JPH0867800A - エポキシ樹脂のための硬化剤組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂のための硬化剤組成物Info
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Abstract
物のための硬化剤の提供 【解決手段】本質的に以下の成分:A1)式(I)およ
び/または(II) 〔式中、R1 、R2 はHまたはメチル基;x=1−3;
y=0−2(x+y=4以下);z=0−2〕のポリア
ミン;あるいはA2)式(I)および/または(II)と
他のポリアミンとの混合物;B)脂肪族、脂環式、アル
アリファチックアルコールまたは相当するアルコールの
混合物;C)アルキル−および/またはアラルキル−置
換モノフェノールまたは相当するモノフェノールの混合
物〔成分C)は上記成分の総重量の10−50%〕から
なる組成物、上記組成物とエポキシ樹脂との硬化性組成
物ならびにそれにより硬化された材料。
Description
たシクロアルキルアリールポリアミン、脂肪族、脂環式
またはアルアリファチック(araliphatic)アルコールお
よびアルキル化またはアラルキル化フェノールに基づく
組成物、硬化剤としてのそれら組成物の使用法、それら
により硬化されたエポキシ組成物およびそれにより硬化
される材料に関する。
族ポリアミン、特に4,4’−ジアミノジフェニルメタ
ンが、毒性学的危険を伴うために例外的条件下において
のみ使用され得る理由から、メチレン−結合したシクロ
アルキル基および芳香族化合物基の形態の炭素構造をも
つポリアミンの混合物はエポキシ樹脂を硬化するために
最近ますます使用されている。メチレン結合したシクロ
アリールポリアミンの混合物およびエポキシ樹脂硬化剤
としてのその使用は、とりわけヨーロッパ特許0554
823号公報に開示されそして、水性カルボン酸、例え
ば酢酸を除く薬品に一般的に良好な耐性のエポキシ樹脂
コーティングを与える。脂肪族、脂環式または特にアル
アリファチックアルコールは粘度降下剤として通常ポリ
アミンに加えられる。ヨーロッパ特許0554823号
によれば、これら硬化剤の2成分に、促進剤として置換
フェノールをさらに加えてもよい。上記に言及した特許
出願は特に、メチレン結合したシクロアルキルアリール
ポリアミン類の混合物41.5重量%、ベンジルアルコ
ールの41.5重量%およびビスフェノールAの3.5
重量%を含むエポキシ樹脂のための硬化剤を開示する。
する慣用の硬化剤混合物よりも水性カルボン酸に対する
より良い耐性を有する、メチレン結合したシクロアルキ
ルアリールポリアミンおよび脂肪族、脂環式またはアル
アリファチックアルコールに基づく液体エポキシ樹脂を
提供することである。
的に以下の成分 A1)式(I)および/または(II) (式中、R1 およびR2 はおのおの互いに独立して水素
原子またはメチル基を表し;xは1ないし3の整数を表
し;およびyは0ないし2の整数を表し;xおよびyの
合計が4以下であり;ならびにzは0ないし2の整数を
表す。)で表されるポリアミン;あるいは A2)式(I)および/または(II)で表されるポリア
ミンと他のポリアミンとの混合物; B)脂肪族、脂環式またはアルアリファチック(araliph
atic) アルコールまたは相当するアルコールの混合物;
および C)アルキル−および/またはアラルキル−置換モノフ
ェノールまたは相当するモノフェノールの混合物〔成分
C)は上記成分の総重量の10ないし50%である。〕
からなる組成物に関する。
2 が水素原子である、式(I)および/または(II)の
ポリアミンである。式(I)および/または(II)のポ
リアミンの代表例は、ビス(4−アミノシクロヘキシ
ル)メタン、2,4−ビス(4−アミノシクロヘキルメ
チル)シクロヘキシルアミン、トリメチレンテトラシク
ロヘキシルアミン;4−(4’−アミノベンジル)シク
ロヘキシルアミン、2,4−ビス(4−アミノシクロヘ
キシルメチル)アニリンおよび部分的に水素化されたト
リメチレンテトラアニリンである。このようなポリアミ
ンの製造は当業者に公知であり、そしてヨーロッパ特許
第0554823号公報の方法により、相当する2核縮
合体85ないし50重量%ならびに相当するトリ−およ
