JPH06211969A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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- Epoxy Resins (AREA)
Abstract
エポキシ樹脂、(2)分子内にチオール基を2個以上有
するポリチオール化合物、及び(3)固体分散型アミン
アダクト系潜在性硬化促進剤を含有するエポキシ樹脂組
成物。 【効果】 可使時間が長く、かつ硬化性に優れたポリチ
オール系エポキシ樹脂組成物の提供が可能となる。接着
剤、シーリング剤、注型等の用途に適している。
Description
速やかに硬化し、強い接着強度が得られ、かつ可使時間
が長いため、作業性が良好であるポリチオール系エポキ
シ樹脂組成物に関するものである。
として液状の3級アミン類を用いたエポキシ樹脂組成物
は、−20℃〜0℃でも硬化可能な低温速硬化型のエポ
キシ樹脂組成物として知られ、接着剤、シーリング剤、
注型等幅広く用いられている。
成物は、そのポットライフが通常混合後数秒から数分と
非常に短く、混合、脱泡、塗布作業に十分な時間がとれ
ないという欠点があった。また、作業者はその都度組成
物を調製しなければならないため作業性が悪く、余った
組成物を保存しておくことができないため廃棄しなけれ
ばならず、資源の節約、環境問題の点からも好ましくな
かった。
改善されたポリチオール系エポキシ樹脂組成物の開発が
切望されていた。しかしながら、一般にエポキシ樹脂に
市販のチオール化合物を混合したものは、保存安定性が
悪く、チオール硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物の可
使時間を延ばすことは困難であった。
酸無水物やメルカプト有機酸を硬化遅延剤として添加
し、可使時間を延長する方法が検討されている(特開昭
61−159417号公報)が、まだ十分に満足できる
ものとはいえなかった。
ステル化反応によって得られるチオール化合物をエポキ
シ樹脂の硬化剤として用いた例が、特公昭41−723
6号、特公昭42−26535号、特公昭47−323
19号、特開昭46−732号、特公昭60−2164
8号の各公報に記載されているが、これらのエポキシ樹
脂組成物において用いられている硬化促進剤は、液状の
アミン類等である。そして、これらの液状のアミン類等
を用いた組成物は可使時間が数分から数十分と非常に短
く、作業上大きな欠点を有するものであった。
な可使時間を有し、かつ比較的低い加熱温度で速やかに
硬化し、強い接着強度を有するポリチオール系エポキシ
樹脂組成物を提供することである。
を解決するため鋭意検討した結果、硬化剤として分子内
にチオール基を2個以上有するポリチオール化合物を用
い、硬化促進剤として固体分散型アミンアダクト系潜在
性硬化促進剤を用いることにより、十分な可使時間を有
し、かつ比較的低温で速やかに硬化し、更に強い接着強
度を有するポリチオール系エポキシ樹脂組成物が得られ
ることを見いだし、本発明を完成した。
基を2個以上有するエポキシ樹脂、(2)分子内にチオ
ール基を2個以上有するポリチオール化合物、及び
(3)固体分散型アミンアダクト系潜在性硬化促進剤を
含有するエポキシ樹脂組成物に関するものである。
して1分子当り2個以上のエポキシ基を有するものであ
ればよい。例えばビスフェノールA、ビスフェノール
F、ビスフェノールAD、カテコール、レゾルシノール
等の多価フェノール、グリセリンやポリエチレングリコ
ール等の多価アルコールとエピクロルヒドリンを反応さ
せて得られるポリグリシジルエーテル:p−ヒドロキシ
安息香酸、β−ヒドロキシナフトエ酸のようなヒドロキ
シカルボン酸とエピクロルヒドリンを反応させて得られ
るグリシジルエーテルエステル;フタル酸、テレフタル
酸のようなポリカルボン酸とエピクロルヒドリンを反応
させて得られるポリグリシジルエステル;さらにはエポ
キシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾー
ルノボラック樹脂、エポキシ化ポリオレフィン、環式脂
肪族エポキシ樹脂、その他ウレタン変性エポキシ樹脂等
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
しては、例えばトリメチロールプロパン トリス(チオ
グリコレート)、ペンタエリスリトール テトラキス
(チオグリコレート)、エチレングリコール ジチオグ
リコレート、トリメチロールプロパン トリス(β−チ
オプロピオネート)、ペンタエリスリトール テトラキ
ス(β−チオプロピオネート)、ジペンタエリスリトー
ル ポリ(β−チオプロピオネート)等のポリオールと
メルカプト有機酸のエステル化反応によって得られるチ
オール化合物のように、製造上塩基性物質の使用を必要
