JPWO2018131484A1 - 不飽和ポリエステル樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明の目的は、広い汎用性を有する不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供することにある。本発明は、不飽和ポリエステル樹脂と、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、【化1】[式中、nは2〜4いずれかの整数を表わし、Zはn価の脂肪族炭化水素基、又は結合部(但し、nが2の場合のみ)である。]含有することを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いることにより、汎用性に優れる樹脂組成物が得られることを見出した。
Description
本発明は、不飽和ポリエステル樹脂組成物に関するものである。
最近、コンデンサー、コイル、抵抗体等の電子部品において、信頼性や生産性向上を目的として、封止用樹脂が用いられるようになってきている。封止用樹脂として求められる性能は、電子部品の形状や大きさによって異なるが、物理的性能として、耐湿性・低応力性・高熱伝導性・耐衝撃性等が挙げられる。この性能を満足する樹脂としてジアリルフタレート樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられている。
例えば、特許文献1では、不飽和ポリエステル樹脂とジアリルフタレートモノマーを含む絶縁用樹脂組成物において、特定のパーオキシカーボネートを硬化剤として用いることにより、比較的低温にて硬化させ得ることが記載されている。しかしながら、特定の硬化剤(開始剤)しか用いることができないため、より汎用的な不飽和ポリエステル樹脂組成物の開発が求められている。
本発明の目的は、広い汎用性を有する不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供することにある。
本願発明者は、鋭意研究の結果、不飽和ポリエステル樹脂と、
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、
[式中、nは2〜4いずれかの整数を表わし、Zはn価の脂肪族炭化水素基、又は結合部(但し、nが2の場合のみ)である。]
含有することを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いることにより、汎用性に優れる樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、
含有することを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いることにより、汎用性に優れる樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明は以下のように記載することができる。
項1. 不飽和ポリエステル樹脂と、
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、
[式中、nは2〜4いずれかの整数を表わし、Zはn価の脂肪族炭化水素基、又は結合部(但し、nが2の場合のみ)である。]
含有することを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物。
項2. 式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルが、コハク酸ジアリル、フマル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、シトラコン酸ジアリル、及びアジピン酸ジアリルからなる群より選択される1種である項1に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
項3. さらに、開始剤を含有する項1又は2に記載の組成物。
項4. 項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を熱硬化することによって得られる硬化物。
項5. 項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を成形してなることを特徴とする、成形品。
項1. 不飽和ポリエステル樹脂と、
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、
含有することを特徴とする不飽和ポリエステル樹脂組成物。
項2. 式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルが、コハク酸ジアリル、フマル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、シトラコン酸ジアリル、及びアジピン酸ジアリルからなる群より選択される1種である項1に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
項3. さらに、開始剤を含有する項1又は2に記載の組成物。
項4. 項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を熱硬化することによって得られる硬化物。
項5. 項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を成形してなることを特徴とする、成形品。
本発明によれば、硬化速度を維持しながら汎用性に優れた不飽和ポリエステル樹脂組成物が得られる。中でも、分子構造内に不飽和結合を有する脂肪族多官能アリルエステルを用いた場合、不飽和ポリエステル樹脂組成物の最高到達温度が高く、反応で発生した熱量で加速度的に反応が進むため、成形時における生産効率(加熱条件等)の点で優れる。
以下に不飽和ポリエステル樹脂組成物について詳細に説明する。
不飽和ポリエステル樹脂組成物
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、不飽和ポリエステル樹脂と、
