JPH01126313A - 自己架橋型熱硬化性樹脂 - Google Patents

自己架橋型熱硬化性樹脂

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JPH01126313A
JPH01126313A JP28509987A JP28509987A JPH01126313A JP H01126313 A JPH01126313 A JP H01126313A JP 28509987 A JP28509987 A JP 28509987A JP 28509987 A JP28509987 A JP 28509987A JP H01126313 A JPH01126313 A JP H01126313A
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JP
Japan
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mol
self
thermosetting resin
crosslinking
resin
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JP28509987A
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English (en)
Inventor
Hirotaka Tagoshi
田越 宏孝
Naoki Isobe
磯部 尚樹
Hideki Numazawa
沼澤 英樹
Takeshi Endo
剛 遠藤
Tatatomi Nishikubo
忠臣 西久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は成形材料、注型材料もしくは接着剤等の硬化材
料として好適な熱硬化性樹脂に関する。
〔従来の技術〕
現在一般に知られている熱硬化性樹脂は夫々の有する特
性を生かし、種々の産業分野において広範囲に使用され
ている。しかしながら、その反面硬化に際し体積収縮と
いう問題が回避されず、自ずから使用の制限を受けてい
る。
硬化時の体積収縮が大きい場合、例えば成形材料では硬
化物の寸法精度に信頼性が乏しく、また注型材料或いは
接着剤においては、寸法精度のみならず硬化時に発生す
る残留応力に基づく剥離、割れ、接着性の低下等の問題
を生ずる。
かかる硬化時の体積収縮に伴なう諸問題を軽減する為に
近年、硬化時の体積収縮の比較的少ないエポキシ樹脂が
様々な産業分野で広範に使用されているが、完全な問題
解決には到っていない。−方、重合時に体積収縮しない
或いは体積膨張するスピロオルトエステル系化合物、ス
ピロオルトカ−ボナート系化合物或いはビシクロオルト
エステル系化合物が最近見い出され、それらの応用が検
討されている。しかし、スピロオルトエステル系化合物
、スビロオルトカーボナート系化合物或いはビシクロオ
ルトエステル系化合物を硬化する為の触媒としては、ル
イス酸系化合物、ルイス酸錯体化合物、酸ハロゲン系化
合物等が用いられているため、目的によっては、耐候劣
化、腐食性等の問題が残っていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、硬化時の体積収縮が従来の樹脂と比較
して極めて少ないか或いはむしろ逆に僅かに膨張し、且
つ硬化物が耐候劣化や腐食性等の問題を引き起こさない
等、化学的安定性に優れた成形材料、注型材料もしくは
接着剤等の硬化材料として好適である新規な自己架橋型
熱硬化性樹脂を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは分子内にカルボキシル基を有する樹脂の一
部に高分子反応によってスピロオルトエステル基を導入
して得られる樹脂が、加熱により容易に架橋硬化すると
共に硬化に際しては体積収縮が従来のエポキシ樹脂に比
べて極めて少ない上、硬化物は耐候劣化や腐食性等の問
題を引き起こさず、化学的に安定性であることを見い出
して本発明を完成するに到った。
(式中Mはエチレン性不飽和結合を右する化合物から構
成される1iffi体単位を表わし、Rは水素またはメ
チル基を表わし、nは3.4.5の整数を表わす。また
a、b、cは各構成単位のモル分率を表わし、夫々0モ
ル%≦a〈90モル%、5モル%≦b〈95モル%、5
モル%≦Cく95モル%の範囲にある値で゛ある。) で表わされる構造を有することを特徴とする自己架橋型
熱硬化性樹脂である。
本発明に関わる自己架橋型熱硬化性樹脂を合成する為に
用いられる、分子内にカルボキシル基を右する樹脂は一
