JPS6169826A - ポリグリシジルエーテル - Google Patents

ポリグリシジルエーテル

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JPS6169826A
JPS6169826A JP19167384A JP19167384A JPS6169826A JP S6169826 A JPS6169826 A JP S6169826A JP 19167384 A JP19167384 A JP 19167384A JP 19167384 A JP19167384 A JP 19167384A JP S6169826 A JPS6169826 A JP S6169826A
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polyglycidyl ether
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resin
dihydroxynaphthalene
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Takanori Urasaki
浦崎 隆徳
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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】 産業上の利用分野 本発明は、新規なポリグリシジルエーテル、その製法な
らびにそれから得られる樹脂に関するものである。
本発明のポリグリシジルエーテルから得られるエポキシ
樹脂は耐熱性の熱硬化性樹脂であり、ガラス転移温度が
270℃以上、特に好ましくは300℃以上で耐熱性に
すぐれ且つ吸水率か小さく、たとえば高弾性率III(
炭素!I雑、アラミド糧維なと)を補強材として用いた
場合には高耐熱性複合材料として用いることができるも
のである。
従来技術 耐熱性エポキシ樹脂を製造する方法としては1)テトラ
グリシジルメチレンジアニリンとジアミノジフェニルス
ルホンを硬化させる。2)フェノールノボラックのポリ
グリシジルエーテルをジアミノジフェニルスルホンと硬
化させる。3)上記ジアミノジフェニルスルホンのかわ
りにジシアンジアミドを硬化剤として用いる等の方法が
良く知られている。しかしこれらの方法で得られたもの
も耐熱性不充分であったり吸水性が大きいなどの欠点が
ある。
発明の目的 本発明の目的は耐熱性にすぐれ且つ吸水率の小さいエポ
キシ樹脂をあたえるポリグリシジルエーテルを(d目る
ことであり、このポリグリシジルエーテルを硬化させ、
高弾性率繊維(炭素繊紺。
アラミド繊組など)で補強すると耐熱性、耐湿熱性のす
ぐれた複合材料を得ることが出来る。
発明の構成 本発明は、 1)ジオキシナフタレンを主たるフェノール成分とし、
下記式(I) R−CHO・・・(I> [ただし、式中Rは水素原子、低級アルキル基、フェニ
ル基、ヒドロキシフェニル基、ハロゲン置換フェニル基
である] で表わされるアルデヒドを主たるアルデヒド成分とし、
分子中にナフタレン核を2個以上含むノボラック型樹脂
の上記ジオキシナフタレンに由来する水酸基の少くとも
一部がグリシジルエーテル化されたポリグリシジルエー
テルと2)ジオキシナフタレンと下記式(I)R−CH
O・・・(I) [ただし、式中Rは水素原子、低級アルキル基、フェニ
ル基、ヒドロキシフェニル基、ハロゲン置換フェニル基
である] で表わされるアルデヒドを酸性触媒のもと反応させて刷
られる分子中にナフタレン核を2個以上含むノボラック
型樹脂とエピクロルヒドリンとを反応させることを特徴
とするポリグリシジルエーテルの製法および 3)ジヒドロキシナフタレンを主たるフェノール成分と
し、下記式(I) R−CHO・・・(I) [ただし、式中Rは水素原子、低級アルキル基、フェニ
ル基、ヒドロキシフェニル基、ハロゲン置換フェニル基