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、少なくとも含有する。
[式中、nは2〜4いずれかの整数を表わし、Zはn価の脂肪族炭化水素基、又は結合部(但し、nが2の場合のみ)である。]
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、不飽和ポリエステル樹脂と、
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを、少なくとも含有する。
不飽和ポリエステル樹脂
本発明で用いる不飽和ポリエステル樹脂は、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。不飽和ポリエステル樹脂は、一般的に、多価アルコールを多塩基酸(不飽和多塩基酸や飽和多塩基酸)と重縮合(エステル化)させて得られた化合物であり、所望の特性に応じて適宜選択して用いることができる。
本発明で用いる不飽和ポリエステル樹脂は、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。不飽和ポリエステル樹脂は、一般的に、多価アルコールを多塩基酸(不飽和多塩基酸や飽和多塩基酸)と重縮合(エステル化)させて得られた化合物であり、所望の特性に応じて適宜選択して用いることができる。
本発明における不飽和ポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、例えば、3,000〜50,000である。なお、本明細書において「重量平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(昭和電工株式会社製Shodex GPC−101)を用いて常温で測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて求めた値のことを意味する。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂の合成に用いられる多価アルコールとしては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。多価アルコールの例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールA、ビスフェノールA、グリセリン等を例示することができる。これらの多価アルコールは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂の合成に用いられる不飽和多塩基酸としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。不飽和多塩基酸の例としては、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸等を例示することができる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。
不飽和ポリエステル樹脂の合成に用いられる飽和多塩基酸としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。飽和多塩基酸の例としては、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘット酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、テトラクロロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等を例示することができる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。
多塩基酸の中でも、耐熱性、機械的強度及び成形性等の観点から、不飽和多塩基酸が好ましい。一方、本発明の効果がより好適に得られるという観点からは、飽和多塩基酸が好ましく、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸がより好ましく、イソフタル酸、テレフタル酸が更に好ましく、テレフタル酸が特に好ましい。
不飽和ポリエステル樹脂としては、特に限定されず、単独もしくは2種以上を併用してもよいが、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、不飽和ポリエステル樹脂の合成に用いられる多塩基酸として飽和多塩基酸が使用された、飽和多塩基酸系不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、不飽和ポリエステル樹脂の合成に用いられる多塩基酸としてテレフタル酸が使用された、テレフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂がより好ましい。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂は、上記のような原料を用いて公知の方法で合成することができる。この合成における各種条件は、使用する原料やその量に応じて適宜設定する必要があるが、一般的に、窒素等の不活性ガス気流中、140〜230℃の温度にて加圧又は減圧下でエステル化させればよい。このエステル化反応では、必要に応じてエステル化触媒を使用することができる。触媒の例としては、酢酸マンガン、ジブチル錫オキサイド、シュウ酸第一錫、酢酸亜鉛、及び酢酸コバルト等の公知の触媒を例示することができる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂の含有量は、不飽和ポリエステル樹脂組成物全量に対して、10〜98重量%の範囲であればよく、15〜95重量%の範囲が好ましく、20〜90重量%の範囲がより好ましい。上記範囲内であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
脂肪族多官能アリルエステル(架橋剤)
