JPS63241029A - 架橋樹脂の製造法 - Google Patents

架橋樹脂の製造法

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JPS63241029A
JPS63241029A JP62255379A JP25537987A JPS63241029A JP S63241029 A JPS63241029 A JP S63241029A JP 62255379 A JP62255379 A JP 62255379A JP 25537987 A JP25537987 A JP 25537987A JP S63241029 A JPS63241029 A JP S63241029A
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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 本発明は架橋樹脂の製造法に関する。本発明により得ら
れる樹脂は、強靭で耐熱性にすぐれているので種々の成
形品の製造に用いることができる。
従来の技術 ビス(2−オキサゾリン)化合物とジカルボン酸とをほ
ぼ等モル比にて加熱反応させることによって架橋化して
いない線状ポリエステルアミドが得られることは、米国
特許第3,476.712号明細書に記載されているよ
うに、既に知られている。
また、ジカルボン酸に対して約1倍モル以上のビス(2
−オキサゾリン)化合物を有機能リン酸エステルのよう
な触媒の存在下に加熱下に反応させることによって架橋
樹脂を得ることができることも、米国特許第4,474
.942号明細書に記載されている。
他方、米国特許第4,439.491号明細書には、ビ
ス(2−オキサシリン)化合物と分子内に2個のフェノ
ール性水酸基を有する化合物を反応させることによって
熱可塑性樹脂が得られることや、また、ビス(2−オキ
サシリン)化合物と分子内に3個以上の水酸基を有する
化合物や、フェノール・ホルムアルデヒド初期縮合物を
加熱下に反応させることによって、オキサゾリン環がフ
ェノール性水酸基により開環付加して、熱硬化性樹脂が
生成することが記載されている。
また、特開昭60−90219号公報には、スルホンア
ミドもしくはその誘導体、酸イミド、芳香族オキシ酸お
よびビスフェノールスルホン化合物からなる群から選ば
れた少なくとも一種とビス(2−オキサシリン)化合物
とを加熱反応させて熱硬化性樹脂が得られることが記載
されている。また、モノ(2−オキサシリン)化合物と
モノアミンとの反応については、米国特許第4,326
,067号明細書およびジャーナル オブ オーガニッ
クケミストリー 49巻 4889頁に記載されており
、金属塩触媒を用いて、アミノエチルアミドが生成する
ことが知られている。またモノ(2−オキサシリン)化
合物とジアミンとの反応では、米国特許第4,014,
880号明細書によると、イミダシリンが生成する。し
かしビスオキサゾリン化合物とジアミン化合物から、架
橋構造の樹脂が生成することは全く知られていない。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、ビス(2−オキサシリン)化合物と少なくと
も2個のアミノ基を有する芳香族化合物とを反応させる
ことにより新規な架橋樹脂を提供することを目的とする
本発明者はビス(2−オキサゾリン)化合物を用いて熱
硬化性樹脂を製造する研究を永年続けているが、前述の
従来の技術の項に記載したジカルボン酸9分子内に2個
のフェノール性水酸基を有する化合物、スルホンアミド
もしくはその誘導体、酸イミド、芳香族オキシ酸あるい
はビスフェノールスルホン化合物のような、酸性を示す
化合物ではなく、塩基性のアミノ基を少なくとも2個有
し、かつ芳香族系の化合物を反応させると熱硬化性樹脂
が得られることを知見した。しかも、この樹脂は強靭で
耐熱性にすぐれ、しかし吸水率が小さいことを知見し、
これらの知見にもとづき、本発明を完成するに至った。
問題点を解決するための手段 本発明は、ビス(2−オキサシリン)化合物と少なくと
も2個のアミノ基を有する芳香族化合物を反応させるこ
とを特徴とする架橋樹脂の製造法である。
