JPS62153317A - Epoxy resin cured product - Google Patents
Epoxy resin cured productInfo
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- JPS62153317A JPS62153317A JP29518085A JP29518085A JPS62153317A JP S62153317 A JPS62153317 A JP S62153317A JP 29518085 A JP29518085 A JP 29518085A JP 29518085 A JP29518085 A JP 29518085A JP S62153317 A JPS62153317 A JP S62153317A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、エポキシ樹脂硬化物に関し、より詳細には、
機械的性質、電気的特性に優れ、複合材料用マトリクス
樹脂、絶縁材、あるいは接着材等、幅広く用いられてい
るエポキシ樹脂材料に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a cured epoxy resin, and more specifically,
The present invention relates to epoxy resin materials that have excellent mechanical and electrical properties and are widely used as matrix resins for composite materials, insulating materials, adhesives, etc.
本発明は、エポキシ樹脂硬化物において、特定の添加剤
を含有するエポキシ樹脂組成物を硬化して得られたエポ
キシ樹脂硬化物に特定の熱処理を施すことにより、
伸びを犠牲にすることなく高い強度及び高い弾性率をも
つエポキシ樹脂硬化物を得ることができるようにしたも
のである。The present invention achieves high strength without sacrificing elongation by subjecting a cured epoxy resin product obtained by curing an epoxy resin composition containing specific additives to a specific heat treatment. Moreover, it is possible to obtain a cured epoxy resin having a high elastic modulus.
従来、エポキシ樹脂はその硬化物において機械的性質、
特に強度、伸び、耐熱性がすぐれていることから接着材
および構造材に、また、電気的性質がすぐれていること
から絶縁材に広く用いられている。しかしこれらのエポ
キシ樹脂性能に対する要求も高くなってきており、たと
えば複合材料のマトリクス樹脂としてエポキシ樹脂を用
いる場合、高い剛性を有する樹脂が要求されているが、
架橋構造の強化等で剛性の向上を計ると、同時に耐熱性
が増大し過ぎて成形性が悪化したり伸びが著しく低下し
、複合材料における炭素繊維など補強材の強度発現率が
低くなる問題点があった。このため、硬化物において剛
性と伸びのバランスのとれたエポキシ樹脂の出現が待た
れていた。Conventionally, epoxy resins have mechanical properties in their cured products,
In particular, it is widely used in adhesives and structural materials because of its excellent strength, elongation, and heat resistance, and in insulating materials because of its excellent electrical properties. However, the demands on the performance of these epoxy resins are also becoming higher. For example, when using epoxy resins as matrix resins for composite materials, resins with high rigidity are required.
When trying to improve rigidity by reinforcing the crosslinked structure, heat resistance increases too much, which deteriorates formability and significantly reduces elongation, leading to a lower strength development rate of reinforcing materials such as carbon fiber in composite materials. was there. For this reason, the emergence of an epoxy resin with a well-balanced stiffness and elongation in its cured product has been awaited.
本発明者らは上述した如き問題点に鑑み鋭意検討した結
果、特定の添加剤を加えて硬化したエポキシ樹脂硬化物
に特定の加熱冷却処理を施すことにより、伸びを犠牲に
することなく著しく弾性率の高い樹脂硬化物が得られる
ことを見い出し、本発明を完成した。As a result of intensive studies in view of the problems described above, the present inventors have found that by applying a specific heating and cooling treatment to a cured epoxy resin material that has been cured by adding specific additives, it has been found that it has significantly increased elasticity without sacrificing elongation. The present invention was completed based on the discovery that a cured resin product with a high yield can be obtained.
本発明の要旨とするところは一般式(1)〜R3CCH
2N Rz −−−−・−−一−−・−・−(L
)0HR。The gist of the present invention is the general formula (1) to R3CCH
2N Rz −−−−・−−1−−・−・−(L
)0HR.
s
RIz R13R11CC
H2N CN R+o”−”(3)1[11
0HR,X
(R1〜R11は同一でも異なっていてもよく、水素、
炭素数1〜17の飽和または不飽和の脂肪族基、芳香族
基または複素環基であり、これらの基はハロゲン、ニト
ロ基、アルコキシ基、アリロキシ基またはアセチル基で
置換されていてもよい。s RIz R13R11CC
H2N CN R+o"-" (3) 1[11 0HR,X (R1 to R11 may be the same or different, hydrogen,
It is a saturated or unsaturated aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group having 1 to 17 carbon atoms, and these groups may be substituted with halogen, nitro group, alkoxy group, allyloxy group or acetyl group.
