JPS5962633A - 金属原子含有エポキシ樹脂の製造方法 - Google Patents

金属原子含有エポキシ樹脂の製造方法

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JPS5962633A
JPS5962633A JP58143622A JP14362283A JPS5962633A JP S5962633 A JPS5962633 A JP S5962633A JP 58143622 A JP58143622 A JP 58143622A JP 14362283 A JP14362283 A JP 14362283A JP S5962633 A JPS5962633 A JP S5962633A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明1d重合体鎖に化学的に結合している金属原子の
7種又はそれ以上を含有する熱硬化性エポキシ重合体類
に関する。
Robert C,5hafferの米国特許第41.
 /g!、θグ3号はタングステンカーボニル及び(又
は)モリブデンカーボニル金属原子を結合する熱可塑性
及び熱硬化性重合体類を開示している。金属原子は少な
くとも7個の遊離カルホキフル基を含有する単量体又は
重合体を、タングステン又はモリブデンとピロリジンと
の反応生成物と反応せしめることによシ重合体に結合せ
しめられている。
Wl l l lam L、 Tarasenの米国特
許第p、 2t+、 gl、g号はエポキシ樹脂を、タ
ングステンカーボニル及び(又は)モリブデンカーボニ
ルとピロリジンとの反応生成物である処の金属錯体と反
応ぜしめることにより生成される化学的に結合、rる金
属原子を含有するエポキシ樹脂を開示している。
エポキシ樹脂の性質は、それにボロン、モリブデン、レ
ニウム、タングステン、ジルコニウムよシ成る群よシ選
ばれる少なくとも7つの金属を結合せしめることによっ
て改善できることが発見された。エポキシ樹脂に結合さ
れる特殊の金、(4の選択又はこれらの金属の組合せは
望まれる特定の樹脂の性質により変る。斯くて、本発明
によれば、金属含有熱硬化性樹脂はエポキシ1σ(脂と
次の群よシュ3孟択される7種又は夫以上の金属化合物
とを反応すしめることによって生成される: (a)  、2個以上のヒドロキシ基を含廂するポリオ
ールと硼酸との反応生成物; (b)  、2個以上のヒドロキシ基を含有するポリオ
ールと、タングステンカーボニルとビロリジントの反応
生成物である処の金属錯体との反応生成物; (c)  e2個以上のヒドロキシ基を含イ1するポリ
オールと、レニウムカーボニルとピロリジンとの反応生
成物である処の金属錯体との反応生成物;(d)  2
個以上のヒドロキシ基を含有するポリオールと、モリブ
デンカーボニルとピロリジントノ反応生成物である処の
金属錯体との反応生成物;及び (e)  ジルコニウム アセテート。
前項(b) 、(c) 、(d)に示す反応生成物はそ
れ自体新規化合物である。
エポキシ樹脂系に結合するための金属は、ジルコニウム
アセテートとして反応に導入されるジルコニウムを除き
、エポキシ重合体との反応に先立ちプレポリマーとして
生成される。プレポリマーは2個以上のヒドロキシ基を
含有するポリオール例えばグリセロチル、エリトリトー
ル、ソルビトールト硼酸、モリブデンカーボニル/ピロ
リジン錯体、レニウムカーボニル/ピロリジン錯体又は
タングステンカーボニル/ピロリジン錯体とを反応せし
めることによって生成される。
金属カーボニル/ピロリジン錯体は文献、例えばlno
rganlc ChemlStry 、 Vo13./
U、 /9/、グ年コ月第、、2.!−7〜289頁の
Fow I es池著’ TheReactions 
of Group VI Metal Carbony
ls wlthPyrrollcllne、Plper
azlne and Morphollne ’  K