び多核縮合体15ないし50重量%からなるアニリンお
よび/またはo−トルイジンおよびホルムアルデヒドの
縮合物と、水素原子とを、3.5ないし27.7MPa
(500ないし4000psig)の圧力、ならびに1
50ないし250℃の温度範囲で水素化触媒の存在下、
1ないし4時間かけて反応させ、そしての所望でない成
分があれば部分的にまたは完全に分離することにより得
られる。
的に、A2)がこの方法により得られるポリアミン混合
物である、成分A2)、B)およびC)よりなる。この
ようなポリアミン混合物はまたモノアミン、代表的には
4−アミノシクロヘキシル−4−ヒドロキシシクロヘキ
ルメタンの少量ならびにアニリンおよび/またはo−ト
ルイジンおよびホルムアルデヒドの水素化されていない
縮合体の微量でありおよびこれらの混合物の幾つかは市
販により入手できる。
するポリアミン混合物の種々の例を開示する。特に好ま
しいのは2,4−ビス(4−アミノシクロヘキシルメチ
ル)シクロヘキルアミン20ないし40重量%;2,4
−ビス(4−アミノシクロヘキシルメチル)アニリン4
0ないし70重量%;ビス(4−アミノシクロヘキシ
ル)メタン0ないし10重量%および、所望によりさら
に4核もしくは多核ポリアミンの混合物よりなるポリア
ミン混合物である。これらの混合物では好ましくは全て
のアミノ基の約10ないし20%、特には約14%が芳
香族である。
て、新規な組成物は他のアミン、特に脂肪族、脂環式お
よび/またはアルアリファチックポリアミンを代表的に
はアミン総量に基づいて、50重量%までの量で含むこ
とができる。新規な組成物におけるポリアミンA1)ま
たはA2)の総量は好ましくは30−70重量%の範囲
にある。
成分B)およびC)の総量に基づいて20ないし50重
量%の量で新規な組成物に添加される。成分B)は特に
粘度降下剤として作用する。それは好ましくは1ないし
10個の炭素原子を含み、常温で液体である直鎖または
分枝鎖の脂肪族アルコールであるか、または5ないし1
0個の炭素原子を含む液体脂環式またはアルアリファチ
ックアルコールである。この点について用語、「脂肪
族、脂環式およびアルアリファチックの」はさらに1ま
たはそれ以上のヘテロ原子、好ましくは1またはそれ以
上の酸素原子、硫黄原子または窒素原子を含む、相当す
るアルコールをも包含する。
チックアルコール、より特別にはフルフリルアルコール
またはベンジルアルコールまたはそれらの混合物であ
る。
8個の炭素原子をもつアルキル基から、およびフェニル
アルキル基から選択される1、2または3個の置換基を
持つモノフェノールからなる。適当なアルキル基の実例
は特に、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル
基、第二ブチル基、第三ブチル基、n−アミル基、第二
アミル基、第三アミル基、枝分かれしたまたは枝分かれ
していないヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニ
ル基、ドデシル基またはオクタデシル基である。フェニ
ルアリール基は好ましくはフェニル−(炭素原子数1な
いし6の)アルキル基である。この様なフェニルアリー
ル基の特別に好ましい例は式 で表される基である。当該技術において、この置換基を
もつフェノールはしばしば略して「クミルフェノール」
と呼ばれる。このことはまた、他に言及しないかぎり本
明細書にも適用する。個々の置換基は好ましくはフェノ
ール性ヒドロキシル基に対してオルト−またはパラ−位
にあるものであり、2,4−または2,6−位における
置換基対でありおよび2,4,6−位における3個の置
換基である。適当な市販のモノフェノールの代表例は2
−イソプロピルフェノール、2−第二−ブチルフェノー
ル、4−第二ブチルフェノール、2−第三ブチルフェノ
ール、4−第三ブチルフェノール、4−第三ブチルフェ
ノール、2−第三アミルフェノール、4−第三アミルフ
ェノール、4−n−オクチルフェノール、4−(1,
1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール(=4−
第三オクチルフェノール)、4−ノニルフェノール、4
−ドデシルフェノール、4−オクタデシルフェノール、