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを含有する。
[式中、nは2〜4のいずれかの整数を表わし、Zはn価の脂肪族炭化水素基、又は結合部(但し、nが2の場合のみ)である。]
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを含有する。
一般式(1)において、nは2又は3であることが好ましく、2であることが特に好ましい。
一般式(1)において、n価の脂肪族炭化水素基の炭素数は1〜18であることが好ましく、2〜12であることがより好ましく、2〜6であることが更に好ましく、2〜4であることが特に好ましく、2〜3であることが最も好ましい。
n価の脂肪族炭化水素基は、飽和のn価の脂肪族炭化水素基であってもよく、一部において不飽和結合を有していてもよい。中でも、未反応のまま残留する架橋剤量(多官能アリルエステル量)が減少し、得られる硬化物の物性をより良好なものとすることができるという理由から、構造内に1つ以上の不飽和結合を有することが好ましい。
n価の脂肪族炭化水素基は、分岐構造を有してもよいが、分岐構造を有さない直鎖状の炭化水素基であることが好ましい。
n価の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜6であるアルコキシ基、ハロゲン原子、アリル基、ビニル基、ヒドロキシ基等の置換基を有してもよいが、n個のアリルエステル基以外の置換基を有さないことが好ましい。
n価の脂肪族炭化水素基は、飽和のn価の脂肪族炭化水素基であってもよく、一部において不飽和結合を有していてもよい。中でも、未反応のまま残留する架橋剤量(多官能アリルエステル量)が減少し、得られる硬化物の物性をより良好なものとすることができるという理由から、構造内に1つ以上の不飽和結合を有することが好ましい。
n価の脂肪族炭化水素基は、分岐構造を有してもよいが、分岐構造を有さない直鎖状の炭化水素基であることが好ましい。
n価の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜6であるアルコキシ基、ハロゲン原子、アリル基、ビニル基、ヒドロキシ基等の置換基を有してもよいが、n個のアリルエステル基以外の置換基を有さないことが好ましい。
2価の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜18のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基が挙げられ、アルケニレン基が好ましい。アルケニレン基としては、ビニレン基、1−プロペニレン基、2−プロペニレン基、1−ブテニレン基、2−ブテニレン基、1−ペンテニレン基、2−ペンテニレン基、1−ヘキセニレン基、2−ヘキセニレン基、1−オクテニレン基等があげられる。中でも、ビニレン基が好ましい。
一般式(1)において、Zが結合部の場合、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルは、シュウ酸ジアリルである。
一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルとして、シュウ酸ジアリル、マロン酸ジアリル、コハク酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、ピメリン酸ジアリル、スベリン酸ジアリル、アゼライン酸ジアリル、セバシン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、クエン酸トリアリル、酒石酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、シトラコン酸ジアリル等が挙げられる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。中でも、コハク酸ジアリル、フマル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、シトラコン酸ジアリルが好ましく、フマル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、シトラコン酸ジアリルがより好ましい。また、不飽和ポリエステル樹脂組成物の最高到達温度を向上でき、その結果として、反応で発生した熱量で加速度的に反応を進行させることができ、成形時における生産効率(加熱条件等)の点で優れるだけでなく、反応が充分に進行するため、未架橋モノマーが少なく、純度の高い成形品が得られるという理由から、シス型の脂肪族多官能アリルエステルが好ましく、シトラコン酸ジアリル、マレイン酸ジアリルがより好ましく、マレイン酸ジアリルが更に好ましい。
本発明の式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルは、下記一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物、又はそれらの酸無水物とハロゲン化アリル又はアリルアルコールとを例えば、酸性物質、塩基性物質、触媒、溶媒の存在下、反応させることにより製造することができる。一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物は試薬や工業薬品として入手可能である。
Z−(COOH)n ・・・(2)
[式中、n、及びZに関しては、前記一般式(1)におけるn、及びZと同じ意味である。]
Z−(COOH)n ・・・(2)
[式中、n、及びZに関しては、前記一般式(1)におけるn、及びZと同じ意味である。]
ハロゲン化アリルとしては、例えばアリルクロリド、アリルブロミド、アリルヨージド等が挙げられる。ハロゲン化アリルの使用量に特に制限は無いが、一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物に対して、通常、2〜20当量の範囲であるのが好ましく、反応速度及び容積効率の観点からは、2.3〜10当量の範囲であるのがより好ましい。これらのハロゲン化アリル化合物は試薬や工業薬品として入手可能である。
