JPH0446922A - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents

硬化性樹脂組成物

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JPH0446922A
JPH0446922A JP15706290A JP15706290A JPH0446922A JP H0446922 A JPH0446922 A JP H0446922A JP 15706290 A JP15706290 A JP 15706290A JP 15706290 A JP15706290 A JP 15706290A JP H0446922 A JPH0446922 A JP H0446922A
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Takaaki Fujiwa
藤輪 高明
Yoshiyuki Harano
原野 芳行
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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、脂肪族環状エポキシ樹脂と、エポキシ樹脂硬
化剤を含む硬化性樹脂組成物に関する。
従来の脂肪族環状エポキシ樹脂の硬化物が硬くて脆いの
に対して、可とう性のある硬化物を得るのに適している
(従来技術および発明が解決しようとする課題)エポキ
シ樹脂は作業性がよく、硬化物の機械特性に優れ、多方
面の分野で使用されている。
しかし、従来のエポキシ樹脂は硬くて脆いという欠点を
有し、その応用が限られている。
これらの欠点の改良のため、従来、可とう性エポキシ樹
脂あるいは、可とう性付与物を用いていたが、これらは
粘度の高いものが多く、したかって、これらを配合した
ものは、低粘度性を要求される分野には不向きである。
また、下記式(11) %式% [ただし、Yeは以下 て表わされるビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメ
チル)アジペートなる可とう性エポキシ樹脂もあるカベ
十分な可とう性を得られない場合や、可とう性エポキシ
樹脂(11)の添加量が多量に必要な場合がある。
(発明の目的) 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、可とう性
に優れた脂肪族環状エポキシ樹脂を含む硬化性樹脂組成
物を提供することを目的とする。
(発明の構成) すなわち、本発明は [(a)下記一般式(1) 〔ただし、(1)式において、 Xは以下の構造 Ra (C)  O− Ylは以下の構造 Y2は以下の構造 Y3は以下の構造 Rは炭素数1〜30のアルキルであり、1価の有機化合
物残基、RおよびRおよびR11〜R19は水素、−船
釣には1〜9個の炭素原子を含有するアルキル基で同時
に各々の基に換えることができる。Cは4〜8の整数、
nIは0以上の整数、蒙は1以上の整数を表わす〕 (b) (a)のエポキシ樹脂と反応しうるエポキシ樹
脂硬化剤を必須成分とすることを特徴とする硬化性樹脂
組成物」 である。
本発明によれば、一般式(+)で示される脂肪族環状エ
ポキシ樹脂(a)およびそれと反応しうるエポキシ樹脂
硬化剤(b)とを含むことを特徴とする硬化性樹脂組成
物が提供される。
以下に本発明について、詳述する。
一般式(1)においてRは炭素数が1〜30のアルキル
基であり、m価の有機化合物残基である。
脂環式あるいは直鎖てもよく二重結合を有していること
もある。
また、芳香族化合物でもよい。
Ra5Rbは水素原子、または一般には1〜9個の炭素
原子を含有するアルキル基であるがこれは原料のラクト
ンに起因する。
たとえば、ε−カプロラクトンを原料とした場合RaR
bはすべて水素である。
またβ−メチル−6バレロラクトンを用いたときはRa
5Rbはエチル基及び水素、3エチルカプロラクトンを
用いた場合はRa5Rbはエチル基及び水素になる。
また、Cも原料ラクトンにより決まる。
たとえば、ε−カプロラクトンの場合c−5、バレロラ
クトンの場合c−4、シクロオクタノンラクトンの場合
c−7である。
nmは付加したラクトンのモル数である。
