JPH0653785B2 - リン含有エポキシ樹脂およびその製造方法 - Google Patents

リン含有エポキシ樹脂およびその製造方法

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JPH0653785B2
JPH0653785B2 JP19454591A JP19454591A JPH0653785B2 JP H0653785 B2 JPH0653785 B2 JP H0653785B2 JP 19454591 A JP19454591 A JP 19454591A JP 19454591 A JP19454591 A JP 19454591A JP H0653785 B2 JPH0653785 B2 JP H0653785B2
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橋 賢 治 大
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、リン含有エポキシ樹脂お
よびこの製造方法に関するものである。さらに詳しく
は、本発明は、高度の難燃性を有し、かつ耐熱性に優れ
るエポキシ樹脂硬化物を形成させることができる新規な
リン含有エポキシ化合物およびこの製造方法に関するも
のである。
【0002】
【発明の技術的背景】従来、難燃性エポキシ樹脂として
は、テトラブロムビスフェノールAのジグリシジルエー
テル、ブロム化フェノールノボラックのポリグリシジル
エーテル等の含ハロゲンエポキシ化合物が用いられてい
る。しかしながら、これらの難燃性エポキシ樹脂は、電
気絶縁性、耐熱性、強度が低下し、エポキシ樹脂本来の
優れた特性も維持しがたく、しかも火災時、有毒ガスが
発生する恐れがあった。
【0003】一方、これまでのリン系難燃剤としては、
リン酸エステル化合物が広く用いられているが、このよ
うなリン系難燃剤をエポキシ樹脂に添加すると、エポキ
シ樹脂の耐水性、耐熱性等が低下してしまうという問題
点があった。
【0004】リン含有エポキシ化合物としては、リン原
子を骨格鎖に組込んだ芳香族化合物(特開昭61-134395
号公報)や脂肪族エーテル化合物(特開昭62-223215号
公報)が知られている。しかしながら後記の一般式
(I)に示される側鎖にリン原子を持つエポキシ化合物
は知られていない。
【0005】本発明者らは、上記の目的を達成するため
に数多くのリン含有エポキシ化合物を合成し、それらの
有用性について鋭意検討した。その結果、側鎖にリン原
子を有する特定のエポキシ化合物が、エポキシ樹脂本来
の特性を維持あるいは向上させると共に難燃性を付与
し、かつ有毒ガスを抑えることを見い出した。
【0006】
【発明の目的】本発明は、上記のような従来技術に伴う
問題点を解決しようとするものであって、エポキシ樹脂
が本来有する特性を損なうことなく、耐燃性、耐熱性に
優れ、しかも火災時に有毒ガスの発を抑えることも可
能であるようなリン含有エポキシ樹脂およびその製造方
法を提供することを目的としている。
【0007】
【発明の概要】本発明に係るリン含有エポキシ樹脂は、
下記一般式(I)
【0008】
【化2】
【0009】(式中、nは、0〜の整数である。R1
およびR2は、水素、低級アルキル基またはハロゲンで
ある。)で示されることを特徴としている。
【0010】また本発明に係る第1のリン含有エポキシ
樹脂の製造方法は、ジフェニルホスフィニルハイドロキ
ノンとエピハロヒドリンとを反応させることを特徴とし
ている。
【0011】本発明に係る第2のリン含有エポキシ樹脂
の製造方法は、ジフェニルホスフィニルハイドロキノン
ジグリシジルエーテルとジフェニルホスフィニルハイド
ロキノンとを反応させることを特徴としている。
【0012】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係るリン含有エポ
キシ樹脂について具体的に説明する。本発明に係るリン
含有エポキシ樹脂は、下記式[I]で示される。
【0013】
【化3】
【0014】(式中、nは、0〜7の整数である。また
1およびR2は水素、低級アルキル基またはハロゲンで