アリルアルコールは試薬や工業薬品として入手可能である。アリルアルコールの使用量に特に制限は無いが、一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物に対して、通常、2〜10当量の範囲であるのが好ましく、2〜5当量の範囲であるのがより好ましい。
酸性物質としては、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、硫酸が挙げられ、酸性物質の使用量は、一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物に対して0.001〜0.1当量の範囲であるのが好ましく、0.005〜0.05当量の範囲であるのがより好ましい。
塩基性物質としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物;水素化ナトリウム、水素化カリウム等のアルカリ金属の水素化物、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸化物、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の炭酸水素化物、アルコラート等が一般に用いられるが、第4級アンモニウム化合物や脂肪族アミンや芳香族アミンのような有機塩基を用いることも可能である。塩基性物質の使用量は、一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物に対して0.5〜30当量の範囲であるのが好ましく、2〜15当量の範囲であるのがより好ましい。
触媒として、例えば銅、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、バナジウム等の遷移金属や遷移金属塩が用いられるが、このうち銅化合物が好適に用いられる。
銅化合物としては特に限定はなく、ほとんどの銅化合物が用いられるが、塩化第一銅、臭化第一銅、酸化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、硫酸第一銅、硫酸第二銅、塩化第二銅、水酸化第二銅、臭化第二銅、リン酸第二銅、硝酸第一銅、硝酸第二銅、炭酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅等が好ましい。その中でも特に、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、硫酸銅、酢酸第二銅は容易に入手可能で安価な点で好適である。
銅化合物としては特に限定はなく、ほとんどの銅化合物が用いられるが、塩化第一銅、臭化第一銅、酸化第一銅、ヨウ化第一銅、シアン化第一銅、硫酸第一銅、硫酸第二銅、塩化第二銅、水酸化第二銅、臭化第二銅、リン酸第二銅、硝酸第一銅、硝酸第二銅、炭酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅等が好ましい。その中でも特に、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、硫酸銅、酢酸第二銅は容易に入手可能で安価な点で好適である。
反応は、溶媒の存在下又は不存在下に実施できる。溶媒としては、反応に悪影響を与えない限り特に制限はないが、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の飽和脂肪族炭化水素;ジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素;ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、スルホラン等が挙げられる。これらは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。溶媒を使用する場合、その使用量に特に制限はないが、一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物に対して、通常、0.01〜20倍重量の範囲であるのが好ましく、0.1〜10倍重量の範囲であるのがより好ましい。本反応の場合、溶媒を特に使用しなくても脂肪族多官能アリルエステルを効率よく製造することができる。
特に、塩基性物質を水溶液として反応に用いる場合、反応を促進させるために相間移動触媒を使用するのが好ましい。相間移動触媒に特に制限はないが、例えばトリオクチルメチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド等の第四級アンモニウム塩;テトラブチルホスホニウムクロリド等のホスホニウム塩;15−クラウン−5、18−クラウン−6等のクラウンエーテル等が挙げられる。相間移動触媒を使用する場合、その使用量は、一般式(2)で表わされるカルボン酸化合物に対して、通常、0.001〜1当量の範囲であるのが好ましく、0.01〜0.4当量の範囲であるのがより好ましい。
反応温度は、十分な反応速度を得、かつ副反応を効果的に抑え高収率を得る意味において、通常、−30〜150℃の範囲であるのが好ましく、−10〜120℃の範囲であるのがより好ましい。また、反応時間は10分〜15時間の範囲であるのが好ましく、副反応抑制の観点からは10分〜10時間の範囲であるのがより好ましい。
反応は、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気下で実施するのが好ましい。また、反応は大気圧下でも加圧下でも実施できるが、製造設備面の観点からは、大気圧下で実施するのが好ましい。反応は、例えば攪拌型反応装置に原料を一度に、又は分割して仕込み、上記「0034」記載の所定温度で所定時間反応させることにより行なうことができる。