たとえば、ラクトンが全く付加していないときはnm−
0,5モル付加のときはn、+n2+・・+nm−5で
ある。
mは多官能脂環式エステルの数であり用いる原料カルボ
ン酸及び酸無水物の官能基数に対応する。
一般式(+)で示される脂肪族環状エポキシ樹脂として
は、例えば、mが1の場合、34−エポキシシクロヘキ
シルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキ
シレートのカプロラクトン変性物(Ill)や、3.4
−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシ
クロヘキサンカルボキシレートのトリメチルカプロラク
トン変性物(1v)、(Vl)l、3.1−1ポキシ−
6−メチルシクロヘキシルメチル−34−エポキシ−6
−メチルシクロヘキサンカルボキシレートのバレロラク
トン変性物m(V)−などがあげられる。
(以下余白) Ye−C−+O(CH)  C+−0CH2−Ye2 
5  □ (Il+) CH3 Ye−C−←OCHCCH2CH− CHCH −CHC+0−CH2−Y n I (1v) CH3 −C−+OCH2 HCH2 CH− H3 CH2 C−→−OCH2 (m ’ CH3 −C−+OCH2 HCH2 CH H2 CH3 C+ O−CH2 CH3 Ye (IV)− MY −C−+OCH2 HCH2 Hs CH2 C−+−0−CH2 Ye (V) MY −C−+OCHCH2CH− CH3 CH2 C−刊一一 CH2−MY (■) また、 (+) 式において、 mが2の場合、 次式 [ただし、Xl は以下の構造 〇 − (CH2) C〇 − を R1は以下の構造 は0 + が1以上となる整数 を表わす] (■1) [ただし、xl は以下の構造 −〇 (CH2)  O− を (以下余白) R2は以下の構造 nl、n2はn、+n2 が1以上となる整数を表わす
]         ・・・・ml)また、(1)式に
おいて、mが4の場合、次式l           
 e CH−Co±X廿−〇−CH2−Y 2        nl CH Ye co÷X→]rO−CH2−Y eH c o−+x  −)−iliT−。
CH2 CH−CO−E−X’→−0 2n4 H2 ・ (■Il+) [ただし、(■11+)式において、 Xlは以下の構造 0− (CH2) 5−Co−をnl、n2はnl+n
2+n3+n4−1となる整数を表わす]また、 式において、 mが6の場合、 次式 [ただし、 (1x)式において、 Xlは以下の構造 〇 − (CH2)  O を R2は以下の構造(以下余白) [ただし、(Ill)〜(IX)式において、Yeは以
下 などがあげられる。
さらに、一般式(1)の脂肪族環状エポキシ樹脂の合成
方法を以下に示す。
まず、以下の一連の反応により製造する。
(以下余白) 〈反応 〉 [A ] く 反応 〉 R−←−COOH) ■ または [ ] 〔ただし、 [ ] 式において、 又は以下の構造 (以下余白) −0−←C品←−−CO− C Ylは以下の構造 Y2は以下の構造 (以下余白) Y3は以下の構造 または 〈反応 〉 R−←C00H) または (以下余白) 〈反応−5〉 以下の酸化反応により本発明の硬化性樹脂組成物中の主
要な物質である(1)式で表わされる脂肪族環状エポキ
シ樹脂を製造する。
[B]   −(+) 酸化 く反応−2〉および〈反応−3〉の脱水エステル化反応
は、カルボン酸、アルコールを一括して仕込み反応させ
ることができる。
反応温度は150−250℃で行うことができる。昇温
当初は水の留出が多く、必要以上加熱しても所定以上温
度は上らない。
反応は進行し脱水した水の量が多くなフていくと反応系
の温度も上昇して行く。
反応は進行するに従い系内の酸価を低下していくのでこ
れを目安にすることができる。
仕込むカルボン酸とアルコールのモル比はカルボン酸1
モルに対しアルコールは1.0モル以上である。アルコ
ールが過剰の方が系内の酸価低下ははやいからである。
しかし必要量以上に仕込むと反応終了後除去に多くの時
間を要し望ましくない。
あるいは、〈反応−2〉およびく反応−3〉で酸無水物
を用いる場合は、これらの反応は酸無水物とアルコール
の付加反応とカルポジ酸とアルコールとの脱水エステル
化反応である。
反応は比較的低温でも進行する。