本発明に用いられるヒス(2−オキサシリン)化合物は
、一般式 (但し、Rは炭素間結合又は2価の炭化水素基を示し、
R1、R2、R3及びR4はそれぞれ水素、アルキル基
又はアリール基を示す。) で表わされ、Rが炭化水素基のとき、具体例としてはア
ルキレン基、シクロアルキレン基又はアリーレン基等を
挙げることができる。
かかるビス(2−オキサゾリン)化合物の具体例として
、Rが炭素間結合のとき、例えば、2,2゜−ビス(2
−オキサゾリン)、2,2°−ビス(4−メチル−2−
オキサゾリン)、2.2“−ビス(5−メチル−2−オ
キサゾリン)、2.2′−ビス(5゜5°−ジメチル−
2−オキサゾリン)、2.2′−ビス(4,4,4°、
4゛−テトラメチル−2−オキサゾリン)等を挙げるこ
とができる。また、Rが炭化水素基であるとき、例えば
、1.2−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)エタン
、■、4−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ブタン
、1.6−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ヘキサ
ン、1.8−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)オク
タン、1.4−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)シ
クロヘキサン、I、2−ビス(2−オキサゾリン−2−
イル)ベンゼン、1.3−ビス(2−才キサシリン−2
−イル)ベンゼン、1.4−ビス(2−オキサゾリン−
2−イル)ベンゼン、1.2−ビス(5−メチル−2−
オキサゾリン−2−イル)ベンゼン、1,3−ビス(5
−メチル−2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン、1
.4−ビス(5−メチル−2−才キサシリン−2−イル
)ベンゼン、1.4−ビス(4,4’−ジメチル−2−
オキサゾリン−2−イル)ベンゼン等を挙げることがで
きる。これらは単独で、又は2種以上を組み合せて用い
ることができる。
本発明に用いられる少なくとも2個のアミノ基を有する
芳香族化合物としては、たとえばIIのベンゼン環に2
個のアミノ基が結合したもの、2個以上のベンゼン環を
含む多環式化合物でアミノ基が2個結合したものあるい
は3個以上結合したしのがあげられる。その具体例とし
ては、たとえばo−、m−そしてp−フェニレンジアミ
ン。2.4−トルイレンジアミン p、3  )ルイレ
ンジアミン。
2.5−)シイレンジアミン。4,4°−ジアミノビフ
ェニル、3,3°−ジメトキシ−4,4°−ジアミノビ
フェニル、4.4°−ジアミノ−トリフェニルメタン、
3,3°−ジメチル−4,4°−ジアミノ−ビフェニル
、2.2’、5,5°−テトラクロロ−4゜4°−ジア
ミノビフェニル、4.4’−メチレンビスアニリ:/−
,4,4°−メチレンビス(2−クロロアニリン)、2
.2°−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル
]プロパン、1.3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベ
ンゼン、1.3−ビス(3〜アミノフエノキン)ベンゼ
ン、3,4°−ジアミノジフェニルエーテル、4.4°
−ジアミノ−ジフェニルスルフィド。
4.4°−ビスアミノジフェニルアミンなどが挙げられ
る。これらは単独であるいは2種以上の混合物として用
いることができる。
上記のなかで特に4,4°−メチレンビスアニリン、4
.4’−メチレンビス(2−クロロアニリン)。
1.3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3゜
4°−ジアミノジフェニルエーテル、4.4°−ジアミ
ノジフェニルスルフィド、2,2−ビス[4−(4−ア
ミノフェノキシ)フェニル]プロパンなどが好ましい。
少なくとも2個のアミノ基を有する芳香族化合物の量は
ビス(2−オキサシリン)化合物1モルに対して約1.