4−クミルフェノール、2,4−ジクミルフェノール、
2−第三ブチル−パラ−クレゾール、6−第三ブチル−
オルト−クレゾール、4−第三ブチル−オルト−クレゾ
ール、6−第三ブチルメタクレゾール、4,6−ジ第三
ブチルフェノール、2−第二−4−第三ブチルフェノー
ル、2,4−ジ−第三アミルフェノール、6−第三ブチ
ル−2,4−キシレノール、4,6−ジ−第三ブチル−
オルト−クレゾール、4−第二ブチル−2,6−ジ第三
ブチルフェノールまたは2,6−ジ−第三ブチル−4−
ノニルフェノールである。非常に特別に好ましいモノフ
ェノールは9ないし12個の炭素原子のアルキル置換基
または好ましくはフェノールのヒドロキシ基に対してパ
ラ位にある、式 で表される基をもつモノフェノールであり、より特別に
はp−ノニルフェノール基およびp−ドデシルフェノー
ルまたはそれら2つの混合物である。
1)、B)およびC)の総量に基づいて、40ないし6
0重量%の量の成分A1)またはA2)、20ないし4
0重量%の量の成分B)および10ないし40重量%の
量の成分C)を含み、これらの全ての合計百分率が10
0である。
剤として特に適当である。従って、本発明はまたa)少
なくとも1種のエポキシ樹脂およびb)硬化剤として上
記に記載した組成物、からなる硬化性組成物にも関す
る。
る、エポキシ樹脂(a)は分子中に1より多くの1,2
−エポキシ基を含む、エポキシ樹脂技術の標準的なエポ
キシ樹脂である。典型的なエポキシ樹脂は:
2個含む化合物とエピクロロヒドリンまたはβ−メチル
エピクロロヒドリンとを反応させることによって得られ
るポリグリシジルおよびポリ(β−メチルグリシジル)
エステル。反応は塩基の存在下で都合良く行われる。
を含む化合物は適当ならば、脂肪族ポリカルボン酸であ
ってよい。このようなポリカルボン酸の例は、シュウ
酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、
セバシン酸、スベリン酸、アゼライン酸または2量体化
もしくは3量体化リノレン酸である。しかし、テトラヒ
ドロフタル酸、4−メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキ
サヒドロフタル酸、4−メチルヘキサヒドロフタル酸も
しくはシクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸のような
脂環式ポリカルボン酸もまた使用可能である。芳香族ポ
リカルボン酸もまた使用でき、代表的には、フタル酸、
イソフタル酸およびテレフタル酸である。
び/またはフェノール系ヒドロキシ基を少なくとも2個
含む化合物とエピクロロヒドリンまたはβ−メチルエピ
クロロヒドリンとを、アルカリ条件下または酸触媒の存
在下で反応させ、続いてアルカリで処理することによっ
て得られるポリグリシジルもしくはポリ(β−メチルグ
リシジル)エーテル。
には、非環式アルコールから、例えばエチレングリコー
ル、ジエチレングリコールおよび高級ポリ(オキシエチ
レン)グリコール、1,2−プロパンジオールまたはポ
リ(オキシプロピレン)グリコール、1,3−プロパン
ジオール、1,4−ブタンジオール、ポリ(オキシテト
ラメチレン)グリコール、1,5−ペンタンジオール、
1,6−ヘキサンジオル、2,4,6−ヘキサントリオ
ール、グリセロール、1,1,1−トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール、ソルビトールから、なら
びにポリエピクロロヒドリンから誘導されたものであ
る。それらはまた、1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル、ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)メタンまた
は2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロ
パンのような脂環式アルコールから誘導されていてもよ
く、あるいは、それらはN,N’−ビス(2−ヒドロキ
シエチル)アニリンまたはp,p’−ビス(2−ヒドロ
キシエチルアミノ)ジフェニルメタンのような芳香族核
を含んでいてよい。
ルから、代表的にはレゾルシノールまたはヒドロキノン