Xは酸素、硫黄または=N−R,,基(R84は水素、
炭素数1〜17の脂肪族基、芳香族基または複素環基で
あり、これらの基はハロゲン、ニトロ基、アルコキシ基
、アリロキシ基またはアセチル基で置換されていてもよ
い)である。〕および硬化剤から成る樹脂組成物、また
はこの樹脂組成物に硬化促進剤を配合した樹脂組成物を
硬化させた後、この硬化物をそのガラス転移温度から室
温付近の温度まで徐々に冷却して得られたことを特徴と
する弾性率及び強度が高くかつ伸度の高いエポキシ樹脂
硬化物を提供することにある。X is oxygen, sulfur or =N-R,, group (R84 is hydrogen,
It is an aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group having 1 to 17 carbon atoms, and these groups may be substituted with halogen, nitro group, alkoxy group, allyloxy group or acetyl group). ] and a curing agent, or a resin composition in which a curing accelerator is blended with this resin composition, is cured, and then the cured product is gradually cooled from its glass transition temperature to a temperature around room temperature. The object of the present invention is to provide a cured epoxy resin having a high elastic modulus, high strength, and high elongation.
前記一般式(1)〜(3)で示される添加剤は、例えば
R、0−N−C−N H−・−・(7)RI :l X
(R,〜R6、R,、R1゜およびR13は前記と同じ
意味を有する)
のうちのいずれか一つとの反応物として得られるもので
あり、具体例としてトリス(2−ヒドロキシエチル)イ
ソシアヌレート等のイソシアヌレート、エタノールアミ
ン、エタノールアニリン、N。The additives represented by the general formulas (1) to (3) are, for example, R, 0-N-C-N H-. and R13 have the same meanings as above), and specific examples include isocyanurates such as tris(2-hydroxyethyl)isocyanurate, ethanolamine, ethanolaniline, N.
N−ジメチルエタノールアミン、N、N−ジエチルエタ
ノールアミン、アミノエチルエタノールアミン、N−メ
チル−N、N−ジェタノールアミン、N、N−ジイソプ
ロピルエタノールアミン、N。N-dimethylethanolamine, N,N-diethylethanolamine, aminoethylethanolamine, N-methyl-N,N-jetanolamine, N,N-diisopropylethanolamine, N.
N−ジプチルエタノールアミン、N−メチルメタノール
アミン等のアミン化合物、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、
安息香酸等の有機カルボン酸あるいはそれらのチオ、ジ
チオカルボン酸のアミド化合物、および尿素、チオ尿素
等を挙げることができる。Amine compounds such as N-dipylethanolamine and N-methylmethanolamine, formic acid, acetic acid, propionic acid,
Examples include organic carboxylic acids such as benzoic acid, amide compounds of their thio and dithiocarboxylic acids, and urea and thiourea.
一般式(4)で示される化合物としては、エピクロルヒ
ドリン、フェニルグリシジルエーテル、シクロヘキセン
オキシド、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブ
タジェンオキシド、ジメチルペンクンジオキシド、ジグ
リシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテ
ル、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ビニル
シクロヘキセンジオキシド、リモネルジオキシド、ビス
(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、ジビニ
ルベンゼンジオキシド、レゾルシンのジグリシジルエー
テル、2−グリシジルフェニルグリシジルエーテル、3
.4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチルシク
ロヘキサンカルボキシレート、ブチルグリシジルエーテ
ル、スチレンオキシド、p−ブチルフェノールグリシジ
ルエーテル、グリシジルメタクリレート、アリルグリシ
ジルエーテル、シクロヘキセンビニルモノオキシド、ジ
ペンテンモノオキシド、α−ピネンオキシド、3−(ペ
ンタデシル)フェニルグリシジルエーテル等の低分子エ
ポキシ化合物が挙げられる。Examples of the compound represented by the general formula (4) include epichlorohydrin, phenylglycidyl ether, cyclohexene oxide, ethylene oxide, propylene oxide, butadiene oxide, dimethyl penkune dioxide, diglycidyl ether, butanediol diglycidyl ether, and ethylene glycol diglycidyl ether. , vinylcyclohexene dioxide, limonel dioxide, bis(2,3-epoxycyclopentyl) ether, divinylbenzene dioxide, diglycidyl ether of resorcinol, 2-glycidylphenylglycidyl ether, 3
.. 4-Epoxy-6-methylcyclohexylmethylcyclohexanecarboxylate, butyl glycidyl ether, styrene oxide, p-butylphenol glycidyl ether, glycidyl methacrylate, allyl glycidyl ether, cyclohexene vinyl monoxide, dipentene monoxide, α-pinene oxide, 3-( Examples include low molecular weight epoxy compounds such as pentadecyl phenyl glycidyl ether.