しかし、工業的に反応を行うには100−250℃であ
る。酸無水物とアルコールの反応は比較的低温で進行す
る。
しかしカルボン酸とアルコールの反応は脱水反応で連続
的に反応系より水を除去するのが有利であり、そのため
常圧下では100℃以上が望ましい。また250℃以上
ではラクトンオリゴマー類の分解及び製品の着色が著し
く好ましくない。
次に、く反応−1〉およびく反応−4〉はラクトン変性
反応である。
これらの反応は、所定のラクトンをエステルやアルコー
ルに加えチタン触媒又は、スズ触媒を0゜1〜1100
00pp添加し150−250℃で反応させることがで
きる。
触媒が0.lppmより少ないと反応は遅く、1100
00pp以上添加しても大きな効果はあられれない。
また150℃以下の場合速度か小さく、250℃以上の
場合ラクトンの分解と着色が著しい。
さらに、このようにして得られた、一般式[B ]の化
合物をエポキシ化すれば、一般式(1)の脂肪族環状エ
ポキシ樹脂が得られる〈反応5〉。
このエポキシ化は、過酸やハイドロパーオキサイドを用
いておこなう。
エポキシ化する場合のエポキシ化剤としては過酸または
種々のハイドロパーオキサイド類を用いることができる
たとえば、過酸としては過ギ酸、過酸酸、過プロピオン
酸、過安息香酸、トリフルオロ過酢酸等がある。
ハイドロパーオキサイド類としては過酸化水素、ターシ
ャリブチルハイドロパーオキサイド、クメンパーオキサ
イド、メタクロロ過安息香酸等がある。エポキシ化の際
には必要に応じて触媒を用いることができる。
例えば、過酸の場合、炭酸ソーダ等のアルカリや硫酸な
どの酸を触媒として用い得る。
また、ハイドロパーオキサイド類の場合、タングステン
酸と苛性ソーダの混合物を過酸化水素と、あるいは有機
酸を過酸化水素と、あるいはモリブデンヘキサカルボニ
ルをタージャリプ壬ルハイドロパーオキサイドと併用し
て触媒効果を得ることができる。
[反応条件〕 エポキシ化反応は、装置や原料物性に応じて溶媒使用の
有無や反応温度を調節して行なう。
用いるエポキシ化剤の反応性によって使用できる反応温
度域は定まる。
好ましいエポキシ化剤である過酢酸についていえば0〜
70℃の範囲が好ましい。
0℃未満ては反応が遅く、70℃を超える温度では過酢
酸の分解がおきる。
また、ハイドロパーオキサイドの1例であるターシャル
ブチルハイドロパーオキサイド/モリブデン二酸化物ジ
アセチルアセトナート系では同じ理由で20℃〜150
℃が好ましい。
溶媒は原料粘度の低下、エポキシ化剤の希釈による安定
化などの目的で使用することができる。
過酢酸の場合であれば芳香族化合物、エーテル化合物お
よびエステル化合物等を用い得る。
特に酢酸エチルあるいはキシレンは好ましい溶媒である
たとえば過酸の場合、炭酸ソーダなどのアルカリや硫酸
などの酸も触媒として用い得る。
不飽和結合に対するエポキシ化剤の仕込みモル比は不飽
和結合をどれくらい残存させたいかなどの目的に応じて
変化させることができる。
エポキシ基が多い化合物が目的の場合、エポキシ化剤は
不飽和基に対して等モルかそれ以上加えるのが好ましい
ただし、経済性、および次に述べる副反応の問題から1
0倍モルを超えることは通常不利であり、過酢酸の場合
1〜5倍モルが好ましい。
エポキシ化反応の条件によって二重結合のエポキシ化と
同時に原料中の置換基がエポキシ化剤と副反応を起こし
た結果、変性された置換基が生じ、目的化合物中に含ま
れてくる。
しかし得られた製品中に微量の副生物が混入し、色相あ
るいは酸価に悪影響を生じることがある。
これを防止するために以下の添加剤少なくとも1種類添
加できる。
リン酸、リン酸−カリウム、リン酸−ナトリウム、リン
酸水素アンモニウムナトリウム、ピロリン酸、ビロリン
酸カリ、ピロリン酸ナトリウム、2−エチルへキシルピ
ロリン酸ナトリウム、2−エチルへキシルピロリン酸カ
リウム、2−エチルヘキシルトリポリリン酸ナトリウム
、2−エチルヘキシルトリポリリン酸カリウム、2−エ
チルへキシルテトラポリリン酸ナトリウム、2−エチル
へキシルテトラポリリン酸カリウム。
添加量は反応粗液中10ppm〜1010000pp好
ましくは50ppm〜11000ppである。
これらの添加効果としては一般に反応器あるいは原料等
から混入した金属等をキレート化し不活性化する作用で
あると考えられる。