反応終了後、得られた反応混合液を中和した後、必要に応じて水、飽和食塩水等で洗浄してから濃縮し、さらに蒸留、カラムクロマトグラフィー等の、有機化合物の精製において通常用いられる精製操作を行なうことによって、純度の高い脂肪族多官能アリルエステルを取得できる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物において、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを5重量部以上含有することが好ましく、10重量部以上含有することがより好ましく、15重量部以上含有することが更に好ましく、30重量部以上含有することが特に好ましく、50重量部以上含有することが最も好ましく、200重量部以下含有することが好ましく、150重量部以下含有することがより好ましく、120重量部以下含有することが特に好ましい。
開始剤
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物において、重合開始剤(熱重合開始剤、光重合開始剤)を限定なく用いることができる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物において、重合開始剤(熱重合開始剤、光重合開始剤)を限定なく用いることができる。
開始剤(熱重合開始剤)としては、特に限定されないが、パーオキシド化合物、アゾ化合物が好ましく、具体的にはベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等のジアシルパーオキシド類、ジクミルパーオキシド、ジ−tert−ブチルパーオキシド等のジアルキルパーオキシド類、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4−tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシカーボネート類、tert−ブチルパーオキシオクトエート、tert−ブチルパーオキシベンゾエート等のアルキルパーエステル類等のパーオキシド化合物、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)2,2’−アゾビス−(メチルイソブチレート)、α,α−アゾビス−(イソブチロニトリル)、4,4’−アゾビス−(4−シアノバレイン酸)等のアゾ化合物を例示することができる。また、これらの開始剤は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物において、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、開始剤を0.001重量部以上含有することが好ましく、0.005重量部以上含有することがより好ましく、0.01重量部以上含有することが更に好ましく、0.5重量部以上含有することが特に好ましく、10重量部以下含有することが好ましく、8重量部以下含有することがより好ましく、5重量部以下含有することが特に好ましい。また、開始剤を添加する際、そのまま不飽和ポリエステル樹脂組成物に添加してもよく、脂肪族多官能アリルエステルやその他(反応性モノマー;フタル酸ジアリル等)の希釈剤に溶解させてから、添加してもよい。
無機充填剤
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、必要に応じて無機充填剤を添加してもよい。無機充填剤として、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、石英ガラス、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム等の金属類の水和物、ガラス粉末、タルク、マイカ等を例示することができる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。無機充填剤の粒径は、0.1〜100μmである。好ましくは、0.5〜60μmである。粒径が小さすぎると、組成物粘度が大きくなり、強化繊維に十分含浸せず、材料内部にエアーを混入しやすくなり、成形品に巣が入りやすい。一方、粒径が大きすぎると、粒子の比表面積が小さくなることにより、流動性が低下する。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物には、必要に応じて無機充填剤を添加してもよい。無機充填剤として、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、石英ガラス、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム等の金属類の水和物、ガラス粉末、タルク、マイカ等を例示することができる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。無機充填剤の粒径は、0.1〜100μmである。好ましくは、0.5〜60μmである。粒径が小さすぎると、組成物粘度が大きくなり、強化繊維に十分含浸せず、材料内部にエアーを混入しやすくなり、成形品に巣が入りやすい。一方、粒径が大きすぎると、粒子の比表面積が小さくなることにより、流動性が低下する。
本発明の無機充填剤の添加量は、不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対して、10〜1000重量部であればよく、200〜800重量部がより好ましい。添加量が少ないと、成形前の材料の取扱い性が低下する。また、添加量が多いと、粘度が大幅に上昇し、成形加工時の流動性が低下するとともに、強化繊維に対する含浸性が低下し、材料内部にエアーを混入しやすくなり、成形品に巣が入りやすい。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、上記の成分に加えて、繊維強化剤、低収縮剤、離型剤、増粘剤、顔料、減粘剤等の当該技術分野において公知の成分を、本発明の効果を阻害しない範囲において含むことができる。
本発明に用いられる繊維強化剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。繊維強化材の例としては、ガラス繊維、パルプ繊維、テトロン(登録商標)繊維、ビニロン繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ワラストナイト等の様々な有機繊維及び無機繊維を例示することができる。これらは、単独又は複数を組み合わせて用いることができる。中でも、繊維長1.5〜25mm程度に切断したチョップドストランドガラスを用いることが好ましい。