般式(II) (式中Mはエチレン性不飽和結合を有する化合物から構
成される111Q体単位を表わし、Rは水素またはメチ
ル基を表わす。x、yは各構成単位のモル分率を表わし
、夫々0モル%≦xく90モル%。
10モル%≦V<100モル%の範囲にある値である。
)で表わされる構造を有している。上記−般式(IF)
で表わされる樹脂及び一般式(I)表わされる自己架橋
型熱硬化性樹脂において、単缶体単位Mを誘導しつるエ
チレン性不飽和結合を有する化合物としては、(メタ)
アクリル酸とラジカル共重合し得る公知の化合物のほと
んど全てが使用でき、使用の目的に合わせて自由に選択
することができる。具体的には例えば(メタ)アクリル
酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチルエステル
、(メタ)アクリル酸ブチルエステル、(メタ)アクリ
ル酸とドロキシエチルエステル、(メタ)アクリル酸−
2−エチルヘキシルエステル、(メタ)アクリル酸シク
ロヘキシルエステル等の(メタ)アクリル酸エステル類
、(メタ)アクリルアミド、N、N−ジメチル(メタ)
アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミ
ド等の(メタ)アクリルアミ下誘導体、スチレン、0−
クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチ
レン、p−メトキシスチレン、p−ジメチルアミノスチ
レン、p−シアノスチレン、p−ニトロスチレン等のス
チレン誘導体、エチレン、1.2−ジクロロエチレン、
イソブチレン、ブタジェン、イソプレン、クロロブレン
等のエチレン誘導体の他、塩化ビニル、酢酸ビニル、塩
化ごニリデン、塩化アリル、エチルごニルケトン、N−
ビニルピロリドン、(メタ)アクリロニトリル、ケイ皮
酸ビニルエステル、ケイ皮酸アリルエステル等が挙げら
れる。これらの単門体単位Mを誘導しつる化合物は2種
類以上を併用することも可能・である。
本発明に関わる一般式(I)で表わされる自己触媒型熱
硬化性樹脂は、一般式(I[)で表わされる樹脂と下記
一般式(III) (式中XはCI、 Br、 Tを表わし、nは3.4.
5の整数を表わす。) で表わされるスピロオルトエステル化合物とを、例えば
1.5−ジアザビシクロ〔4・3・0〕ノナ−5−エン
(DBN)や1.8−ジアザビシクロ〔5・4・0〕ウ
ンデカ−7−エン(DBU)等の塩基性化合物の存在下
でエステル化反応させることによって得ることができる
一般式(I[[)で表わされるスピロオルトエステルは
公知の合成方法によって得ることができる。
すなわち、エピクロルヒドリン等のエビへロヒドリンと
例えばε−カプロラクトン等の環状ラクトンを例えば三
フッ化ホウ素エーテルコンプレックス等のルイス酸を触
媒に用いて、例えば四塩化炭素等の溶媒中で反応させる
ことによって容易に合成することができる。
また、一般式(II)で表わされるカルボキシル基を有
する樹脂と一般式(III)で表わされるスピロオルト
エステル化合物とを反応させる際に用いられる塩基性化
合物及びスピロオルトエステル化合物の岳は、一般式(
I)で表わされるカルボキシル基を有する樹脂のカルボ
キシル基1当訂に対し、1.0当m〜2.0当員の範囲
であり、より好ましくは1,3当m〜1.7当舟の範囲
である。
塩基性化合物及びスピロオルトエステル化合物の量がこ
の範囲よりも少ない場合は、反応が進行しないかもしく
は進行しても極めて遅くなる為に好ましくなく、またこ
の範囲よりも多い場合は過剰に用いていることから経済
的でなく好ましくない。
反応温度は室温から120℃の範囲で行なうことが好ま
しい。これよりも低い温度では反応が実質的に進行せず
、また120℃を越えると架橋反応が併発し、ゲル化す
る為、好ましくない。反応時間は、特に制限はないが一
般的に数分から数時間の範囲である。反応に使用する溶
媒としては、−般式(II)で表わされるカルボキシル
基を有する樹脂が可溶で、非反応性の溶媒であれば一般
に使用されている溶媒の何れを用いてもよいが、好まし
くは、例えばジメチルスルホキシド、ジメチルホルムア
ミド等の極性溶媒を用いることが好ましい。
以上のようにして得られた一般式(I)で表わされる自
己架橋型熱硬化性樹脂は、カルボキシル基とスピロオル
トエステル基を同時に有しており、新たにルイス酸系化
合物やルイス酸錯体化合物等の触媒を加えることなく加
熱することのみによっt容易に架橋硬化させることがで
きる。
一般式(I)で表わされる自己架橋型熱硬化性樹脂に含
まれるカルボキシル基及びスピロオルトエステル基の含
