JPH06199995A - 硬化組成物、それを使用した研磨材製品およびその製造方法 - Google Patents

硬化組成物、それを使用した研磨材製品およびその製造方法

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JPH06199995A
JPH06199995A JP5269154A JP26915493A JPH06199995A JP H06199995 A JPH06199995 A JP H06199995A JP 5269154 A JP5269154 A JP 5269154A JP 26915493 A JP26915493 A JP 26915493A JP H06199995 A JPH06199995 A JP H06199995A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可使時間が長くかつ高硬化温度で急速硬化さ
れた組成物の提供、およびそれを使用して得た高い剪断
接着強度すなわち高い研磨性能を有する塗布した研磨材
製品の提供。 【構成】 硬化組成物は、硬化したエポキシ樹脂、およ
び、置換ペンタフルオロアンチモン酸と、アニリンおよ
びヒンダード アミンから成る群から選ばれる芳香族ア
ミンとから誘導された残留硬化剤を含んでいる。研磨材
製品は第1樹脂質結合材料のメーク塗膜と第2樹脂質材
料のサイズ塗膜によって支持体シートの少なくとも1つ
の主要表面に支持され接着結合された研磨材粒子を含ん
でおり、前記樹脂質材料の少なくとも一方が前記硬化組
成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は置換ペンタフルオロアンチモン酸とアニリンま
たはヒンダード アミンから選ばれる芳香族アミンとの
液体塩からなる硬化剤を使用することによってエポキシ
樹脂組成物を硬化することによって生じる硬化組成物に
関する。さらに別の特徴として、本発明は結合剤として
この硬化したエポキシ樹脂を含む新規な塗布した研磨材
製品、およびそのような塗布した研磨材製品を製造する
方法に関する。
【0002】発明の背景 エポキシ樹脂は、高性能熱硬化性プラスチックを生じる
ための、硬化剤とさらに反応するモノマーまたはプレポ
リマーである。これらは強靱性、接着力、耐薬品性、お
よび優れた電気的性能のような諸性質の格別な組合わせ
を有するため保護被覆および電気的および構造上の適用
分野において広く受け容れられた。
【0003】エポキシ樹脂はエポキシ、1,2−エポキ
シド、またはオキシラン基と普通称される3員環エーテ
ル基の存在によって特徴づけられる。エポキシ樹脂はキ
ュア剤または硬化剤の添加によって通常キュアされまた
は硬化される。エポキシ樹脂を熱硬化樹脂に転化させる
ために慣用される硬化剤は、酸無水物、アミン、ポリア
ミド、ルイス酸、およびその他のものを含む。多くの硬
化剤は室温またはより低温度においてさえ直ちに、また
は少時の後に反応し始める。この事はエポキシ樹脂と硬
化剤とは別個に貯蔵されそして使用の直前に漸やく混合
されるべきことを要求する。この事は或る場合には極め
て不便でありそしてまた混合物の1部または前部がもし
も一時に使うことができなければ無駄にもなる。
【0004】硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化時間また
は「可使時間」を引き延ばすために種々の試みが行なわ
れたが、限られた成功しか得られなかった。好適な硬化
剤であるルイス酸は組成物にかなりな可使時間が要求さ
れる場合には使うことができない。エポキシ樹脂組成物
を硬化する速度が早いため、組成物の硬化時間または可
使時間を引き延ばすためのルイス酸の改質をする種々の
試みが行なわれた。この結果を達成するための一方法は
ルイス酸とエーテル、アルコール、アミンまたはこれに
類するもののような求核的試薬との錯体の形成に求めら
れた。しかし、概して判明したことは、ルイス酸の改質
した変種を含むエポキシ組成物の可使時間にいくらかで
も増加があればそれは対応する硬化時間および/または
その結果生じる硬化樹脂の物理的特性の犠牲においてで
あることである。
【0005】一方この技術で公知のいくつかの変性触媒
または硬化剤は硬化性エポキシ組成物の硬化時間または
可使時間の引き延ばしに或る程度成功したが、出願人
は、例えば、エポキシ樹脂組成物と硬化剤との混合物の
室温における数日間の貯蔵を許容するような可使時間の
有意な増加を与え、しかも高硬化温度において急速硬化
を与えるものを殆ど知らない。
【0006】発明の内容 本発明に従えば、エポキシ樹脂組成物のようなカチオン
性重合性材料の重合に有用な変性ブロンステッド(Br
onsted)酸触媒系または硬化剤が与えられ、その
新規硬化剤を含みそして望ましい長い可使時間、好まし
くは5日もの長い可使時間を有する熱によって硬化でき
るエポキシ樹脂組成物を重合させることによって製造さ
れる硬化樹脂が与えられる。通常極めて急速に硬化する
脂環式エポキシドの場合には望ましい可使時間は約1日
である。
【0007】この硬化剤は置換ペンタフルオロアンチモ
ン酸とアニリンおよびヒンダードアミンから成る群から
選ばれる芳香族アミンとの液体塩からなる。置換ペンタ
フルオロアンチモン酸対芳香族アミンのモル比は1:
1.05から1:4までである。置換ペンタフルオロア
ンチモン酸は式H+ SbF5 X、(式中、Xはハロゲ
ン、ヒドロキシ、または−ORである。「OR」は脂肪
族または芳香族アルコールの残基であり好ましくは32
から100,000まで、またはそれ以上の分子量、お
よび少なくとも1、好ましくは少なくとも2の第1また
は第2ヒドロキシル官能価を有する。最も好ましいアル
コールはジエチレン グリコール、即ち、−OR基2−
(2−ヒドロキシエトキシ)−エトキシをつくるアルコ
ールである。
【0008】好ましい硬化剤中で、ヒンダード アミン
は次の一般式を有する:
【化1】
【0009】(式中、R1 およびR2 は独立的に水素、
1−6炭素原子を有する第1または第2低級アルキル基
またはベンジルであり;R3 、R4 およびR5 は独立的
に水素、電子供与基、ベンジル、またはR3 およびR4
の少なくとも1つがR5 と一緒に結合してベンゾ基を形
