JP6403990B2 - 硬化性樹脂組成物、及び、樹脂硬化物 - Google Patents
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Description
しかしながら、エポキシ樹脂接着剤は、その硬化物が一般に脆くて柔軟性が不充分であり、耐衝撃性に劣るという問題があった。
しかしながら、エポキシ樹脂とポリシロキサン骨格を有する化合物が相溶すると、エポキシ樹脂の高いガラス転移温度(Tg)が低くなり、耐熱性が低下するという問題が生じていた。また、期待したほどには耐衝撃性も向上しなかった。
しかしながら、良好な相分離構造を形成させ、かつ、熱が加えられても相分離構造を維持することは難しく、充分に高い耐衝撃性と耐熱性とを両立できる硬化性樹脂組成物はこれまで得られていなかった。
以下、本発明を詳述する。
ここで、通常、エポキシ樹脂とポリシロキサン骨格を有する化合物とは相溶性が悪いが、上記(b)ポリシロキサン化合物は重量平均分子量が400以下であるため、本発明の硬化性樹脂組成物においては上記(a)エポキシ樹脂と上記(b)ポリシロキサン化合物との相溶性が良くなり、また、硬化後には相分離構造を形成し、耐衝撃性を維持しつつ、高いガラス転移温度(Tg)及び低い熱応力を得ることができる(即ち、優れた耐熱性を発揮できる)。なお、上記(a)エポキシ樹脂の代わりにその他のエポキシ樹脂を用いた場合には、上記(b)ポリシロキサン化合物との相溶性が悪くなったり、硬化性樹脂組成物が硬化後に相分離構造を形成しなくなったりしてしまう。
また、上記(b)ポリシロキサン化合物は(メタ)アクリル基を有するため、本発明の硬化性樹脂組成物においては、硬化後には上記(a)エポキシ樹脂と上記(b)ポリシロキサン化合物とが3次元の架橋構造を形成する。これにより、熱が加えられたときの流動性が抑えられ、相分離構造が維持されるため、硬化後の耐熱性が更に向上する。
上記イミダゾール系硬化剤の市販品として、例えば、イミダゾールの1位をシアノエチル基で保護した1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、イソシアヌル酸で塩基性を保護したイミダゾール系硬化促進剤(商品名「2MA−OK」、四国化成工業社製)、2MZ、2MZ−P、2PZ、2PZ−PW、2P4MZ、C11Z−CNS、2PZ−CNS、2PZCNS−PW、2MZ−A、2MZA−PW、C11Z−A、2E4MZ−A、2MAOK−PW、2PZ−OK、2MZ−OK、2PHZ、2PHZ−PW、2P4MHZ、2P4MHZ−PW、2E4MZ・BIS、VT、VT−OK、MAVT、MAVT−OK(以上、四国化成工業社製)等が挙げられる。
このような上記(c)エポキシ樹脂硬化剤と、上記(d)ラジカル重合開始剤との組み合わせとして、例えば、2−エチル−4−メチルイミダゾール(例えば、四国化成工業社製の2E4MZ)と2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(例えば、和光純薬工業社製のAIBN)との組み合わせ、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール(例えば、四国化成工業社製の2E4MZ−CN)と2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(例えば、和光純薬工業社製のADVN)との組み合わせ、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物(例えば、四国化成工業社製の2MA−OK)とt−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート(例えば、日油社製のパーブチルO)との組み合わせ等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物を硬化する条件は特に限定されないが、例えば、150℃2時間の条件で本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させることができる。このような本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させて製造された樹脂硬化物もまた、本発明の1つである。
ただし、本発明の樹脂硬化物の相分離構造は、図1に示すような相分離構造に限定されるものではない。
本発明の樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは120℃以上、より好ましくは150℃以上である。なお、樹脂硬化物のガラス転移温度(Tg)は、動的粘弾性測定装置(例えば、動的粘弾性測定装置DVA−200(アイティー計測制御社製)等)により、例えば、サンプル長さ30mm、チャック間隔20mm、周波数10Hz、昇温速度10℃/minの条件で測定することができる。
