JPH03106927A - 改良された靭性を有する改質されたエポキシ配合物 - Google Patents

改良された靭性を有する改質されたエポキシ配合物

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JPH03106927A
JPH03106927A JP2213798A JP21379890A JPH03106927A JP H03106927 A JPH03106927 A JP H03106927A JP 2213798 A JP2213798 A JP 2213798A JP 21379890 A JP21379890 A JP 21379890A JP H03106927 A JPH03106927 A JP H03106927A
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    • C08G59/18Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups ; e.g. general methods of curing
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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、選択されたカルボキシ基を末端とするポリマ
ーで改質されて靭性および柔軟性が改良され与えられた
多官能性エボキシドからなるエポキシド配合物に関する
(従来技術) エボキシ樹脂は、該エポキシ樹脂が有する種々の性質、
例えば良好な機械的および熱的性質、種々の物質に対す
る優れた接着性、高い化学薬品および腐食に対する耐性
、硬化した際の低い収縮率、柔軟性および種々の条件下
における加工性等のために、接着剤およびその他の用途
に使用する幅広い適用性を獲得している。エポキシに固
有の数多くの性質並びに配合接着剤によりこれらの性質
を変化あるいは改質できることにより、これらは非常に
用途が幅広くなりそして特に数多くの接着剤用途に有効
となる。
数多くの異なるエボキシ樹脂並びに異なる用途のための
これらの材料を含む配合物が当該技術分野に公知である
。代表的なエポキシ樹脂および配合物が“tlandb
ook of Thermoset Plastics
 + Sindney H. Goodmani, N
oyes Publications,第132〜18
2頁, 1985年H”Adhesive Techn
ology Handbook”, Arthur H
. Landrock, Noyes Publica
tions,第144 〜153頁. 1985年;お
よびEncyclopedia of Polymer
 Science and Technology+第
6巻,第322〜382頁, 1986年に記載されて
いる。
(発明が解決しようとする課題) 公知のエボキシ樹脂およびかかる樹脂のための異なる配
合物がこれらの用途において非常に多様性をもたらすが
、より良好な靭性および柔軟性をもたらすエポキシ接着
剤に対する要求が存在している。
(課題を解決するための手段) 本発明は、改良された靭性および柔軟性を有し、そして
多官能性エボキシドおよびカルボキシ基を末端とするポ
リマー改質剤からなるエボキシ組或物を提供する。
より具体的には、本発明は、式: OY X (式中、少なくとも2個のエボキシ基が環上にあるとい
う条件で 各XはH、アリル基またはグリシジル基であり、Yはア
リル基またはグリシジル基であり、そして Rは炭素原子数1〜4のアルキル基である)のポリエボ
キシドと、一般式: [式中、 Rlはエーテル結合を有する線状炭化水素または、スル
ホン、スルフィド、酸化リン、シランまたはシロキサン
で置換された線状炭化水素であり、R2は、C2〜!。
直鎖または分技鎖のあるいは環式飽和または不飽和炭化
水素であり、 2は0 、NHまたはNR3(式中、R3はC+〜+o