有率の範囲は夫々特許請求範囲に示された構成単位のモ
ル分率であるb(5モル%≦bく95モル%)及びc(
5モル%≦C〈95モル%)によって規定される範囲で
ある。構成単位のモル分率であるbによって規定される
カルボキシル基の含有率が5モル%よりも少ない場合は
熱硬化によって得られる架橋体の硬化度が不充分となり
実用上好ましくなく、また構成単位のモル分率であるC
によって規定されるスピロオルトエステル基の含有率が
5モル%よりも少ない場合もやはり熱硬化によって得ら
れる架橋体の硬化度が不充分となり好ましくない。従っ
て各構成単位のモル分率であるa、b、cの範囲は、構
成単位のモル分率であるbおよびCの下限が前記の理由
で決定されることによって自ずと決定される。
加熱硬化は室温より高い温度で行なわれ、好ましくは4
0℃〜200℃の範囲、より好ましくは50℃〜150
℃の範囲で行なわれる。硬化時間は、自己架橋型熱硬化
性樹脂の組成によって箕なり、−概に言えないが、一般
に数分から数時間で実用上問題ない程度に架橋硬化させ
ることができる。
本発明に関わる自己架橋型熱硬化性樹脂は必要に応じて
、種々の充填材を混入して使用することができる。この
様な充填剤としては例えば、ガラス!IM、炭素繊維、
アラミド1eft、雲母、カーボンブラック、炭酸カル
シウム、セルロース、カオリン、タルク、アルミニウム
粉末、コロイド状シリカ、粉末ポリオレフィン等があげ
られる。
また、本発明に関わる自己架橋型熱硬化性樹脂は必要に
応じて、例えばジブチルフタレート、ジブチルフタレー
ト等の非反応性希釈剤や、例えばヘキサブロムベンゼン
、リン酸塩等の難燃剤等の変性剤を配合することもでき
る。
〔発明の効果〕
このようにして得られた本発明に関わる自己架橋型熱硬
化性樹脂は、硬化に際してルイス酸化合物、ルイス酸錯
体化合物、酸ハロゲン化合物等の触媒を必要としないこ
とから、硬化物は腐食性がなく、また耐候性も良い等化
学的安定性に優れているばかりでなく、硬化時の体積収
縮が極めて少なく、注型材料、成形材料或いは接着剤等
の硬化材料として好適に使用することができる。
〔実施例〕
以下、実施例、参考例をあげて本発明をさらに詳細に説
明する。
なお、’H−NHRスペクトルはTH8を内部標準とし
て、日本電子製FX−200スペクトロメーターを用い
て測定し、赤外線吸収スペクトルは日本分光製IRA−
2型装置を用いて測定した。
樹脂の比粘度は、DHFlomに0.5gの割合で樹脂
を溶解したものをウベローデ型粘度測定器を用い30℃
の温度で測定して算出した。
硬化時の体積変化は25℃における硬化前の樹脂の密度
(dδ)と硬化後の架橋体の密度(d’b)を夫々密度
勾配管を用いて測定し、次式に従って算出した。
体積変化率〔%) −100X (d25−d’δ)/
 d25また、得られた一般式(I)で表わされる。自
己架橋型熱硬化性樹脂の各構成単位のモル分率であるa
、b、cの値は、’H−NHRスペクトルにおける各構
成単位に特徴的な吸収スペクトルの積分強度比或いは元
素分析値から算出した。
また硬化物の耐候試験はサンシャインウエザオメーター
を使用して100時間の暴露試験を行なって評価した。
実施例1 ポリ(メタクリル酸−スチレン) (一般式(It)で
表わされる構造においてX−60,y=、40であるカ
ルボキシル基を有する樹脂)1.29及び1.8−ジア
ザビシクロ(5,4,0)ウンデカ−7−エン(DBU
)1.1gを20dのジメチルホルムアミドに溶解させ
た後、2−ブロモメチル−1,4,6−ドリオキサスビ
ロ(4,6)ウンデカン1.9gを加え、60℃で3時
間反応させた。反応終了後、反応溶液を大量のイソプロ
ピルアルコールに投入し、析出した固体を炉別した後乾
燥して白色粉末状の自己架橋型熱硬化性樹脂、1.69
を得た。得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の組成は一般
式(I)で表わされる構造においてa=60.b−20
,c=20であった。
1qられた自己架橋型熱硬化性樹脂の比粘度は1゜12
であり、密度は1.138g/cdであった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のIRスペクトル図を
第1図に示した。また、 111−NHRスペクトル図(DH3O−ds溶媒中)
を第2図に示した。
実施例2 ポリ(メタクリル酸−スチレン) (一般式(II)で
表わされる構造においてX=60.y=40であるカル
ボキシル基を有する樹脂)1.2g及び1.5−ジアザ
ビシクロ(4,3,0)ノナ−5−エン(DBN)1.