−i式(5)〜(7)で示されるアミン、アミド、尿素
としては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピル
アミン、n−ブチルアミン、イソプロピルアミン、2−
エチルへキシルオキシプロピルアミン、3−エトキシプ
ロピルアミン、ジー2−エチルヘキシルアミン、ジブチ
ルアミノプロピルアミンジイソブチルアミン、3−メト
キシプロピルアミン、アリルアミン、5ec−ブチルア
ミン、イソプロパツールアミン、2−エチルヘキシルア
ミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、シ
クロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、等の脂
肪族アミン類、アニリン、p−アミノ安息香酸、3,4
−キシリジン、m−・キシレンジアミン、ジアミノジフ
ェニル等の芳香族アミン類、ジベンジルアミン、ベンジ
ルアミン、アセトアルデヒドアンモニア、4−アミノピ
リジン、N−アミノプロピルモルホリン、ビスアミノプ
ロピルビベリジン、ピペラジン、2−ピペユリン、ピペ
リジン、5−フルオロウラシル、N−メチルピペラジン
、β−アラニン、グリシルグリシン、グルタミン酸、γ
−アミノ酪酸、T−アミノカプロン酸、グリシン等のア
ミノ酸類、またこれらアミン、アミノ酸類のギ酸、酢酸
、プロピオン酸等の脂肪族酸や安息香酸等の芳香族酸も
しくはそれらのモノチオ、ジチオカルボン酸のアミド、
あるいは単一もしくは、混合非対称尿素もしくはチオ尿
素、さらには、アセトグアナミン、3−アミノ−1,2
,4−)リアゾール、イソシアヌル酸、2.4−ジアミ
ノ−6−(2’−メチルイミダゾイル−(1’)−)エ
チル−s−トリアジン、2.4−ジアミノ−6−(2’
−ウンデシルイミダシリン−(1′)−)エチル−8−
トリアジン、2.4−ジアミノ−6−(2’−エチル−
4′−メチルイミダシリン−(1’))−エチル−8−
トリアジン、2−メチルイミダゾールイソシアヌール酸
付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌール酸付
加物等のイミダゾール類、5.5′−ジメチルヒダント
イン、ベンゾグアナミン1−メチロール−5,5−ジメ
チルヒダントイン、メラミン、1.3−ジフェニルグア
ニジン、ジー0−トリグアニジン、1−0−トリビグア
ニド、N、N’−ジフェニルチオ尿素、2−メルカプト
−2−イミダシリン、N。-i The amines, amides, and ureas represented by formulas (5) to (7) include methylamine, ethylamine, n-propylamine, n-butylamine, isopropylamine, 2-
Ethylhexyloxypropylamine, 3-ethoxypropylamine, di-2-ethylhexylamine, dibutylaminopropylamine diisobutylamine, 3-methoxypropylamine, allylamine, 5ec-butylamine, isopropanolamine, 2-ethylhexylamine, ethylenediamine, Aliphatic amines such as hexamethylene diamine, cyclohexylamine, dicyclohexylamine, aniline, p-aminobenzoic acid, 3,4
-Aromatic amines such as xylidine, m-xylene diamine, diaminodiphenyl, dibenzylamine, benzylamine, acetaldehyde ammonia, 4-aminopyridine, N-aminopropylmorpholine, bisaminopropyl biverizine, piperazine, 2- pipeyuline, piperidine, 5-fluorouracil, N-methylpiperazine, β-alanine, glycylglycine, glutamic acid, γ
-Amino acids such as aminobutyric acid, T-aminocaproic acid, and glycine, as well as these amines, aliphatic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid, aromatic acids such as benzoic acid, and their monothio and dithiocarboxylic acids. Amide,
or single or mixed asymmetric ureas or thioureas, as well as acetoguanamine, 3-amino-1,2
, 4-) lyazole, isocyanuric acid, 2,4-diamino-6-(2'-methylimidazoyl-(1')-)ethyl-s-triazine, 2,4-diamino-6-(2'
-undecylimidacillin-(1')-)ethyl-8-
triazine, 2,4-diamino-6-(2'-ethyl-
4'-Methylimidacyline-(1'))-ethyl-8-
Imidazoles such as triazine, 2-methylimidazole isocyanuric acid adduct, 2-phenylimidazole isocyanuric acid adduct, 5,5'-dimethylhydantoin, benzoguanamine 1-methylol-5,5-dimethylhydantoin, melamine, 1. 3-diphenylguanidine, di-0-triguanidine, 1-0-tribiguanide, N,N'-diphenylthiourea, 2-mercapto-2-imidacillin, N.
N′−ジエチルチオ尿素、N、N’−ジプチルチオ尿素
、N、N’−ジラウリルチオ尿素等を挙げることができ
る。Examples include N'-diethylthiourea, N,N'-dipylthiourea, N,N'-dilaurylthiourea and the like.