7 ’J JLI基、アルケニル基またはアリール基で
ある)であり、そして nは少なくとも1である1 を有するカルボキシ基を末端とするボリマー改質剤から
なる組或物である。
本発明に使用される多官能性エポキシドは、適当な置換
されたフェノールをエビハロヒド+J 7と反応させ、
続いてエチレン性不飽和基を過酸による酸化いよって直
接エボキシ化することによってあるいはかかる方法の組
合せによって製造することができる。これは、以下の反
応によって例示される。ここで、オイゲノール、すなわ
ち[(2−メトキシー4−(2−ブロペニル)1フェノ
ールをエピハロヒドリンと反応させ、続いて脱ハロゲン
水素化することによって過酢酸により酸化することによ
ってオイゲノールジオキシド、すなわち[(2−メトキ
シ〜4−オキシラニルメチル フェノキシ)メチル1オ
キシランが得られる。
また、上記エボキシドは、上記以外の公知の技術によっ
て製造することができ、そしてその配合物におけるアリ
ル性基のクライゼイン再配列を含んでもよい。これらの
多官能エボキシドは、以下の一般式を有している。
OY (式中、少なくとも2個のエボキシ基が環上にあるとい
う条件で、 各XはH1アリル基またはグリシジル基であり、yはア
リル基またはグリシジル基であり、そしてRは炭素原子
数1〜4のアルキル基である)。好ましくはXは、Hま
たはグリシジル基であり、Yは、グリシジル基であり、
そしてRは、メチル基である。
本発明のエボキシ組戒物は、上述した通りのポリエポキ
シド(1)とボリマー性ジオール、ポリオールまたはジ
アミンと環式の二価の酸無水物との反応生戒物であるカ
ルボキシ基を末端とするポリマーである改質剤からなる
特に有効,なカルボキシ基を末端とするボリマーは、以
下の 式を有するものである。
[式中、 R1はエーテル結合を有する線状炭化水素または、スル
ホン、スルフィド、ホスホネート、ホスフエンオキサイ
ド、シランまたはシロキサンで置換された線状炭化水素
であり、 R2は、C2〜2。直鎖または分枝鎖のあるいは環式の
飽和または不飽和炭化水素であり、 ZはO , NHまたはNR’(式中、R3はC1〜I
0アリル基、アルケニル基またはアリール基である)で
あり、そして nは少なくとも1である]。
本発明に使用される好ましいカルボキシ基を末端とする
ボリマー改質剤(II)は、RIがエーテル結合を有す
る線状炭化水素を有するものである。R2が環式酸無水
物の残基であり、nが1であり、そしてZがOである改
質剤(II)も好ましい。
式(II)における線状ポリエーテルを得るための好適
なポリエーテルは、オリゴマー性ボリオールからのヒド
ロキシル基の除去により得られる約500〜5000の
分子量を有するものである。好ましいポリエーテルは、
約650〜2500、より好ましくは約1000〜22
00の分子量を有している。特に好適なポリエーテルは
、構造: (式中、rは少なくとも8である)を有するボリブロビ
レングリコールから得られたものおよび構造: →C:Hz−CHz−Clh−CHzO}r CHz−
Ctb−CHz−CHz(式中、Sは少なくとも7であ
る)を有するポリテトラメチレングリコールから得られ
たものである。
カルボキシ基を末端とするポリマー改質剤(II)は、
オリゴマー性ボリオール、好ましくはジオール、例えば
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリテトラメチレングリコールまたはそのコボリマー類
と、環式酸無水物、好ましくは無水琥珀酸または無水フ
タル酸との反応によって形成されるのが好ましい。ボリ
オール頚の代わりにアミン基を末端とするポリマーもカ
ルボキシ基を末端とするボリマー(II)を形成するの
に有効である。
実際上において、上記改質剤は、生或物を確実に形成す
るためにボリオールと酸無水物とを両者が好適な温度で
可溶である溶剤中で(場合により触媒、例えば第3アミ
ンの存在下に)反応させることによって形成される。好
適な溶剤として、有機溶剤、例えばトルエンおよびテト