おける記事に見い出される多くの方法の一つによって生
成することができる。ピロリジン−金属カーボニル錯1
本より成る反応生成物は爾後の反応のために微粉末に粉
砕される。
有俵金属先駆物質における金属の量は硼酸又は金属カー
ボニル/ピロリジン錯体との初めの反応に1更用される
ポリオールの量を増減することによって変えることがで
きる。最大量のボロンは3:/の硼酸対グリセロールの
モル比が使用されるとき田られる。この比はいずれのイ
ンクレメント(1ncr91nGnt )においてもプ
レポリマーにおいて望まれるボロンの含有量により3:
/から/:3のfdill酸対ポリオールの比に減ぜら
れる。多くの場合、760℃が望ましい反応温度である
最大量のタングステンは/:2モル比のタングステンカ
ーボニル/ピロリジン錯体対ポリオールが使用されると
き得られる。何れのインクレメントにおいても、タング
ステンの量は/:lIモル比のタングステンカーボニル
/ピロリジン対ポリオールに減ぜられる。多くの場合、
790℃が望ましい反応温度である。
最終エポキシ樹脂におけるジルコニウムの量はエポキシ
共重合へ反応せしめられるジルコニウムアセテートの量
を−変えることによって調節されろう最終共1において
、ジルコニウムアセテートの量は所望の金属含有量によ
979重)社L1λ重−駄%鷹での範囲である。
本発明に使用するのに適するエポキシ4,11脂は周知
である。その−例はエビクロロヒドリンとビスフェノー
ルA(即ち、ビス(lI−ヒドロキシフェニル)ジメチ
ルメタン)との縮合生成物として通常生成されるビスフ
ェノールAのジグリシジルエーテルである。エビクロロ
ヒドリンと他の多価アルコールとの縮合生成物、例えば
ビスフェノールF (即ち、’I、 4L’ −ジヒド
ロキシビフェニル)のジグリシジルエーテルも又使用さ
れる。他の適当なエポキシ樹脂はエポキシ化グリセリン
ジ脂肪族エステル類、/、グ′−ビス(2,3−エポキ
シ−プロポキシ)ベンゼン”、/、3−ビス(2゜3−
エポキシ−プロポキシ)ベンゼン;+、l−ビス(,2
,3−エポキシ−プロポキシ)ジフェニルエーテル;7
1g−ビス(2,3−エボキシープロボギシ)オフクン
;/、l −ビス(,2,、3−エボギシープ「1ボキ
シ)シクロヘキザン;り。
グービス(2−ヒドロキシ−3,グ′−エボキシーグト
ギシ)−スークロロシクロヘギサン;/。
3−ビス(,2−ヒドロキシ−3,ダーエボキシーブト
ギシベンゼン)及び/、クービス(,2−ヒドロギシー
ク、ターエポキシ〜ペントキシ)ベンゼンより誘尋さね
、るものを泣きする。
本発明を実施するに当シ都合よく使用される市販のエポ
キシ樹脂は、:)、 30−2 g Oの範囲のエポキ
シ当:ftと23℃−r 15.00θ〜22.300
 センチポアズの範囲の粘度とを有するビスフェノール
への粘i、y+なジグリシジルエーテル、Epon g
2g テhる。1・jl用される110の市販のエボキ
7、樹脂は/71゜・〜/g/びル范111jのエポキ
シ当qh ト、!iλ℃で35.θθθ〜70,000
 センチポアズの1@曲の:j告度とを有するフェノー
ル−ホルムアルデヒドノボラック(novolac )
のポリグリシジルエーテル、DOWDEN −4’3g
である。
エポキシ樹脂は、材料を結合(7、反応混合物を好まし
くは約75〜15θ℃の範凹内で加熱することによって
/ツ又は夫以上の金属化合物と反応せしめられる。エポ
キシ樹脂と反応する金属化合物の量は硬化する樹脂の所
望の性質によシ広く変わる。これらには最終樹脂に望ま
れる金属含有量、所望の金属の特定の原子比、炭素形成
特性(charforming characterl
stlcs八耐酸化性、エネルギー吸収、へ望の硬化温
度及び(lidの物理的性質全包含する。好ましくは、
最終樹脂は重量で約50チ乃至97チ以上のエポキシ樹
脂よシ成る。樹脂の金属成分は樹脂の分子構造の一体部
分であシ、それ故に原子又は原子に近い大きさくサイズ
)である。
本発明の金属含有エポキシ樹脂は広い種類の用途、例え