一般式(4)で示される化合物と一般式(5)〜(7)
で示される化合物との反応は無溶媒もしくは有機溶媒、
例えばベンゼン、トルエン等の芳香族、ヘキサン、リグ
ロイン等の脂肪族、四塩化炭素、クロロホルムの如きハ
ロゲン系、ジオキサン、テトラヒドロフランの如きエー
テル系溶媒中で、室温から180@cまでの温度で攪拌
下に反応させればよい。この時のエポキシ基とNH基の
量比は、好ましくは115〜5/1の範囲であり、より
好ましくは1 /1.5〜1.5/1の範囲である。Compounds represented by general formula (4) and general formulas (5) to (7)
The reaction with the compound shown is carried out without a solvent or with an organic solvent,
For example, in an aromatic solvent such as benzene or toluene, an aliphatic solvent such as hexane or ligroin, a halogen solvent such as carbon tetrachloride, chloroform, or an ether solvent such as dioxane or tetrahydrofuran, under stirring at a temperature from room temperature to 180°C. All you have to do is react. The ratio of epoxy groups to NH groups at this time is preferably in the range of 115 to 5/1, more preferably in the range of 1/1.5 to 1.5/1.
また前記両化合物の反応の方法は特に限定されないが、
前記一般式(5)〜(7)で示されるアミン、アミドま
たは尿素中に、前記一般式(4)で示されるエポキシ化
合物を添加しながら反応を進めることが望ましい。反応
終了後の組成は、アミン基過剰の場合はエポキシ基の定
量、エポキシ基過剰の場合はNH基の定量により、それ
ぞれ決めればよいが、必ずしもすべての化合物が反応す
る必要はない。In addition, the method of reaction of both the compounds is not particularly limited, but
It is desirable to proceed with the reaction while adding the epoxy compound represented by the general formula (4) to the amine, amide or urea represented by the general formulas (5) to (7). The composition after the reaction may be determined by determining the amount of epoxy groups if there is an excess of amine groups, or by determining the amount of NH groups if there is an excess of epoxy groups, but it is not necessary that all the compounds react.
前記一般式(1)〜(3)で示される添加剤は、通常の
エポキシ樹脂および硬化剤から成る樹脂組成物またはこ
の樹脂組成物に硬化促進剤を配合した樹脂組成物100
重量部に対して2〜150重量部添加して使用するのが
好ましい。ここで、2重量部未満では実質的な効果が得
られず、逆に150重量部を超えると耐熱性が著しく低
下するので好ましくない。また前記一般式(1)〜(3
)で示される添加剤はその分子量が5000以下である
ことが好ましく、これ以上では固体となって取り扱い上
、あるいは、混合攪拌の点で不利となり、樹脂の剛性向
上に対する寄与が少なくなる傾向にある。The additives represented by the general formulas (1) to (3) can be used in a resin composition consisting of an ordinary epoxy resin and a curing agent, or in a resin composition 100 in which a curing accelerator is blended with this resin composition.
It is preferable to add 2 to 150 parts by weight based on the weight part. Here, if it is less than 2 parts by weight, no substantial effect will be obtained, and if it exceeds 150 parts by weight, the heat resistance will be significantly lowered, which is not preferable. Also, the general formulas (1) to (3)
) It is preferable that the molecular weight of the additive is 5,000 or less; if it exceeds this value, it becomes a solid, which is disadvantageous in terms of handling or mixing and stirring, and tends to reduce its contribution to improving the rigidity of the resin. .
本発明で用いるエポキシ樹脂としては通常用いられるも
のであれば何でもよいが、例えば、ジフェニロールプロ
パン、ジフェニロールエタン、ジフェニロールメタンの
如きジフェニロールアルカン類のポリグリシジルエーテ
ル類、ノボラックあるいはレゾールの如き多価フェノー
ル類のポリグリシジルエーテル類、シクロヘキサン、シ
クロペンタジェン、ジシクロペンタジェンなどの脂環式
化合物のエポキシ化により生成されるエポキシ樹脂、例
えば(3,4−エポキシ−6−メチル−シクロヘキサン
)−メチルエステル、あるいはエチレングリコール、グ
リセリンの如き脂肪族ポリオキシ化合物のポリ (エポ
キシアルキル)エーテル類、あるいは芳香族、脂肪族カ
ルボン酸のグリシジルエーテル類の如きカルボン酸のエ
ポキシアルキルエステルなどが挙げられる。又、エポキ
シ樹脂は米国特許第3390037号、第297098
3号および第3067170号に述べられているような
エポキシ樹脂と硬化剤との予備縮合物であってもよく、
単なる混合物であってもよい。これらは単一でもあるい
は二種以上配合して用いてもよい。The epoxy resin used in the present invention may be any commonly used epoxy resin, including polyglycidyl ethers of diphenylolalkanes such as diphenylolpropane, diphenylolethane, and diphenylolmethane, novolac, and Epoxy resins produced by epoxidation of polyglycidyl ethers of polyhydric phenols such as resols, alicyclic compounds such as cyclohexane, cyclopentadiene, and dicyclopentadiene, such as (3,4-epoxy-6-methyl -cyclohexane)-methyl ester, poly(epoxyalkyl)ethers of aliphatic polyoxy compounds such as ethylene glycol and glycerin, and epoxyalkyl esters of carboxylic acids such as glycidyl ethers of aromatic and aliphatic carboxylic acids. It will be done. Also, epoxy resins are disclosed in U.S. Patent Nos. 3,390,037 and 297,098