ラヒド口フランが挙げられる。次いで溶剤を、便利な手
段、好ましくは真空蒸留によって除去する。
エポキシド配合物は、上記ポリエボキシドと有効量のカ
ルボキシ基を末端とするボリマー改質剤と混合すること
によって製造され、より好ましくは改質剤の量は、エボ
キシド100重量部当たり約1〜99部であり、より好
ましくはのエボキシド100重量部当たり約2〜75部
であり、特に好ましくはのエボキシド100重量部当た
り約5〜50部である。
改質されたエポキシドを、硬化剤および所望により別の
添加剤および改質材料を混合する。従来公知であり有効
な硬化量で使用される好適な硬化剤は、脂肪族および芳
香族アミン類およびポリアミン類、アミノボリア5ド類
およびフェノール性ノポラック類である。場合によって
は、硬化剤またはエボキシドの重合を触媒する(よって
硬化時間を短縮する)触媒を、組或物に使用してもよい
代表的な触媒として、置換された尿素、置換されたイミ
ダゾール、第37ごン類、トリフェニルホスフィンおよ
び第4ホスフォニウム塩類が挙げられる。
多くの場合、特にア短ン硬化剤を使用する場合に、カル
ボキシ基を末端とするボリマーをエボキシドと予備反応
させて改質剤を硬化後に確実に充分に反応させることも
望ましい。この予備反応は、改質剤をエボキシドと一緒
に触媒の存在下に約125〜200゜Cに1〜2時間全
てのカルボキシル基を反応させるまで加熱することによ
って達成される。
反応は、公知の便利な方法によりカルボキシル基の消失
によって追跡される。
種々の添加剤および改質材料を、本発明のエボキシ組底
物に包含してもよい。フイラー、例えば電気伝導性また
は熱伝導性フイラー、着色剤および染料、粘度改質剤、
接着促進剤、希釈剤、強化繊維等が挙げられる。
本発明の改質されたエボキシ組或物は、電気/電子用途
、例えば回路板における接着組戒物に、複合材料および
その他の成形組成物に、そしてコーティング、例えばカ
プセルコーティングとして特に有効である。
(実施例) 以下の実施例は、本発明の実施態様を更に説明するもの
であり、本発明の限定として構威されるものではない。
実施例において、全ての部およびパーセンテージは、他
に断りのない限り重量で与えられ、そして全ての温度は
摂氏で与えられる。
実器明L この実施例は、オイゲノールジエポキシド、すなわち[
(2−メトキシー4−オキシラニルメチル フェノキシ
)メチル]オキシランの製造を説明するものである。
機械的攪拌機、温度計および還流冷却管を備えた多口丸
底フラスコを、20g(0.122mo1)のオイゲノ
ール、22.6g (0. 244mo1)のエピクロ
ロヒドリンおよび触媒it(0.2g)のトリメチルア
ンモニウムクロリドで満たした。この反応混合を90〜
95゜Cので9時間加熱し、この時点で反応をガスクロ
マトグラフィー分析で反応を完結したことを判定した。
容器を、10℃に冷却し、モしてNazCOsで飽和し
た26#ll!(0.120mo1)の5N NaOH
のスラリーを添加し、そして室温で1時間反応が完結す
るまで(ガスクロマトグラフィー分析)攪拌した。相分
離し、そして水相をCHC13で洗浄した。有機相を一
緒にし、そして水洗液がpH中性になるまで水洗した。
有機相を、MgSO.で乾燥させ、濾過し、そして溶剤
および残留エピクロ口ヒドリンを吸引真空下に除いた。
残留オイル分を、135゜C /3mmHgでl(ug
elrohr装置上で蒸留し19.7g(73%)の無
色透明オイル[(2−メトキシ−4−(2〜プロペニル
)フェノキシ)メチル1オキシランが得られ、これを冷
却すると固形化し(融点25〜30゜C)、モして21
9の滴定可能なエボキシ当量を有していた(理論エポキ
シ当量は220である)。
上述の通り製造されたアリル化合物(10g, 0.0
45mo1)を、マグネティックスクーラーおよび窒素
′パージを備えた丸底フラスコに、50dのジクロロエ
タンおよび2gの酢酸ナトリウムと共に投入した。
反応容器を、5゜Cに冷却し、そして21.7g(0.