としない、分子内にチオール基を2個以上有するチオー
ル化合物がある。
6−ヘキサンジチオール、1,10−デカンジチオール
等のアルキルポリチオール化合物;末端チオール基含有
ポリエーテル;末端チオール基含有ポリチオエーテル;
エポキシ化合物と硫化水素との反応によって得られるチ
オール化合物;ポリチオール化合物とエポキシ化合物と
の反応によって得られる末端チオール基を有するチオー
ル化合物等のようにその製造工程上反応触媒として、塩
基性物質を使用するものにあっては、脱アルカリ処理を
行い、アルカリ金属イオン濃度を50ppm以下とした
分子内にチオール基を2個以上有するチオール化合物が
使用できる。
されたポリチオール化合物の脱アルカリ処理方法として
は、例えば処理を行うポリチオール化合物をアセトン、
メタノールなどの有機溶媒に溶解し、希塩酸、希硫酸等
の酸を加えることにより中和した後、抽出・洗浄後によ
り脱塩する方法やイオン交換樹脂を用いて吸着する方
法、蒸留により精製する方法等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
クト系潜在性硬化促進剤とは、室温ではエポキシ樹脂に
不溶性の固体で、加熱することにより可溶化し促進剤と
して機能する、アミン化合物とエポキシ化合物の反応生
成物であり、これらの反応生成物の表面をイソシアネー
ト化合物や酸性化合物で処理したもの等も含まれる。
造原料として用いられるエポキシ化合物としては、例え
ば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、カテコー
ル、レゾルシノール等の多価フェノール又はグリセリン
やポリエチレングリコールのような多価アルコールとエ
ピクロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジル
エーテル、pーヒドロキシ安息香酸、βーヒドロキシナ
フトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸とエピクロルヒ
ドリンを反応させて得られるグリシジルエーテルエステ
ル、フタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸と
エピクロルヒドリンを反応させて得られるポリグリシジ
ルエステル、4,4′−ジアミノジフェニルメタンやm
−アミノフェノールなどとエピクロルヒドリンを反応さ
せて得られるグリシジルアミン化合物、さらには、エポ
キシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾー
ルノボラック樹脂、エポキシ化ポリオレフィン等の多官
能性エポキシ化合物や、ブチルグリシジルエーテル、フ
ェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート
等の単官能性エポキシ化合物等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
造原料として用いられるアミン化合物は、エポキシ基と
付加反応しうる活性水素を分子内に1個以上有し、かつ
1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基のなかから
選ばれた置換基を少なくとも分子内に1個以上有するも
のであれば良い。このような、アミン化合物の例を以下
に示すが、これらに限定されるものではない。例えば、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、n−
プロピルアミン、2−ヒドロキシエチルアミノプロピル
アミン、シクロヘキシルアミン、4,4′−ジアミノ−
ジシクロヘキシルメタンのような脂肪族アミン類、4,
4′−ジアミノジフェニルメタン、2−メチルアニリン
等の芳香族アミン化合物、2−エチル−4−メチルイミ
ダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−
メチルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、
ピペリジン、ピペラジンのような窒素含有複素環化合物
等が挙げられる。
に3級アミノ基を有する化合物は、優れた硬化促進剤を
有する潜在性硬化促進剤を与える原料であり、そのよう
な化合物の例としては、例えば、ジメチルアミノプロピ
ルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジ−n−プ
ロピルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピル
アミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノ
エチルアミン、N−メチルピペラジン等のようなアミン