09を20mのジメチルスルホキシドに溶解させた後、
2−クロロメチル−1,4,6−ドリオキサスビロ(4
,6)ウンデカン1.9gを加え、80℃で74時間反
応させた。反応終了後、反応液を大缶のイソプロピルア
ルコールに投入し、析出した固体を炉別した後乾燥して
白色粉末状の自己架橋型熱硬化性樹脂1゜5gを得た。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の組成は一般式(I)
で表わされる構造においてa=60.b=1.1.0−
38.9であった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の比粘度は0゜93で
あり、密度は1.1439/cnfであった。
1!7られた自己架橋型熱硬化性樹脂のスペクトルデー
タは次のとおりであった。
IRスペクトル: l/ (IlaX ) (11−’
2900、1720.1595(w) 、 149G(
w) 、 1170゜1120、1080(br)、 
 950゜11!−NHRスヘ’) ト)Lt : 6
 (CDCl2) I)DIo、8〜2.5 (s)、
  1.5(s) 、  2.7〜4.2(i) 。
3.4(S) +’  7.1(br、s)、 12.
3(br、s)。
実施例3 ポリ(アクリル酸−アクリロニトリル) (一般式(I
I)で表わされる構造においてX=90.y−10であ
るカルボキシル基を有する樹脂)1゜5g及び1.8−
ジアザビシクロ(5,4,0)°ウンデカ−7−エン(
DBU)0.329を25−のジメチルホルムアミドに
溶解させた後、2−ブロモメチル−1,4,6−ドリオ
キサスビロ(4,4)ノナン0.56gを加え、100
℃で10分間反応させた。反応終了後、反応溶鰻を大量
のイソプロピルアルコールに投入し、析出した固体を)
戸別した後乾燥して白色粉末状の自己架橋型熱硬化性樹
脂1.7gを得た。得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の
組成は一般式(I)で表わされる構造においてa−90
,b−4,9,cm5゜1であった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の比粘度は1゜21で
あり、密度は1.1249/(−III’であった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のスペクトルデータは
次のとおりであった。
IRスペクトル: v (wax ) am−’290
0、2200.1725.1170.1120.106
0(br)。
960゜ ’H−NHRスペクトル:δ(CDCl2) I)+1
10.8〜2.2 (i)、  2.7〜4.2(m)
 、  3.4(s) 。
13.2(br、 s)。
実施例4 ポリメタクリル酸(一般式(If)で表わされる構造に
おいてX=O,V=100であるカルボキシル基を有す
る樹脂)1.5g及び1.8−ジアザビシクロ(5,4
,0)ウンデカ−7−エン(DBU)5.0gを251
1111のジメチルホルムアミドに溶解させた後、2−
ブロモメチル−1,4゜6−(4,5)デカン6.1g
を加え、60℃で4時間反応させた。反応終了後、反応
溶液を大量のイソプロピルアルコールに投入し、析出し
た固体を1戸別した後乾燥して白色粉末状の自己架橋型
熱硬化性樹脂269gを得た。得られた自己架橋型熱硬
化性樹脂の組成は一般式(I)で表わされる構造におい
てamo、b=40.cm60であった。
(りられた自己架橋型熱硬化性樹脂の比粘度は1゜31
であり、密度は1.21:l/cdであった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のスペクトルデータは
次のとおりであった。
IRスペクトル: v (IIax ) cm−’35
00、2900.1720.11G0.1110.10
90(br)。
955゜ 111−NHIIスペクトル:δ(CDCfa ) D
p鳳0.8〜2.3 (m)、  1.34 (s) 
2.7〜4.2(m) 、  3.5(s) 、 12
.6(br、s)。
実施例5 ポリ(メタクリル酸−メタクリル酸メチルエステル)(
一般式(II”)で表わされる構造においてX=40.
y−60であるカルボキシル基を有する樹脂)、1.5
g及び1.8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデカ
−7−エン(DBU)2゜4gを25I11のジメチル
スルホキシドに溶解させた後、2−クロロメチル−1,
4,6−1−リオキサスビロ(4,6)ウンデカン3.