から誘導されていてもよく、あるいはそれらはビス(4
−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4’−ジヒドロキ
シビフェニル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホ
ン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェ
ニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−
ヒドロキシフェニル)プロパンから誘導され得;ならび
にホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、クロラールま
たはフルフルアルデヒドのようなアルデヒドと、フェノ
ールまたはその核において塩素原子または炭素原子数1
ないし9のアルキル基で置換されたフェノール、例えば
4−クロロフェノール、2−メチルフェノールもしくは
4−第三ブチルフェノールとの縮合物により、または上
記に引用したタイプのビスフェノールの縮合物により得
られるノボラックから、誘導され得る。
つのアミノ水素原子を含むアミンとの反応生成物の脱塩
酸化により得られるポリ−(N−グリジル)化合物。こ
れらのアミンは代表的にはアニリン、n−ブチルアミ
ン、ビス(4−アミノフェニル)メタン、m−キシリレ
ンジアミンまたはビス(4−メチルアミノフェニル)メ
タンである。ポリ(N−グリシジル)化合物はまた、ト
リグリシジルイソシアヌレート、エチレン尿素または
1,3−プロピレン尿素のようなシクロアルキレン尿素
のN,N’−ジグリシジル誘導体および5,5−ジメチ
ルヒダントインのようなヒダントインのジグリシジル誘
導体をも含む。
しくは1,2−エタンジオールのようなジチオールもし
くはビス(4−メルカプトメチルフェニル)エーテルか
ら誘導されたビス(S−グリシジル)誘導体。
ル)エーテル、2,3−エポキシシクロペンチルグリシ
ジルエーテル、1,2−ビス(2,3−エポキシシクロ
ペンチルオキシ)エタンまたは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
カルボキシレートを含む脂環式エポキシ樹脂。
たは官能基に結合している1,2−エポキシ基であるエ
ポキシ樹脂を使用することも可能である。これらの化合
物は代表的には4−アミノフェノールのN,N,O−ト
リグリシジル誘導体、サリチル酸のグリシジルエーテル
−グリシジルエステル、N−グリシジル−N’−(2−
グリジルオキシプロピル)−5,5−ジメチルヒダント
インまたは2−グリシジルオキシ−1,3−ビス(5,
5−ジメチル−1−グリシジルヒダントイン−3−イ
ル)プロパンを含む。
(a)として液体または粘稠性ポリグリシジルエーテル
またはエステル、好ましくはビスフェノールの液体また
は粘稠性ジグリシジルエーテルを使用するのは好まし
い。
るものは市販されている。エポキシ樹脂の混合物もまた
使用できる。
化性混合物の所望な特性および硬化された生成物に依存
するであろう。最大量は容易に決定できる。使用される
量は通常1エポキド当量当りのアミノ窒素原子に結合す
る活性水素結合の0.75ないし1.25当量である。
公知の混合装置、代表的にはスターラー、ニーダーもし
くはロールミルで混合することにより公知の方法で製造
できる。上記組成物は比較的低い粘度をもつのみであ
る。
剤、顔料、染料、流量調節剤もしくは可塑剤を含む慣用
の改良剤を本発明の組成物に加えることも可能である。
たはそれ以上の段階で硬化され得る。硬化は通常室温ま
たは室温より低い温度で、あるいは組成物を120℃迄
の温度に加熱することにより、好ましくは5ないし50
℃の温度範囲で行われる。硬化はまた、比較的高い相対
湿度によって避けるべき影響を受けない。
ら得られる成形品またはコーティングは優れた薬品、特
にカルボン酸、例えば30重量%までの濃度である酢酸
水溶液におよび高濃度アルコールに対して耐性を持つ。
それらは本発明の他の目的を構成する。
する。実施例1 :登録商標アンカミン(Ancamine)X2168
〔市販の式(I)および(II)のポリアミンの混合物〕
1.75gを60℃に加熱し、ベンジルアルコール0.