ある。)R1およびR2は同一であってもよく、また異な
っていてもよい。
【0015】ただし、R1、R2が低級アルキル基又はハ
ロゲンのとき、R1がメタ位ならR2もメタ位に、R1
パラ位ならR2もパラ位に置換する。低級アルキル基と
しては、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル
基、イソプロピル基などが挙げられる。
【0016】またハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭
素、ヨウ素などが挙げられる。nは、上述のように0〜
であるが、好ましくは0〜5、特に好ましくは0〜3
程度である。
【0017】このようなリン含有エポキシ樹脂は、エポ
キシ樹脂が本来有する優れた特性を有し、かつ耐燃性あ
るいは耐熱性に優れている。また置換基(R1および
2)がハロゲンでない場合には、火災時に有毒ガスの
発生を抑えることができる。
【0018】次に、本発明のリン含有エポキシ樹脂の製
造方法について具体的に説明する。本発明に係るリン含
有エポキシ樹脂を製造するに際して原料として用いられ
る一般式(III)で示されるジフェニルホスフィニルハ
イドロキノンは、(Zh.Obshch.Khim.),42(11), 第2415-2
418 頁(1972)に記載の方法により、一般式(II)で示さ
れるジフェニルホスフィンオキシドと1,4-ベンゾキノン
とを反応させて得られる。
【0019】
【化4】
【0020】本発明に係る一般式(I)(式中n=0〜
7)で示されるリン含有エポキシ樹脂は、上記のように
して得られた式(III)で示されるジフェニルホスフィ
ニルハイドロキノンと、エピハロヒドリンとを反応させ
ることにより製造することができる。
【0021】
【化5】
【0022】(式中、Phは、フェニル基を示す)この
ようなジフェニルホスフィニルハイドロキノンとエピハ
ロヒドリンとの反応は、アルカリの存在下に、付加反応
と脱ハロゲン水素反応とを一挙に行なわせる。
【0023】エピハロヒドリンとしては、具体的には、
エピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン、エピヨード
ヒドリンなどが用いられるが、工業的には、エピクロル
ヒドリンが好ましい。
【0024】エピハロヒドリンの使用量および反応条件
などによって、得られるエポキシ樹脂の分子量が決定さ
れる。上記のような反応によっては、多くの場合、式中
n=0〜7である化合物が得られる。
【0025】アルカリとしては、具体的には、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、炭酸カ
リウム等が挙げられるが、通常は水酸化ナトリウム、水
酸化カリウムが用いられる。
【0026】アルカリは、前記式(III)で示されるジ
フェニルホスフィニルハイドロキノンのフェノール性水
酸基1当量に対し、通常0.8〜2.0モル、好ましく
は1.0〜1.7モルの量で用いられる。
【0027】反応温度は40〜130℃、好ましくは8
0〜120℃である。反応時間は30分〜3時間、好ま
しくは90〜120分間である。反応終了後、副生した
塩を濾過等により除去し、過剰のエピハロヒドリンを留
去するか、あるいは適当な溶媒に溶解して水洗して塩や
過剰のアルカリを除くと、本発明のエポキシ樹脂が得ら
れる。
【0028】また一般式(I)(式中n=0)であるリ
ン含有エポキシ樹脂は、下記に示すように、式(III)
で示されるジフェニルホスフィニルハイドロキノンをい
わゆるウィリアムソン法によりジアリルエーテルとし、
直接エポキシ化するか、あるいは次亜塩素酸を作用させ
た後、アルカリによって閉環してジグリシジルエーテル
とすることにより製造することができる。
【0029】
【化6】
【0030】(式中、Phは、フェニル基を示す)一般
式(I)において、nが2以上であるエポキシ樹脂は、
上記のようにして得られた一般式(I)(式中n=0)
であるエポキシ樹脂と、式(III)で示されるジフェニ
ルホスフィニルハイドロキノンとを反応させることによ
り製造することができる。
【0031】
【化7】
【0032】(式中、Phは、フェニル基を示す)この