It may be a precondensate of an epoxy resin and a curing agent as described in Nos. 3 and 3,067,170;
It may be a simple mixture. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明で用いる硬化剤としては、O−フェニレンジアミ
ン、m−フェニレンジアミン、4.4’−メチレンジア
ニリン、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等の芳香族ポリアミ
ン、m−キシレンジアミン、トリエチレンテトラミン、
ジエチレン、トリアミン、1.3−ジアミノシクロヘキ
サン、メンタンジアミン、シアノエチル化ジエチレント
リアミン、N−アミノエチルピペラジン、メチルイミノ
ビスプロピルアミン、アミノエチルエタノールアミン、
ポリエーテルジアミン、ポリメチレンジアミン等の脂肪
族ポリアミン、無水フタル酸、無水コハク酸、無水マレ
イン酸、無水へキサヒドロフタル酸、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、無水トリメ
リット酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水ド
デセニルコハク酸、無水フロレンディソク酸、メチルシ
クロペンタジェンの無水マレイン酸付加物、無水メチル
テトラヒドロフタル酸、無水マレイン酸のリルイル酸付
加物、無水シクロベンクンテトラカルボン酸、無水アル
キル化エンドアルキレンテトラヒドロフタル酸、エチレ
ングリコールビストリメリティト、グリセリントリスト
リメティト等のポリカルボン酸基、ポリカルボン酸無水
物基、もしくはそれらの混合基を有する酸性物質類、イ
ソフタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セ
バシン酸ジヒドラジド等、α−ヒドラジド類、ポリアミ
ドアミン類、ジシアンジアミド、ケチミン等が挙げられ
る。Examples of the curing agent used in the present invention include O-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4'-methylenedianiline, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3.
Aromatic polyamines such as 3'-diaminodiphenylsulfone, m-xylene diamine, triethylenetetramine,
Diethylene, triamine, 1,3-diaminocyclohexane, menthanediamine, cyanoethylated diethylenetriamine, N-aminoethylpiperazine, methyliminobispropylamine, aminoethylethanolamine,
Aliphatic polyamines such as polyether diamine and polymethylene diamine, phthalic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenonetetracarboxylic anhydride, trimellitic anhydride, itacone anhydride acids, citraconic anhydride, dodecenylsuccinic anhydride, fluorene disocnic anhydride, maleic anhydride adduct of methylcyclopentadiene, methyltetrahydrophthalic anhydride, lyluyl acid adduct of maleic anhydride, cyclobencunetetracarboxylic anhydride, Acidic substances having polycarboxylic acid groups, polycarboxylic acid anhydride groups, or mixed groups thereof such as alkylated endoalkylene tetrahydrophthalic acid anhydride, ethylene glycol bis trimellitite, glycerin tristrimetite, isophthalic acid dihydrazide, adipic acid Examples include dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, α-hydrazides, polyamide amines, dicyandiamide, ketimine, and the like.
硬化促進剤としては、例えば3フツ化ホウ素モノ工チル
アミン錯化合物、3フッ化ホウ素ピペリジン錯化合物等
の3フッ化ホウ素錯体、2−メチルイミダゾール、2−
エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合
物、トリフェニルホスファイト、ブタンテトラカルボン
酸、1.8−ジアザ−ビシクロ−<5.4.0 )−ウ
ンデセン7、N−(3−クロロ−4−メトキシフェニル
)−N’。Examples of the curing accelerator include boron trifluoride complexes such as boron trifluoride monoengineered tylamine complex compounds and boron trifluoride piperidine complex compounds, 2-methylimidazole, and 2-methylimidazole.
Imidazole compounds such as ethyl-4-methylimidazole, triphenylphosphite, butanetetracarboxylic acid, 1,8-diaza-bicyclo-<5.4.0 )-undecene 7, N-(3-chloro-4-methoxy phenyl)-N'.
N′−ジメチルウレア、N−(4−クロロフェニル’)
−N’、N’−ジメチルウレア、N−(3−クロロ−4
−エチルフェニル)−N’、N’−ジメチルウレア、N
−(3−クロロ−4−メチルフェニル)−N’、N’−
ジメチルウレア、N−(3,4−ジクロロフェニル)−
N’、N’−ジメチルウレア、N−(4−エトキシフェ
ニル)−N’。N'-dimethylurea, N-(4-chlorophenyl')
-N', N'-dimethylurea, N-(3-chloro-4
-ethylphenyl)-N', N'-dimethylurea, N
-(3-chloro-4-methylphenyl)-N', N'-
Dimethylurea, N-(3,4-dichlorophenyl)-
N', N'-dimethylurea, N-(4-ethoxyphenyl)-N'.
N′−ジメチルウレア、N−(4−メチル−3−ニトロ
フェニル)−N’、N’−ジメチルウレア等の尿素化合
物を挙げることができる。Examples include urea compounds such as N'-dimethylurea, N-(4-methyl-3-nitrophenyl)-N', and N'-dimethylurea.
