JPH11130838A - エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物及びその硬化物

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JPH11130838A
JPH11130838A JP31107397A JP31107397A JPH11130838A JP H11130838 A JPH11130838 A JP H11130838A JP 31107397 A JP31107397 A JP 31107397A JP 31107397 A JP31107397 A JP 31107397A JP H11130838 A JPH11130838 A JP H11130838A
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epoxy resin
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curing agent
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Yasumasa Akatsuka
泰昌 赤塚
Koji Nakayama
幸治 中山
Kenichi Kuboki
健一 窪木
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エームズ試験が陰性で低毒性であり、その硬化
物が耐熱性、耐水性に優れる液状エポキシ樹脂組成物を
提供すること。 【解決手段】フェノールアラルキル樹脂の2官能成分を
ジグリシジルエーテル化することにより得られるエポキ
シ樹脂或はジアリルビスフェノールAをジグリシジルエ
ーテル化することにより得られるエポキシ樹脂から選ば
れる1種以上及び硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はエームズ試験が陰性
であり、毒性の低い液状エポキシ樹脂組成物および耐熱
性、耐水性に優れたその硬化物に関する。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂は種々の硬化剤で硬化させ
ることにより、一般的に機械的性質、耐水性、耐薬品
性、耐熱性、電気的性質などに優れた硬化物となり、接
着剤、塗料、積層板、成形材料、注型材料などの幅広い
分野に利用されている。従来、液状エポキシ樹脂組成物
ではエポキシ樹脂としてビスフェノ−ルA型エポキシ樹
脂、或はビスフェノールF型エポキシ樹脂などが主にに
用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような汎用の液状エポキシ樹脂及びその組成物ははエ
ームズ試験が陽性であり、作業時に直接皮膚が触れた場
合、かぶれや炎症などの原因となる可能性がある。近年
環境問題に対する意識の工場に伴い、エームズ試験が陰
性で毒性の低い液状エポキシ樹脂組成物の出現が待ち望
まれている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこうした実
状に鑑み、エームズ試験が陰性で低毒性である液状エポ
キシ樹脂組成物を求めて鋭意研究した結果、下記式
(1)又は(2)で表されるエポキシ樹脂を含有するエ
ポキシ樹脂組成物が、これらの要求を満たすものである
ことを見いだし本発明を完成させるに到った。
【0005】すなわち本発明は(1)(a)式(1)
【0006】
【化4】
【0007】(式(1)中、Gはグリシジル基を、nは
正数、好ましくは平均値で0.01〜0.5の正数をそ
れぞれ表す。) 或は式(2)
【0008】
【化5】
【0009】(式(2)中、Gはグリシジル基を、nは
正数、好ましくは平均値で0.01〜0.5の正数をそ
れぞれ表す。)から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂、
(b)硬化剤を含有してなるエポキシ樹脂組成物、
(2)成分(b)である硬化剤がメチルヘキサヒドロフ
タル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテ
トラヒドロフタル酸無水物、メタキシリレンジアミン、
イソホロンジアミン、ジエチルトリレンジアミン及び下
記式(3)
【0010】
【化6】
【0011】(式(3)中、R1 〜R4 は水素原子或は
炭素数1〜4のアルキル基を表すが、R1 とR2 のいず
れか一方及びR3 とR4 のうちいずれか一方は、アルキ
ル基である。)で表される化合物から選ばれる1種以上
である上記(1)記載のエポキシ樹脂組成物、(3)硬
化促進剤を含有する上記(1)または(2)記載のエポ
キシ樹脂組成物、(4)無機充填材を含有する上記
(1)、(2)及び(3)のいずれか1項に記載のエポ
キシ樹脂組成物、(5)上記(1)、(2)、(3)及
び(4)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を
硬化してなる硬化物を提供するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】式(1)或は式(2)で表される
エポキシ樹脂はそれぞれ例えば、式(4)
【0013】
【化7】
【0014】或は式(5)
【0015】
【化8】
【0016】で表される化合物とエピハロヒドリンとの
反応をアルカリ金属水酸化物の存在下で行うことにより
得ることができる。
【0017】式(4)或は(5)で表される化合物から
式(1)或いは式(2)で表されるエポキシ樹脂を得る
方法としては公知の方法が採用できる。例えば式(4)
或は式(5)で表される化合物と過剰のエピクロルヒド
リン、エピブロムヒドリン等のエピハロヒドリンの溶解
混合物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカ
リ金属水酸化物を添加し、または添加しながら20〜1
20℃で反応させることにより本発明に用いられるエポ
キシ樹脂を得ることが出来る。
【0018】本発明に用いられるエポキシ樹脂を得る反
応において、アルカリ金属水酸化物はその水溶液を使用
してもよく、その場合は該アルカリ金属水酸化物の水溶
液を連続的に反応系内に添加すると共に減圧下、または
常圧下連続的に水及びエピハロヒドリンを流出させ、更
に分液し水は除去しエピハロヒドリンは反応系内に連続
的に戻す方法でもよい。
【0019】また、式(4)或は(5)で表される化合
物とエピハロヒドリンの溶解混合物にテトラメチルアン
モニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマ
イド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド等の
4級アンモニウム塩を触媒として添加し20〜120℃
でアルカリ金属水酸化物の固体または水溶液を加え、2
0〜120℃で反応させ脱ハロゲン化水素(閉環)させ
る方法でもよい。
【0020】通常これらの反応において使用されるエピ
ハロヒドリンの量は式(4)或は(5)で表される化合
物の水酸基1当量に対し通常1〜20モル、好ましくは
2〜10モルである。アルカリ金属水酸化物の使用量は
式(4)或は(5)で表される化合物中の水酸基1当量
に対し通常0.8〜2.0モル、好ましくは0.9〜
1.8モルである。更に、反応を円滑に進行させるため
にジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド等の非プロ
トン性極性溶媒などを添加して反応を行うことが好まし
い。
【0021】非プロトン性極性溶媒を使用する場合はエ
ピハロヒドリンの量に対し通常5〜150重量%、より
好ましくは10〜140重量%である。
【0022】これらのエポキシ化反応の反応物を水洗
後、または水洗無しに加熱減圧下、100〜150℃、
圧力10mmHg以下でエピハロヒドリンや他の添加溶
媒などを除去する。また更に加水分解性ハロゲンの少な
いエポキシ樹脂とするために、回収したエポキシ樹脂を
再びトルエン、メチルイソブチルケトン、メチルエチル
ケトンなどの溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて
更に反応を行い閉環を確実なものにすることもできる。
この場合アルカリ金属水酸化物の使用量はエポキシ化に
使用したフェノール樹脂の水酸基1当量に対して通常
0.01〜0.3モル、好ましくは0.05〜0.2モ
ルである。反応温度は通常50〜120℃、反応時間は
通常0.5〜2時間である。
【0023】反応終了後、生成した塩を濾過、水洗など
により除去し、更に、加熱減圧下トルエン、メチルイソ
ブチルケトン、メチルエチルケトンなどの溶剤を留去す
ることにより式(1)或いは式(2)のエポキシ樹脂が
得られる。
【0024】本発明のエポキシ樹脂組成物において、式
(1)或いは式(2)のエポキシ樹脂単独で又は両者を
混合して使用することができる。また、この場合両者
は、それぞれ単独又は混合して、他のエポキシ樹脂と併
用して使用することも出来る。併用する場合、式(1)
又は式(2)若しくは両者の全エポキシ樹脂中に占める
割合は50重量%以上が好ましく、特に60重量%以上
が好ましい。
【0025】前記においてと併用しうる他のエポキシ樹
脂としてはノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、
ビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられるがこれらは
単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
【0026】本発明のエポキシ樹脂組成物において使用
される硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水
物系化合物、アミド系化合物、フェノ−ル系化合物など
が使用できるが、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、
ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルテトラヒドロフタ
ル酸無水物、メタキシリレンジアミン、イソホロンジア
ミン、ジエチルトリレンジアミン及び例えば下記式
(6)、
【0027】
【化9】
【0028】或は下記式(7)
【0029】
【化10】
【0030】で表される化合物等の前記式(3)の化合
物から選ばれる1種以上が好ましい。これらは単独で用
いてもよく、併用してもよい。本発明のエポキシ樹脂組
成物において硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキ
シ基1当量に対して0.7〜1.2当量が好ましい。エ
ポキシ基1当量に対して、0.7当量に満たない場合、
あるいは1.2当量を超える場合、いずれも硬化が不完
全となり良好な硬化物性が得られない恐れがある。
【0031】また上記硬化剤を用いる際に硬化促進剤を
併用しても差し支えない。用いうる硬化促進剤の具体例
としては2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾ
ール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダ
ゾ−ル類、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、
1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−
7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン等のホ
スフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物等が挙げら
れる。硬化促進剤はエポキシ樹脂100重量部に対して
0.1〜5.0重量部が必要に応じ用いられる。
【0032】本発明のエポキシ樹脂組成物は必要により
無機充填材を含有する。用いうる無機充填材の具体例と
してはシリカ、アルミナ、タルク等が挙げられる。無機
充填材は本発明のエポキシ樹脂組成物中において0〜9
0重量%を占める量が必要に応じて用いられる。更に本
発明のエポキシ樹脂組成物には、シランカップリング
剤、ステアリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、
ステアリン酸カルシウム等の離型剤、顔料等の種々の配
合剤を添加することができる。
【0033】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記各成
分を所定の割合で均一に混合することにより得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は従来知られている方法と
同様の方法で容易にその硬化物とすることができる。例
えばエポキシ樹脂及び硬化剤、並びに必要により硬化促
進剤、無機充填材及び配合剤とを必要に応じて押出機、
ニ−ダ、ロ−ル等を用いて均一になるまで充分に混合し
てエポキシ樹脂組成物を得、そのエポキシ樹脂組成物を
溶融後注型あるいはトランスファ−成形機などを用いて
成形し、さらに80〜200℃で2〜10時間加熱する