成する;但し条件として、もしもヒンダード アミン中
にベンゾ基が存在しないときは、R1 、R2 、R 3 およ
びR4 の少なくとも1つはアルキル基または電子供与基
であり;そしてもしもR3 、R4 およびR1 またはR2
の1つが水素である場合は、いま1つのR1 またはR2
は少なくとも2個の炭素原子を有するアルキル基であ
る)。
【0010】もしも硬化剤を脂環式エポキシド材料の硬
化に使うならば、少なくとも1つのR1 またはR2 は好
ましくは1から6個までの炭素原子の低級アルキルであ
りそして少なくとも1つのR3 またはR4 は電子供与基
である。
【0011】好適な電子供与基にはヒドロキシル基、1
8個までの炭素原子を有する枝分かれした直鎖または環
式アルキルまたはアルコキシ基およびアミン基を含む。
【0012】また本発明によって、混合しそして引き続
く加熱によって硬化させることができ、1よりも大きい
1,2−エポキシ当量および加熱に際してその組成物を
硬化させるのに充分な量の硬化剤を有するエポキシ樹脂
組成物を含む潜在硬化性組成物が与えられる。
【0013】本発明に従った塗布した研磨材製品は少な
くともエポキシ樹脂結合剤のメーク塗膜(make c
oating)またはサイズ塗膜(size coat
ing)を有することを特徴とする。この結合剤塗膜は
置換ペンタフルオロアンチモン酸とアニリンおよびヒン
ダード アミンから成る群から選ばれる芳香族アミンと
から誘導される残留硬化剤を含む。
【0014】本発明はまた塗布した研磨材製品をつくる
改良方法を与える。その改良方法は次の諸段階を有す
る: 1) 支持体シートに、液体形態の第1樹脂質材料のメ
ーク塗膜を均一に塗布する; 2) 第1樹脂質材料のメーク塗膜の表面全体に均一に
多数の研磨材粒子を沈着させる; 3) 粒子を支持体シート表面に接着的に結合するよう
に第1樹脂質材料を硬化させる; 4) メーク塗膜および粒子の上に第2樹脂質材料のサ
イズ塗膜を塗布する;そして 5) その結果生じる塗布生成物を第2樹脂質材料が固
体になるまで硬化させる。
【0015】改良は第1または第2の樹脂質結合材料の
少なくとも1つとして潜在性の安定硬化性組成物を使用
することを含む。硬化性組成物は次のものを含む: (A) 1よりも多い1,2−エポキシ当量を有するエ
ポキシ樹脂組成物;および (B) その組成物を加熱に際して硬化させるのに充分
な量の硬化剤で一般式H+ SbF5 - (式中、Xはハ
ロゲン、ヒドロキシ、またはOR基であり、ORは脂肪
族または芳香族アルコールの残基である)を有する置換
ペンタフルオロアンチモン酸;およびアニリン、および
ヒンダード アミンから成る群から選ばれる芳香族アミ
ンを含み、置換ペンタフルオロアンチモン酸対芳香族ア
ミンのモル比は1:1.05から1:4までの範囲であ
る。
【0016】本願中に使用される術語に対しては次の定
義が与えられる:
【0017】術語「可使時間(pot life)」ま
たは「ポット安定性」は組成物に対して粘度が10倍に
増加する時間を意味する。
【0018】術語「潜在性」または「潜在硬化性」は硬
化時間におけるかなりな遅れまたは比較的長い可使時間
またはポット安定性、好ましくは5日またはそれ以上を
意味する。
【0019】術語「ヒンダード芳香族アミン」は芳香族
基に直接結合するアミン窒素および窒素に結合するかま
たはアミノ基が結合している炭素原子に対しアルファ位
置の炭素に結合する少なくとも1つのアルキル基を有す
る芳香族化合物を意味する。
【0020】本発明の熱硬化性樹脂組成物は少なくとも
1つのエポキシド官能価を有するエポキシ樹脂を含む。
熱硬化性樹脂組成物はまた、少なくとも1つのヒドロキ
シル官能価を有する脂肪族アルコールを1エポキシ当量
につき1ヒドロキシル当量まで;共反応性で、カチオン
重合性のエチレン系不飽和モノマー;およびこの型の硬
化性組成物の処方において慣用のその他の添加成分も含
むことができる。
【0021】本発明の硬化剤をつくるのに有用な芳香族
の例には次のものを含む:2−メチルアニリン、2−イ
ソプロピルアニリン、2−プロピルアニリン、2−ヘキ
シルアニリン、2,4−ジメチルアニリン、2,5−ジ
メチルアニリン、2,6−ジメチルアニリン、2,6−
ジエチルアニリン、N,2,6−トリエチルアニリン、
N−メチル−2,6−ジエチルアニリン、N,N,2−
トリメチルアニリン、N,N,2,6−テトラメチルア
ニリン、2,6−ジプロピルアニリン、2,6−ジイソ
ブチルアニリン、2,6−ジ−n−ブチルアニリン、
2,6−ジ−n−ペンチルアニリン、N,N−ジエチル
−2−n−ブチルアニリン、2,4,6−トリエチルア
ニリン、N,N−ジメチル−2,6−ジエチルアニリ
ン、2,3,4,5,6−ペンタメチルアニリン、1−
ナフチルアニリン、2−メトキシアニリン、2,4−ジ
メトキシアニリン、2−メトキシ−N−メチルアニリ
ン、N−プロピルアニリン、N−n−ヘキシルアニリ
ン、N−sec−ブチルアニリン、N−ベンジルアニリ
ン、N,N,2−トリメチルアニリン、2−エチル−6
−sec−ブチルアニリン、m−フェニレンジアミン、
p−フェニレンジアミン、2,6−ジエチル−m−フェ
ニレンジアミン。
【0022】本発明の硬化性組成物中に使用する硬化剤
はヒンダード アミンのブロンステッド酸塩でありこれ
は1.05から4.0モルまでのヒンダード アミンを
1モルの置換ペンタフルオロアンチモン酸に添加してつ
くられる。添加はジエチルエーテルまたは二酸化硫黄の
ような低沸点溶剤中で都合よく行なわれる。置換アンチ
モン酸は二酸化硫黄またはその他の適当な溶剤中の1モ
ルの五弗化アンチモンをHF、HCl、HBrまたはH
Iのような1モルのハロゲン化水素または水に加えてヘ
キサフルオロアンチモン酸、クロロペンタフルオロアン
チモン酸、ブロモペンタフルオロアンチモン酸、ヨード
ペンタフルオロアンチモン酸またはヒドロキシペンタフ
ルオロアンチモン酸をそれぞれ形成する。これらの反応
は発熱性であるから、はね散らしを避けるように注意す
べきである。
【0023】ヒンダード アミン塩においてXがORで
あるものは最も好ましい変性ブロンステッド酸である。
これは1モル当量の五弗化アンチモンを反応温度におい
て液体である1モルまたは1モル以上の当量のアルコー
ルと混合することによってつくられる。都合よく、硬化