本発明に用いられる低収縮剤としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、飽和ポリエステル、スチレン−ブタジエン系ゴム等の低収縮剤として一般に使用されている熱可塑性ポリマーが挙げられる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に用いられる離型剤としては、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、カルナバワックス等を例示することができる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に用いられる増粘剤としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム等の金属酸化物、及びイソシアネート化合物等を例示することができる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に用いられる増粘剤としては、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム等の金属酸化物、及びイソシアネート化合物等を例示することができる。これらは、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、当該技術分野において通常行われる方法、例えば、ニーダー等を用いて混練することによって製造することができる。また、本発明の硬化物は、本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物を硬化(熱硬化)することによって製造することができる。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、所望の形状に成形して硬化することによって成形物(成形品)を製造することができる。成形及び硬化方法としては、特に限定されず、当該技術分野において通常行われる方法、例えば、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等を用いることができる。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。
後述の実施例及び比較例で用いた材料を以下に説明する。
不飽和ポリエステル樹脂
不飽和ポリエステル樹脂:日本ユピカ株式会社製 ユピカ8552
不飽和ポリエステル樹脂:日本ユピカ株式会社製 ユピカ8552
開始剤
ビス(4‐tert−ブチルシクロへキシル)パーオキシジカーボネート:化薬アクゾ株式会社製 パーカドックス16
tert−ブチルパーオキシベンゾエート:日油株式会社製 パーブチルZ
ビス(4‐tert−ブチルシクロへキシル)パーオキシジカーボネート:化薬アクゾ株式会社製 パーカドックス16
tert−ブチルパーオキシベンゾエート:日油株式会社製 パーブチルZ
架橋剤
フタル酸ジアリル:株式会社大阪ソーダ製 ダイソーダップモノマー
マレイン酸ジアリル:合成例1
フマル酸ジアリル:合成例2
フタル酸ジアリル:株式会社大阪ソーダ製 ダイソーダップモノマー
マレイン酸ジアリル:合成例1
フマル酸ジアリル:合成例2
合成例1:マレイン酸ジアリルの合成
ディーンスタークトラップを取り付けた500mLのフラスコにアリルアルコール145.2g(2.50mol)、トルエン137.5g(1.49mol)、無水マレイン酸98.1g(1.00mol)、ドデシルベンゼンスルホン酸6.53g(0.02mol)を仕込み、磁気撹拌子で撹拌させオイルバスで加熱還流させた。反応の進行に伴い生成する水を、ディーンスタークトラップを用いて除去しながら8時間反応を行った後に、加熱を止め、フラスコを冷却した。得られた反応液に対して中和、水洗を行い、低沸分をロータリーエバポレーターで留去し、得られた濃縮液を減圧蒸留することで目的のマレイン酸ジアリルを176.6g得た。得られた化合物を実施例1に用いた。
ディーンスタークトラップを取り付けた500mLのフラスコにアリルアルコール145.2g(2.50mol)、トルエン137.5g(1.49mol)、無水マレイン酸98.1g(1.00mol)、ドデシルベンゼンスルホン酸6.53g(0.02mol)を仕込み、磁気撹拌子で撹拌させオイルバスで加熱還流させた。反応の進行に伴い生成する水を、ディーンスタークトラップを用いて除去しながら8時間反応を行った後に、加熱を止め、フラスコを冷却した。得られた反応液に対して中和、水洗を行い、低沸分をロータリーエバポレーターで留去し、得られた濃縮液を減圧蒸留することで目的のマレイン酸ジアリルを176.6g得た。得られた化合物を実施例1に用いた。
合成例2:フマル酸ジアリルの合成
ディーンスタークトラップを取り付けた500mLのフラスコにアリルアルコール145.2g(2.50mol)、トルエン137.5g(1.49mol)、フマル酸116.1g(1.00mol)、ドデシルベンゼンスルホン酸6.53g(0.02mol)を仕込み、磁気撹拌子で撹拌させオイルバスで加熱還流させた。反応の進行に伴い生成する水を、ディーンスタークトラップを用いて除去しながら16時間反応を行った後に、加熱を止め、フラスコを冷却した。得られた反応液に対して中和、水洗を行い、低沸分をロータリーエバポレーターで留去し、得られた濃縮液を減圧蒸留することで目的のフマル酸ジアリルを166.8g得た。得られた化合物を実施例2に用いた。
ディーンスタークトラップを取り付けた500mLのフラスコにアリルアルコール145.2g(2.50mol)、トルエン137.5g(1.49mol)、フマル酸116.1g(1.00mol)、ドデシルベンゼンスルホン酸6.53g(0.02mol)を仕込み、磁気撹拌子で撹拌させオイルバスで加熱還流させた。反応の進行に伴い生成する水を、ディーンスタークトラップを用いて除去しながら16時間反応を行った後に、加熱を止め、フラスコを冷却した。得られた反応液に対して中和、水洗を行い、低沸分をロータリーエバポレーターで留去し、得られた濃縮液を減圧蒸留することで目的のフマル酸ジアリルを166.8g得た。得られた化合物を実施例2に用いた。