化合物や、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダ
ゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フ
ェニルイミダゾール等のイミダゾール化合物等のよう
な、分子内に3級アミノ基を有する1級もしくは2級ア
ミン類や、2−ジメチルアミノエタノール、1−メチル
−2−ジメチルアミノエタノール、1−フェノキシメチ
ル−2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミ
ノエタノール、1−ブトキシメチル−2−ジメチルアミ
ノエタノール、1−(2−ヒドロキシ−3−フェノキシ
プロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−ヒド
ロキシ−3−フェノキシプロピル)−2−エチル−4−
メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−ブト
キシプロピル)−2−メチルイミダゾール、1−(2−
ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−エチル−4
−メチルイミダゾール、1−(2−ヒドロキシ−3−フ
ェノキシプロピル)−2−フェニルイミダゾリン、1−
(2−ヒドロキシ−3−ブトキシプロピル)−2−メチ
ルイミダゾリン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノ
ール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フ
ェノール、N−β−ヒドロキシエチルホルモリン、2−
ジメチルアミノエタンチオール、2−メルカプトピリジ
ン、2−メルカプトベンゾイミダゾール、2−メルカプ
トベンゾチアゾール、4−メルカプトピリジン、N,N
−ジメチルアミノ安息香酸、N,N−ジメチルグリシ
ン、ニコチン酸、イソニコチン酸、ピコリン酸、N,N
−ジメチルグリシンヒドラジド、N,N−ジメチルプロ
ピオン酸ヒドラジド、ニコチン酸ヒドラジド、イソニコ
チン酸ヒドラジド等のような、分子内に3級アミノ基を
有するアルコール類、フェノール類、チオール類、カル
ボン酸類、ヒドラジド類等が挙げられる。
を更に向上させるため、上記のエポキシ化合物とアミン
化合物を付加反応せしめ本発明に用いられる潜在性硬化
促進剤を製造する際に、第三成分として分子内に活性水
素を2個以上有する活性水素化合物を添加することもで
きる。このような、活性水素化合物の例を以下に示す
が、これらに限定されるものではない。例えば、ビスフ
ェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ヒ
ドロキノン、カテコール、レゾルシノール、ピロガロー
ル、フェノールノボラック樹脂等の多価フェノール類、
トリメチロールプロパン等の多価アルコール類、アジピ
ン酸、フタル酸等の多価カルボン酸類、1,2−ジメル
カプトエタン、2−メルカプトエタノール、1−メルカ
プト−3−フェノキシ−2−プロパノール、メルカプト
酢酸、アントラニル酸、乳酸等が挙げられる。
造の際に、表面処理剤として用いられるイソシアネート
化合物の代表例を以下に示すがこれらに限定されるもの
ではない。例えば、n−ブチルイソシアネート、イソプ
ロピルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベン
ジルイソシアネート等のような単官能イソシアネート化
合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルイレンジ
イソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネー
ト、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、
イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネ
ート、パラフェニレンジイソシアネート、1,3,6−
ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタン
トリイソシアネート等のような多官能イソシアネート化
合物、更には、これらの多官能イソシアネート化合物と
活性水素化合物との反応によって得られる、末端イソシ
アネート基含有化合物等も用いることができ、このよう
な化合物の例としては、トルイレンジイソシアネートと
トリメチロールプロパンの反応により得られる末端イソ
シアネート基を有する付加反応物、トルイレンジイソシ
アネートとペンタエリスリトールの反応により得られる
末端イソシアネート基を有する付加反応物等が挙げられ
る。
造の際に、表面処理剤として用いられる酸性物質として