[精製] 生成物は種々の方法で分離を行うことができる。
得られた反応粗液はそのまま溶媒等を留去し、これを製
品とすることもできる。
脱低沸条件は50℃〜200℃、好ましくは80〜16
0℃である。
また、各溶剤類の沸点に応じ減圧度を調整して反応させ
ることができる。
本反応においても微量不純物を生成するのでこれを除去
するために水洗を行うことは好ましい。
水洗を行うにあたり、反応粗液にベンゼン、トルエン、
キシレン等の芳香族化合物あるいはヘキサン、ヘプタン
、オクタンの様な炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル等
のエステル類を用いることができる。
水洗量は反応粗液volの0.1〜10倍、好ましくは
1〜5倍である。
また、微量の酸を除くためにアルカリ水溶液で洗浄にさ
らに水で洗浄することも有効な方法である。用いるアル
カリ水溶液としては例えばNaOH,KOH,K   
Co   S Na   COS NaHCo  、K
HCO、NH3などのようなアルカυ性物質の水溶液を
使用することができる。
使用する際の濃度はひろい範囲で自由に選択することか
できる。
アルカリ水洗および水洗は10〜90℃、好ましくは1
0〜50℃の温度範囲で行うのがよい。
水洗した液を2層に分離させた後有機層を取り出し、脱
低沸させ製品を取り出すことができる。
脱低沸は50〜200℃、好ましくは80−160℃で
あり、各溶剤類の沸点に応じ減圧度を調節して行うこと
ができる。
反応は連続あるいはバッチのいかなる方法でも行うこと
ができる。
バッチ方式の場合は原料および添加剤を反応器に投入し
た後エポキシ化剤を滴下して行く方法がよい。
これを水洗する場合、水洗後2層に水離し有機層を蒸発
器で蒸発させ製品化する。
連続で行う場合、原料とエポキシ化剤、添加剤を反応器
に連続で仕込み連続で抜き取ることができる。反応器は
完全混合槽、ピストンフロー型等いかなるタイプでもよ
い。
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物の中の(b)成分で
あるエポキシ樹脂[すなわち、(a)成分]と反応しう
るエポキシ樹脂硬化剤としては、無水フタル酸、無水ト
リメリット酸、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、エチレングリコールビス(アンヒ
ドロトリメリテート)、グリセロールトリス(アンヒド
ロトリメリテート)などの芳香族酸無水物、無水マレイ
ン酸、無水コハク酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチ
ルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、
ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フ
タル酸などの環状脂肪族酸無水物、その他の酸無水物や
、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチ
レンテトラミン、イソホロンジアミン、キシレンジアミ
ン、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスル
フォンジアミノジフェニルメタン、ポリメチレンジアミ
ンなどのアミン類、2−メチルイミダゾール、2−エチ
ル−4−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾ
ール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニルイ
ミダゾールなどのイミダゾール類、ジシアンジアミドと
その誘導体、ポリアミド樹脂、有機酸ヒドラジッド、ジ
アミノマレオニトリルとその誘導体、メラミンとその誘
導体、三フッ化ホウ素−アミン錯体などの三フッ化ホウ
素化合物、シラノール性の水酸基を含有する化合物など
があげられる。
また、必要に応じて、第三級アミン、ホウ酸エステル、
ルイス酸、有機金属化合物、有機酸金属塩、イミダゾー
ルなどの硬化促進剤を使用しても良い。
さらに、一般にエポキシ樹脂に用いられる変性剤や充て
ん剤を併用しても良い。
(a)成分であるエポキシ樹脂に対する硬化剤の使用量