25モル以下、特に約1〜0.25モル程度が好ましい
本発明では、ビス(2−オキサゾリン)化合物と少なく
とも2個のアミノ基を有する芳香族化合物を反応させる
ことにより架橋樹脂が得られるが、この反応に際して例
えば、Polymer J、、 Vol、 3゜No、
1. pp、35−39 (1972)や[講座重合反
応論7、開環重合■、pp、 159−164、化学同
人(1973J)に記載されているようなオキサゾリン
開環重合触媒を用いると反応温度を下げることができ、
また、反応時間も少なくてすむので好ましい。その具体
例として、例えば、強酸、スルホン酸エステル、硫酸エ
ステル、分子内に、アルキル炭素に結合したハロゲン原
子を少なくとも1個有する有機ハロゲン化物およびルイ
ス酸を挙げることができる。
強酸としては、例えば、リン酸、硫酸、硝酸等のオキソ
酸、例えば、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫化水
素等の水素酸等の鉱酸、例えば、フェニルリン酸、メタ
ンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスル
ホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ナフタレン−α
−スルホン酸、ナフタレン−β−スルホン酸、スルファ
ニル酸、フェニルスルホン酸等の有機酸を牟げることが
できる。これらは、それ自体を添加してもよいが、あら
・かじめこれらと原料アミンあるいは芳香族モノアミノ
化合物とで塩を作っておき、それを添加してもよい。芳
香族モノアミノ化合物としては、たとえばアニリン、メ
ヂルアニリン、エチルアニリン、0−トルイジン、m−
トルイジン、p−トルイジン。
ベンジルアミン、α−ナフチルアミン、β−ナフチルア
ミン等があげられる。
スルホン酸エステルとしては、例えば、p−トルエンス
ルホン酸メチル、p−トルエンスルホン酸エチル、p−
トルエンスルホン酸n−ブチル等を挙げることができる
芯酪丁フチ+LJ−1−7″L寸 何1うは− ジメチ
lし研酸やジエチル硫酸を挙げることができる。
有機ハロゲン化物の好ましい例は、モノハロアルカン及
びポリハロアルカンであって、例えば、具体例として、
ヨウ化メチル、塩化ブチル、臭化ブチル、臭化n−ヘキ
シル、ヨウ化ブチル、臭化う、ウリル、臭化n−オクチ
ル、臭化ステアリル、臭化アリル、四臭化エタン等を挙
げることができる。
゛また、前記した有機ハロゲン化物の他の好ましい具体
例として、例えば、臭化ベンジル、p、p’−ジクロロ
メチルベンゼン等のモノハロメチルベンゼシ、ポリハロ
メチルベンゼン、α−ブロモプロピオン酸エステル及び
α−ブロモイソ酪酸エステルを挙げることができる。
またルイス酸としては、例えば塩化アルミニラ。
ム、塩化第二スズ、塩化バナジウム、塩化バナジル。
三フッ化ホウ素エーテレートなどを挙げることができる
これらの触媒は、単独または2種以上の混合物として用
いることができ、ビス(2−オキサゾリン)化合物と少
なくとも2個のアミノ基を有する芳香族化合物との混合
物の重量に基づいて約0゜05〜3重量%の範囲で用い
られ、好ましくは約0.1〜2重量%の範囲で用いられ
る。
本発明の方法において、反応温度は、用いる触媒やその
使用最のほか、樹脂原料にもよるが、多くの場合、80
℃以上、好ましくは100〜300℃、特に好ましくは
100〜200℃の範囲である。また、反応時間も、反
応温度、用いろ触媒の種類や量、樹脂原料、その使用量
比等によっても異なるが、通常、約1分乃至1時間程度
である。
本発明の方法によれば、強化材及び/又は充填材を含有
する架橋樹脂をも得ることができる。強化材としては、
通常の繊維強化樹脂に用いられる繊維強化材が好ましい
。かかる繊維強化材として、具体的には、ガラス繊維、
炭素繊維、石英la惟、セラミック繊維、ジルコニア繊
維、ホウ素繊維、タングステン繊維、モリブデン繊維、
ステンレス繊維、ベリリウム繊維、石綿繊維等の無機繊
維、絆、亜麻、大麻、ジュート、サイザル麻等の天然繊
維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維等の耐熱性