である] をアルデヒド成分とし、分子中にナフタレン核を2個以
上含むノボラック型樹脂の上記ジヒドロキシナフタレン
に由来する水酸基の少くとも一部がグリシジルエーテル
化されたポリグリシジルエーテルをエポキシ系硬化剤で
硬化して得られる耐熱性エポキシ樹脂である。
本発明においてジヒドロキシナフタレンは従来公知の1
,5−ジヒドロキシナフタレン、1.6−ジヒドロキシ
ナフタレン、1.7−ジヒドロキシナフタレン、2.6
−ジヒドロキシナフタレン、  2.7−ジヒドロキシ
ナフタレン、1.4−ジヒドロキシナフタレン、1,2
−ジヒドロキシナフタレン、1.3−シヒドロキシナフ
タレン、2.3−ジヒドロキシナフタレンなどが用いら
れるが、 1.6−ジヒドロキシナフタレン、2.7−
ジヒドロキシナフタレンが好ましく、特に1.6−ジヒ
ドロキシナフタレンが好ましい。
1.6−ジヒドロキシナフタレンからは目的のノボラッ
ク型樹脂が容易に得られるほかこのノボラック型樹脂よ
り得られる新規ポリグリシジルエーテルは融点が低く成
形性にすぐれているほか、これを硬化して1!l?られ
るエポキシ樹脂の耐熱性もすぐれている。本発明におい
てこれらジヒドロキシナフタレンに対して小割合のフェ
ノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、α−
ナフトール、B−ナフトールなどのフェノール類を共重
合成分として用いることができる。
ンズアルデヒド、 p−ヒドロキシベンズアルデヒド、
クロルベンズアルデヒド、ブロムベンズアルデヒドなど
であり、このうちホルムアルデヒド。
p−ヒドロキシベンズアルデヒドが好ましい。
本発明において新規なポリグリシジルエーテルはノボラ
ック型樹脂の分子中にナフタレン核を2個以上含むもの
を骨格とするものであり、好ましくはノボラック型樹脂
中ナフタレン核を2.2〜6個まで含むもので、特に好
ましくは2.3〜5個まで含むもので、更に好ましくは
2.5〜4個含むものである。
ただし上記式<I)においてRがヒドロキシフェニル基
の場合は好ましくはナフタレン核を2〜5個含むもので
、特に好ましくは2,2〜4個、更に好ましくは2.5
〜3gJA含むものである。
分子中に含まれるナフタレン核の数が少ないと1りられ
るエポキシ樹脂の耐熱性は不完5)であり、またナフタ
レン核の数が多くなるとポリグリシジルエーテルの溶融
時の粘度が大きくなるほか、融点も同時に高くなり、エ
ポキシ樹脂の成形性が悪できる。ここでジオキシナフタ
レンとアルデヒドの仕込み割合は目的とするノボラック
樹脂の重合度によって:l!1節されるがジオキシナフ
タレン1モルに対して0.5〜1モルの範囲が用いられ
る。
ここで、ノボラック型樹脂を製造するに際し酸性触媒を
用いるが、かかる酸性触媒としては具体的には硝酸、硫
酸、塩酸、リン酸、メタンスルホルミニ゛クム、塩化ス
ズ、塩化亜鉛、塩化鉄、塩化チタンなどのルイス駁、シ
ュウ醗などを用いることができる。
これらのうちでもプロトン酸、シュウ酸を用いることが
好ましい。
これらの触媒の使用爪は原料ジヒドロキシナフタレンに
対して0.001〜0.05モル倍の間で選定される。
本発明においてフェノール成分としてのジヒドロキシナ
フタレンとアルデヒド成分としての上記アルデヒドの酸
性触媒存在下における反応は通常50〜250℃の間で
行なわれる。
またこの反g6温度は初期段階は50〜150℃の間で
行なわれ必要に応じて反応温度を更に上昇させる。また
反応時間は、1時間〜10時間の範囲で選定できる。
本発明の上記反応を触Wなしで行う場合には重合度の上
昇にともなってノボラック型樹脂の融点が上昇してくる
ので昇温することが望ましい。
また上記反応はトルエン、クロルベンゼン、ジクロルベ
ンゼン、ニトロベンゼン、ジフェニルエできる。
つぎに本発明のポリグリシジルエーテルは上記の方法で
合成されたノボラック型樹脂にエピクロルヒドリンを反
応させることによって得られる。
