JPH0627176B2 - 低粘度ポリグリシジル誘導体の製造法 - Google Patents

低粘度ポリグリシジル誘導体の製造法

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JPH0627176B2 JP60216044A JP21604485A JPH0627176B2 JP H0627176 B2 JPH0627176 B2 JP H0627176B2 JP 60216044 A JP60216044 A JP 60216044A JP 21604485 A JP21604485 A JP 21604485A JP H0627176 B2 JPH0627176 B2 JP H0627176B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低粘度のポリグリシジル誘導体に関する。
エポキシ樹脂は硬化性、耐熱性、機械特性、密着性、接
着性等に優れており、幅広い分野に用いられている。そ
の1つとして、電気電子用途あるいは航空機用途を中心
とした、積層、複合材料分野があるが、最近要求性能が
高度化している。
すなわち、一方で耐熱性及び高温湿潤時における機械特
性向上の要求であり、他方においては、繊維材料にエポ
キシ樹脂を含浸して、プレプリグを作製する際の作業性
の点から、樹脂の低粘度化の要求がある。このような要
求を満足するエポキシ樹脂として、単核の芳香族エポキ
シ樹脂が有望であるが、上記の要求を全て満足するもの
は未だ得られていない。
このようなことから、本発明者らは耐熱性及び高温湿潤
時の機械特性に優れ、かつ低粘度であるエポキシ樹脂に
ついて鋭意検討した結果、下記の低粘度ポリグリシジル
誘導体が上記の要求を全て満足することを見出し、本発
明を完成した。
すなわち、本発明は、4−アミノ−m−クレゾールとエ
ピハロヒドリンとを100℃以下の温度で付加反応させ
た後、40〜100℃の温度で減圧下に苛性アルカリの
水溶液を滴下し、同時に反応系内の水を共沸で留去しな
がらエポキシ化反応させて、25℃の粘度が15ポイズ
以下の4−アミノ−m−クレゾールの低粘度ポリグリシ
ジル誘導体を製造する方法である。
本発明のポリグリシジル誘導体が低粘度である要因は、
1つにはその構造が、単核の芳香環が基本になってお
り、しかも芳香環が、 結合を介して2個以上結合した成分がきわめて少く、エ
ポキシ基の含有量が、理論値の90%ないしそれ以上に
なっていることによる。さらには 結合に寄因する水酸基の含有量が少ないことも、低粘度
化に寄与している。
このような低粘度のポリグリシジル誘導体を得る方法に
ついてはアルキル基置換アミノフェノールを、大過剰の
エピハロヒドリン中で、100℃以下の温度でアミノ基へ
エピハロヒドリンを付加反応させた後、40〜100℃の
温度で減圧下に、苛性アルカリの水溶液を滴下し、同時
に反応系内の水を共沸で留去しながらエポキシ化反応さ
せる方法がある。
上記の製法においては既存のエポキシ化反応と違って、
エポキシ化反応以外の副反応がきわめて抑制されている
のが特徴である。このためエポキシ基含有量の高い低分
子量のポリグリシジル誘導体が得られる。
具体的には上記の製法によって得られるポリグリシジル
誘導体は、25℃で15ポイズないしそれ以下の粘度を
有しており、これは三官能性のポリグリシジル誘導体と
しては、きわめて低い値いである。
本発明のポリグリシジル誘導体は、1つの芳香環に3個
のグリシジル基が結合しており、さらに既存のポリグリ
シジル誘導体と比較して、エポキシ基含有量が高いの
で、その硬化物は架橋密度が高くなり、高度の耐熱性を
発現する。
また高温湿潤時の機械特性については、硬化物の吸水性
が大きく影響することが知られているが、上記のポリグ
リシジル誘導体を使って得られる硬化物は架橋密度が高
いので低吸水性であり、高温湿潤時においても優れた機
械特性を発揮する。また本発明のポリグリシジル誘導体
は芳香環にアルキル基を有しており、このアルキル基も
硬化物の低吸水性に寄与している。
以上本発明のポリグリシジル誘導体の製法及び、得られ
たポリグリシジル誘導体の特性について説明したが、製
法についてはこれに限定されるものではない。
本発明のポリグリシジル誘導体は、既存の硬化剤と組み
合わせて優れた特性を発揮するが、中でも特に繊維で強
化した積層板あるいは複合材料用のマトリックス樹脂へ
の応用が重要である。この分野では最近強靭性可撓性の
向上に対する要望が大きく、既存のエポキシ樹脂/硬化
剤システムに各種の熱可塑性樹脂を添加するという試み
あるいは、通常の硬化剤の一部または全部を、エポキシ