剤は1重量部の五弗化アンチモンを1から10重量部ま
でのアルコールに加え続いて1.05から4.0モルま
でのヒンダード芳香族アミンを加えてつくられる。この
方法において、1モルの五弗化アンチモンにつき1モル
以上の過剰で使用するアルコールはヒンダード アミン
塩の製造中に溶剤として働き、これはそのヒドロキシ基
のためにエポキシ樹脂組成物中のエポキシ基と反応す
る。溶剤アルコールの代りに(即ち五弗化アンチモンの
当量より過剰のアルコール)ジエチルエーテル、ジグリ
ム、および二酸化硫黄のようなその他の電子供与溶剤を
使うことができる。
【0024】少なくとも1つのヒドロキシル官能価を有
するアルコールは本発明において置換ペンタフルオロア
ンチモン酸とヒンダード アミンとの液体塩の製造にお
ける共反応体および溶剤としてまたは硬化性エポキシ樹
脂組成物の任意成分としての何れかで使うことができ
る。そのようなアルコールは脂肪族または芳香族アルコ
ールまたは1つまたは1つ以上の固体アルコールと1つ
または1つ以上の液体アルコールとの液体混合物の何れ
でもよい。
【0025】ヒドロキシル官能価1つを有する好適な脂
肪族アルコールの代表的例にはアルカノール、ポリオキ
シアルキレングリコールのモノアルキルエーテル、アル
キレングリコールのモノアルキル エーテル、およびこ
の技術で公知のその他のものを含む。
【0026】1よりも多きいヒドロキシル官能価を有す
る好適なモノマー脂肪族アルコールの代表的例にはアル
キレングリコール(例えば、1,2−エタンジオール、
1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、
2−エチル−1,6−ヘキサンジオール、ビス(ヒドロ
キシメチル)シクロヘキサン、1,18−ジヒドロキシ
オクタデカン、3−クロロ−1,2−プロパンジオー
ル)、ポリヒドロキシアルカン(例えば、グリセリン、
トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ソルビ
トール)およびN,N−ビス(ヒドロキシエチル)ベン
ツアミド、2−ブチン−1,4−ジオール、4,4′−
ビス(ヒドロキシメチル)ジフェニルスルホン、ひまし
油、等のようなその他のポリヒドロキシ化合物を含む。
【0027】好適なグリコールの代表的例には約106
から約10,000までの分子量を有しジオールに対し
ては53から5,000までまたはトリオールに対して
は70から3,300までの当量に相当するポリオキシ
エチレンおよびポリオキシプロピレンのグリコールおよ
びトリオール;アクリル酸およびメタクリル酸のヒドロ
キシプロピルおよびヒドロキシエチルとアクリレートエ
ステル、ハロゲン化ビニル、またはスチレンのようなそ
の他の遊離基重合性モノマーとのコポリマー;酢酸ビニ
ルコポリマーの加水分解または部分的加水分解によって
形成されるヒドロキシ側基を含むコポリマー、ヒドロキ
シ側基を含むポリビニルアセタール樹脂;ヒドロキシエ
チル化およびヒドロキシプロピル化セルロースのような
変性セルロース・ポリマー;ヒドロキシ末端ポリエステ
ルおよびヒドロキシ末端ポリアセトン;およびヒドロキ
シ末端ポリアルカンジエンを含む。特に好ましいのはジ
−、トリ−およびテトラエチレングリコールである。
【0028】市場から入手できる有用な脂肪族アルコー
ルには例えば、「ポリメグ(Polymeg)」65
0、1000および2000のようなポリテトラメチレ
ンエーテルグリコールを含む登録商標「ポリメグ」〔ク
ェーカー オーツ会社(Quaker Oats Co
mpany)から入手できる〕によって市場から入手で
きるグリコール;「ペップ(Pep)」450、550
および650のような2級ヒドロキシ基を有するポリオ
キシアルキレンテトロールを含む商品名称「ペップ」
〔ワイヤンドット ケミカル コーポレーション(Wy
andotte Chemical Corporat
ion)から入手できる〕によって市場から入手できる
グリコール;「ピーシーピー(PCP)」0200、0
210、0230、0240、0300のようなポリカ
プロラクトーンポリオールを含む商品名称「ピーシーピ
ー」〔ユニオン カーバイド(Union Carbi
de)から入手できる〕によって購入できるポリオー
ル;商標「パラプレックス(Paraplex)U−1
48」〔ローム アンド ハース(Rohm and
Hass)から入手できる〕によって購入できる脂肪族
ポリエステルジオール;「マルトロン(Multro
n)R−2、R−12A、R−16、R−18、R−3
8、R−68およびR−74のような「マルトロン」の
登録商標〔モベイ ケミカル社(Mobay Chem
ical Co.)から入手できる〕によって購入でき
る飽和ポリエステルポリオール;商標「クルセル(Kl
ucel)E」によって入手できるおよそ100の当量
を有するヒドロキシプロピル化セルロース;およびおよ
そ400のヒドロキシル当量を有する酢酸セルロースブ
チレートエステル「アルコール溶解性ブチレート」〔イ
ーストマン コダック(Eastman Kodak)
から入手できる〕を含む。
【0029】好適な芳香族アルコールの代表例にはフェ
ノール、カージノール、m−クレソール、2−メチル−
5−イソプロピルフェノール(カルバクロール)、3−
メチル−6−tert−ブチルフェノール、2,4−ジ
メチル−6−tert−ブチルフェノール、グアイヤコ
ール、m−、o−、およびp−クロロフェノールのよう
なフェノール類を含む。
【0030】本発明の組成物中に使用するアルコールの
量はヒドロキシル含有材料とエポキシドとの相溶性、ヒ
ドロキシル含有材料の分子量および官能価、最終硬化組
成物中に要求される物理的性質、所望硬化速度、等のよ
うな諸因子によって決まる。
【0031】概して言えば、組成物中のアルコールの量
の増加と共に硬化生成物は改良された耐衝撃性、支持体
への接着力、撓み性、および硬化中の収縮の減少を示
し、そして対応的に硬度、引張り強さおよび耐溶剤性が
漸減する。
【0032】単官能価および多官能価のヒドロキシル含
有材料は共に本発明の組成物中に望ましい結果を与える
けれども、多官能価ヒドロキシル含有材料の使用は大多
数の適用に対しては甚だ好ましい、もっとも単官能価ヒ
ドロキシル含有材料は特に低粘度の溶剤を含まない被覆