この反応は従来公知のノボラック型フェノール樹脂とエ
ピクロルヒドリンからポリグリシジルエーテルを得る方
法に準じて行うことができる。この反応は、 1)ノボラック型樹脂と過剰のエピクロルヒドリンの混
合物に苛性ソーダ、苛性カリなどのアルカリ金底水酸化
物の固体またはm原水溶液を加えて50〜120℃の間
の温度で反応させる。
2)ノボラック型樹脂と過剰のエピクロルヒドリンにテ
トラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアン
モニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウム
クロライドなどの第4級アンモニウム塩を触媒口加えて
70〜150℃で反応させて得られるポリハロじドリン
エーテルに苛性ソーダ、苛性カリなどのアルカリ金属水
酸化物の固体または濃厚水溶液に加えて再び20〜10
0℃の間、好ましくは30〜80℃の間、特に好ましく
は40〜70℃の間の′fA度で反応さけてポリハロヒ
ドリンエーテルを閉口させて目的のポリグリシジルエー
テルを得る方法 である。
このうち2)の方法で行う方がポリグリシジルエーテル
合成中にゲルの生成が少ない上、それを用いて得られる
硬化物の耐熱性がすぐれており好ましい。
上記の方法においてエピクロルヒドリンの使用;はノボ
ラック型樹脂中のナフタレン成分に対して、 1)の方法によるときは5〜100倍モル、好ましくは
20〜50倍モル 2)の方法によるときは5〜50倍モル、好ましくは1
0〜40f8モル の範囲であり、また苛性ソーダ、苛性カリなどのアルカ
リ金属水酸化1171の使用Qは I)、2)の方法と
ともに7・1てラック梨樹11H中の水酸基に処1して
0.9〜i、2(LEルの範囲であり、史に2)の方法
物を含むので、通常反応混合物より未反応のエピクロル
ヒドリンを蒸留除去したのち、水溶性無態物は水による
抽出、濾別などの方法で除去し、エポキシ樹脂を製造す
るのに適したポリグリシジルエーテルを1qる。
口のようにして得られるポリグリシジルエーテルはエポ
キシ当Qが240 (g/当量)以下、好ましくは20
0 (g/当i)以下、特に好ましくは180 (9/
当泄)以下、更に好ましくは175 (9/当量)以下
で、このようなポリグリシジルエーテルより得られるエ
ポキシ樹脂は耐熱性がすぐれている。
本発明の新規ボ1ジグリシジルエーテルは従来公知のエ
ポキシ系硬化剤によって硬化できる(「エポキシ樹脂」
垣内弘FA(昭晃堂)昭和45年9月30日発行109
頁〜149頁)。これにはアミン類。
W1焦水物、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂。
三フッ化ホウ素アミンフンブレックス、ノボラック樹脂
、ジシアンジアミドなどをあげることができる。
具体的にはジエチレントリアミン、トリエチレニルメタ
ン、  4.4’ −ジアミノジフェニルスルホン、 
 3.3’−ジアミノジフェニルスルホン、2.4−ト
ルイレンジアミン、  4.4’ −ジアミノジフェニ
ルエーテル、  3.4’  −ジアミノジフェニルエ
ーテル、アニリン−ホルマリン樹脂などの芳香族アミン
:前記脂肪族アミンまたは芳香族アミンとモノエポキシ
化合物(エチレンオキサイド、フェニルグリシジルエー
テル、ブチルグリシジルエーテルなど)、ポリエポキシ
化合物(ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、レ
ゾルシンのジグリシジル゛[−チルなど)またはアクリ
ロニトリルなどとのアダクト:無水フタル酸、無水ヘキ
サヒドロフタル酸、ナジック酸無水物、メチルナジック
Fi無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸無水物、トリメリット酸無水物グリセリ
ントリストリメテート、エチレングリコールビストリメ
リテートなどのFILwA水物;ダイマー酸とジエチレ