有機合成繊維等を挙げることができる。
また、これら繊維強化材は、樹脂との接着性を改良する
ために、その表面を例えばボラン、シラン、ガラン、ア
ミノシラン等にて予め処理されていてらよい。これらの
繊維強化材は単独で又は2種以上を組み合わせて用いる
ことができる。
また、これらの繊維強化材は、その形状において、何ら
限定されず、例えば、紐状、マット状、テープ状、一定
の寸法に切断された短繊維状等の形状にて用いられる。
繊維強化材は、これらの複合された形状であってもよい
繊維強化材の配合量は、例えば、触媒を含有する樹脂原
料の溶融粘度や、用いる強化材の種類、その形態、製品
としての強化樹脂の用途等に応じて適宜に選ばれるが、
通常、触媒を含有する樹脂原料に基づいて約3〜95重
量%、好ましくは5〜80重量%程度である。
充填材も、従来より合成樹脂成形の分野で用いられてい
る任意のものを用いることができる。具体例として、例
えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の酸化物、水酸
化アルミニウム等の水酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マ
グネシウム等の炭酸塩、タルク、クレー、ガラスピーズ
、ベントナイト等のケイ酸塩、カーボンブラック等の炭
素、鉄粉、アルミニウム粉等の金属粉等を挙げることが
できる。かかる充填材の配合量も、繊維強化材の場合と
同様にして適宜に選ばれるが、通常、樹脂原料に基づい
て、約3〜95重量%、好ましくは約10〜80重量%
の範囲である。
また、本発明の方法においては、上記繊維強化材及び充
填材以外にし、通常の熱硬化性樹脂成形において用いら
れている安定剤、内部離型剤、顔料、難燃剤等の任意の
添加剤も用いてもよい。
本発明に従って、上記のような繊維強化材や充填材を含
有する架橋樹脂を得るには、例えば、前記した反応物で
あるビス(2−オキサゾリン)化合物、少なくとも2個
のアミノ基をaする芳香族化合物、触媒及び必要に応じ
て前記置換化合物の混合物、好ましくはこれらを溶融さ
せた均一な混合物である樹脂原料に強化材及び/又は充
填(オを混合し、或いは上記混合物を強化材及び/又は
充填材に含浸させた後、加熱する。
特に、繊維強化した架橋樹脂を得るに際しては、一般に
ガラス繊維強化熱硬化性樹脂の製造において従来より知
られている任意の方法によることができる。具体的には
、例えば、加熱加圧成形用金型に予め配布された繊維強
化材に触媒を含有する樹脂原料を注入含浸させ、加熱硬
化を行なうプリフォーム・マツチドメタルダイ法やレジ
ン・インジェクション法、触媒を含有する樹脂原料と一
定の寸法に切断された繊維強化材とからなる混練物を加
熱加圧成形用金型に投入又は注入し、加熱硬化を行なう
バルク・モールディング・コンパウンド法、トランスフ
ァー成形法、射出成形法、リアクティブ・インジェクシ
ョン・モールディング法(1’j I M)、触媒を含
有する樹脂原料を繊維強化材に含浸させ、粘谷性のない
プリプレグ成形(4料とするSMC法やプリプレグ・ク
ロス法、フィラメントワインディング法等、種々の方法
を採用することができろ。
このように、繊維強化材や充填材を含有する架橋樹脂を
得る場合は、成形温度は、通常、130〜230℃程度
である。加熱硬化時間は、用いるビス(2−オキサゾリ
ン)化合物、少なくとも2個のアミノ基を有する化合物
や、触媒及びその使用量、成形温度等によるが、通常、
1分乃至!時間程度である。
特に、本発明に従って得られる繊維強化樹脂は、架橋樹
脂母体のすぐれた機械的性質と耐熱性を保持しつつ、繊
維強化されているために、広範な用途に実用し得る種々
の成形品を製造するのに好適である。かかる樹脂成形品
の用途として、例えば、宇宙、航空、船艇、鉄道車両、
自動車、土木建築、電気電子機器、耐食機器、スポーツ
及びレジャー用品、医療機器、各種工業部品等を挙げる
ことができ、更には、従来の繊維強化樹脂の場合は、強
度や吸水性、耐熱性等、その性能不足のために使用し得
ない用途にも実用することができる。
(発明の効果) 本発明の方法によれば、ビス(2−オキサゾリン)化合