組成物を与えるのに有効である。2よりも著しく少ない
(例えば、1から1.5まで)官能価を有するヒドロキ
シル含有有機材料を使う場合は、エポキシの当量につき
約0.2当量よりも多きヒドロキシルの量は一般に内部
強度および引張り強さが低くそして溶剤に犯されやすい
硬化組成物を与えるようになり、従って或る種の適用に
対しては不適当になるであろう。この傾向はヒドロキシ
ル含有材料の当量の増加と共に漸増的にさらに明らかに
なる。従って、単官能価ヒドロキシル材料を使う場合は
その当量は約250よりも多くないことが好ましい。
【0033】多官能価ヒドロキシル含有有機材料を使う
場合は、エポキシ当量につき1当量までのヒドロキシ、
好ましくは0.2から0.5までのヒドロキシル当量を
有する量を使うことができる。概して言えば、ヒドロキ
シル当量が高ければ高いほどそのような材料は硬化した
エポキシ樹脂組成物に対して定められた程度の強靱性お
よび可撓性を与えるのにより有効である。
【0034】もしも望むならば、ヒドロキシル含有材料
の混合物を使うことができる。例えば、2つまたは2つ
以上の多官能価ヒドロキシル材料、1つまたは1つ以上
の単官能価ヒドロキシル材料を多官能価ヒドロキシル材
料と共に、等。
【0035】本発明の硬化性組成物中に使用できるエポ
キシド基含有材料は周知のものである。それらは少なく
とも1つのオキシラン環、即ち、
【化2】
【0036】を有する開環によって重合することができ
る何れの有機化合物もよい。そのような材料はモノマー
状またはポリマー状および脂肪族、脂環式、または複素
環式が可能であるが好ましいのは芳香族である。これら
の材料は一般に、平均して、1分子につき少なくとも
1.5の重合性エポキシ基(好ましくは1分子につき2
つまたは2つ以上のエポキシ基を有する)を有する。ポ
リマー状エポキシドは末端エポキシド基を有する線状ポ
リマー(例えば、ポリオキシアルキレングリコールのジ
グリシジルエーテル)、骨格オキシラン単位を有するポ
リマー(例えば、ポリブタジエンポリエポキシ)、およ
びエポキシ側基を有するポリマー(例えば、グリシジル
メタクリレートポリマーまたはコポリマー)を含む。エ
ポキシドは純粋な化合物が可能であるが一般に1分子に
つき1つ、2つ、またはそれ以上のエポキシ基を含む混
合物である。1分子中のエポキシ基の「平均」数はエポ
キシ含有材料中のエポキシ基の全数を存在するエポキシ
分子の全数で割ることによって決定される。
【0037】これらのエポキシ含有材料は低分子量材料
から100,000までまたはそれ以上まで変化する。
種々のエポキシ基含有材料の混合物を本発明の組成物中
に使うことができる。
【0038】有用なエポキシ含有材料には3,4−エポ
キシシクロヘキシル−メチル 3,4−エポキシシクロ
ヘキサンカーボキシレート、3,4−エポキシ−2−メ
チルシクロヘキシルメチル3,4−エポキシ−2−メチ
ルシクロヘキサンカーボキシレート、およびビス(3,
4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)−ア
ジペートによって代表されるエポキシシクロヘキサンカ
ーボキシレートのようなシクロヘキセンオキサイド基を
含有するものを含む。この本質を有する有用エポキシド
のより詳細な一覧表については米国特許第3,117,
099号が参考になり、ここに参照して記載する。
【0039】本発明の実施において特に有用なその他の
エポキシ含有物質には式
【化3】
【0040】(式中のR′はアルキルであるが好ましく
はアリールでありそしてnは1から6までの整数であ
る)のグリシジルエーテルモノマーを含む。その例は多
価フェノールをエピクロルヒドリンのような過剰のクロ
ロヒドリンと反応させて得られる多価フェノールのグリ
シジルエーテルである〔例えば2,2−ビス(2,3−
エポキシプロポキシフェノール)−プロパンのジグリシ
ジルエーテル〕。本発明の実施例において使うことがで
きるこの型のエポキシドのそれ以上の例は参照してここ
に記載した米国特許第3,018,262号および「エ
ポキシ樹脂の手引(Handbook of Epon
y Resins)」、リーおよびネビル(Lee a
nd Neville)による、マグローヒル ブック
カンパニー(Mc Graw−Hill Book
Co.)、ニューヨーク(1967)中に記載されてい
る。
【0041】好ましい芳香族グリシジルエーテルの典型
的例はビスフェノールA−エピクロルヒドリン樹脂のジ
グリシジルエーテルであって次のものを含む:
【0042】「エポン(Epon)562」〔「エポ
ン」はシェル ケミカル カンパニー(Shell C
hemical Company)の商標製品であ
る〕、これは140から165までのエポキシド当量
(1グラム当量のエポキシドを含む樹脂のグラム数)お
よび平均分子量300を有する未硬化エポキシ(液体)
である;
【0043】「エポン」815、これは175から21
0までのエポキシド当量および平均分子量340から4
00までを有する未硬化エポキシ(液体)である;
【0044】「エポン」820、これは175から21
0までのエポキシド当量および350から400までの
平均分子量を有する未硬化エポキシ(液体)である;
【0045】「エポン」828、これは約190のエポ
キシド当量および350から400までの平均分子量を
有する未硬化エポキシ(液体)である;
【0046】「エポン」834、これは225から29
0までのエポキシド当量および平均分子量450を有す
る未硬化エポキシ(液体)である;
【0047】「デル(DER)」331〔「デル」はダ
ウ ケミカル カンパニー(DowChemical
Company)の商標製品である〕、これは182か
ら190までのエポキシド当量および10,000から
16,000cpsまでの粘度を有するエポキシ樹脂で
ある;
【0048】「エポン」1310、これは分子中に平均
約3つのグリシジルエーテル基を有する1,1,2,2
−テトラビス(4−ヒドロキシフェニル)エタンおよび
エピクロルヒドリンの縮合生成物と理解される;
【0049】「エポン」812はモダーン プラスチッ
クス エンサイクロペディア(Modern Plas
tics Encyclopedia)、1965、4
2巻、No.1a、206頁、ニューヨーク、N.