ンテトラミン、トリエチレンテトラミンなどとのポリア
ミド樹脂;メルカブタンウス:フェノール。クレゾール
とホルマリンとより宥られるU(分子mノボラック樹脂
ニジシアンジアミドなどである。
本イヲ明の1′i現ポリグリシジルエーテルは前記の如
〈従来公知のエポキシ樹脂用硬化剤で硬化できるが芳香
族ポリアミンおよび/またはジシアンジアミドで硬化さ
せると特にすぐれた効果を発揮する。
これらの中でも4,4′ −ジアミノジフェニルスルホ
ン、  3.3’ −ジアミノジフェニルスルホン。
ジシアンジアミドが特に好ましく用いられる。
本発明の新規なポリグリシジルエーテルは、前記エポキ
シ系硬化剤と共に硬化させる。
ここでアミン剤、ポリアミド樹脂、ポリスルフィド樹脂
、三フフ化ホウ素アミンコンプレックス。
ノボラック樹脂などの使用量−二当該ポリグリシジルエ
ーテルの中に含まれるエポキシuMに対してこれら硬化
剤中の活性水素量が0.5〜1.5モル倍m、好ましく
は0.8〜1.2モル倍ネになるように、酸無水物の使
用量(は当該ポリグリシジルエーテルるエポキシr0に
対して i、、’20〜1./3倍モル、好ましくは+
、′1o〜1/4倍である。
かがる硬化反応に際して必要なら硬化促進剤を小割合用
いることができる。
ここで硬化促進剤としてはたとえばトリエチルアミン、
トリブチルアミン、ジメチルベンジルアミンなどの第3
級アミン、フェノール、クレゾール、ブチルフェノール
、ノニルフェノール、クロルフェノール、レゾルシノー
ル、ポリビニルフェノールなどのフェノール類;イミダ
ゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾールなどのイ
ミダゾール類;またはこれらの酢酸塩などの塩類をあげ
ることができる。
本発明のポリグリシジルエーテルには前記硬化剤と必要
に応じて硬化促進剤を加えてそのまま硬化できるが、ア
セトン、メチルエチルケトン、メヂルブチルケトン、ジ
エチルケトンなどのケトン類;メチルセロソルブ、エチ
ルセロソルブなどのアルコール類ニジオキサン、テトラ
ヒドロフランなどの環状エーテル類ニジメチルホルムア
ミド。
て硬化剤、必要に応じて硬化促進剤を均一に分散または
溶解させてから溶媒を除去して硬化させることもできる
本発明のポリグリシジルエーテルの硬化反応は60℃以
上でも進行するが、好ましくは100℃以上250℃の
間の温度に加熱して行うことができる。
硬化時間は通常0.5〜5時間である。またここで得ら
れる硬化物は好ましくは150℃以上の温度でキユアリ
ングすることにより耐熱性の向上がはかられる。
なお本発明のWi現ポリグリシジルエーテルはそれ自体
単独で前記硬化剤と共に硬化させてすぐれたエポキシ樹
脂を与えるが従来公知のエポキシ化合物と併用して使用
することもできる。
作  用 本発明のポリグリシジルエーテルは低融点で溶解性にす
ぐれ、たとえば前記芳香族ポリアミン。
ジシアンジアミドなどの硬化させた硬化物はガラス転移
温度が270℃以上、好ましくは300℃以上。
特に好ましくは320℃以上で、且つ 100℃熱水中
樹脂はこのような特徴をもっているので特に補強材とし
て高弾性率繊維(炭素繊維、アラミド繊維など)3用い
た場合にはすぐれた高耐熱性複合材料を与えるものであ
る。
つぎに実施例をあげて本発明について説明する。
実施例中1部」とあるところは「重り部」を表わす。
実僚例1 1,6−シヒドロキシナフタレン 160部、ホルマリ
ン(35%)57部、シュウ^り 18部、水 18部
を100〜120℃に加熱して8部間反応させた。つづ
いてこの反応物に水を110えて加熱し、デカンテーシ
づンr 7kを分ガ1し、ついで生成物1.180℃減
圧下で乾燥した。
得られたノボラック型樹脂は 168部で融点 165
℃、ジオキサンにとかして凝固点降下法により求めた分
子コは400(分子中にナフタレン核を2,4個含む)
であった。
このノボラック型樹脂の赤外スペクトルを図1、加熱し
たの550%苛性ソーダ水溶、9100部を60℃で減