物と少なくとも2個のアミノ基を有する芳香族化合物と
を所定の触媒の存在下に加熱反応させることによって、
短時間にて不溶不融で、固く且つ吸水率が低く、強度が
大きいほか、強靭で耐熱性にすぐれる架橋樹脂を得るこ
とができる。
また、本発明の方法によれば加熱反応の際に湿分の影響
はほとんど受けることがないので、反応系に湿分が混入
する可能性の大きな強化材及び/又は充填材含有樹脂を
製造するのに特に有利である。本発明により得られる樹
脂は、その特性を利用した種々の成形品の製造等に有利
に用いることかできる。
実施例 以下に実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこ
れらの実施例により何ら制限されるものではない。なお
、以下において、荷重たわみ温度は、厚さ約3mmの硬
化樹脂板の18 、5 kg/cm”の荷重下での測定
値であり、また吸水率は厚さ約3mmのディスク状の硬
化板を23℃の水に24時間浸漬した場合の重量増加率
である。
実施例1 1.3−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼア
52.17g(0,241モル)と4,4°−メチレン
ビスアニリン47.83g(0,241モル)とをビー
カーにとり130 ’Cの油浴につけて溶解した。内温
か約110’Cになるとクリアーな液となった。そこで
p−)ルエンスルホン酸メチル■。
Ogを加え、かきまぜた後、予め160’Cのオーブン
中で加熱しておいた3n++n巾のスペーサーの入った
板状金型に注入し、160℃のオーブン中に10分間放
置して硬化させた。得られた樹脂板の物性は下記の通り
であった。
荷重たわみ温度   126℃ 曲げ強さ       18 、6 kgf/mm’曲
げ弾性率     410 kgf/mm”パーコール
硬度   31.5 吸水率       0.20% 実施例2〜4 1.3−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン
1モルに対し4.4°−メチレンビスアニリンのモル比
を変え、その他は実施例1と同様にしたところ、いずれ
も不溶不融の樹脂板が得られた。
実施例5 1.3ニビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン
46 、6 g(0,216モル)と4.4°−メチレ
ンビスアニリン53 、4 g(0,27モル)とをビ
ーカーにとり、130℃の浴につけた。内温か約110
℃になるとクリアーな液となった。その時点でp−トル
エンスルポン酸メチル0.3gを加えかきまぜた後、予
め、150℃のオーブン中で加熱しておいた3mm巾の
スペーサーの入った板状金型に注入し、150°Cのオ
ーブンで30分間加熱した。得られた約3+nm厚さの
板は黄色透明、不溶不融であった。
実施例6 1.3−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン
34 g(0,157モル)と4,4°−メチレンビス
アニリン26 g(0,131モル)をビーカーにとり
、下記の触媒を加えて160〜165℃の油浴に1時間
つけておいたところ、いずれも−不溶不融の硬化物が得
られた。
p−トルエンスルホン酸エチル(013%)、p−トル
エンスルホン酸ブチル(0,5%)、臭化ラウリル(0
47%)、ヨウ化ブチル(0,7%)、モノクロル酢酸
(0,7%)、臭化n−オクチル(0,3%)、硫酸(
0,7%)、35%塩酸(1,5%)、三フッ化ホウ素
エーテレート(0,7%)。
無水塩化アルミニウム(1,5%)、塩化アルミニウム
6′水和物(2,0%)、ジメチル硫酸(0,7%)、
三塩化バナジウム(2,0%)、塩化バナジル(1,5
%)実施例7 1.3−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン
38.9g(0,18モル)と2.2−ビス[4−(4
−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン61.1g(
0,15モル)とを混合し、150℃の浴につけて溶解