開始剤希釈剤
フタル酸ジアリル:株式会社大阪ソーダ製 ダイソーダップモノマー
フタル酸ジアリル:株式会社大阪ソーダ製 ダイソーダップモノマー
実施例及び比較例に用いた不飽和ポリエステル樹脂組成物の成分の組成を表1に示す。表内組成の数値単位は重量部であり、()内数字は不飽和ポリエステル樹脂100重量部に対する重量部である。
不飽和ポリエステル樹脂組成物の調製
表1に示す組成に従い、不飽和ポリエステル樹脂と架橋剤との重量合計が50gとなるように樹脂と架橋剤をそれぞれ秤量し、遊星ミル(クラボウ社製マゼルスターKK250S)を用いて合計5分間混練した。次に、80〜90℃に加温させつつ、不飽和ポリエステル樹脂が架橋剤に溶解するまで、遊星ミルでの撹拌を行った。不飽和ポリエステル樹脂が架橋剤に溶解し、均一になったところで加温、及び撹拌をやめ、室温になるまで冷却した。室温まで冷却させたのち、開始剤希釈剤にて希釈された開始剤を添加し、遊星ミルで30℃以上の熱を持ち過ぎないように撹拌を行い、不飽和ポリエステル樹脂組成物を調製した。
表1に示す組成に従い、不飽和ポリエステル樹脂と架橋剤との重量合計が50gとなるように樹脂と架橋剤をそれぞれ秤量し、遊星ミル(クラボウ社製マゼルスターKK250S)を用いて合計5分間混練した。次に、80〜90℃に加温させつつ、不飽和ポリエステル樹脂が架橋剤に溶解するまで、遊星ミルでの撹拌を行った。不飽和ポリエステル樹脂が架橋剤に溶解し、均一になったところで加温、及び撹拌をやめ、室温になるまで冷却した。室温まで冷却させたのち、開始剤希釈剤にて希釈された開始剤を添加し、遊星ミルで30℃以上の熱を持ち過ぎないように撹拌を行い、不飽和ポリエステル樹脂組成物を調製した。
高温硬化特性試験
外径18mm×高さ165mmの試験管(型番:P−18SM(日電理化社製))に、底部から7.62cmの位置まで不飽和ポリエステル樹脂組成物を注ぎ込み、K型熱電対を注ぎ込んだ樹脂の高さの中心部(底部より3.81cm)のところに合わせた。続いて、65.5℃に加温させたオイルバス中に注ぎこんだ樹脂の液面がオイルバスの液面の1cm下になるように、試験管の高さを合わせ、ゲル化時間(60.0℃〜71.1℃までの時間)、硬化時間(60.0℃〜最高到達温度までの時間)、最高到達温度を記録した。測定結果は表2に示す。
外径18mm×高さ165mmの試験管(型番:P−18SM(日電理化社製))に、底部から7.62cmの位置まで不飽和ポリエステル樹脂組成物を注ぎ込み、K型熱電対を注ぎ込んだ樹脂の高さの中心部(底部より3.81cm)のところに合わせた。続いて、65.5℃に加温させたオイルバス中に注ぎこんだ樹脂の液面がオイルバスの液面の1cm下になるように、試験管の高さを合わせ、ゲル化時間(60.0℃〜71.1℃までの時間)、硬化時間(60.0℃〜最高到達温度までの時間)、最高到達温度を記録した。測定結果は表2に示す。
表2に示すように、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを用いた実施例1、2と、フタル酸ジアリルを用いた比較例1では、同程度に短いゲル化時間と硬化時間であり、反応性に優れることが分かった。これにより、使用に懸念のあるフタル酸ジアリルの代替として一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを使用することが可能なことが分かった。また、実施例1では、最高到達温度が高く、発生した熱量で加速度的に硬化反応が進みやすいことが示唆された。これは、反応に関与する架橋剤が増えるため、未反応架橋剤の残存率が低下し、良好な硬化物の物性が得られることが示唆される。
また、上記高温硬化特性試験において、60〜70℃という低い温度で充分に硬化できていることから、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを架橋剤として使用することにより、広い汎用性を有する不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供できることが分かった。
また、上記高温硬化特性試験において、60〜70℃という低い温度で充分に硬化できていることから、一般式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルを架橋剤として使用することにより、広い汎用性を有する不飽和ポリエステル樹脂組成物を提供できることが分かった。
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、電気的特性及び機械的特性を実質的に損なうことなく非常に優れた流動性を有した不飽和ポリエステル樹脂成形材料に関するものである。本発明の不飽和ポリエステル樹脂成形材料は、優れた流動性を生かし、例えば小型・肉薄のコイルボビン、スイッチケース、端子板、コネクター、マグネットスイッチ等の電気・電子部品等に使用できる。
Claims (5)
- 式(1)で表される脂肪族多官能アリルエステルが、コハク酸ジアリル、フマル酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、シトラコン酸ジアリル、及びアジピン酸ジアリルからなる群より選択される1種である請求項1に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
- さらに、開始剤を含有する請求項1又は2に記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を熱硬化することによって得られる硬化物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の不飽和ポリエステル樹脂組成物を成形してなることを特徴とする、成形品。
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