1mo1)の過酢酸(酢酸中35重量%)を添加し、そ
して48時間室温で攪拌した。この混合物を、水(15
0ml.) 、5X NazSOz(100 m1) 
、NaHCO:+(100ffif) 、そして再び水
(50成)で洗浄した。有機相を、MgSO4で乾燥さ
せ、濾過し、そして溶剤を減圧下に除いた。残留オイル
分を、150゜C /3mmHgでKugelrohr
装置上で蒸留し6.3g (59%)の淡黄色オイル[
(2−メトキシー4−オキシラニルメチル フエノキシ
)メチル1オキシラン、すなわちオイゲノールジエボキ
シドが得られ、これを冷却すると固化し( 融点4 0
〜53゜C)、そして134のエポキシ当量を有してい
た。2−プロパノールからの再結晶の後、この物質は、
123のエポキシ当量を有する白色固体(融点63〜6
5゜C)として単離された。
分析: TR (ニート,メルト); 1590 cm−’ (
フエニル,m);この実施例は、オイゲノールトリエポ
キシド、すなわち[[2−メトキシー4,6−ジ(オキ
シラニルメチル)フェノキシ]メチル}オキシランの製
造を説明するものである。
機械的攪拌機、温度計、還流冷却管および滴下漏斗を備
えた多口丸底フラスコを、150gのオイゲノール、4
00mlの2−プロバノールで満たし、そして穏やかな
流れのN2を導入した。40% NaOH溶液(66g
 !I20中43.9g Na(18, 1.1mo1
)をゆっくりと外部冷却された反応容器に35゜C以下
の内部温度を維持するような速度で加えた。この混合物
を、10分間攪拌し、そして113ml (1.38m
o1)のアリルクロリドをフラスコに添加し、そして1
時間穏やかな還流を維持するように加熱し、その時に、
反応が完結した(GP分析)。このフラスコを、300
mlの水で満たした。ディーンースタークトラップ(D
ean−Stark Trap)および水蒸気浴を使用
して2−プロバノールを共沸除去した。蒸留は、温度が
94゜Cに達した時に終了し、そして冷却後、300m
 lのヘキサンを添加し、そして水相を分離した。有機
相を、水洗液のpnが中性になるまで水洗し、次いでこ
の相を、MgS04で乾燥し、濾過し、そして溶剤を減
圧下に除去した。生或物を、真空蒸留して155g(8
4%)の淡黄色3−[2−メトキシ−4−(2−プロペ
ニル)フェノキシ1プロパンを得た。
次いでこの生或物(155g)を、機械的に攪拌され、
そして窒素パージ下に油浴で加熱された丸底フラスコに
入れた。反応が完結した際に(GP分析)、内部温度を
、190〜200 ”Cで2.5時間保持し、そして暗
色の2−メトキシー4.6−ジー(2−プロペニル)フ
ェノールを回収した(147g.95%)。
次いで、上述の通りに製造されたメトキシジフェノール
(25g,0.122mo1)を、機械的攪拌機、温度
計および還流冷却管を備えた多口丸底フラスコに入れた
。エビクロロヒドリン(25g . 0 . 245m
o I)を触媒量(0.23g)のトリメチルアンモニ
ウムクロリドと一緒に添加した。この反応混合を90〜
95゜Cで33時間加熱し、次いで容器を、10℃に冷
却し、モしてNazCOsで飽和した26Idの5N 
NaOH (0.238e+o1)のスラリーを添加し
、そして室温で約48時間後に反応が完結するまで(G
C分析)攪拌した。相分離し、そして水相をCHC1a
(2 X50d)で洗浄した。有機相を一緒にし、そし
て水洗液がpH中性になるまで水洗した。有機相を、M
gSO4で乾燥させ、濾過し、そして溶剤および残留エ
ピクロロヒドリンを吸引真空下に除いた。残留オイル分
を、Kugelrohr装置上(135゜C/3問Hg
)で蒸留し23.7g(74%)の透明な淡黄色オイル
[(2−メトキシ−4.6−ジー(2−プロベニル)フ
ェノキシ)メチル1オキシランが得られた. 上述の通り製造されたアリル生或物(Log. 0.3
8n+o1) ヲ、丸底フラスコに、50dのジクロロ
エタンおよび3.6gの酢酸ナトリウムと共に投入した
。この容器を、5゜Cに冷却し、そして36.3g(0
.167mol,酢酸中35重量%)の過酢酸を添加し