ことにより本発明の硬化物を得ることができる。
【0034】また本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエ
ン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン等の溶剤に溶解させ、ガラス繊維、カ
−ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アル
ミナ繊維、紙などの基材に含浸させ加熱乾燥して得たプ
リプレグを熱プレス成形して硬化物を得ることもでき
る。この際の溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該
溶剤の混合物中で通常10〜70重量%、好ましくは1
5〜70重量%、特に好ましくは15〜65重量%を占
める量を用いる。
【0035】
【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明する
が、以下において部は特に断わりのない限り重量部であ
る。
【0036】合成例1 温度計、滴下ロート、冷却管、撹拌器を取り付けたフラ
スコに窒素ガスパージを施しながら前記式(4)で表さ
れる化合物145部をエピクロルヒドリン370部、ジ
メチルスルホキシド92.5部に溶解させた。更に45
℃に加熱しフレーク状水酸化ナトリウム40部を100
分かけて分割添加し、その後、更に45℃で2時間、7
0℃で1時間反応させた。反応終了後、ロータリーエバ
ポレーターを使用し、130℃で加熱減圧下で過剰のエ
ピクロルヒドリン及びジメチルスルホキシド等を留去
し、残留物に402部のメチルイソブチルケトンを加え
溶解した。
【0037】更にこのメチルイソブチルケトンの溶液を
70℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液1
0部を添加し1時間反応させた後、反応混合物の水洗浄
液のpHが中性となるまで水洗を繰り返した。更に水層
は分離除去し、ロータリエバポレーターを使用して油層
から加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去し、前記
式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)191部を得
た。得られたエポキシ樹脂は液状でありエポキシ当量は
212g/eqであった。尚、エポキシ樹脂(A)につ
いてエームズ試験を行ったところ陰性であった。
【0038】合成例2 合成例1において前記式(4)の代わりに前記式(5)
で表される化合物152部を用いて、後は実施例1と同
様に反応を行い、前記式(2)で表されるエポキシ樹脂
(B)189部を得た。得られたエポキシ樹脂は液状で
ありエポキシ当量は220g/eqであった。尚、エポ
キシ樹脂(B)についてエームズ試験を行ったところ陰
性であった。
【0039】実施例1〜4 実施例1及び2として得られたエポキシ樹脂(A)及び
エポキシ樹脂(B)に対し硬化剤としてメチルヘキサヒ
ドロフタル酸無水物(MHHPA;エームズ試験は陰
性)前記式(6)で表される化合物(エームズ試験は陰
性)を、硬化触媒として2−エチル−4−メチルイミダ
ゾール(2E4MZ)を用いて表1の配合物の組成の欄
に示す重量割合で配合し、混合した後、金型に注型し、
その後80℃で2時間、120℃で2時間、更に200
℃で5時間硬化せしめて試験片を作成し、下記の条件で
ガラス転移点及び吸水率を測定した。結果を表1にあわ
せて示す。
【0040】ガラス転移点 熱機械測定装置(TMA):真空理工(株)製 TM−
7000 昇温速度:2℃/min 吸水率 試験片として直径5cm×厚み3mmの円盤型の硬化物
を用いて、100℃の水中で24時間煮沸し、その前後
の重量変化より算出した(%)。
【0041】
【表1】 表1 実 施 例 1 4 5 6 配合物の組成 エポキシ樹脂(A) 100 100 エポキシ樹脂(B) 100 100 MHHPA 79 76 化合物(6) 30 29 2E4MZ 1 1 0 0 硬化物の物性 ガラス転移点(℃) 165 168 151 153 吸水率(%) 0.9 1.0 1.1 1.2
【0042】本発明のエポキシ樹脂のエポキシ樹脂組成
物はエームズ試験が陰性で低毒性であり、その硬化物
は、比較的高いガラス転移点及び低い吸水率を示した。
【0043】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、従来一
般的に使用されてきたエポキシ樹脂組成物と比較して低
毒性であり、その硬化物は耐熱性及び耐水性に優れた硬
化物を与えことができ、成形材料、注型材料、積層材
料、塗料、接着剤、レジストなどの広範囲の用途にきわ
めて有用である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)下記式(1)或は(2)で表される
    化合物から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂 【化1】 (式(1)中、Gはグリシジル基を、nは正数をそれぞ
    れ表す。) 【化2】 (式(2)中、Gはグリシジル基を、nは正数をそれぞ
    れ表す。) (b)硬化剤 を含有してなるエポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】成分(b)である硬化剤がメチルヘキサヒ
    ドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メ
    チルテトラヒドロフタル酸無水物、メタキシリレンジア
    ミン、イソホロンジアミン、ジエチルトリレンジアミン
    及び下記式(3) 【化3】 (式(3)中、R1 〜R4 は水素原子或は炭素数1〜4
    のアルキル基を表すが、R1 とR2 のいずれか一方及び
    3 とR4 のいずれか一方は、アルキル基である。)で
    表される化合物から選ばれる1種以上である請求項1記
    載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】硬化促進剤を含有する請求項1または2記
    載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】無機充填材を含有する請求項1、2及び3
    のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3及び4記載のエポキシ樹
    脂組成物を硬化してなる硬化物。
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