ば被覆、複合体、再含浸(relmpregnatlo
n )及び(又は)積層樹脂の如き注型品(castl
ngs )、発泡樹脂及び樹脂系に通常見い出される池
の用途のものの製造に有用である。それらは炭素質の形
式で使用することもできる。基礎のエポキシ樹脂分子に
おける金員原子のイア在は特定の関連の使用に対し多(
佼のエネルギーを吸収することのできるエポキシ樹脂マ
トリックス系の形成を可能々らしめる。
本発明の金属含有エポキシ樹脂は炭化又は黒鉛化される
ときm1jdi化性に関し独特の性質を有し又炭素/炭
素複合体を生成する際基礎マトリックスとして或は炭素
/炭素直合体の再含浸に対し使用される。炭化されない
とき、これらの樹脂は又重合体鎖の主鎖における原子金
属の結合により独特の性質を示す。炭化及び非炭化の両
者の形式において、これらの樹脂はミサイル及び航空機
工業における多くの用途に有用でちる独特のエネルギー
吸収特性を示す。
次の実施例/〜りは、熱硬化性エポキシ樹脂を生成する
のに使用される金属化合物を生成する処置を示し、その
エポキシ樹脂の生成法を実施例乙、7に示す。
実施例/ 3モルの硼taを1モルのグリセロールと反応すせ、3
時間にわたって/ 1,0℃に加熱する。清澄な透明プ
レポリマーが生成される。これは室温で固体である熱可
塑性物質でを)る。
実施例コ 1モル当−獣のモリブデンヘキザカーボニルと過剰のピ
ロリジンとを反応させて金属ピロリジン錯体を生成する
。反応の完了時に、生成物を洗浄し、微粉末に粉砕する
。この錯体1モルとグリセロール2モルとをS時間、約
74#℃で反応させ、それからさらに余分の時間、//
!i℃に保持する。
清7(J1暗黒コハク色の物質が得られ、この熱可塑性
物質は室温で固体である。
実施例3 1モル当量のレニウムカーボニルと過剰のピロリジンと
を反応させてレニウム/ピロリジン錯体を生成する。こ
の錯体1モルとグリセロールΩモルとを約735℃で7
時間反応させ、それからジメチルホルムアマイドで溶媒
化する。物質は次いで約3時間、723℃に加熱される
。DMFで溶媒化された清澄、淡コノ・り色の物質が生
成される。
実施例1 /モル当)棲のタングステンへキザカーボニルと過剰の
ピロリジンとを反応させて金属ピロリジン錯体を生成す
る。反応の完了時、生成物を洗浄し、微粉末に粉砕する
。この錯体1モルとグリセロールΩモルとを約/ダ5℃
の温fitで5時間反応させ、それから790℃にΩ時
間加熱する。清澄、コノ・り色のプレポリマーが生成さ
れる。生成する熱可塑性物7’j iJ: :、<i 
4弓で同1+−である。
実施例S /当id、の炭i!ジルコニルをコ当量以上の酢酸と約
60℃でり時間反応さぜる。゛生成ノ吻のジルコニウム
アセテートは次いで空気循@釜で9g℃に7時間加熱さ
れ、72時間空気乾燥して、乳鉢と乳棒とで粉砕される
実施例6 実施例/で生成されたボロングレボリマー/γ/乙Vに
実施例グで生成されたタングステンプレポリマー乙7.
’19fを!; 00 meの樹脂重合釜で添加する。
混合物は/!5分間にわたって76g℃に加熱され、十
分に反応させる。それから、反応生成物3θ201を別
の釜で5 mlのジメチルホルムアマイド(DMF)と
ともに700℃に加熱する。別のD M F / Om
lと5hell Epon g、2g エポキシ樹脂’
I&30fとを添加する。系は/乙k mlのDMFの
添加とともに徐々に/り5℃に加熱され、約月4 % 
D )4 Fで溶媒化された共重合体を生成する。共重
合は5.2,1一時間にわたって起る。この共重合体3
97fに実施例5で生成されたジルコニウムアセテート
A、!;gfと/ OmeのDMFとを添加する。反応
混合物は77g℃に加熱され、その時に追加のふ7/2
のジルコニウムアセテートと/θ艷のDMFとを添加す
る。追加の10m10m1l(DD煮弊(cook )
カ/ / 2 ℃テ安定トする後添加する。全体の煮沸
時間は約/、2.!r時間である。生成樹脂は約72.