圧下に2時間かけて加えた。この量水をエピクロルヒド
リンと共沸させて反応系外に除去した。
苛性ソーダ水溶液滴下後更に2時間開条件で反応させた
のち、過剰のエピクロルヒドリンの一部を酸水溶Pfi
洗浄1(中性になるまで水洗し、エピクロルヒドリンを
減圧下で除去して目的とするポリグリシジルエーテル1
45部を得た。ここで19られたポリグリシジルエーテ
ルt、i融点65℃で・塩酸ジAキサン法で求めたエポ
キシ当争は160 (9/当量)であり、またジオキサ
ンにとかして凝固点降下法で求めた分子[F]は 78
0であった。またポリグリシジルエーテルの赤外吸収ス
ペクトルは図2に示しtこ 。
上記ポリグリシジルエーテル16部に4.4′ −ジア
ミノジフェニルスルホン6部とアセトン20部をカロえ
て溶液とし、80℃でアセトンを蒸発させてからプレス
成型機を用い常法によってl0AI/ riの加圧下1
90℃で厚さ2 rm 、幅6 m 、長さ 120 
tnmの成型片を得た。この成型片3220℃4時間キ
ユアリングし、100℃水中で10日間処理し、吸水率
を求めた結果、吸水率は4.4%であった。
一方上記ポリグリシジルエーテル80部に4.4′−ジ
アミノジフェニルスルホン31部とアセトン110部を
力0えたi′8液を調製し、それに炭素繊維ここでqだ
プリプレグは一方向にならべ、金型温度180℃にて1
時間加圧成型し、220℃で4時間キユアリングして、
厚み2 m 、幅12rnm、長さ120M、繊維含量
65体積%の一方向炭素繊維強化樹脂成型片を17だ。
この成型片について25℃と200℃の各々の温度条件
下、○゛曲げ強度をスパン64 tymで3点曲げ試験
法により測定する一方、デュポン社DMA (モデル1
090)によってガラス転移温度をしらべ樹脂の耐熱性
を評価した。結果は表1に示した。
表  1 (以下余白) で曲げ強度を求めた結果 +1(>K9.・mrAを示
し、耐G熱性にすぐれていることがわかった。
実施例2 1.6−シヒドロキシナフタレン 160部、 p−ヒ
ドロキシベンズアルデヒド66部、o−1−ルエンスル
ボン酸05部を 150〜190℃で6部間窒素気流中
で加熱反応させた。この間反応の結果生成してくる水は
系外に除去した。
ここで得られた生成物は粉砕後水洗し、90℃で減圧下
に乾燥した。
収り214部、@点り70℃、ジオキサンにとかし、凝
固点降下法で求めた分子量は480(分子中にナフタレ
ン核を2.2個含む)であった。またここで(りたノボ
ラック型樹脂のみ外吸収スペクトルは図3に示した。
ついで口のノボラック型樹脂100部にエピクロルヒド
リン2000部とトリメチルベンジルアンモニウムクロ
ライド 10部を加え120℃で3時間加熱したのら5
0部ム)性ソーダ水溶液 + 04 el(を60℃で
減シジルエーテル140部を冑だ。ここで得られたポリ
グリシジルエーテルは融点40℃、エポキシ当M165
 (SF /’当吊)3分子の730であった。
また本ポリグリシジルエーテルの赤外吸収スペクトルは
図4に示した。
上記ポリグリシジルエーテル16.5部に3.3’ −
ジアミノジフェニルスルホン6部とアセトン20部を加
えて溶液とし、80℃でアセトンをとばし、実施例1と
同様プレス成型し、キユアリングし、100℃水中10
日間処理して吸水率を求めた。吸水率は4.5%であっ
た。
−5上記ポリグリシジルエーテル82部に3,3′−ジ
アミノジフェニルスルホン31部とアセトン110部を
加えた溶液を用い、実施例1と同様炭素電離を強化材と
する一方向炭素I!維強化樹脂成型片をつくり、その耐
熱性をしらべ、結果を表2に示した。
(以下余白) 表  2 (以下余白) 実施例3 ホルマリンク35%)の添加量を65部とした以外13
実施例1と同様に反応させてノボラック型樹脂172部
を10だ。この樹脂は融点300℃以上9分子■)ま4
80(分子中にナフタレン核を2.9個含む)であった
。このノボラック型樹脂 100部にエピクロルヒドリ