Y.、マグローヒル、インコーポレーテッド(1964
年9月)中に言及されるように、3マックス(ma
x.)ガードナー カラー(Gardener col
or)、25℃において1.0から1.7ポアズまでの
粘度、および140から160までのエポキシ当量を有
しシェル ケミカル カンパニーによって販売される液
体のグリセロールポリグリシジルエーテル樹脂である;
【0050】「エポン」826はモダーン プラスチッ
クス エンサイクロペディア、1965、42巻、N
o.1a、206頁、ニューヨーク、N.Y.、マグロ
ーヒル、インコーポレーテッド(1964年9月)中に
言及されるように、2マックスガードナー カラー、2
5℃において65から95ポアズまでの粘度、および1
80から188までのエポキシ当量を有しシェル ケミ
カル カンパニーによって販売される液体のビスフェノ
ールA−ジグリシジルエーテル樹脂である。
【0051】「アラルダイト(Araldite)」6
004は米国特許第2,633,458号中に開示され
るように185のエポキシ当量および25℃において
5,000から6,000センチポアズまでの粘度を有
しチバ プロダクツ カンパニー(Ciba Prod
ucts Company)によって販売される液体の
ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル樹脂である;
および「ERL」2772は25℃において7,000
から9,000センチポアズまでの粘度および175か
ら185までのエポキシ当量を有しユニオン カーバイ
ド プラスチックス部門によって販売される液体のビス
フェノールA−ジグリシジルエーテル樹脂である。また
米国特許第2,506,486号、1950年5月2日
発行、〔ハワードL.ベンダー(Howard L.B
ender)等〕の表題「ジフェノールおよびジフェノ
ールのジグリシジルエーテルからの熱硬化性樹脂」の実
施例1を参照。
【0052】使用できるなおその他の芳香族グリシジル
エーテルはエピクロルヒドリンとレソルシノール、カテ
コル、ハイドロキノン、フロログルシノールを含む多価
フェノール類およびp,p′−ジヒドロキシジベンジ
ル、p,p′−ジヒドロキシジフェニル、p,p′−ジ
ヒドロキシフェニルスルホン、p,p′−ジヒドロキシ
ベンゾフェノン、2,2′−ジヒドロキシ−1,1′−
ジナフチルメタン、ジヒドロキシジフェニルメタンの
2,2′;2,3′;2,4′;3,3′;3,4′お
よび4,4′異性体類、ジヒドロキシジフェニルジメチ
ルメタン、ジヒドロキシジフェニルエチルメチルメタ
ン、ジヒドロキシジフェニルメチルプロピルメタン、ジ
ヒドロキシジフェニル−エチルフェニルメタン、ジヒド
ロキシジフェニルプロピルフェニルメタン、ジヒドロキ
シジフェニルブチルフェニルメタン、ジヒドロキシジフ
ェニルトリルメタン、ジヒドロキシジフェニルトリルメ
チルメタン、ジヒドロキシジフェニルジシクロヘキシル
メタン、ジヒドロキシジフェニルシクロヘキサン、多価
フェノリックホルムアルデヒド縮合生成物、およびこれ
に類するものを含む多環式フェノール類との反応生成物
である。好ましいポリグリシジルポリエーテルは反応基
としてエポキシ基およびヒドロキシル基のみを含むもの
である。芳香族グリシジルエーテルが30℃以上の融点
を有する場合は、エポキシ樹脂組成物もまたヒドロキシ
ル基を有する材料または共反応性エチレン不飽和を有す
る材料またはその両方を含みそれによってその混合物が
約30℃以下の融点を有するようにすることが望まし
い。
【0053】共反応性カチオン重合性モノマーは、前に
述べたように、エポキシ材料との任意成分であり本発明
の組成物中に使うことができるのはカチオン重合性エチ
レン系不飽和モノマーの何れでもよく、好ましくは12
個までの炭素原子および場合によっては2原子までの酸
素および窒素を有する。そのようなカチオン重合性モノ
マーの例にはイソブチレン、イソアミレン、ブタジエン
およびイソプレンのような脂肪族オレフィン類;ジペン
テン(リモネン)のようなシクロオレフィン;スチレ
ン、メチルスチレン、t−ブチルスチレン、1−クロロ
スチレン、1−ビニルナフタレンおよび2−ビニルナフ
タレンのような芳香族オレフィン類;メチルビニルエー
テル、エチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエー
テル、ドデシルビニルエーテル、およびビニルエーテル
のようなビニルエーテル類;メチルビニルケトンおよび
ヒドロキシメチルビニルケトンのようなビニルケトン
類;N−ビニル−2−ピロリドンおよびN−イソプロペ
ニル−2−ピロリドンのようなビニル複素環式化合物類
を含む。好ましいカチオン重合性モノマーはオレフィン
類であり、最も好ましくはスチレンおよびジペンテンで
ある。
【0054】硬化性組成物中には1重量部のエポキシ材
料につき約2重量部まで、好ましくは0.1から0.5
重量部までのエチレン系不飽和モノマーを使うことがで
きる。
【0055】硬化組成物の特性を変えるために本発明の
組成物に種々の助剤を加えることができる。有用助剤中
に含まれるものは通常の燐酸塩およびフタル酸塩のよう
な可塑剤;ヒュームド シリスのようなチクソトロピッ
ク材;酸化第二鉄、れんが粉、カーボンブラックおよび
二酸化チタンのような色調を高めるための顔料;シリ
カ、マグネシウムおよびカルシウムの硫酸塩、ベリリウ
ムアルミニウシリケート、ベントナイトのようなクレ
ー、ガラスビーズおよびバブルのような非塩基性充填
剤、ポノエステル、ポリアミド、ガラス繊維およびセラ