基と反応する官能基を有する各種の反応性オリゴマーで
置き換えるという試みがなされているが、このことによ
り従来の樹脂システムより粘度が高くなり、含浸性が大
きな問題になっている。この点本発明のポリグリシジル
誘導体はきわめて粘度が低いので、上記の熱可塑性樹脂
あるいは反応性のオリゴマーを併用しても十分粘度が低
く、従来のシステムと同様の方法で使用が可能である。
この場合においても、耐熱性及び、高温湿潤時の機械特
性が保持されているのは言うまでもない。
ここで、反応性のオリゴマーとは、末端に−OH,−SH,
−COOH, −NH,−NHR等(Rは低級アルキル基を表わす。)の
官能基を有するオリゴマーである。具体例を挙げると、 (1) 等のポリアリールエーテル (2) 等のポリカーボネート (3) 等のポリアリレート (4) 等のポリアリーレンスルフィド (5) 等のポリイミド、ポリアミドイミドあるいはポリアミド 等の構造を有する末端官能型オリゴマーがあり、さらに
その他として末端アミンのポリシロキサン、末端アミン
あるいはカルボン酸のブタジエン/アクリロニトリル共
重合体、末端アミン、末端水酸基あるいは末端カルボン
酸のポリイソブチレン 等の1種または2種以上がある。
熱可塑性樹脂を例示すると ポリブタジエン、ブタジエン/アクリロニトリル共重合
体、ブタジエン/アクリロニトリル/スチレン共重合
体、ナイロン6.6、ナイロン6,12,ナイロン6、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリテトラメチレングリコール/ブタンジオール
/テレフタル酸共縮合ポリエステル、ポリブチルアクリ
レート、ブチルアクリレート/メチルメタアクリレート
共重合体等の1種または2種以上がある。
またフィラメントワインディングにおいては特に樹脂の
低粘度性が必要であり、現在硬化剤は液状酸無水物ある
いは、ジアミノジフェニルメタン及びm−フェニレンジ
アミンの共融混合物等の特殊なものに限定されている
が、本発明のポリグリシジル誘導体を使用すれば、硬化
剤を限定する必要はなく、要求特性に応じて硬化剤を選
択することができる。
繊維材料については、既存の強化繊維が用いられる。こ
れらの繊維材料は有機繊維でも無機繊維でもよく、また
天然繊維でも合成繊維でもよい。その形態について例示
すれば織物、編物、不織布、マット、チョップドファイ
バー、連続フィラメント等がある。強化繊維の具体例
は、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、アラミド繊
維、ポリベンズイミダゾール繊維、ポリエステル繊維、
ポリアミド繊維、アスベスト繊維、レーヨン繊維、炭化
ケイ素繊維、ホウ素繊維、グラファイト繊維、金属繊維
等の1種または2種以上が挙げられる。
本発明のポリグリシジル誘導体の硬化に使用されるエポ
キシ硬化剤について例示するとジシアンジアミド、テト
ラメチルグアニジン、フェノールノボラック樹脂、クレ
ゾールノボラック樹脂、酸無水物、芳香族アミン、その
他脂肪族、脂環族の各種アミン等の1種または2種以上
がある。また三フッ化ホウ素等のルイス酸による自己硬
化も可能である。
酸無水物について例示すると、テトラヒドロ無水フタル
酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無
水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセ
ニル無水コハク酸、無水ナジック酸、無水メチルナジッ
ク酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水ベンゾ
フェノンテトラカルボン酸、メチルシクロヘキセンテト
ラカルボン酸無水物、3,4−ジカルボキシ1,2,
3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水
物、1−メチル−3,4−ジカルボキシ−1,2,3,
4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物等
の1種または2種以上がある。
芳香族アミンについては4,4′−ジアミノジフェニル
メタン、3,3′−ジアミノジフェニルメタン、4,
4′−ジアミノジフェニルエーテル、3,4′−ジアミ
ノジフェニルエーテル、4,4′−ジアミノジフェニル
プロパン、4,4′−ジアミノジフェニルスルフォン、
3,3′−ジアミノジフェニルスルフォン、2,4−ト
ルエンジアミン、2,6−トルエンジアミン、m−フェ
ニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ベンジジ
