JPH07224153A - エポキシ樹脂硬化促進剤 - Google Patents

エポキシ樹脂硬化促進剤

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JPH07224153A
JPH07224153A JP3756994A JP3756994A JPH07224153A JP H07224153 A JPH07224153 A JP H07224153A JP 3756994 A JP3756994 A JP 3756994A JP 3756994 A JP3756994 A JP 3756994A JP H07224153 A JPH07224153 A JP H07224153A
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JP
Japan
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epoxy resin
curing accelerator
acid anhydride
resin curing
imidazole compound
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Pending
Application number
JP3756994A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Furukawa
寛 古川
Takami Kimura
孝美 木村
Hiroshi Ueno
廣 上野
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性および保存安定性に優れたエポキシ樹
脂硬化促進剤であって、しかも、これを配合したエポキ
シ樹脂組成物は加熱により速やかに硬化し、機械的特性
および電気的特性に優れた硬化物を与えるエポキシ樹脂
硬化促進剤を提供する。 【構成】 (A)イミダゾール化合物、(B)室温で液
状の酸無水物および(C)カルボニル基含有有機溶媒
を、重量比で(A)/(B)が20/80〜50/5
0、かつ(C)/{(A)+(B)}が14/86〜4
0/60であるような割合で含むエポキシ樹脂硬化促進
剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ樹脂硬化促進
剤に関し、さらに詳しくはイミダゾール化合物を含む室
温で液状のエポキシ樹脂硬化促進剤に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】室温で液状の酸無水物を硬化
剤として使用したエポキシ樹脂配合物は、低粘度でかつ
ポットライフが長く、しかもその硬化物は機械的特性お
よび電気特性に優れる。しかし、酸無水物の硬化反応は
高温で長時間を必要とするため、通常硬化促進剤が使用
される。そのような硬化促進剤には、主としてイミダゾ
ール類、第三級アミン類が使用される。特に、イミダゾ
ール類を硬化促進剤として使用すると、耐熱性に優れる
硬化物を与えると同時に、硬化反応が速いため、硬化時
間の短縮化および硬化温度の低減が図れ、生産性が向上
するという利点がある。
【0003】しかしながら、硬化促進作用の大きいイミ
ダゾール類は室温で固体(2-メチルイミダゾール、2-フ
ェニルイミダゾール)であるかまたは高粘度液体(2-エ
チル-4- メチルイミダゾール)である。そこで、これら
を使用する際には、室温で液状の酸無水物を50〜100 ℃
に加熱した上でイミダゾール類を溶解させている。その
ため、作業性が悪い。しかも、高温に加熱するために副
反応である酸無水物の脱炭酸反応が引き起こされ、炭酸
ガスの発生により容器貯蔵が困難となる。
【0004】そこで本発明は、作業性および保存安定性
に優れたエポキシ樹脂硬化促進剤であって、しかもこれ
を配合したエポキシ樹脂配合物は加熱により速やかに硬
化し、機械的特性および電気的特性に優れた硬化物を与
えるエポキシ樹脂硬化促進剤を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のエポキシ樹脂硬
化促進剤は、(A)イミダゾール化合物、(B)室温で
液状の酸無水物および(C)カルボニル基含有有機溶媒
を、重量比で(A)/(B)が20/80〜50/5
0、かつ(C)/{(A)+(B)}が14/86〜4
0/60であるような割合で含むことを特徴とする。