表1又は2に記載の組成に従って、下記に示す材料をホモディスパーを用いて攪拌混合し、硬化性樹脂組成物を調製した。
・EP−4100E(ビスフェノールA型エポキシ、エポキシ当量190、ADEKA社製)
・YDF−170(ビスフェノールF型エポキシ、エポキシ当量170、新日鐵化学社製)
・HP−7200L(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、エポキシ当量247、DIC社製)
・HP−7200H(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、エポキシ当量278、DIC社製)
・YX8800(アントラセン型エポキシ、エポキシ当量179、三菱化学社製)
・YX4000H(ビフェニル型エポキシ、エポキシ当量192、三菱化学社製)
・YL6121H(ビフェニル型エポキシ、エポキシ当量175、三菱化学社製)
・水添ビスフェノールA型エポキシ(エポキシ当量205、三菱化学社製)
・YDCN−704(o−クレゾールノボラック型エポキシ、エポキシ当量210、軟化点90℃、新日鉄住金化学社製)
・X−22−164(メタクリル基を有するポリジメチルシロキサン、重量平均分子量380、官能基当量190、信越化学工業社製)
・X−22−164AS(メタクリル基を有するポリジメチルシロキサン、重量平均分子量900、官能基当量450、信越化学工業社製)
・2E4MZ(2−エチル−4−メチルイミダゾール、四国化成工業社製)
・AIBN(2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、和光純薬工業社製)
実施例、比較例で得られた硬化性樹脂組成物について、下記の評価を行った。結果を表1及び2に示した。
硬化性樹脂組成物を目視で観察することにより、エポキシ樹脂とポリシロキサン化合物との相溶性を評価した。分離がなかった場合を○、2相以上に分離した場合を×とした。
硬化性樹脂組成物を150℃2時間の条件で硬化させて、樹脂硬化物を製造した。
得られた樹脂硬化物を透過電子顕微鏡JEM−2100(日本電子社製)で観察することにより、相分離構造の確認を行った。不均一な相構造が観察された場合に、相分離構造が形成されていると判断した。一例として、図1に、実施例1で得られた硬化性樹脂組成物を150℃2時間の条件で硬化させて製造した樹脂硬化物の透過電子顕微鏡写真を示す。図1に示す透過電子顕微鏡写真では、黒部が(b)ポリシロキサン化合物で構成される相、白部が(a)エポキシ樹脂で構成される相である。
また、得られた樹脂硬化物について、動的粘弾性測定装置DVA−200(アイティー計測制御社製)を用いてサンプル長さ30mm、チャック間隔20mm、周波数10Hz、昇温速度10℃/minの条件でガラス転移温度(Tg)を測定することにより、相分離構造の確認を行った。tanδのピークが2つ観察された場合に、相分離構造が形成されていると判断した。
上記の2つの確認方法から、相分離構造が形成されていると判断された場合を○、相分離構造が形成されていないと判断された場合を×とした。
上記「(2)相分離構造の確認」と同様にして得られた樹脂硬化物について、上記「(2)相分離構造の確認」で測定したtanδのピークのうち、高温側のピークの温度をガラス転移温度(Tg)とした。
上記「(2)相分離構造の確認」と同様にして得られた樹脂硬化物について、JIS K7111に従い、デジタル衝撃試験機DG−UB型(東洋精機製作所社製)を用いてシャルピー衝撃試験を行い、樹脂硬化物を破壊させたときの衝撃値を評価し、耐衝撃性とした。
Claims (3)
- (a)ビスフェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂及びビフェニル型エポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種のエポキシ樹脂10〜90重量部、
(b)重量平均分子量400以下の(メタ)アクリル基を有するポリシロキサン化合物10〜90重量部、
(c)エポキシ樹脂硬化剤、及び、
(d)ラジカル重合開始剤を含有し、
前記エポキシ樹脂のエポキシ当量が170以上、500以下であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。 - 請求項1記載の硬化性樹脂組成物を硬化させて製造されたことを特徴とする樹脂硬化物。
- 相分離構造を有することを特徴とする請求項2記載の樹脂硬化物。
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