は、気体、液体の無機酸又は有機酸があり、その代表例
を以下に示すが、これらに限定されるものではない。例
えば、炭酸ガス、亜硫酸ガス、硫酸、塩酸、しゅう酸、
リン酸、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、アジピン酸、カプ
ロン酸、乳酸、コハク酸、酒石酸、セバシン酸、p−ト
ルエンスルホン酸、サリチル酸、ほう酸、タンニン酸、
アルギン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、フェ
ノール、ピロガロール、フェノール樹脂、レゾルシン樹
脂等が挙げられる。
上記の(a)エポキシ化合物と(b)アミン化合物、又
は(a)エポキシ化合物と(b)アミン化合物と(c)
活性水素化合物の各成分を混合し、室温から200℃の
温度において反応させた後、固化、粉砕するか、あるい
は、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフ
ラン等の溶媒中で反応させ、脱溶媒後、固形分を粉砕す
ることにより容易に得ることができる。更に、これらの
潜在性硬化促進剤の表面処理は、メチルエチルケトン、
トルエン等の溶媒中もしくは無溶媒で、前記のイソシア
ネート化合物や酸性化合物と接触させることによって行
なうことができる。
硬化促進剤として市販されている代表的な例を以下に示
すが、これらに限定されるものではない。例えば、「ア
ミキュア PN−23」(味の素(株)商品名)、「ア
ミキュア PN−H」(味の素(株)商品名)、「アミ
キュア MY−24」(味の素(株)商品名)、「ハー
ドナー X−3661S」(エー・シー・アール(株)
商品名)、「ハードナー X−3670S」(エー・シ
ー・アール(株)商品名)、「ノバキュア HX−37
42」(旭化成(株)商品名)、「ノバキュア HX−
3721」(旭化成(株)商品名)等が挙げられる。
キシ樹脂とポリチオール化合物の混合比は、SH当量数
/エポキシ当量数比で0.5〜1.2であり、固体分散
型アミンアダクト系潜在性硬化促進剤の添加量は、エポ
キシ樹脂100重量部に対して0.1〜10重量部であ
る。
応じて充填剤、希釈剤、溶剤、顔料、可撓性付与剤、カ
ップリング剤、酸化防止剤等の各種添加剤を加えること
ができる。
を用いた場合、硬化性を著しく損なうことなく接着力を
向上させることができる。このようなイソシアネート基
含有化合物は特に限定されるものではないが、代表的な
例として、n−ブチルイソシアネート、イソプロピルイ
ソシアネート、2−クロロエチルイソシアネート、フェ
ニルイソシアネート、p−クロロフェニルイソシアネー
ト、ベンジルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシ
アネート、2−エチルフェニルイソシアネート、2,6
−ジメチルフェニルイソシアネート、2,4−トルエン
ジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネー
ト、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ジフェニル
メタン−4,4′−ジイソシアネート、トリジンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレン
ジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、
1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシ
クロヘプタントリイソシアネート等が挙げられる。
シアネート基含有化合物の添加量は、エポキシ樹脂10
0重量部に対して0.1〜20重量部の範囲である。
説明する。 (評価方法) 可使時間:調製したエポキシ樹脂組成物を50ccのガ
ラス製サンプルビンに入れ、25℃で流動性がなくなる
までの時間を目視により計測した。 粘度:JIS K−6833に準じて測定した。 引っ張りせん断接着強度:JIS K−6850に準じ
て調製した試験片を所定の温度、時間で硬化させ、テン
シロン万能試験機(東洋精機(株)製TENSILON
UTM−5T)にて測定した。 測定温度 ;25℃ 引っ張り速度;1mm/min T型剥離接着強度:JIS K−6854に準じて調製
した試験片を所定の温度、時間で硬化させ、テンシロン
万能試験機(オリエンテック(株)製RTM−500)
にて測定した。 測定温度 ;25℃ 引っ張り速度;50mm/min アルカリ金属イオン濃度:炎光分光光度計(日立180
−50形)を用い原子吸光法によって定量した。
トQX−12」(油化シェル社商品名)100gを1リ
ットルの三角フラスコに入れ、アセトン500mlを加
えて溶解させた。この溶液はpH試験紙により強アルカ
リ性を示した。この溶液に攪拌しながら、濃塩酸を滴下