【0006】なお、本発明において、室温とは、約5〜
30℃の温度範囲に含まれる温度を意味する。
【0007】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤において
使用する(A)イミダゾール化合物としては特に限定さ
れず、種々のイミダゾール化合物を使用できる。そのよ
うなイミダゾール化合物としては、例えばイミダゾー
ル、2-メチルイミダゾール (2MZ)、2-エチルイミダゾー
ル、2-n-プロピルイミダゾール、2-イソプロピルイミダ
ゾール、2-フェニルイミダゾール(2PZ) 、2-n-ウンデシ
ルイミダゾール、2-n-ヘプタデシルイミダゾール、4-メ
チルイミダゾール、4-フェニルイミダゾール、2-エチル
-4- メチルイミダゾール、4-メチル-2- フェニルイミダ
ゾール、4,5-ジフェニルイミダゾール、2-フェニル-4,5
- ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4- メ
チル-5- ヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4
- ベンジル-5- ヒドロキシメチルイミダゾール等が挙げ
られ、これらを1種単独でまたは2種以上組合せて使用
することができる。なかでも、作業性の改善を図るとい
う目的のためには室温で固体状または高粘度液体状、特
に固体状のイミダゾール化合物が好ましい。
【0008】次に、(B)室温で液状の酸無水物として
は、室温で液状であれば特に限定されず、エポキシ樹脂
硬化剤として公知の種々の酸無水物系化合物が使用でき
る。そのような化合物としては、例えばメチルテトラヒ
ドロフタル酸無水物(MeTHPA)、メチルヘキサヒドロフタ
ル酸無水物(MeHHPA)、メチルノルボルネンジカルボン酸
無水物、メチルノルボルナンジカルボン酸無水物(HMeN
A) 、ドデセニルコハク酸無水物等が挙げられる。これ
らを単独で、または2種以上組合せて使用することがで
きる。
【0009】上記(A)および(B)は、重量比で
(A)/(B)が20/80〜50/50、好ましくは
20/80〜40/60であるような割合で配合され
る。(A)/(B)の比が上記下限値未満であるとイミ
ダゾール化合物の濃度が薄くなるので多量の硬化促進剤
の使用が必要となる。またこの比が上記上限値を超える
と、イミダゾール化合物の溶解のために高温に加熱する
ことが必要となり、炭酸ガス発生量の増加を招く。
【0010】本発明で使用する(C)カルボニル基含有
有機溶媒としては、N-メチル-2- ピロリドン(NMP) 、2-
ピロリドン、N-ヘキシル-2- ピロリドン等のピロリドン
類;γ‐ブチロラクトン(GBL) 、δ‐バレロラクトン、
η‐カプロラクトン等のラクトン類;メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケ
トン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセ
トアミド等のアミド類が挙げられる。これらを単独で、
または2種以上組合せて使用することができる。
【0011】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤におい
て、(C)は、重量比で(C)/{(A)+(B)}が
14/86〜40/60、好ましくは14/86〜30
/70であるような割合で含まれる。上記の比が下限値
未満であるとイミダゾール化合物が溶解せず、これを溶
解させるために高温に加熱することが必要となるので炭
酸ガス発生量が多い。また、上記の比が上限値を超える
とイミダゾール類が稀薄となるので、多量の硬化促進剤
の使用が必要となり、硬化物の物性に悪影響を及ぼす。
【0012】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤には、上
記の成分の他にさらに、充填剤、希釈剤、顔料、可撓性
付与剤、酸化防止剤、不燃剤等の添加剤を含むことがで
きる。
【0013】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤の調製法
は特に限定されないが、例えば次のようにして調製す
る。すなわち、所定量の各成分を撹拌装置を備えた反応
容器に仕込み、不活性雰囲気(例えば窒素)下で撹拌し
て調製する。撹拌は20〜100℃の温度範囲で、0.