以上述べたエポキシ樹脂と硬化剤との組み合わせおよび
量比は一般に言う量論近傍で実施すればよく、硬化促進
剤を用いる場合は更に硬化剤を量論より若干低目で用い
ることが好ましい。また、前記一般式(1)〜(3)で
示した添加剤が硬化に寄与しうる官能基を含有している
場合には、その添加剤中の官能基に応じて硬化剤の使用
量を低減することが好ましい。The above-mentioned combination and quantitative ratio of the epoxy resin and curing agent may be carried out in the generally stoichiometric range, and when a curing accelerator is used, it is preferable to use the curing agent slightly below the stoichiometric ratio. In addition, if the additives shown in the general formulas (1) to (3) above contain a functional group that can contribute to curing, the amount of curing agent used should be adjusted depending on the functional group in the additive. It is preferable to reduce it.
本発明の第一の要素は、以上で述べたように、エポキシ
樹脂に前記一般式(1)〜(3)で示した添加剤を加え
、その組成に応じて室温であるいは加熱して硬化させる
ことであり、第二の要素は、こうして得られたエポキシ
樹脂硬化物に以下に述べる加熱冷却処理を施すことによ
り、さらに剛性の向上を計ることである。すなわち、得
られる樹脂に予想されるガラス転移温度以上で硬化した
場合は硬化直後でもさしつかえないが、一般には、硬化
後室温まで一旦冷却した樹脂硬化物を、少なくともこの
樹脂硬化物のガラス転移温度に再加熱し、このガラス転
移温度から室温まで徐々に冷却する処理を施すことであ
る。ここで、加熱はポリマー鎖が十分に運動できる状態
になるまで数分程度行えば充分である。また加熱後の冷
却は生産性、経済性の点からは出来るだけ早いほうが好
ましいが、ガラス転移温度から室温までの冷却は、好ま
しくは2℃/分以下の速度、より好ましくはI ’C/
分以下の速度で行われる。これ以上の速度で冷却すなわ
ち急冷を施すと、剛性の向上が望めなくなる傾向にある
。As described above, the first element of the present invention is to add additives represented by the general formulas (1) to (3) to an epoxy resin, and cure the resin at room temperature or by heating depending on the composition. The second factor is to further improve the rigidity by subjecting the thus obtained cured epoxy resin to the heating and cooling treatment described below. In other words, if the resulting resin is cured at a temperature higher than the expected glass transition temperature, it may be used immediately after curing, but in general, the cured resin is cooled to room temperature after curing and then heated to at least the glass transition temperature of the cured resin. It is a process of reheating and gradually cooling from this glass transition temperature to room temperature. Here, it is sufficient to carry out the heating for several minutes until the polymer chains are in a state where they can move sufficiently. In addition, cooling after heating is preferably as fast as possible from the viewpoint of productivity and economy, but cooling from the glass transition temperature to room temperature is preferably performed at a rate of 2°C/min or less, more preferably at I'C/min.
Done at a speed of less than a minute. If cooling, that is, rapid cooling, is performed at a rate higher than this, there is a tendency that no improvement in rigidity can be expected.
なお、本発明においては、樹脂硬化物がガラス転移温度
より高い温度にある場合、その高い温度からガラス転移
温度までの冷却速度は特に限定されるものではない。In addition, in the present invention, when the resin cured product is at a temperature higher than the glass transition temperature, the cooling rate from the higher temperature to the glass transition temperature is not particularly limited.
本発明の添加剤を加えて硬化した樹脂を加熱徐冷するこ
とによりその剛性が向上する理由は明らかではないが、
添加剤の穴埋め効果、およびエポキシ基の開環に伴ない
発生する水酸基が比較的強固な水素結合を形成し、さら
に、加熱徐冷が水素結合の形成を容易にしているものと
考えられる。Although it is not clear why the rigidity of a resin cured by adding the additives of the present invention is improved by heating and slowly cooling it,
It is thought that the hole-filling effect of the additive and the hydroxyl group generated due to the ring opening of the epoxy group form relatively strong hydrogen bonds, and that the heating and slow cooling facilitates the formation of hydrogen bonds.
〔実施例〕 以下本発明を実施例により説明する。〔Example〕 The present invention will be explained below with reference to Examples.
