマーク又は模様がある場合には、「構造体」とした。さらに、フィルムのケーニッヒ(Koenig)硬度(ケーニッヒのねじれ硬度(pendulum hardness)、DIN EN ISO 1522に従って測定した)を、2日後(「ケーニッヒ硬度(SC)(2d)」)、4日後(「ケーニッヒ硬度(SC)(4d)」)、7日後(「ケーニッヒ硬度(SC)(7d)」)、及び4週間後(「ケーニッヒ硬度(SC)(4W)」)に測定した。さらに毎回、ガラスプレート上に第2のフィルムを層厚500μmに広げ、これを、適用直後に8℃で80%の相対湿度で7日間、次にSCで3週間維持したか、又は硬化させた。この後、これらのフィルムの外観を、外観(SC)について記載したものと同じ方法で判定した(表中で「外観(8°/80%)」として記載される)。再度、これらの硬化したフィルムのケーニッヒ硬度を、毎回8℃で80%の相対湿度で7日間後(「ケーニッヒ硬度(8°/80%)(7d低温)」)、次にSCで4日間後(「ケーニッヒ硬度(8°/80%)(+4d SC)」)、及びSCで7日間後(「ケーニッヒ硬度(8°/80%)(+7d SC)」)、及びSCで3週間後(「ケーニッヒ硬度(8°/80%)(+3w SC)」)に測定した。
Figure 0006189851














Figure 0006189851

Claims (15)

  1. の式(I)を有するアミンを少なくとも1種含む、エポキシ樹脂用の硬化剤:
    Figure 0006189851
    (式中、
    Aは、第1級脂肪族アミノ基の除去後の、300〜5000g/molの範囲の相対分子質量を有するポリエチレンイミンの基であり;
    Rは、水素原子又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基;
    aは、1〜50の整数を表わし;かつ
    Xは、ヒドロキシル基、メルカプト基、エーテル基、エステル基、ピリジノ基、又はアミノ基を有していてもよい、1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基である)。
  2. Aが、第1級脂肪族アミノ基の除去後の、300〜2000g/molの範囲の相対分子質量を有するポリエチレンイミンの基である、請求項1に記載の硬化剤。
  3. Rが、水素原子又はメチル基である、請求項1又は2に記載の硬化剤。
  4. aが、1〜20の整数を表わす、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化剤。
  5. 前記式(I)を有するアミンが、第1級アミノ基を有していない、請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化剤。
  6. Xが、6〜12個の炭素原子を有するアリール基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
  7. Xが、6〜12個の炭素原子を有する、ヒドロキシル置換アリール基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
  8. Xが、6〜12個の炭素原子を有する、ジアルキルアミノ置換アリール基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
  9. Xが、フェニル、2−ヒドロキシフェニル、3−アミノフェニル、4−ジメチルアミノフェニル、2−ピリジニル、3−ピリジニル、メチル、エチル、2−プロピル、3−ヘプチル、1−ウンデシル、2,2−ジメチル−3−(N−モルホリノ)プロピル、2,2−ジメチル−3−ヒドロキシプロピル、及び2,2−ジメチル−3−ラウロイルオキシプロピルからなる群より選択される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化剤。
  10. エポキシ基に対して反応性である、少なくとも2つのアミン水素を有するアミンを、少なくとも1種さらに含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の硬化剤。
  11. 前記式(I)を有するアミンを、次の式(IV)及び/又は(IV’)を有するカルボニル化合物を用いたポリエチレンイミンの還元アルキル化によって得ることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化剤の製造方法:
    Figure 0006189851
    (式中、Rは、水素原子又は1〜12個の炭素原子を有するアルキル基であり;Xは、ヒドロキシル基、メルカプト基、エーテル基、エステル基、ピリジノ基、又はアミノ基を有していてもよい、1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基であり;かつX’は、6〜12個の炭素原子を有するニトロ置換したアリール基である)。
  12. 少なくとも1種のエポキシ樹脂を硬化させるための、請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化剤の使用。
  13. 少なくとも1種のエポキシ樹脂と、請求項1〜10のいずれか一項に記載の少なくとも1種の硬化剤とを含む、エポキシ樹脂組成物。
  14. 請求項13に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させることによって得られる、硬化した組成物。
  15. 請求項14に記載の硬化した組成物を含む物品。
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