5〜10時間行うのが好ましい。炭酸ガスの発生を抑制
するためには、温度は低い程、時間は短時間である程好
ましい。
【0014】エポキシ樹脂の硬化促進剤は通常、酸無水
物(エポキシ樹脂硬化剤)に添加して使用される。本発
明のエポキシ樹脂硬化促進剤(これ自体、少量の酸無水
物を含有する)は、室温でも容易に酸無水物(エポキシ
樹脂硬化剤)へ溶解するが、酸無水物を50〜60℃に
加熱するのが好ましい。エポキシ樹脂硬化剤として使用
する酸無水物としては、特に限定されず、慣用の酸無水
物系のエポキシ樹脂硬化剤が使用できる。例えば本発明
のエポキシ樹脂硬化促進剤の成分(B)において挙げた
酸無水物の他に、無水フタル酸、無水トリメリット酸、
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、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ノ
ルボルネンジカルボン酸無水物、ヘキサヒドロ無水フタ
ル酸、ポリアゼライン酸等を使用することもできる。
【0015】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤を、所定
の合計量を与える量の酸無水物(エポキシ樹脂硬化剤)
へ添加した後、硬化すべきエポキシ樹脂と配合する。
【0016】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤が使用さ
れる硬化すべきエポキシ樹脂としては特に限定されず、
平均して1分子中にエポキシ基を2個以上有する公知の
エポキシ樹脂が使用できる。そのようなエポキシ樹脂と
しては、例えばビスフェノールA、ビスフェノールF、
ビスフェノールAD、カテコール、レゾルシノール等の
多価フェノールまたはグリセリン、ポリエチレングリコ
ール等の多価アルコールとエピクロロヒドリンを反応さ
せて得られるポリグリシジルエーテル、あるいはp-ヒド
ロキシ安息香酸、β‐ヒドロキシナフトエ酸のよなヒド
ロキシカルボン酸とエピクロロヒドリンを反応させて得
られるポリグリシジルエーテルエステル、あるいはフタ
ル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸とエピクロ
ロヒドリンを反応させて得られるポリグリシジルエステ
ル、さらにはエポキシ化フェノールノボラック樹脂、エ
ポキシ化クレゾールノボラック樹脂、エポキシ化ポリオ
レフィン、その他ウレタン変性エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂等が挙げられる。
【0017】上記したエポキシ樹脂に対して、上記した
酸無水物系エポキシ樹脂硬化剤は、(酸無水物当量数)
/(エポキシ当量数)で0.8〜1.2の割合で添加さ
れるのが好ましい。
【0018】本発明はまた、上記したエポキシ樹脂硬化
促進剤を、エポキシ樹脂および酸無水物系エポキシ樹脂
硬化剤と共に含む組成物を提供する。そのような組成物
としては、エポキシ樹脂100重量部、酸無水物系エポ
キシ樹脂硬化剤30〜120重量部および、本発明のエ
ポキシ樹脂硬化促進剤をイミダゾール化合物0.1〜1
0重量部を与える量で含むエポキシ樹脂組成物が好まし
い。このようなエポキシ樹脂組成物は、コンデンサの封
止、大型モータ、発電機等のコイル含浸、トランスの封
止、磁気ヘッド、フィラメントワインディング等の用途
に適している。本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤を含む
エポキシ樹脂組成物を硬化する際の硬化条件は特に限定
されず、公知の慣用の硬化条件(例えば50〜200℃
で1分間〜24時間)にて行うことができる。
【0019】かくして硬化された硬化物は、優れた機械
的特性および電気的特性を有し、これはイミダゾール化
合物のみをエポキシ樹脂硬化促進剤として使用した場合
と同等である。
【0020】
【実施例】以下の実施例により、本発明をさらに説明す
る。実施例1 撹拌機を備えた300mlの四つ口フラスコに、2-メチ
ルイミダゾール(2MZ、四国化成株式会社製)40g、
ペンタハード5000(メチルテトラヒドロフタル酸無水物
(MeTHPA)、東燃化学株式会社製)60gおよびN-メチル
-2- ピロリドン(NMP 、東京化成株式会社製)40gを
仕込み、窒素雰囲気下、60℃で1時間撹拌したとこ
ろ、褐色の均一溶液(硬化促進剤)が得られた。この溶
液を25℃まで冷却したところ、均一溶液の状態を保持
しており、25℃における粘度は460センチポイズを
示した。
【0021】また、60℃で1時間撹拌操作終了直後の