ミック繊維のような有機および無機繊維の製織したおよ
び不織のウェブのような強化材料である。100部のエ
ポキシ樹脂組成物につき約100部までの量の助剤を使
うことができる。
【0056】組成物は何等かの順序でエポキシ材料およ
び上記の硬化剤および、使用する場合は、アルコールお
よびカチオン重合性モノマーを混合してつくられる。し
かし、硬化剤をアルコールに加えそしてこの混合物をカ
チオン重合性モノマーを含むこともあるエポキシ材料に
加えることが好ましい。
【0057】硬化性組成物を硬化させるために要する硬
化剤の量は好ましくはこの目的に対して必要とする量よ
りも多くはない。硬化性組成物の全重量のkg当り約2
から約500ミリモルまでのアンチモン濃度を生じる硬
化剤を硬化性組成物が含む場合に有効な硬化が観察され
た。過剰濃度の硬化剤は無駄であるから避けることが好
ましいが希望する結果に対して有害ではない。
【0058】本発明の組成物は種々の物品、例えば家具
および電気機具に対する保護被覆および含浸用および電
気コイルおよびその他の電気部品に対する埋封材料用に
特に有用である。
【0059】実施例 本発明は以下の非限定実施例によってさらにそしてより
明確に例解されるであろう。そしてそこでは総ての部は
別に明記しないかぎり重量による。
【0060】実施例1−75は樹脂結合剤系を開示しそ
して実施例76−77は被覆した研磨材製品を開示す
る。
【0061】ある種の実施例においては「ラップ シェ
アー試験(Lap Shear Test)」の結果が
与えられる。ラップ シェアー試験は下記の修正を加え
た金属−対−金属の張力荷重による剪断作用における接
着剤の強度性質に対するASTM標準法No. D10
02−2の試験である。 1) 被着体(または試験パネル)は2024 T3バ
ー(bar)Rアルミニウムシート1.60mm(63
ミル)厚さ×102mm(4.0インチ)幅×178m
m(7.0インチ)長さであった; 2) 被着体は「FPL腐蝕」(即ち硫酸−クロム酸浴
中に浸漬する)、水道水でゆすぎ、そして乾かして準備
した。 3) 接着剤成分を秤量し、次いで均一になるまで2分
間手でまぜた; 4) 接着剤を約0.81mm(32ミル)の厚さで一
方の被着体上に約75mm(3インチ)×175mm
(6インチ)の区域全体に薄く塗り、約50mm(2イ
ンチ)×75mm(3インチ)の不被覆区域を残しそし
て接着剤の中に置いた約0.1mm直径のガラス糸を間
座として用いて貼り合わせたパネルをつくった;そして 5) オバーラップの側のあたりに置いたテープの短片
によって被着体をその場に保持した。
【0062】試験手順 集成した供試パネルを試験温度に予熱したオーブン中で
平滑な水平表面上に次の順序で積み重ねた:1)2枚の
貼合わせたパネル、2)それぞれが約4.5kgの重量
の2枚の100mm×200金属板、3)2枚のラップ
したパネル、そして4)重さ約4.5kgの1枚の10
0mm×200金属板、金属板は試験温度に予熱してあ
った。金属板は結合物に対して圧力を適用するために使
った。供試パネルの下、上および間に板紙のストリップ
を置いて供試パネル上の圧力の均等分布を確保しそして
各集成体から押出されるかも知れない接着剤によってパ
ネルが相互に結合されることを防ぐために剥離紙を使用
した。集成した積重ねをオーブン中に1時間放置し、次
いでオーブンから取り出しそして冷却させた。
【0063】実施例1 この実施例は本発明に従ったヒンダード アミン ブロ
ンステッド酸塩硬化剤の調整を例解する。
【0064】攪拌機、添加漏斗、温度計および大気水分
を排除するための装置を備えた100ml 3つ口フラ
スコ中に分子篩を通過させて乾かした21.7g(0.
2モル)のジエチレングリコール(DEG)を入れた。
(引き続く調製において、乾燥は不必要であることが判
った)。フラスコに氷水浴を取り付けそして内容物を約
5℃に冷却した。冷却した内容物に添加漏斗を通して滴
下によって10分間に亘って21.7g(0.1モル)
の五弗化アンチモンを攪拌中に加えた。添加中に温度は
約62℃に上った。混合物を25℃に冷やし次いで滴下
によって10分間に亘って16.4g(0.11モル)
の2,6−ジエチルアニリン(DEA)を加え、温度は
約50℃まで上った。1モルのアンチモン酸につき約
1.1モルのヒンダード芳香族アミンを有する濃緑黄色
液体が得られた。この生成物を硬化剤「A」と名付け
た。
【0065】硬化剤「A」の試料についての炭素−13
NMRスペクトルは65.8ppmおよび72.7p
pmにおいて小吸収ピークをそして62.0ppmおよ
び72.4ppmにおいて主吸収ピークを示した。2つ
の小ピークはDEAが存在しないときの協同したジエチ
レングリコール−五弗化アンチモンの吸収ピークと変ら
なかった。芳香族アミン塩の典型である吸収ピークもま
た129.3(C−1)、137.4(C−2)、12
7.9(C−3,5)、および130.4ppmにおい
て見られた。このデータは式
【化4】
【0066】を有する塩を示す。
【0067】反応液体の試料の赤外線スペクトルは2,
500から3,500cm-1までの区域に広いバンドを
示しそして2,570cm-1におけるバンドは上式の塩
の存在をさらに支持する。
【0068】実施例2 80gの「エポン」828(シェル ケミカル カンパ
ニーの登録商標製品であってこれは約190のエポキシ
ド当量および350から400までの平均分子量を有す
る未硬化ビスフノールAのグリシジルエーテルである)
と20gのジエチレングリコールとの混合物中に7.3
gの硬化剤「A」(0.01モルのアンチモン酸、0.