は、当量比において、エポキシ樹脂/硬化剤が0.1〜
5の範囲、好ましくはo、5〜1.5の範囲で用いると
良い。
ただし、三フッ化ホウ素−アミン錯体なとの三フッ化ホ
ウ素化合物やシラノール性の水酸基を含有する化合物に
おいてはその使用量はo、oo。
1〜1.0の範囲、好ましくは0.001〜1゜0の範
囲で用いると良い。
さらに、本発明の硬化性樹脂組成物の硬化温度は、30
〜200℃で良く、好ましくは80〜180℃である。
また、一般式(1)で示される脂肪族環状エポキシ樹脂
は、他のエポキシ樹脂と併用して用いて、他のエポキシ
樹脂に可とぅ性を付与することもてきる。
〈実施例〉 以下の実施例は、本発明の実施態様を具体的に例示する
ものであって、いかなる点でも本発明の範囲を限定する
ものではない。
実施例1 3.4−エポキシシクロヘキシルメチル−3゜4−エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート252重量部をε
−カプロラクトン114重量部て変性した一般式(1)
で示されるエポキシ樹脂(以下エポキシ樹脂Aと表わす
)100重量部、メチルへキサヒドロ無水フタル酸82
重量部、触媒として、N、N−ジメチルベ〉ジルアミン
0.91重量部をビーカーに入れ室温で混合した後、金
型に注入して100℃で5時間硬化した。
その後さらに、160℃で10時間硬化し、硬化物を得
た。
実施例2 3.4−エポキシシクロヘキシルメチル−3゜4−エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート252重量部をε
−カプロラクトン342重量部で変性した一般式(1)
で示されるエポキシ樹脂(以下エポキシ樹脂Bと表わす
)100重量部、ヘキサヒドロ無水フタル42重量部、
触媒として、N。
N−ジメチルベンジル7520,74重量部をビーカー
に入れ、実施例1と同様にして、硬化物を得た。
実施例3 3.4−エポキシシクロヘキシルメチル−3゜4−エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート252重量部をε
−カプロラクトン570重量部で変性した一般式(1)
で示されるエポキシ樹脂(以下エポキシ樹脂Cと表わす
)100重量部、メチルへキサヒドロ無水フタル酸34
重量部、触媒として、N、N−ジメチルベンジルアミン
0.67重量部を用い、実施例1と同様にして、硬化物
を得た。
実施例4 エポキシ樹脂C45重量部、3,4−エポキシシクロヘ
キシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボ
キシレート55重量部、無水フタル酸66重量部、触媒
として、N、N−ジメチルベンジルアミン0.83重量
部を用い実施例1と同様にして硬化物を得た。
実施例5 3.4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−
3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキ
シレート280重量部を、トリメチルカプロラクトン4
68重量部で変性した一般式(+)で示されるエポキシ
樹脂(以下、エポキシ樹脂りと表わす)100重量部、
メチルへキサヒドロ無水フタル酸30重量部触媒として
、N、 N−ジメチルベンジルアミン0.65重量部を
用い、実施例1と同様にして、硬化物を得た。
比較例1 3.4−エポキシシクロヘキシルメチル−3゜4−エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート100重量部、メ
チルへキサヒドロ無水フタル酸114重量部、触媒とし
て、N、N−ジメチルベンジルアミン1.07重量部を
用い、実施例1と同様にして硬化物を得た。
比較例2 3.4−エポキシシクロヘキシルメチル−3゜4−エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート31重量部、ポリ
ε−カプロラクトン重合体(平均分子量500)69重
量部、メチルへキサヒドロ無水フタル酸38重量部、触
媒として、N、N−ジメチルベンジルアミン0.69重
量部を用い、実施例1と同様にしたが、硬化物が得られ
なかつた。