、そして48時間室温で攪拌した。この混合物を、分液
漏斗に移し、そして分離した。有機相を、150 mの
水、200 mlのNaHCO3(5%)、そして再び
100 dの水で洗浄し、次いでMgSO.で乾燥させ
、濾過し、そして溶剤を減圧下に除いた。生威物を、K
ugelrohr装置上(180゜C /3mmHg)
で蒸留して4.2g (38%)の118(理論97)
のエポキシ当量を有する淡黄色オイル[[2−メトキシ
−4,6−ジ(オキシラニルメチル)フェノキシ1メチ
ル1オキシランを得た。
分析: IR (ニート); 1590 cm−’ (フエニル
,m); 1100cm−’(C−0−C.n+);3
470cm−’および1730cm− ’における吸収
は、ある程度のヒドロキシアセテートの形或を提案して
いる。
実1044 この実施例は、代表的カルボキシ基を末端とするポリエ
ーテル改質剤ボリマーの合或を表すものである。
冷却管、温度計、機械的攪拌機および窒素導入管を備え
た3−1,四つ口丸底フラスコを、990.2gのTe
rathane[DuPont,100のNWを有する
ポリ (オキシテトラメチレン)グリコール] 、20
0.2gの無水琥珀酸および150 mのトルエンで満
たした。反応混合物を、4時間還流温度に加熱した(還
流温度160゜C)。反応が完結した後、この混合物を
一つロフラスコに移し、そして揮発分を高真空下にロー
タリーエバボレーターで除去した。この透明で粘稠の樹
脂の収率は、99%であり、そして滴定によって測定し
た中和当量は、6l8(理論量59o)であった。
裏益明星 この実施例は、実施例■で得られたオイゲノールジエポ
キシドの実施例■で得られたカルボキシ基を末端とする
ボリマーによる改質を示すものである。
実施例■のエボキシド、すなわち15gのオイゲノール
ジエポキシドを、6gの実施例■のカルボキシ基を末端
とするポリマーおよび0.1gのトリフエニルホスフィ
ンと一緒にし、次いで反応器中で混合し、そしてl時間
175゜Cに加熱した。この混合物を、室温に冷却した
後、9.4gの硬化剤4,4−ジアミノ ジフエニル 
スルホン(DDS)を混合によりこれに分取した。硬化
した後、スチール製小片上の生戒物のT一剥離強度をA
STM 01876−72に記載された方法を使用して
インストロンテスターで測定したところ、20pl i
 (ポンド/直線インチ)であった。
夫旌明父 この実施例は、実施例■で得られたオイゲノールトリエ
ポキシドの実施例■で得られたカルボキシ基を末端とす
るポリマーによる改質を示すものである。
実施例■のエボキシド、すなわち20gのオイゲノール
トリエボキシドを、5.0gの実施例■のカルボキシ基
を末端とするボリマーおよび2.1gのフェノールノボ
ラック硬化剤と0.3gの商標を持った置換された尿素
触媒と共に一緒にし、そして充分に混合した。硬化した
後、生戒物のT一剥離強度をASTM 01876−7
2に記載された方法を使用してインストロンテスターで
測定したところ、3.3pli (ボンド/直線インチ
)であった。
尖施訳亘 比較の目的で、異なるエボキシド、2−グリシジルフェ
ニル グリシジルエーテル(20g) ヲ、8gの同一
のカルボキシ基を末端とするポリマー、すなわち実施例
■で製造されたものを使用して同一の方法で改質した。
併せた混合物を、0.1gのトリフェニルホスフィンの
存在下に175゜Cで1時間予備反応させ、そして生成
物を、11.7gのDOS硬化剤と混合した。同一方法
で測定されたスチール製小片上の生或物のT一剥離強度
がlpli (ポンド/直線インチ)であることが見出
された。
更に比較の目的で、実施例■のカルボキシ基を末端とす
るボリマーの代わりに4gのカルボキシ基を末端とする
ポリブタジエンーアクリ口ニトリルボリマ−(Hyca
r CTBN 1300 X13 B.F. Good
richの商標)を使用して、オイゲノールジェボキシ
ド(15g)を、0.1gのトリフエニルホスフィンお
よヒ9.4gのDOS硬化剤を用いて改質した。同一方
法で測定されたスチール製小片上の生成物のT一剥離強