1〜15 び “ 11〜12
第1表に示した一般式(4)の化合物と、同じく第1表
に示した一般式(5)〜(7)の化合物とを(4)/
(5)〜(7)−
〇
で混合し、150°Cで3時間攪拌下に反応させて目的
の合成添加剤を得た。尚、目的化合物の同定はプロトン
N M Rを用いて、窒素原子に付加している水素原子
によるピークが消滅しているのを確認することによって
行った。次にエポキシ樹脂としてのエピコート82B
(シェル化学(株)り100重量部に前記合成添加剤
30重量部を混ぜ、60°Cで10分間攪拌して均一に
混合した。さらに、この系に硬化剤としてジアミノジフ
ェニルメタンを30重量部加え、60°Cで10分間均
一に混合して樹脂組成物(A)を得た。樹脂組成物(A
)をセルキャスト法により、90℃×1時間+130°
cx1時間の硬化条件で樹脂板に成形した(Tg=10
0〜110°C)。この樹脂板を冷却後、180“Cで
20分間加熱し、その後、炉中に一夜放置して徐冷処理
を施し、エポキシ樹脂硬化物を得た。この時の冷却速度
は0.3°C/分であった。このようにして得た樹脂板
の曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。結果を第1表
に示す。1-15 and " 11-12 The compound of general formula (4) shown in Table 1 and the compounds of general formulas (5) to (7) also shown in Table 1 are combined into (4)/
(5) to (7)-〇 were mixed and reacted at 150°C for 3 hours with stirring to obtain the desired synthetic additive. The target compound was identified using proton NMR by confirming that the peak due to the hydrogen atom attached to the nitrogen atom had disappeared. Next, Epicoat 82B as an epoxy resin
(Shell Chemical Co., Ltd.) 100 parts by weight of synthetic additives were mixed with 30 parts by weight of the synthetic additive, and stirred at 60°C for 10 minutes to mix uniformly.Furthermore, 30 parts by weight of diaminodiphenylmethane was added as a curing agent to this system. , and mixed uniformly for 10 minutes at 60°C to obtain a resin composition (A).Resin composition (A)
) at 90°C x 1 hour + 130° by cell casting method.
It was molded into a resin plate under cx1 hour curing conditions (Tg=10
0-110°C). After cooling this resin plate, it was heated at 180"C for 20 minutes, and then left in a furnace overnight for slow cooling to obtain a cured epoxy resin. The cooling rate at this time was 0.3°C. /min.The bending strength and bending elastic modulus of the resin plate thus obtained were measured.The results are shown in Table 1.
また、比較例においては、エピコート828に、一般式
(4)で示される化合物および一般式(5)〜(7)で
示される化合物のいずれか一方だけを加えたもの、およ
び全く加えないものについて実施例と同様に冷却して得
られたエポキシ樹脂硬化物並びに実施例と全く同じ樹脂
板を加熱冷却に際して、炉中で徐冷するかわりに、加熱
後、水に投入して急冷(この時の冷却速度は 20’C
/分であった。)シたものの4通りを行った。結果を第
1表に同様に示す。In addition, in comparative examples, the compounds represented by the general formula (4) and the compounds represented by the general formulas (5) to (7) were added to Epicote 828, and the compounds represented by the general formulas (5) to (7) were not added at all. When heating and cooling the epoxy resin cured product obtained by cooling in the same manner as in the example and the same resin plate as in the example, instead of slowly cooling it in a furnace, after heating, it was poured into water and quenched (at this time). Cooling rate is 20'C
/minute. ) I did four different things. The results are also shown in Table 1.
実施例16
エポキシ樹脂としてMY−720(4官能エポキシ樹脂
、チバガイギー社製)を用い、硬化後の徐冷速度を0.
5℃/分とした他は実施例1と同様にして樹脂板を得た
(Tg=179℃)。この樹脂板の物性は次の通りであ
った。Example 16 MY-720 (tetrafunctional epoxy resin, manufactured by Ciba Geigy) was used as the epoxy resin, and the slow cooling rate after curing was set at 0.
A resin plate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating rate was 5°C/min (Tg=179°C). The physical properties of this resin plate were as follows.
曲げ強度 25.6 (kg/寓12〕曲げ弾性
率 538 Ckg/u+” )曲げ伸度
6.8〔%〕
(以下余白、次頁に続く。)
〔発明の効果〕
本発明のエポキシ樹脂硬化物は、第1表に見られるよう
に伸びを大きく犠牲にすることなく、従来のエポキシ樹
脂の場合に比べ著しく高い強度及び弾性率をもち、従っ
て、接着材、注型品、成形材料及び塗料等に幅広く使用
可能である。また、このエポキシ樹脂硬化物は必要に応
じてエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、
さらには、ガラス繊維、炭素繊維等の補強材料を含有す
ることができ、一般用途のみならず、航空、宇宙分野な
どへの応用も大いに期待できる。Bending strength 25.6 (kg/12) Bending modulus 538 Ckg/u+”) Bending elongation
6.8 [%] (The following is a margin, continued on the next page.) [Effects of the invention] As seen in Table 1, the cured epoxy resin of the present invention has the same properties as conventional epoxy resin without significantly sacrificing elongation. It has significantly higher strength and elastic modulus than resins, and therefore can be widely used in adhesives, cast products, molding materials, paints, etc. In addition, this epoxy resin cured product may be made of thermosetting resins other than epoxy resins, thermoplastic resins,
Furthermore, it can contain reinforcing materials such as glass fibers and carbon fibers, and is highly expected to be applied not only to general purposes but also to the fields of aviation and space.