2gを加え、80℃で30分間反応させた。反応終了後
、反応溶液を犬山のイソプロピルアルコールに投入し、
析出した固体を1戸別した後乾燥して白色粉末状の自己
架橋型熱硬化性樹脂2.09を得た。得られた自己架橋
型熱硬化性樹脂の組成は一般式(I)で表わされる構造
においてa=40.b−42゜cm18であった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の比粘度は1゜09で
あり、密度は1.128g/crtであった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のIRスペクトル図を
第3図に示した。また、’H−NHRスペクトル図(D
H8O−66溶媒中)を第4図に示した。
実施例6 ポリ(エチレン−アクリル酸) (−数式(I[)で表
わされる構造においてX=86.y−14であるカルボ
キシル基を有する樹脂)1.5F及び1.5−ジアザビ
シクロ(4,3,0)ノナ−5−エン(DBN)0.6
9を25−のジメチルホルムアミドに溶解させた後、2
−クロロメチル−1,4,6−ドリオキサスビロ(4,
6)デカン0.8gを加え、60℃で8時間反応させた
。反応終了後、反応溶液を大量のイソプロピルアルコー
ルに投入し、析出した固体を炉別した後乾燥して白色粉
末状の自己架橋型熱硬化性樹脂1.7gを得た。得られ
た自己架橋型熱硬化性樹脂の組成は一般式(I)で表わ
される構造においてa=66、b=7.C=7であった
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂の比粘度は1゜94で
あり、密度は1.1139/cdであった。
得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のスペクトルデータは
次のとおりであった。
IRスペクトル: v (8!ax ) ctx−’2
900、 1720. 1160. 1120. 11
70(br)、  960゜’II−NHRスペクトル
:δ(CD+J3 ) pllloo、8〜2.4  
(m)、  2.8〜4.2(11)  、  3.4
(s)  。
12、1 (br、 s)。
参考例1〜13 実施例1〜6で得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のキャ
ストフィルムをそれぞれ加熱温度及び時間を変えて硬化
させた。それらの結果を表■にまとめた。また、それぞ
れの硬化物の密度を測定し、加熱硬化前後の体積変化を
算出した。それらの結果も合わせて第1表にまとめた。
また硬化物の耐候性は、サンシャインウエザオ“メータ
ーを使用し、100時間の暴露試験を行なって評価し、
表面の荒れ、著しい変色等のないものを良とし、表面の
荒れもしくは著しい変色が認められたものを不良とした
。それらの結果も合わせて第1表にまとめた。
比較例1 実施例2において反応温度を100℃に変えた他は実施
例と同様の操作を行って白色粉末状の樹脂2.9gを得
た。得られた樹脂の組成は一般式(I)で表わされる構
造においてa=60.b=0.5.c−39,5であっ
た。
比較参考例1 比較例1で得られた樹脂の加熱硬化試験を参考例1〜1
5と同様の操作で行った結果を第1表に参考例と共にま
とめた。
比較例2 実施例3において反応温度を80℃に変えた他。
は実施例3と同様の操作を行って白色粉末状の樹脂2.
0gを得た。得られた樹脂の組成は一般式(I)で表わ
される構造においてa−90,b−5、8,C=4.2
であった。
比較参考例2 比較例2で得られた樹脂の加熱硬化試験を参考例1〜1
5と同様の操作で行った結果を第1表に参考例と共にま
とめた。
比較参考例3 下式(IV) で表わされる樹脂(比粘度1.14)1.09に硬化触
媒として三フフ化ホウ素・トリエチルアミンコンプレッ
クス0.2gを混入してキャストフィルムを作り、12
0℃で2時間加熱して架橋硬化さゼ無色透明の硬化物を
得た。
硬化物の耐候性をサンシャインウ讐ザオメーターを使用
して評価した。その結果100時間の暴露試験後、硬化
物は黄褐色に変色し且つ表面の荒れも著しかった。この
結果を参考例と合わせて表1にまとめた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1で得られた自己架橋型熱硬化
性樹脂のTRスペクトル図であり、第2図は同樹脂の1
11−NHRスペクトル図である。また、第3図は同じ
〈実施例5で得られた自己架橋型熱硬化性樹脂のTRス
ペクトル図であり、第4図は同樹脂の’II−NHRス
ペクトル図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・( I ) (式中Mはエチレン性不飽和結合を有する化合物から構
    成される単量体単位を表わし、Rは水素またはメチル基
    を表わし、nは3、4、5の整数を表わす。またa、b
    、cは各構成単位のモル分率を表わし、夫々0モル%≦
    a<90モル%、5モル%≦b<95モル%、5モル%
    ≦c<95モル%の範囲にある値である。) で表わされる構造を有することを特徴とする自己架橋型
    熱硬化性樹脂。
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JP (1) JPH01126313A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539325A (ja) * 1991-01-24 1993-02-19 General Electric Co <Ge> エチレン性不飽和環式オルトエステルの重合体

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JPH0539325A (ja) * 1991-01-24 1993-02-19 General Electric Co <Ge> エチレン性不飽和環式オルトエステルの重合体

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