ン2000部とトリメチルベンジルアンモニウムクロラ
イド1部を加え120℃で3時間反応させたのら50%
苛性ソーダ水溶液を実施例1と同様添加反応させ、分離
精製して目的とするポリグリシジルエーテル145部を
得た。
ここで得られたポリグリシジルエーテルは融点140℃
、エポキン当量162 (S? /当の)0分子m10
80であった。
実施例4 ゛1,6−シヒドロキシナフタレン160部、ホルマリ
ン(35%)69部、シュウ駁1.8部、水18部、ク
ロルベンゼン160部を100℃〜110℃に加熱して
8時間反応させた。ついでこの反応物を減圧下に100
℃に加熱して水J5よび溶媒を除ムしてノボラック型樹
脂 173部を得た。この樹脂は融点300℃以上1分
子■は640(分子中にナフタレン核を3.8個含む)
であった。
このノボラック型樹脂 100部にエピクロルヒドリン
2000部、ア(〜う1デルアンモニウムブロマイド2
部を加え110℃で3時間反応し、ついで50%苛性ソ
ーダ水溶液102部を60℃減圧下に実施例1と同様添
加して反応し、分離、精製して目的とづ−るポリグリシ
ジルエーテル146部を得た。
ここで轡られたポリグリシジルエーテルは融点240℃
、 エホキシ当m 165(g/Pm) 、 5)子N
1400であった。
実施例5〜6 実施例3〜4のポリグリシジルエーテル680部に 4
.4′ −ジアミノジフェニルスルホン30部とアセト
ン100部を加えた溶液を各々調整し、実施例1と同様
にし′C炭素IJ&維を強化材として含むプリプレグを
つくり、加圧成形して一方向炭素繊随強化樹脂成形片を
得た。この成形片は220℃で4時間キユアリングして
から実施例1と同様樹脂の耐熱性を評価した。
結果は表3に示した。
(以下余白) 表  3 く以下余白)
【図面の簡単な説明】
図1は実施例1で(qられたノボラック型樹脂の赤外チ
i−トである。図2は実施例1でI!lられたポリグリ
シジルエーテルの赤外チャートである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ジオキシナフタレンを主たるフェノール成分とし、
    下記式( I ) R−CHO・・・( I ) [ただし、式中Rは水素原子、低級アルキル基、フェニ
    ル基、ヒドロキシフェニル基、ハロゲン置換フェニル基
    である] で表わされるアルデヒドを主たるアルデヒド成分とし、
    分子中にナフタレン核を2個以上含むノボラック型樹脂
    の上記ジオキシナフタレンに由来する水酸基の少くとも
    一部がグリシジルエーテル化されたポリグリシジルエー
    テル。 2)ジオキシナフタレンと下記式( I ) R−GHO・・・( I ) [ただし、式中Rは水素原子、低級アルキル基、フェニ
    ル基、ヒドロキシフェニル基、ハロゲン置換フェニル基
    である] で表わされるアルデヒドを酸性触媒のもと反応させて得
    られる分子中にナフタレン核を2個以上含むノボラック
    型樹脂とエピクロルヒドリンとを反応させることを特徴
    とするポリグリシジルエーテルの製法。 3)ジヒドロキシナフタレンを主たるフェノール成分と
    し、下記式( I ) R−CHO・・・( I ) [ただし、式中Rは水素原子、低級アルキル基、フェニ
    ル基、ヒドロキシフェニル基、ハロゲン置換フェニル基
    である] をアルデヒド成分とし、分子中にナフタレン核を2個以
    上含むノボラック型樹脂の上記ジオキシナフタレンに由
    来する水酸基の少くとも一部がグリシジルエーテル化さ
    れたポリグリシジルエーテルをエポキシ系硬化剤で硬化
    して得られる耐熱性エポキシ樹脂。
JP19167384A 1984-09-14 1984-09-14 ポリグリシジルエーテル Granted JPS6169826A (ja)

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