75gを加える。混合物を次に攪拌しながら冷却し、
2,6−ビス−第三ブチル−4−ノニルフェノール1.
0gを加える。混合物は25℃で5100mPa・sの
粘度をもつ。
の表に列挙したフェノールにより製造する表中の粘度は
25℃で測定する。実施例 フェノール 量 粘度 2 4−ノニルフェノール 1.0 g 9920 mPa・s 3 4−クミルフェノール 0.5 g 7840 mPa・s 4 2,4−ジクミルフェノール 0.5 g 10610 mPa・s 5 2,4−ビス第三アミルフェノール 0.5 g 7200 mPa・s 6 2−第三ブチル−4−クミルフェノール 0.5 g 9440 mPa・s
5.25−5.40当量/kgのエポキシ価および10
000−12000mPa・sの粘度をもつビスフェノ
ールAのジグリシジルエーテル5.38gと完全に混合
する。混合および短期間の温度調節の後、混合物は64
00mPa・sを有する。さらに25℃で5分後、粘度
は7040mPa・sに増加する。混合物を0.200
mmの塗布ナイフでガラス板に塗布しそしてそれは20
℃で完全に硬化する。
5.25−5.40当量/kgのエポキシ価および10
000−12000mPa・sの粘度をもつビスフェノ
ールAのジグリシジルエーテル5.41gと完全に混合
する。混合物を刷毛でサンドブラストした鋼板に塗布す
る。20℃において数時間後、透明な硬質層が形成す
る。混合物を0.200mmの塗布ナイフでガラス板に
塗布しそして20℃で1日間硬化した場合、ペルソ(Per
soz)法に従う振子硬度(pendulum hardness) 〔BYK−
セーミ(BYK-Chemie) により供給される振子硬度試験機
(pendulum hardnesstester)により測定される〕は11
5sである。20℃で7日間硬化後、ペルソ硬度は28
4sに増加して、14日後293sに増加する。硬化が
5℃で行なわれる場合には、7日後の振子硬度は97s
であり、14日後は146sである。混合物はまた、2
0℃および100%の相対湿度ならびに5℃および45
%の相対湿度で、表面曇りなくもしくは単に非常に僅か
な表面曇りで十分に硬化する。
X2168〔式(I)および(II)のポリアミンの市販
品混合物〕1.75g、ベンジルアルコール0.75g
および4−ノニルフェノール1.4gを、5.25−
5.40当量/kgのエポキシ価および10000−1
2000mPa・sの粘度をもつビスフェノールAのジ
グリシジルエーテル5.41gと完全に混合する。混合
物を刷毛でサンドブラストした鋼板に塗布する。20℃
において2、3時間後透明な硬質層が形成する。混合物
を0.200mmの塗布ナイフでガラス板に塗布しそし
て20℃で1日間硬化した場合、ペルソ(Persoz)法に従
う振子硬度(pendulum hardness) 〔BYK−セーミ(BY
K-Chemie) により供給される振子硬度試験機(pendulum
hardnesstester)により測定される〕は97sである。
20℃で7日間硬化後、ペルソ硬度は246sに増加す
る。硬化が5℃で行なわれる場合には、7日後の振子硬
度は91sであり、14日後は133sである。この混
合物もまた、20℃および100%の相対湿度ならびに
5℃および45%の相対湿度で、表面曇りなくもしくは
単に非常に僅かな表面曇りで十分に硬化する。
の硬化後に以下に示すように、測定される:実施例8お
よび9の混合物により塗布された鋼板を締付装置で試験
媒体に半分ぬらし(half-wetted)、そして毎日検査す
る。層は、以下の表に明記した日数の間、ふくれなくま
たは鋼板からの剥離なく薬品に耐える。 試験媒体 実施例の混合物 8 9 50%CH3 COOH/H2 O 6 4 30%CH3 COOH/H2 O 14 14 10%CH3 COOH/H2 O >21 >21 96%C2 H5 OH 12 4 キシレン >21 12
Claims (14)