ン、4,4′−ジアミノジフェニルスルファイド、3,
3′−ジクロロ−4,4′−ジアミノジフェニルスルフ
ォン、3,3′−ジクロロ−4,4′−ジアミノジフェ
ニルプロパン、3,3′−ジメチル−4,4′−ジアミ
ノジフェニルメタン、3,3′−ジメトキシ−4,4′
−ジアミノビフェニル、3,3′−ジメチル−4,4′
−ジアミノビフェニル、1,3−ビス(4−アミノフェ
ノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキ
シ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)
ベンゼン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニ
ル)プロパン、4,4′−ビス(4−アミノフェノキ
シ)ジフェニルスルフォン、4,4′−ビス(3−アミ
ノフェノキシ)ジフェニルスルフォン、9,9′−ビス
(4−アミノフェニル)アントラセン、9,9′−ビス
(4−アミノフェニル)フルオレン、3,3′−ジカル
ボキシ−4,4′−ジアミノジフェニルメタン、2,4
−ジアミノアニソール、ビス(3−アミノフェニル)メ
チルホスフィンオキサイド、3,3′−ジアミノベンゾ
フェノン、o−トルイジンスルフォン、4,4′−メチ
レン−ビス−o−クロロアニリン、テトラクロロジアミ
ノジフェニルメタン、m−キシリレンジアミン、p−キ
シリレンジアミン、4,4′−ジアミノスチルベン、5
−アミノ−1−(4′−アミノフェニル−1,3,3−
トリメチルインダン、6−アミノ−1−(4′−アミノ
フェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、5−ア
ミノ−6−メチル−1−(3′−アミノ−4′−メチル
フェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、7−ア
ミノ−6−メチル−1−(3′−アミノ−4′−メチル
フェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、6−ア
ミノ−5−メチル−1−(4′−アミノ−3′−メチル
フェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、6−ア
ミノ−7−メチル−1−(4′−アミノ−3′−メチル
フェニル)−1,3,3−トリメチルインダン 等の1種または2種以上がある。
本発明のポリグリシジル誘導体は既存のエポキシ樹脂と
の併用も可能である。特に高粘度あるいは固形のエポキ
シとの併用においては、反応性稀釈剤として有効であ
る。既存のエポキシ樹脂について例示すると、ビスフェ
ノールA、ビスフェノールF、ハイドロキノン、レゾル
シン、フロログリシン、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)エタン等の二価あるいは三価以上のフ
ェノール類またはテトラブロムビスフェノールA等のハ
ロゲン化ビスフェノール類から誘導されるグリシジルエ
ーテル化合物、フェノール、o−クレゾール等のフェノ
ール類とホルムアルデヒドの反応生成物であるノボラッ
ク樹脂から誘導されるノボラック系エポキシ樹脂、アニ
リン、p−アミノフェノール、m−アミノフェノール、
4,4′−ジアミノシフェニルメタン、3,3′−ジア
ミノジフェニルメタン、4,4′−ジアミノジフェニル
エーテル、3,4′−ジアミノジフェニルエーテル、
1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,
4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−
ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス
(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4
−アミノフェノキシフェニル)プロパン、p−フェニレ
ンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−トルエ
ンジアミン、2,6−トルエンジアミン、p−キシリレ
ンジアミン、m−キシリレンジアミン、1,4−シクロ
ヘキサン−ビス(メチルアミン)1,3−シクロヘキサ
ン−ビス(メチルアミン)、5−アミノ−1−(4′−
アミノフェニル)−1,3,3−トリメチルインダン、
6−アミノ−1−(4′−アミノフェニル)−1,3,