均一溶液(硬化促進剤)を、室温のペンタハード5000
90重量部に対して、2-メチルイミダゾールとして1重
量部となるような量で添加し、撹拌したところ、容易に
均一溶液となった。ここに、エポキシ樹脂(エピコート
828 、油化シェル株式会社製)100重量部を添加し
て、均一になるように混合した。90℃でのゲル化時間
は42分であった。このエポキシ樹脂組成物を金型に入
れ、100℃で2時間、さらに引き続き130℃で5時
間の硬化反応を行い、硬化物を得た。この硬化物につい
て、JIS K6911に準拠して熱変形温度(HD
T)を測定したところ、127℃であった。さらに、J
IS K6911に準拠して曲げ強度を測定したとこ
ろ、14.9kg/mm2 であった。実施例2〜9 表1に示した各成分を表1に示した量比で使用した以外
は実施例1と同様にして硬化促進剤を調製し、次いで実
施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造した後、
硬化物を得た。得られた硬化物について、実施例1と同
一条件にて熱変形温度および曲げ強度を測定した。結果
を表1に示す。
【0022】
【表1】 上記表中、各化合物は以下のように略記した;2MZ :2-
メチルイミダゾール、2PZ :2-フェニルイミダゾール、
MeTHPA:メチルテトラヒドロフタル酸無水物、MeHHPA:
メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(リカシッド MH-70
0 、新日本理化(株)製)、HMeNA :メチルノルボルナ
ンジカルボン酸無水物(東燃化学(株)製)、NMP :N-
メチル-2- ピロリドン、GBL :γ‐ブチロラクトン、CH
NO:シクロヘキサノンDMF :N,N-ジメチルホルムアミ
ド。比較例1〜7 表2に示した各成分を表2に示した量比で使用した以外
は実施例1と同様にして硬化促進剤を調製し、次いで実
施例1と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造した後、
硬化物を得た。得られた硬化物について、実施例1と同
一条件にて熱変形温度および曲げ強度を測定した。結果
を表2に示す。
【0023】
【表2】 上記表中、各化合物は以下のように略記した;2MZ :2-
メチルイミダゾール、MeTHPA:メチルテトラヒドロフタ
ル酸無水物、NMP :N-メチル-2- ピロリドン。
【0024】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤は、室
温で液状のため取扱いが容易であり、また室温でも酸無
水物系のエポキシ樹脂硬化剤に容易に溶解するので、加
熱する必要がなく、加熱によって生じる不都合を回避で
きる。よって本発明のエポキシ樹脂硬化促進剤は、作業
性および保存安定性に優れる。しかも、これを配合した
エポキシ樹脂組成物は加熱により速やかに硬化し、機械
的特性および電気的特性に優れた硬化物を与える。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)イミダゾール化合物、(B)室温
    で液状の酸無水物および(C)カルボニル基含有有機溶
    媒を、重量比で(A)/(B)が20/80〜50/5
    0、かつ(C)/{(A)+(B)}が14/86〜4
    0/60であるような割合で含むことを特徴とするエポ
    キシ樹脂硬化促進剤。
  2. 【請求項2】 (A)イミダゾール化合物が、室温で固
    体状のイミダゾール化合物である請求項1記載のエポキ
    シ樹脂硬化促進剤。
  3. 【請求項3】 (C)カルボニル基含有有機溶媒が、ピ
    ロリドン化合物、ラクトン化合物、ケトン化合物および
    アミド化合物から成る群より選択される1種以上の化合
    物である請求項1または2記載のエポキシ樹脂硬化促進
    剤。
  4. 【請求項4】 1分子中にエポキシ基を平均して2個以
    上有するエポキシ樹脂100重量部、酸無水物系エポキ
    シ樹脂硬化剤30〜120重量部および、請求項1〜3
    のいずれか1項記載のエポキシ樹脂硬化促進剤をイミダ
    ゾール化合物0.1〜10重量部を与える量で含むエポ
    キシ樹脂組成物。
JP3756994A 1994-02-14 1994-02-14 エポキシ樹脂硬化促進剤 Pending JPH07224153A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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