011モルのヒンダード アミンおよび0.02モルの
脂肪族アルコールを含む)を加えた。混合物の10g部
分は150℃に加熱すると6秒でゲル化した。
【0069】ラップ シェアーを貼り合わせたパネルに
ついて決定したがこれは接着剤組成物を硬化させるため
に120℃で1時間加熱しておいた。3000psi
(20.7MPa* )のラップ シェアーが得られた。
* メガパスカル)。
【0070】混合物の1部分を25℃で貯蔵した。粘度
は5日間で1,000センチポアズから10,000セ
ンチポアズに増加した。
【0071】実施例3−9 これらの実施例はヒンダード アミン対置換ペンタフル
オロアンチモン酸中のアンチモンの比率の変化がエポキ
シ樹脂組成物の特性に与える効果を例解する。
【0072】1部の五弗化アンチモン対1重量部のジエ
チレングリコールを含む貯蔵溶液を実施例1に記載する
ようにしてつくった。0.01モルの置換ペンタフルオ
ロアンチモン酸を含む4.2gに対し0.009から
0.031モルまでの2,6−ジエチルアニリンおよび
20gのジエチレングリコールを加えた。混合物を充分
混合しそして80gの「エポン」828をその中に混入
した。各組成物の可使時間、ゲル時間、およびラップ
シェア強さを測定しそして下表中に記録する。
【表1】
【0073】アミン対置換ペンタフルオロアンチモン酸
の比が1.0またはそれ以下において急速なゲル化時間
および優れたラップシェアーを生じるが、可使時間は1
日未満という望ましくないものであることが第1表中に
観察されるであろう。1.1から3.1までの比率にお
いて、可使時間は5日またはそれより長く、ゲル化時間
は100秒またはそれ以下でありそしてラップシェアー
は15.9から20.7MPaまでである。約4.0の
比率で、ゲル化時間は急速に上りそしてラップシェアー
は急速に下がり組成物の硬化が益々貧弱化することを示
す。
【0074】実施例10−25 これらの実施例は本発明の硬化剤の製造においてアニリ
ンと種々のヒンダード芳香族アミンを用いた組成物を例
解する。
【0075】組成物は実施例3−9中に記載するように
してつくったが、0.009から0.031モルまでの
2,6−ジエチルアニリンの代りに、下記第2表中に示
すように0.02モルの種々のヒンダード芳香族アミン
を使ってヒンダード芳香族アミン対置換ペンタフルオロ
アンチモン酸のモル比2を与えた点を異にした。
【表2】
【0076】第2表を調べると、アニリンと多数のヒン
ダード アミンは長い可使時間と急速硬化を有する組成
物を与えることを示す。N,N−ジメチルアニリンおよ
びジエチルアニリンによる実施例12および22は長い
可使時間および150℃において長いゲル化時間そして
満足に硬化しないことを示す。
【0077】実施例36−38 これらの実施例は硬化したエポキシ樹脂組成物の特性に
対する種々の濃度の触媒系の効果を例解する。
【0078】実施例3−9中に記載した0.1モルの置
換ペンタフルオロアンチモン酸および30g(0.2モ
ル)の2,6−ジエチルアニリンを含む42gの貯蔵溶
液に加えて触媒系をつくった。次いで80gの「エポ
ン」828および20gのジエチレングリコールを含む
別個の溶液中に2.5×10-3、1×10-3および3×
10-4モルの置換ペンタフルオロアンチモン酸をそれぞ
れ含む1.8g、0.7gおよび0.2gの硬化剤を加
えた。可使時間、ゲル化時間およびラップシェアーを各
組成物について測定しそしてそれらを下の第3表に記録
する。0.01モルの置換ペンタフルオロアンチモン酸
の同一硬化剤を含む実施例2の組成物も比較のために第
3表中に含めた。
【表3】
【0079】第3表から本発明の硬化剤は100gの反
応組成物につき3×10-4モルほどの置換ペンタフルオ
ロアンチモン酸塩の低濃度においても長い可使時間、急
速ゲル化および良好硬化を与えるのに有効であることが
明らかである。
【0080】実施例39−51 これらの実施例は脂環式エポキシ材料−ジエチレングリ
コール混合物の硬化に対する種々の触媒系の使用を例解
する。
【0081】次に掲げる第4表中に示した0.01モル
のアミンおよび実施例3−9中に記載した2.1g部分
の五弗化アンチモン−ジエチレングリコール貯蔵溶液
(0.005モルの置換ペンタフルオロアンチモン酸を
含む)を20gのジエチレングリコールに加えそして充
分混合して組成物をつくった。次いでこの混合物に80
gの「ERL」4221(3,4−エポキシシクロヘキ
シルメチル 3,4−エポキシシクロヘキサンカーボキ
シレートに対するユニオン カーバイド コーポレーシ
ョンの製品の商品名)を加えた。各組成物の可使時間お
よびラップシェアー強さを測定しそして第4表中に記録
する。
【表4】
【0082】実施例52−63 これらの実施例は本発明の硬化剤の製造に有用ないくつ
かのアルコールの使用を例解する。五弗化アンチモンお
よび別々に種々のアルコールを含む貯蔵溶液を実施例1
に記載するようにしてつくった。これらの貯蔵溶液のそ
れぞれに五弗化アンチモンの1モルにつき1.0から
1.1モルまでの2,6−ジエチルアニリンを加えた。
このようにしてつくった種々の硬化剤を80gの「エポ
ン」828および17gのジペンテン中に充分混ぜ合わ
せそして第5表中に示すように可使時間およびゲル化時
間を評価した。
【表5】
【0083】実施例64−75 これらの実施例は種々のエポキシ樹脂が本発明の硬化剤
によって硬化される組成物を例解する。
【0084】1重量部の五弗化アンチモン対1重量部の
ジエチレングリコールを含む貯蔵溶液を実施例1に記載
