JPH0625389A - アミノホスファゼン系エポキシ樹脂硬化剤 - Google Patents

アミノホスファゼン系エポキシ樹脂硬化剤

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JPH0625389A
JPH0625389A JP17829692A JP17829692A JPH0625389A JP H0625389 A JPH0625389 A JP H0625389A JP 17829692 A JP17829692 A JP 17829692A JP 17829692 A JP17829692 A JP 17829692A JP H0625389 A JPH0625389 A JP H0625389A
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昌己 伊豫
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高い難燃性が得られ、耐熱性等の物性の良いエ
ポキシ樹脂硬化物を得ることができる新規なアミノホス
ファゼン系エポキシ樹脂硬化剤を提供する。 【構成】下記一般式(1),(2) 【化1】 〔式中、Rは -NHCH2 CH2 NH2 、 -NHCH2 CH2 CH2 N
H2 、 -NHCH2 CH2 CH2 CH2NH2 、 -NH−φ1 −NH2 、 -
NH−φ1 −O−φ1 −NH2 、 -NH−φ1 −S−φ1−NH
2 、 -NH−φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、 -NH−φ1 −SO2
−φ1 −NH2 からなるA群および-O−φ2 、-0CH3 、-O
CH2 CH3 、-OCH2 CH2 CH3 、-OCH2 CH2 CH2CH3 、 -NH
−φ2 、 -NHCH2 CH3 、 -NHCH2 CH2 CH3 、 -NHCH2 CH
2 CH2 CH3 、-S−φ2 、-SCH2 CH3 、-SCH2 CH2 CH3 か
らなるB群の両群に属するいずれかの基であって、且
つ、少なくとも2つのRが上記A群に属するいずれかの
基である。なお、φ1 、φ2 はベンゼン環である。〕で
示されるエポキシ樹脂硬化剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、難燃性と、耐熱性に
優れたエポキシ樹脂硬化物を得ることができるアミノホ
スファゼン系エポキシ樹脂硬化剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂は、封止材料、積層板等の
電気・電子材料、自動車、船舶、缶等の塗料、接着剤、
土木・建築材料、航空・宇宙用複合材料等に広く用いら
れている。このエポキシ樹脂の硬化剤としては、従来か
ら、脂肪族アミン、芳香族アミン、ポリアミド、酸およ
び酸無水物等が知られている。〔新住正樹編、「エポキ
シ樹脂ハンドブック」(1987)日刊工業新聞社〕。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、昨今、上記
エポキシ樹脂の用途の中、特に電気・電子材料、航空・
宇宙用複合材料等においては、より高い難燃性、耐熱性
等が要求されている。そこで、比較的難燃性に優れた臭
素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂を使用したり、さ
らに、難燃化剤として三酸化アンチモンや水酸化アルミ
ニウムを添加して、より高い難燃性を得るようにしてい
る。
【0004】しかし、三酸化アンチモンを併用すると耐
アーク性が低下して絶縁性が悪くなる問題があり、他
方、水酸化アルミニウムを用いると機械的物性が低下す
ると言う問題がある。また、ハロゲン化合物系難燃化剤
は燃焼時有毒ガスを発生するという問題がある。
【0005】この発明は、このような事情に鑑みて、高
い難燃性が得られ、耐熱性等の物性の良いエポキシ樹脂
硬化物を得ることができるアミノホスファゼン系エポキ
シ樹脂硬化剤を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、この発明は、下記一般式(1)
【0007】
【化3】
【0008】〔式中、Rは−NHCH2 CH2 NH2 、
−NHCH2 CH2 CH2 NH2 、−NHCH2 CH2
CH2 CH2 NH2 、−NH−φ1 −NH2 、−NH−
φ1 −O−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −S−φ1 −N
H2 、−NH−φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、−NH−
φ1 −SO2 −φ1 −NH2 、−O−φ2 、−OC
H3 、−OCH2 CH3 、−OCH2 CH2 CH3 、−
OCH2 CH2 CH2 CH3 、−NH−φ2 、−NHC
H2 CH3 、−NHCH2 CH2 CH3 、−NHCH2
CH2 CH2 CH3 、−S−φ2 、−SCH2 CH3 、
−SCH2 CH2 CH3 から選ばれたいずれかの基を示
すとともに、少なくとも2つのRが、これら基のうち−
NHCH2 CH2 NH2 、−NHCH2 CH2 CH2 N
H2 、−NHCH2 CH2 CH2 CH2 NH2 、−NH
−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −O−φ1 −NH2 、−
NH−φ1 −S−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −CH2