反応では、反応原料のモル比を変化させることによっ
て、得られるエポキシ樹脂の分子量が変化する。
【0033】この反応は、発熱反応であって両成分を1
60〜230℃、好ましくは190〜200℃で溶融混
合し、この温度に溶融混合物を維持すると、重付加反応
が進行する。
【0034】このような反応は、水酸化ナトリウム、炭
酸ナトリウムなどの無機アルカリ化合物、アンモニウム
化合物、イミダゾール、トリフェニルホスフィンなどの
触媒を用いなくてもスムーズに進行する。このため得ら
れるエポキシ樹脂中に、触媒が残存せず、物性の低下を
避けることができる。
【0035】反応の終点は、得られるエポキシ樹脂のエ
ポキシ当量を経時的に測定し、安定したところとする
が、一般的には反応時間は3〜4時間程度である。なお
従来公知のエポキシ樹脂の製造方法特に2段法によるエ
ポキシ樹脂の製造方法では、上記のような無機アルカリ
化合物、アンモニウム化合物、イミダゾール、トリフェ
ニルホスフィンなどの触媒の使用が不可欠であり、しか
も反応後の触媒の除去が困難であるため、得られるエポ
キシ樹脂中に残存するという問題点があった。
【0036】上記のような本発明に係るエポキシ樹脂
は、従来周知のエポキシ樹脂と同様にして、硬化剤を用
いて硬化することができる。硬化剤としては、アミン系
化合物、酸無水物、フェノール系ノボラックおよびこれ
らの誘導体など特に制限されることなく用いられる。
【0037】硬化条件は、硬化剤の種類によって異なる
が、通常硬化温度は常温から200℃の範囲であり、硬
化時間は、数分から数10時間である。本発明に係るエ
ポキシ樹脂は、充填剤、顔料、可塑剤、希釈剤、増量
剤、可撓性付与剤、他の耐燃性付与剤などを配合して使
用することができる。
【0038】このようなエポキシ樹脂は、耐燃性、難燃
性が要求される分野たとえば絶縁材料、積層板、封止材
料、成形材料、複合材料などに有効に使用できる。
【0039】
【発明の効果】本発明に係るエポキシ樹脂は、エポキシ
樹脂が本来有する特性が低下することなく耐燃性、耐熱
性に優れており、火災時に有毒ガスの発生を抑えること
ができる。
【0040】しかもこのエポキシ樹脂の製造に際して
は、トリフェニルホスフィンなどの触媒を用いなくても
よいため、これらの触媒が樹脂中に混入してエポキシ樹
脂本来の特性が低下することもない。
【0041】したがって、本発明化合物を用いたエポキ
シ樹脂は難燃性が要求される分野、例えば絶縁材料、積
層板、封止材料、成形材料、複合材料などに有効に使用
できる。
【0042】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0043】
【実施例1】一般式(I)(式中n=0)であるエポキシ樹脂の製造 温度計、攪拌器、滴下漏斗を取り付けた反応容器に、ジ
フェニルホスフィニルハイドロキノン217gおよびエ
ピクロルヒドリン1300gを仕込み、窒素置換を行な
った後、105℃まで加熱した。次いで48%水酸化ナ
トリウム水溶液175gを90分にわたって滴下した。
その間反応温度を100〜110℃に保ち、さらに同温
度で30分攪拌した。
【0044】反応終了後、濾過して得た液を濃縮した
ところ、淡黄色で透明な半固形状のエポキシ樹脂を得
た。これをベンゼン1500mlで溶解し、水洗を行な
い、ベンゼンを留去した後、ブタノールから再結晶し、
白色の結晶を得た。
【0045】このものは収量204g、融点143.0
〜145.5℃、エポキシ当量は219g/eqであっ
た。得られた白色結晶を赤外吸収スペクトル、NMRス
ペクトルおよび元素分析により分析したところ、次の結
果が得られた。
【0046】すなわち、赤外吸収スペクトルは図1に示
すとおりであった。また、NMRスペクトルでは、ベン
ゼン環に基く水素原子の吸収の比は、13:10(理論
値13:10)であった。
【0047】また、元素分析の結果は、炭素68.5%
(理論値68.2%)、水素5.4%(理論値5.5
%)、リン7.6%(理論値7.3%)であった。これ
らの結果から、得られた白色結晶はジフェニルホスフィ
ニルハイドロキノンジグリシジルエーテル(一般式
(I)においてn=0であるエポキシ樹脂に相当する)
であることが確認された。