して溶液のpHを弱酸性に調製した後、溶媒を減圧留去
した。残渣に蒸留水500mlを加え、クロロホルム5
00mlで3回抽出を行った。有機層に無水硫酸マグネ
シウムを加えて一晩放置後、硫酸マグネシウムをろ別
し、ろ液を減圧濃縮して、精製QX−12を得た。この
もののアルカリ金属イオン濃度は、脱アルカリ処理前が
K+ ;11.2ppm、Na+ ;1420ppmであっ
たのに対して、脱アルカリ処理後はK+ ;0.5ppm
以下、Na+ ;3.2ppmであった。
0gを300mlの三角フラスコに入れ、メタノール2
00mlを加えて溶解させた。この溶液に陽イオン交換
樹脂「ダイヤイオンPK216H」(三菱化成(株)
製)20gを加えて3時間攪拌した。その後イオン交換
樹脂をろ別し、ろ液を減圧濃縮して、精製QX−12を
得た。このもののアルカリ金属イオン濃度は、K+ ;
2.2ppm、Na+ ;7.9ppmであった。
樹脂「EP828」(油化シェル社商品名)100重量
部に「アミキュア PN−H」1重量部を加え室温で混
合したものに、製造例1、2で得られた精製QX−12
を90重量部加えて室温で混合し、エポキシ樹脂組成物
(a)、(b)を得た。組成物(a)、(b)の可使時
間は3時間であった。また、組成物(b)の60℃での
ゲルタイムは、925秒であった。
脱アルカリ処理を行っていない「エポメートQX−1
2」を用いた他は、実施例1と同様にして、エポキシ樹
脂組成物(c)を得た。組成物(c)の可使時間は3分
であった。
P828」、ポリチオール化合物として「TMTP」
(トリメチロールプロパン トリス(β−チオプロピオ
ネート)、淀化学社商品名。K+ ;<0.5ppm、N
a+ ;2.9ppm)、固体分散型アミンアダクト系潜
在性硬化促進剤として表1に示すものを用いて、エポキ
シ樹脂組成物(d)〜(g)を調製した。組成物(d)
〜(g)の特性を表1に示す。
ト系潜在性硬化促進剤のかわりに、液状の硬化促進剤で
ある「エポメート B−02」(3,9−ビス(3−ア
ミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピ
ロ−〔5,5〕−ウンデカンとブチルグリシジルエーテ
ルのアダクト(液状)(油化シェル社商品名))、「2
E4MZ」(2−エチル−4−メチルイミダゾール(四
国化成商品名))、「DMP−30」(2,4,6−ト
リス(ジメチルアミノメチル)フェノール)を用いたほ
かは、実施例2〜5と同様にしてエポキシ樹脂組成物
(h)〜(m)を調製した。組成物(h)〜(m)の特
性を表1に示す。液状もしくは可溶性のアミン化合物を
促進剤に用いた例と比較し、本発明は可使時間が長く、
且つ硬化に要する時間は短いという特徴がある。
に「アミキュア PN−H」2重量部を加え、室温で混
合した後、「TMTP」を加えて脱泡混合し、エポキシ
樹脂組成物(n)〜(r)を調製した。各組成物の特性
及び各組成物を80℃で20分硬化した後の硬化物の物
性について表2に示す。
に「アミキュア PN−H」3重量部を加え室温で混合
した後、「TMTP」74重量部を加え脱泡混合した
後、「MR−200」(ジフェニルメタン−4,4′−
ジイソシアネート:日本ポリウレタン(株)製)を加え
て、エポキシ樹脂組成物(s)〜(v)を調製した。各
組成物の80℃でのゲルタイム及び80℃20分硬化後
のせん断接着力について表3に示す。
成物は、比較的に低い加熱温度での硬化性に優れ、強い
接着強度を有していることから、接着剤、シーリング
剤、注型等の用途に適している。本発明のエポキシ樹脂
組成物にイソシアネート基含有化合物を添加することに
よって、硬化性を著しく損なうことなく更に接着力を向
上させることができる。また、本発明のエポキシ樹脂組
成物は、可使時間が非常に長いため、作業性の向上とい
う面において非常に有用である。更に、余った組成物を
使用後保存することも可能なために、使い捨てをしなく
てもよくなり、資源の節約、環境の保護という面におい
ても本発明の組成物は非常に有用である。
Claims (3)
- 【請求項1】 (1)分子内にエポキシ基を2個以上有
するエポキシ樹脂、(2)分子内にチオール基を2個以
上有するポリチオール化合物、及び(3)固体分散型ア
ミンアダクト系潜在性硬化促進剤を含有するエポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載のエポキシ樹脂組成物に、
イソシアネート基含有化合物をエポキシ樹脂100重量
部に対して0.1〜20重量部添加することを特徴とす
るエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のエポキシ樹
脂組成物を加熱することによって得られるエポキシ樹脂
硬化物。
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