3−トリメチルインダン系から誘導されるアミノ系エポ
キシ樹脂、p−オキシ安息香酸、m−オキシ安息香酸、
テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族カルボン酸から
誘導されるグリシジルエステル系化合物、5,5−ジメ
チル・ヒダントイン等から誘導されるヒダントイン系エ
ポキシ樹脂、2,2′−ビス(3,4−エポキシシクロ
ヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4−(2,3−エ
ポキシプロピル)シクロヘキシル)プロパンビニルシク
ロヘキセンジオキサイド、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ルボキ
シレート等の脂環式エポキシ樹脂、その他、トリグリシ
ジルイソシアヌレート、2,4,6−トリグリシドキシ
−S−トリアジン等の1種または2種以上を挙げること
ができる。
さらに必要により硬化促進剤として、従来より公知であ
る三級アミン、フェノール化合物、イミダゾール類その
他ルイス酸を添加してもよい。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する
が、もちろんこれらに限定されるものではない。
実施例1 攪拌装置、温度計、冷却分液装置、滴下漏斗のついたフ
ラスコに、4−アミノ−m−クレゾール185g(1.5
モル)及びエピクロロヒドリン2082g(22.5モル)を仕
込み、溶解後40℃で15時間保温した。その後65℃
まで昇温し、減圧度150mmHgで系内の水を共沸で留去し
ながら、48%NaOH水溶液413g(4.96モル)を4
時間かけて滴下した。続いて過剰のエピクロロヒドリン
を、最終条件70℃、5mmHgで留去した。エピクロロヒ
ドリン留去後、樹脂をメチルイソブチルケトン900gに
溶解し、水洗と過により、生成塩及びゲル物を除去し
た後、最終条件120℃、5mmHgでメチルイソブチルケト
ンを留去して、ポリグリシジル誘導体を得た。
このものはエポキシ当量が104g/eq、粘度が9.7ポ
イズ/25℃であった。
合成例1 攪拌装置、温度計、冷却分液装置のついたフラスコに、
粉末炭酸カリウム79.9g(0.578モル)、4,4−ジク
ロロジフェニルスルフォン116.4g(0.405モル)、ビス
フェノールA82.6g(0.362モル)、トルエン132g、ジ
メチルアセトアミド302gを仕込み、窒素を10/hr
流して70℃まで加熱した。(窒素は反応終了まで流し
続ける。)30分後p−アミノフェノール9.76g(0.08
94モル)を添加し、昇温して水を共沸で留去しながら反
応を続けた。反応温度はほぼ160℃であり、反応終了ま
で10時間を要した。反応後生成塩を過し、さらに溶
媒を一部留去した後、水/メタノールの混合系に沈澱し
て、メタノール洗浄を行った後、減圧乾燥して末端アミ
ンのポリスルフォンオリゴマーを得た。
このものは末端アミノ基の分析により、数平均分子量は
4320と求められた。
実施例2 実施例1のポリグリシジル誘導体、合成例1の反応性オ
リゴマー及びスミエポキシELM−434*を使って、下記
の処方で配合し、均一に溶解した後、粘度を測定した。
Aは、炭素繊維と組み合わせてプレプリグを作製するの
に、十分低粘度である。
B(比較例)は粘度が高くて、プレプリグが作製できな
かった。
実施例3 実施例2のAの樹脂組成物をマトリックスとし、引張り
強度=420kgf/mm2、弾性率=24,000kgf/mm2、破断伸
び=1.8%の炭素繊維を60体積%含む、一方向強化
複合材料を作成した。(硬化条件はプレス180℃、30a
tm、2時間、ポストキュアー200℃、4時間)Cとして
物性を下記にまとめる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】4−アミノ−m−クレゾールとエピハロヒ
    ドリンとを100℃以下の温度で付加反応させた後、4
    0〜100℃の温度で減圧下に苛性アルカリの水溶液を
    滴下し、同時に反応系内の水を共沸で留去しながらエポ
    キシ化反応させて、25℃の粘度が15ポイズ以下の4
    −アミノ−m−クレゾールの低粘度ポリグリシジル誘導
    体を製造する方法。
JP60216044A 1985-09-27 1985-09-27 低粘度ポリグリシジル誘導体の製造法 Expired - Fee Related JPH0627176B2 (ja)

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