Claims (1)
水素、炭素数1〜17の飽和または不飽和の脂肪族基、
芳香族基または複素環基であり、これらの基はハロゲン
、ニトロ基、アルコキシ基、アリロキシ基またはアセチ
ル基で置換されていてもよい。 Xは酸素、硫黄または=N−R_1_4基(R_1_4
は水素、炭素数1〜17の脂肪族基、芳香族基または複
素環基であり、これらの基はハロゲン、ニトロ基、アル
コキシ基、アリロキシ基またはアセチル基で置換されて
いてもよい)である。〕 で示されるエポキシ樹脂用添加剤の少なくとも1種、エ
ポキシ樹脂および硬化剤から成る樹脂組成物、またはこ
の樹脂組成物に硬化促進剤を配合した樹脂組成物を硬化
させた後、この硬化物をそのガラス転移温度から室温付
近の温度まで徐々に冷却して得られたエポキシ樹脂硬化
物。 2、一般式(1)〜(3)で示される添加剤がそれぞれ
、 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(4)と、▲
数式、化学式、表等があります▼・・・(5)、▲数式
、化学式、表等があります▼・・・(6) および ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(7) 〔R_1〜R_6、R_9、R_1_0及びR_1_3
は同一でも異なっていてもよく、水素、炭素数1〜17
の飽和または不飽和の脂肪族基、芳香族基または複素環
基であり、これらの基はハロゲン、ニトロ基、アルコキ
シ基、アリロキシ基またはアセチル基で置換されていて
もよい。 Xは酸素、硫黄または=N−R_1_4基(R_1_4
は水素、炭素数1〜17の脂肪族基、芳香族基、または
複素環基であり、これらの基はハロゲン、ニトロ基、ア
ルコキシ基、アリロキシ基またははアセチル基で置換さ
れていてもよい)である。〕のうちのいずれか一つとを
反応させて得られることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載のエポキシ樹脂硬化物。[Claims] 1. General formulas (1) to (3) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...(1) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...(2) ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...(3) [R_1 to R_1_3 may be the same or different,
hydrogen, a saturated or unsaturated aliphatic group having 1 to 17 carbon atoms,
It is an aromatic group or a heterocyclic group, and these groups may be substituted with halogen, nitro group, alkoxy group, allyloxy group or acetyl group. X is oxygen, sulfur or =N-R_1_4 group (R_1_4
is hydrogen, an aliphatic group, an aromatic group, or a heterocyclic group having 1 to 17 carbon atoms, and these groups may be substituted with a halogen, a nitro group, an alkoxy group, an allyloxy group, or an acetyl group). . ] After curing a resin composition consisting of at least one of the additives for epoxy resins shown in the following, an epoxy resin and a curing agent, or a resin composition in which a curing accelerator is blended with this resin composition, this cured product is cured. A cured epoxy resin product obtained by gradually cooling the glass transition temperature from its glass transition temperature to around room temperature. 2. The additives shown by general formulas (1) to (3) each have ▲ mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼... (4) and ▲
There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼... (5), ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼... (6) and ▲ There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc. ▼... (7) [ R_1 to R_6, R_9, R_1_0 and R_1_3
may be the same or different, hydrogen, carbon number 1-17
is a saturated or unsaturated aliphatic group, aromatic group or heterocyclic group, which may be substituted with halogen, nitro group, alkoxy group, allyloxy group or acetyl group. X is oxygen, sulfur or =N-R_1_4 group (R_1_4
is hydrogen, an aliphatic group having 1 to 17 carbon atoms, an aromatic group, or a heterocyclic group, and these groups may be substituted with a halogen, a nitro group, an alkoxy group, an allyloxy group, or an acetyl group) It is. ] The cured epoxy resin product according to claim 1, which is obtained by reacting with any one of the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29518085A JPS62153317A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Epoxy resin cured product |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29518085A JPS62153317A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Epoxy resin cured product |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62153317A true JPS62153317A (en) | 1987-07-08 |
Family
ID=17817253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29518085A Pending JPS62153317A (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Epoxy resin cured product |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62153317A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5591812A (en) * | 1996-01-26 | 1997-01-07 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reactive accelerators for amine cured epoxy resins |
US5681907A (en) * | 1996-01-04 | 1997-10-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Fast cure amines for ambient and subambient cure of epoxy resins comprising methylamine adducts |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP29518085A patent/JPS62153317A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5681907A (en) * | 1996-01-04 | 1997-10-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Fast cure amines for ambient and subambient cure of epoxy resins comprising methylamine adducts |
US5591812A (en) * | 1996-01-26 | 1997-01-07 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reactive accelerators for amine cured epoxy resins |
EP0786481A2 (en) | 1996-01-26 | 1997-07-30 | Air Products And Chemicals, Inc. | Reactive accelerators for amine cured epoxy resins |
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