させた。そこへp−トルエンスルホン酸メチル0.3g
を加え、かきまぜた後、予熱しておいた金型に注入し、
それを160°Cのオーブンに30分間入れて硬化させ
た。得られた厚み約3mmの硬化板を用いて物性を測定
したところ下記のデータが得られた。
荷重たわみ温度  151’C 曲げ強さ     l 8 、4 kgf/mm2曲げ
弾性率    330 kgf/mm”吸水率    
  0.14% 実施例8〜11 下表の原料を用い(原料中のビスオキサゾリン化合物と
ジアミノ化合物とのモル比はいずれもl:0.83であ
る)、実施例7と同様に操作して硬化板を得た。それら
の物性を測定して下表に示すデータを得た。
実施例12 1.3−ヒス(2−才キサシリン−2−イル)ベンゼン
46 、6 g(0,216モル)と4.4゛−メチレ
ンビスアニリン53 、4 g(0,27モル)とをビ
ープ7−iことり、130℃の浴につけて、溶解させ、
p−トルエンスルホン酸メチル0.3gを加え、かきま
ぜた。この液を、160℃にセットしたプレスの盤上に
置いたコンティニュアスストランドマット(旭ファイバ
ーグラス製M −8609) 8プライの上に注ぎ、型
を締めて10分間放置して硬化させ、繊維強化した硬化
板(18cm角、 3 mm厚さ)を得た。このFRP
(ガラス含有173.8%)の物性は下記の通りであっ
た。
引張り強さ 34 kgf/mm”、  引っ張り弾性
率2350kgf/mm’ 、  引張り伸び率 2.
22%1曲げ強さ 4.7 kg4/mm”、  曲げ
弾性率 1810kgf/mm2゜圧縮強さ 32 k
g/mm’、  アイゾツト衝撃強さ90 kgf−’
cm/cm、  吸水率 0.11%実施例13 実施例12の倍量の原料を用い、同様の操作で原料液を
調製し、これを140℃のホットプレートの上に置いた
平織ガラスクロス(日東紡WE22D104BX)14
プライの」二に注ぎテフロンンートをかぶせて、ローラ
ーで液を含浸した。これを一旦放冷してプリプレグシー
トとした。その後、160℃にセットしたプレスで30
分間型締めして硬化させた。得られたFRP(ガラス含
有率 56.6%)の物性は下記の通りであった。
引張り強さ 37 kgf/m111”、  引張り弾
性率2042O40/mm” 、  引張り伸び率 2
,03%1曲げ強さ 50 kgf/mm”、  曲げ
弾性率 1950kgf/n+m’。
圧縮強さ 49 kgf/ml11’、  圧縮弾性率
 1890kgr/mm” 実施例14 1.3−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン
45 、4 g(0,210モル)、4.4’−メチレ
ンビスアニリン34 、7 g(0,175モル)及び
触媒として下記の化合物を2.08810″″3モルを
ステンレス製ビーカーに入れ、よく混合した後、120
℃の浴につけた。全体が溶融してから数分ないし30分
ぐらいたつといずれの触媒を添加した場合も硬化した。
硬化物は不溶不融の、固い固体であつ−た。
添加した化合物  (()内は添加量)アニリンのヨウ
化水素塩(0,46g)、ヨウ化オクチル(0,50g
)、アニリンの臭化水素塩(0,36g)、α−ブロモ
プロピオン酸エチル(0,385g)、α−ブロモイソ
酪酸エチル(0,41g)、ヨウ化シクロヘキシル(0
,44g) 実施例15 1.3−ビス(2−オキサゾリン−2−イル)ベンゼン
45 、4 g(0,210モル)、4.4°−メチレ
ンビスアニリン34 、7 g(0,175モル)及び
触媒として下記の化合物を2.08X10−3モルをビ
ーカーにれ、よく混合した後、160℃の浴につけた。
全体が溶融してから、10分ないし60分たつと、硬化
した。硬化物は不溶、不融の固い固体であった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ビス(2−オキサゾリン)化合物と少なくとも2個のア
    ミノ基を有する芳香族化合物を反応させることを特徴と
    する架橋樹脂の製造法。
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