5′℃の硬化温度を有する熱硬化性エポキシ化合物であ
る。それは3ツの金属、即チボロン、タングステン、ジ
ルコニウムをエポキシ樹脂に化学的に結合して含有する
。最終共重合体は耐酸化性とエネルギー吸収の性質を示
し、(責J曽にj尚する。
実施例7 実施例/で生成されたボロンプレポリマー<sog、乙
グ)を約g00meのDMFで溶媒化する。溶液は30
分間にわたって乙5℃に加熱され、その114?に同様
に生成された5 00 mlのD M FにおけるDO
W  DEN−1,?gエポキシ樹脂乙り0g4tVの
溶液をり6℃で添加する。共重合は約gθ℃の温度で2
時間にわたって起る。DMF (、rθOme )が適
当な粘既を保つためにその時間中添加される。生成樹脂
は約、200℃の硬化温度を有する熱硬化性エポキシ樹
脂である。共重合体は耐酸化性を示し、積層に適する。
本発明の熱硬化性金属倉有エポキシ樹脂は種々のく)件
で硬化される。斯くて、樹脂を硬化するためにMi14
脂はり0熱されるか又はアミン硬化剤と混合される。エ
ポキシ硬化剤は周知であシ、エポキシ41’J脂を架橋
するのに通常使用されるり1の任意のこのような試剤、
例えば多官能価アミン、多官能価゛アミンアダクト、ブ
ロックトアミン(blockedamlnθ)例えばケ
チミン或はポリアミン/が使用される。特定の硬化時間
及び−反は樹脂の所望の1勿理的状態及び生成物の特殊
の用途又は処」里17’Cよって変る。斯くして、被覆
+Jj脂は正味、釜で硬化され、一方a合山部分はホッ
トプレスで硬化きれる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 / 、2個以上のヒドロキシ基をき有するポリオールと
    金線錯体との反応生成物であって、該金属錯体はタング
    ステンカーボニル、モリブデンカーボニル及び(又は)
    レニウムカーボニルとピロリジンとの反応生成物である
    上記ポリオールと金属錯体との反応生成物。 、2 前記ポリオールはグリセロール、エリトリトール
    、ソルビトールである特許請求の範囲第1項記載の反応
    生成物。 、?、 エポキシ樹脂と次のn: (a)2個以上のヒドロキシ基を含有するポリオ・−ル
    と硼酸との反応生成物; (b)  、21+i’i1以上のヒドロキシ基を含有
    するポリオールと、タングステンカーボニルとピロリジ
    ンとの反応生成物である処の金属錯体との反応生成物; (c)  、2個以上のヒドロキシ基を含有するポリオ
    ールと、レニウムカーボニルとビ[1リジントノ反応生
    成物である処の金属錯体との反応生成物; (d)  2 聞以上のヒドロキシ基を含Mするポリオ
    ールと、モリブデンカーボニルとピロリジントの反応生
    成物である処の金属錯体との反応生成物; 及び (e)  ジルコニウム アセテート より選ばれる/ツ又はそれ以上の金属化合物とを反応せ
    しめることによって生成される金属含有熱硬化性エポキ
    シ樹脂。 グ 前記ポリオールはグリセロール、エリトリトール、
    ソルビトールである特許請求の範囲第3項記載の金属含
    有熱硬化性エポキシ樹脂。 左 前記金属化合物はポリオールと硼酸との反応生成物
    である特許請求の範囲第3項記載の金属含有熱硬化性エ
    ポキシ樹脂。 乙 前記金属化合物はポリオールと、タングステンカー
    ボニルとピロリジンとの反応生成物である処の金属錯体
    との反応生成物よシ成る特許請求の範囲第3項記載の金
    属含有熱硬化性エポキシ樹脂。 7 前記金属化合′吻はポリオールと、レニウムカーボ
    ニルとピロリジンとの反応生成物である処の金属錯体と
    の反応生成物よシ成る特許請求の範囲第3項記載の金属
    含有熱硬化性エポキシ樹脂。 と 前記金属化合物はポリオールと、モリブデンカーボ
    ニルとピロリジンとの反応生成物である処の金属錯体と
    の反応生成物よシ成る特許請求の範囲第3項記載の金属
    含有熱硬化性エポキシ樹脂。 2 前記金属化合物はジルコニウムアセテートよシ成る
    特許請求の範囲第3項記載の金属含有熱硬化性エポキシ
    樹脂。 /a 化学的に結合したボロン原子を含有する熱硬化性
    エポキシ樹脂。 /l 化学的に結合したレニウム原子を含有する熱硬化
    性エポキシ樹脂。 7ノ、化学的に結合したジルコニウム原子を含有する熱
    硬化性エポキシ樹脂。
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