- 【請求項1】 本質的に以下の成分: A1)式(I)および/または(II) (式中、R1 およびR2 はおのおの互いに独立して水素
原子またはメチル基を表し;xは1ないし3の整数を表
し;およびyは0ないし2の整数を表し;xおよびyの
合計が4以下であり;ならびにzは0ないし2の整数を
表す。)で表されるポリアミン;あるいは A2)式(I)および/または(II)で表されるポリア
ミンと他のポリアミンとの混合物; B)脂肪族、脂環式またはアルアリファチック(araliph
atic) アルコールまたは相当するアルコールの混合物;
および C)アルキル−および/またはアラルキル−置換モノフ
ェノールまたは相当するモノフェノールの混合物〔成分
C)は上記成分の総重量の10ないし50%である。〕
からなる組成物。 - 【請求項2】 成分A1)またはA2)が、相当する2
核縮合体85ないし50重量%ならびに相当するトリ−
および多核縮合体15ないし50重量%からなるアニリ
ンおよび/またはo−トルイジンおよびホルムアルデヒ
ドの縮合物と、水素原子とを、3.5ないし27.7M
Pa(500ないし4000psig)の圧力ならびに
150ないし250℃の温度範囲で水素化触媒の存在
下、1ないし4時間かけて反応させ、そして所望でない
成分があれば部分的にまたは完全に分離することにより
得られるポリアミンの混合物である請求項1に記載の組
成物。 - 【請求項3】 ポリアミンとして、2,4−ビス(4−
アミノシクロヘキシルメチル)シクロヘキルアミン20
ないし40重量%;2,4−ビス(4−アミノシクロヘ
キシルメチル)アニリン40ないし70重量%;ビス
(4−アミノシクロヘキシル)メタン0ないし10重量
%および、所望によりさらに4核もしくは多核ポリアミ
ンの混合物を含み、好ましくは全アミノ基の10ないし
20%が芳香族である請求項1に記載の組成物。 - 【請求項4】 さらに脂肪族、脂環式、および/または
アルアリファチックポリアミンをポリアミン成分A1)
またはA2)に混合する、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項5】 ポリアミンA1)またはA2)を30−
70重量%の量で含む請求項1に記載の組成物。 - 【請求項6】 ポリアミンならびに成分B)およびC)
の総量に基づいて成分B)を20ないし50重量%の量
で含む請求項1に記載の組成物。 - 【請求項7】 成分A1)、B)およびC)の総量に基
づいて、40ないし60重量%の量の成分A1)または
A2)、20ないし40重量%の量の成分B)および1
0ないし40重量%の量の成分C)を含み、これらの全
ての合計百分率が100である請求項1に記載の組成
物。 - 【請求項8】 成分B)がフルフリルアルコールまたは
ベンジルアルコールまたはそれらの混合物よりなる請求
項1に記載の組成物。 - 【請求項9】 成分C)が、3ないし18個の炭素原子
をもつアルキル基から、またはフェニルアルキル基から
選択される1、2または3個の置換基をおのおの持つモ
ノフェノールの1またはそれ以上からなる請求項1に記
載の組成物。 - 【請求項10】 モノフェノールが9ないし12個の炭
素原子のアルキル置換基または、好ましくはフェノール
のヒドロキシル基に対してパラ位にある、式 で表される置換基をもつ請求項9に記載の組成物。 - 【請求項11】 モノフェノールがp−ノニルフェノー
ルまたはp−ドデシルフェノールあるいはそれらの混合
物である請求項10に記載の組成物。 - 【請求項12】 請求項1に記載の組成物からなるエポ
キシ樹脂のための硬化剤。 - 【請求項13】 a)少なくとも1種のエポキシ樹脂お
よびb)硬化剤としての請求項1に記載の組成物、から
なる硬化性組成物。 - 【請求項14】 請求項13に記載の組成物を硬化させ
ることによって得られる成形品またはコーティング。
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