比較例3 ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペ
ート(可とう性エポキシ樹脂(I+)) 100重量部
、メチルへキサヒドロ無水フタル酸81重量部、触媒と
して、N、N−ジメチルベンジルアミン−0,91重量
部を用い実施例1と同様にして硬化物を得た。
実施例1〜5、および比較例1〜3で得られた硬化物の
特性を表1に示した。
硬化物性の測定は、20℃、65%RH条件下で測定し
た。
引張強度、引張伸度、弾性率、曲げ強度、曲げ伸度、ア
イゾツト衝撃強さ、汲水率の測定はJISK6911に
準して行った。
また、配合物のゲル化タイムは支出精機製作所製ゲルタ
イムテスターにて測定した。熱変形温度は、J l5K
7207に準じて測定した。
さらに、Tgは、高性能示差走査熱量計(理学電機(株
)社製DSC8230B)を用いて?1I11定した。
表1から明らかなように、実施例1〜5は、可とう性に
優れた性能を有することがわかる。
さらに、ε−カプロラクトンなどの変性物の割合が増加
する程、可とう性の効果は大きくなる。
比較例3のビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチ
ル)アジペートの場合も、可とう性の付与がみられるが
、本発明のエポキシ樹脂の方が、変性物の割合を変える
ことによって、可とう性の付与の幅が広くなる。
さらに本発明のエポキシ樹脂を用いれば、同じ程度の可
とう性を与える時の使用量を少なくすることができる。
〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明によれば、優れた可とう性を
有したエポキシ樹脂硬化物が得られ、塗料樹脂等の分野
において、電着用塗料、粉体用塗料コーティング剤、ハ
イブリッド焼付塗料として用い、可とう性の付与等の優
れた特徴を提供せんとするものである。
また、電材用原料として、絶縁ワニス、LED封止剤、
半導体封止剤等、さらに、ガラス繊維の収束剤等の用途
にも、有用な硬化特性を提供するものとして用いること
もできる。
なお、表 1における、*l)の七ロキサイド2021
はダイセル化学株式会社製の3.4−エポキシシクロヘ
キシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボ
キシレート、*2)のERL4299はユニオンカーバ
イド社製のビス(3゜4−エポキシシクロヘキシルメチ
ル)アジペート、*3)のPCL−305はダイセル化
学株式会社製のポリカプロラクトン(分子量500)で
ある。
(以下余白)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)下記一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・( I ) 〔ただし、( I )式において、 Xは以下の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ Y^1は以下の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ Y^2は以下の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ Y^3は以下の構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ を表わす。 Rは炭素数1〜30のアルキルであり、m価の有機化合
    物残基、R^aおよびR^bおよびR^1^1〜R^m
    ^9は水素、一般的には1〜9個の炭素原子を含有する
    アルキル基で同時に各々の基に換えることができる。c
    は4〜8の整数、nmは0以上の整数、mは1以上の整
    数を表わす〕 で表わされる脂肪族環状エポキシ樹脂 (b)(a)のエポキシ樹脂と反応しうるエポキシ樹脂
    硬化剤を必須成分とすることを特徴とする硬化性樹脂組
    成物。
JP15706290A 1990-05-30 1990-06-15 硬化性樹脂組成物 Expired - Fee Related JP2884255B2 (ja)

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