度が0.5pli (ポンド/直線インチ)であること
が見出された。
この結果は、異なるエポキシ生底物と比較すると本発明
の改質された生或物の靭性が改良されたことを示してい
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、少なくとも2個のエポキシ基が環上にあるとい
    う条件で 各XはH、アリル基またはグリシジル基であり、 Yはアリル基またはグリシジル基であり、そして Rは炭素原子数1〜4のアルキル基である)のポリエポ
    キシドと、有効量のカルボキシ基を末端とするポリマー
    とからなる改良された靭性および柔軟性を有するエポキ
    シ組成物。2)カルボキシ基を末端とするポリマーがポ
    リマー性ジオール、ポリオールまたはジアミンと環式の
    二価の酸無水物との反応生成物である請求項1に記載の
    エポキシ組成物。 3)各XがHまたはグリシジル基であり、Yがグリシジ
    ル基であり、そしてRがメチル基である請求項1に記載
    のエポキシ組成物。 4)各Xがグリシジル基である請求項3に記載のエポキ
    シ組成物。 5)ポリエポキシドが[(2−メトキシ−4−オキシラ
    ニルメチルフェノキシ)メチル]オキシランである請求
    項3に記載のエポキシ組成物。 6)カルボキシ基を末端とするポリマーが式:▲数式、
    化学式、表等があります▼ [式中、 R^1はエーテル結合を有する線状炭化水素または、ス
    ルホン、スルフィド、ホスホネート、ホスフェンオキサ
    イド、シランまたはシロキサンで置換された線状炭化水
    素であり、R^2は、C_2〜_2_0直鎖または分枝
    鎖のあるいは環式の飽和または不飽和炭化水素であり、 ZはO、NHまたはNR^3(式中、R^3はC_1〜
    _1_0アリル基、アルケニル基またはアリール基であ
    る)であり、そして nは少なくとも1である] を有する請求項1に記載のエポキシ組成物。 7)カルボキシ基を末端とするポリマーがポリエポキシ
    ド100重量部当たり約1〜99部の量で存在する請求
    項6に記載のエポキシ組成物。 8)各XがHまたはグリシジル基であり、Yがグリシジ
    ル基であり、そしてRが、メチル基である請求項6に記
    載のエポキシ組成物。 9)R^1が線状ポリエーテルである請求項8に記載の
    エポキシ組成物。 10)Zが0でありそしてnが1である請求項9に記載
    のエポキシ組成物。 11)カルボキシ基を末端とするポリマーがポリエポキ
    シド100重量部当たり約1〜99部の量で存在する請
    求項10に記載のエポキシ組成物。 12)各XがHまたはグリシジル基であり、Yがグリシ
    ジル基であり、そしてRが、メチル基である請求項7項
    記載のエポキシ組成物。 13)R^1が線状ポリエーテルである請求項7に記載
    のエポキシ組成物。 14)Zが0でありそしてnが1である請求項13に記
    載のエポキシ組成物。 15)ポリエポキシド100重量部当たり約2〜75部
    のカルボキシ基を末端とするポリマーを使用する請求項
    10に記載のエポキシ組成物。 16)各XがHまたはグリシジル基であり、Yがグリシ
    ジル基であり、そしてRが、メチル基である請求項15
    項記載のエポキシ組成物。 17)R^1が線状ポリエーテルであり、Zが0であり
    そしてnが1である請求項16に記載の組成物。 18)各Xがグリシジル基である請求項17項記載の組
    成物。 19)ポリエポキシドが[(2−メトキシ−4−オキシ
    ラニルメチルフェノキシ)メチル]オキシランである請
    求項18に記載の組成物。 20)ポリエポキシド100重量部当たり約5〜50部
    のカルボキシ基を末端とするポリマーを使用する請求項
    19に記載のエポキシ組成物。 21)請求項6に記載のエポキシ組成物を含有する接着
    組成物。
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