するようにしてつくった。この貯蔵溶液に対し五弗化ア
ンチモンをの1モルにつき1.0から2.0モルまでの
2,6−ジエチルアニリンを加えた。これらの種々の硬
化剤を80gのエポキシ樹脂および17gのジペンテン
と充分混合しそして可使時間とゲル化時間を第6表中に
示すように評価した。
【表6】
【0085】実施例76−77 塗布した研磨紙支持体(「E」重量紙480シート連当
り130ポンドまたは220g/m2 )に90部のエポ
キシ樹脂(「エポン」828の取引名称によって入手で
きる)、7部のジペンテン、および3部の実施例1の硬
化剤「A」の混合を塗布して4インチ×6インチ セグ
メントにつき26グレイン(約110g/m2 )の乾燥
前塗布重量を与えた。等級36(平均粒子寸法653マ
イクロメーター)の酸化アルミニウム鉱物を塗布した直
ぐの表面上に静電塗布して4インチ×6インチセグメン
トにつき120グレイン(約500g/m2 )の研磨材
塗布重量を与えた。樹脂質塗膜を次いで強制通風炉中で
第1帯域では265°F(129℃)で40秒の滞留時
間加熱し、第2帯域では300°F(149℃)で40
秒の滞留時間で加熱しそして第3帯域では285°F
(141℃)において40秒の滞留時間で加熱して硬化
させた。その後で81部のエポキシ樹脂(「エポン」8
28)、16部のジペンテンおよび3部の実施例1の硬
化剤「A」からなるサイズ塗布を、研磨材で覆った硬化
した組成物の表面に適用して4インチ×6インチのセグ
メントにつき32.5グレイン(約135g/m2 )の
乾燥前塗布重量を与えた。サイズ塗膜は250°F(1
21℃)において4分間硬化させた。
【0086】実施例77 実施例76の手順に従って、ここで実施例77として同
定されるいま一つの塗布された研磨材製品をつくった。
実施例77の細目は第7表中に示す。
【表7】
【0087】実施例76−77の試験試料を切り取りそ
してシーファー(Sehiefer)試験機に研磨性能
の評価のために取りつけた。これらの試料をミネソタ
マイニング アンド マヌファクチュアリング カンパ
ニー(MinnesotaMining and Ma
nufacturing Company)から登録商
標「スリー(Three)−M−アイト(ite)」に
かわ(glue)結合研磨紙によって入手できる同一研
磨材級の市販対照塗布研磨材試料と比較した。実施例7
6は「プレキシグラス(Plexiglas)」アクリ
レート樹脂加工物上で試験したのに対し実施例77は
「プレキシグラス」アクリレート樹脂、木材(メープ
ル)および市販のポリエステル ボディー フィラー
(bodyfiller)化合物上で試験した。これら
の試験結果は下の第8表中に示されそして対照試料との
関係で報告する。
【表8】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハロルド エルベン ルード アメリカ合衆国ミネソタ州セント ポー ル,3エム センター (番地なし)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬化したエポキシ樹脂、および、置換ペ
    ンタフルオロアンチモン酸と、アニリンおよびヒンダー
    ド アミンから成る群から選ばれる芳香族アミンとから
    誘導された残留硬化剤を含む、硬化した組成物。
  2. 【請求項2】 第1樹脂質結合剤材料のメーク塗膜およ
    び第2樹脂質結合剤材料のサイズ塗膜によって支持体シ
    ートの少なくとも1つの主要表面に支持され接着結合さ
    れた研磨材粒子を含み、前記樹脂質材料の少なくとも一
    方がエポキシ樹脂である、塗布された研磨材製品であっ
    て、前記エポキシ樹脂が置換ペンタフルオロアンチモン
    酸と、アニリンおよびヒンダード アミンから成る群か
    ら選ばれる芳香族アミンとから誘導された残留硬化剤を
    含むことを特徴とする、前記塗布された研磨材製品。
  3. 【請求項3】1) 支持体シートに、液体形態の第1樹
    脂質材料のメーク塗膜を均一に塗布し; 2) 第1樹脂質材料の前記メーク塗膜の表面全体に多
    数の研磨材粒子を均一に沈着させ; 3) 前記粒子を前記支持体シート表面に接着的に結合
    するように前記第1樹脂質材料を硬化させ; 4) 前記メーク塗膜および前記粒子の上に第2樹脂質
    材料のサイズ塗膜を塗布し; 5) その結果生じる塗布生成物を前記第2樹脂質材料
    が固体になるまで硬化させる;の諸段階を有し、かつ前
    記第1および前記第2樹脂質結合剤材料の少なくとも一
    方が (A) 1よりも多い1,2−エポキシ当量を有するエ
    ポキシ樹脂組成物;および (B)1) 一般式H+ SbF5 - (式中、Xはハロ
    ゲン、ヒドロキシ、またはOR基であり、ORは脂肪族
    または芳香族アルコールの残基である)を有する置換ペ
    ンタフルオロアンチモン酸;および 2) アニリン、およびヒンダード アミンから成る群
    から選ばれる芳香族アミン を含み、前記置換ペンタフルオロアンチモン酸対芳香族
    アミンのモル比が1:1.05から1:4までの範囲で
    あり、加熱された際に前記組成物を硬化させるのに充分
    な量の、硬化剤;から成る潜在性室温安定性硬化性系で
    あることを特徴とする、塗布された研磨材製品をつくる
    方法。
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