【0048】また、液体クロマトグラフィーの分析結果
から、上記白色結晶はジフェニルホスフィニルハイドロ
キノンジグリシジルエーテルを99.7%以上の純度で
含有していることが確認された。
【0049】
【実施例2】一般式(I)(式中n=2)であるエポキシ樹脂の製造 攪拌機、冷却管、窒素ガス導入装置および温度計を取り
付けた四ツ口フラスコに、実施例1で得られたジフェニ
ルホスフィニルハイドロキノンジグリシジルエーテル
(エポキシ当量219g/eq)760g、ジフェニルホ
スフィニルハイドロキノン279gを仕込み、窒素ガス
を流しながら、200℃まで加熱し透明な溶融状態にし
た。この温度に保って4時間反応を行なった。
【0050】得られた固体状エポキシ樹脂はエポキシ当
量804g/eqであり、一般式(I)において、n=2
であるエポキシ樹脂であった。
【0051】
【実施例3〜5】 エポキシ樹脂硬化体の製造 実施例1で得られたリン含有エポキシ樹脂に、表1に示
すような量で、ビスフェノールAのジグリシジルエーテ
ルであるエポキシ樹脂(エピコート828 :油化シェル
(株)製)を配合し、DDM(4,4'- ジアミノジフェニ
ルメタン)を硬化剤として用いて加熱し、硬化させて、
エポキシ樹脂硬化体を製造した。硬化は、140℃で2
時間、次いで200℃で2時間行なった。なお実施例6
では、硬化を140℃で2時間行なった。
【0052】得られたエポキシ樹脂硬化体について、耐
燃性を JIS K-6911(1979)耐熱性のA法により測定し
た。結果を表1に示す。なお表1には、エポキシ樹脂硬
化体中のリン/ブロム含量(%)を併せて示す。
【0053】
【実施例6】実施例2で得られたリン含有エポキシ化合
物に、表1に示すような量で、希釈剤としてBGE(1,
4-ブタンジオールジグリシジルエーテル)を加えて実施
例3と同様にしてエポキシ樹脂硬化体を製造した。
【0054】得られたエポキシ樹脂硬化体について、実
施例3と同様にして耐燃性を測定した。結果を表1に示
す。
【0055】
【比較例1〜2】市販のビスフェノールA型エポキシ樹
脂(エピコート828)に、表1に示すような量で、難燃
剤として、テトラブロムビスフェノールA型のエポキシ
樹脂(YDB-400、東都化成(株)製)または非反応性の
トリフェニルホスフィンオキシドを配合し、DDMを硬
化剤として用いて実施例3と同様にしてエポキシ樹脂硬
化体を製造した。
【0056】得られたエポキシ樹脂硬化体について、実
施例3と同様にして耐熱性を測定した。結果を表1に示
す。
【0057】
【比較例3】市販のビスフェノールA型エポキシ樹脂
(エピコート828)に難燃剤を添加することなく、実施
例3と同様にしてエポキシ樹脂硬化体を製造した。
【0058】得られたエポキシ樹脂硬化体について、実
施例3と同様にして耐熱性を測定した。結果を表1に示
す。
【0059】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るエポキシ樹脂(一般式(I)で
示され、式中n=0であるもの)の赤外吸収スペクトル
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式 【化1】 (式中、nは、0〜7の整数である。またR1およびR2
    は水素、低級アルキル基またはハロゲンである。)で示
    されるリン含有エポキシ樹脂。
  2. 【請求項2】ジフェニルホスフィニルハイドロキノンと
    エピハロヒドリンとを反応させることを特徴とするリン
    含有エポキシ樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】ジフェニルホスフィニルハイドロキノンジ
    グリシジルエーテルとジフェニルホスフィニルハイドロ
    キノンとを反応させることを特徴とするリン含有エポキ
    シ樹脂の製造方法。
JP19454591A 1991-08-02 1991-08-02 リン含有エポキシ樹脂およびその製造方法 Expired - Lifetime JPH0653785B2 (ja)

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