−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −SO2 −φ1 −NH2
から選ばれたいずれかの基である。なお、φ1 はパラ位
に官能基がそれぞれ付加されたベンゼン環、φ2 はベン
ゼン環である。〕または下記一般式(2)
【0009】
【化4】
【0010】〔式中、Rは−NHCH2 CH2 NH2 、
−NHCH2 CH2 CH2 NH2 、−NHCH2 CH2
CH2 CH2 NH2 、−NH−φ1 −NH2 、−NH−
φ1 −O−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −S−φ1 −N
H2 、−NH−φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、−NH−
φ1 −SO2 −φ1 −NH2 、−O−φ2 、−OC
H3 、−OCH2 CH3 、−OCH2 CH2 CH3 、−
OCH2 CH2 CH2 CH3 、−NH−φ2 、−NHC
H2 CH3 、−NHCH2 CH2 CH3 、−NHCH2
CH2 CH2 CH3 、−S−φ2 、−SCH2 CH3 、
−SCH2 CH2 CH3 から選ばれたいずれかの基を示
すとともに、少なくとも2つのRが、これら基のうち−
NHCH2 CH2 NH2 、−NHCH2 CH2 CH2 N
H2 、−NHCH2 CH2 CH2 CH2 NH2 、−NH
−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −O−φ1 −NH2 、−
NH−φ1 −S−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −CH2
−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −SO2 −φ1 −NH2
から選ばれたいずれかの基である。なお、φ1 はパラ位
に官能基がそれぞれ付加されたベンゼン環、φ2 はベン
ゼン環である。〕で示されるアミノホスファゼン系エポ
キシ樹脂硬化剤を要旨としている。
【0011】この発明の硬化剤によって硬化させうるエ
ポキシ樹脂としてはビスフェノールA型樹脂、ビスフェ
ノールF型樹脂、ビスフェノールAD型樹脂、フェノー
ルノボラック型樹脂、クレゾールノボラック型樹脂、環
状脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、グ
リシジルアミン系樹脂、複素環式エポキシ樹脂等のどの
ようなエポキシ樹脂でも良い。
【0012】硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキ
シ基の1当量に対し、当該硬化剤分子中の活性水素当量
として0.1〜1.5当量程度が好ましい。また、この
発明の硬化剤の他にジアミノジフェニルメタン等の通常
の硬化剤を併用しても構わないし、ベンジルジメチルア
ミン等の硬化促進剤を併用しても構わない。
【0013】さらに、必要により、ガラス繊維等の充填
剤、消泡剤、着色剤等を硬化させるエポキシ樹脂に含有
させるようにしても構わない。この発明の硬化剤を用い
る場合は、特に限定されないが、通常、50℃〜200
℃の温度に加熱して、エポキシ樹脂を硬化させることが
できる。
【0014】
【作用】上記のエポキシ樹脂硬化剤を用いてエポキシ樹
脂を硬化させれば、得られるエポキシ樹脂硬化物中のリ
ン、窒素含有量を高いものとすることができ、エポキシ
樹脂に難燃性が付与される。そして上記の硬化剤は環構
造をしているので、エポキシ樹脂の耐熱性を向上させ
る。またリンに結合していない、外側のアミノ基により
エポキシと反応し、硬化するので、硬化温度は比較的低
くて良い。
【0015】
【実施例】以下に、この発明を、その実施例を比較例と
対比させつつ詳しく説明する。なお、実施例および比較
例中、「部」は「重量部」、「φ1 」は「パラ位に官能
基を有するベンゼン環」、「φ2 」は「ベンゼン環」を
それぞれ示す。 (実施例1)2リットルの四ツ口丸底フラスコに150
g(0.43モル)のヘキサクロルシクロトリホスファ
ゼンを入れ、ジエチルエーテル600ミリリットルに溶
解した後、水浴で冷却し、攪拌しながら、28%アンモ
ニア水450g(7.4モル)を滴下した。滴下終了
後、2時間リフラックスし反応させた。反応終了後、分
液ロートでジエチルエーテル層を分離し、水洗いを3回
行った後、無水塩化カルシウムで1夜乾燥した。乾燥後
ジエチルエーテルをロータリーエバポレーターで留去
し、白色粉末を得た。得られた白色粉末をn−ヘプタン
で2時間リフラックスし、その後、熱濾過、減圧乾燥
し、白色粉末53.7g(収率40.4%)の1,1−
ジアミノテトラクロルシクロトリホスファゼンを得た。
m.p.は164〜165℃であった。
【0016】500ミリリットルの三ツ口丸底フラスコ
に、5g(0.0162モル)の上記方法で合成した
1,1−ジアミノテトラクロルシクロトリホスファゼン
を入れ、ジオキサン50ミリリットルに溶解した後、フ
ェノール3.05g(0.0324モル)、トリエチル
アミン4.92g(0.0486モル)をジオキサン5
0ミリリットルに溶解し、このジオキサン溶液を、フラ
スコ中に、攪拌しながら滴下した。滴下終了後、70℃
で2時間攪拌し反応させた。反応後、生成したトリエチ
ルアミン塩酸塩を濾過し、無色透明の反応溶液(ジオキ
サン溶液)を得た。
【0017】500ミリリットルの三ツ口丸底フラスコ
に3.89g(0.0668モル)のエチレンジアミン
を入れ、ジオキサン50ミリリットルに溶解した後、上
記のようにして得た反応溶液を滴下した。そして滴下
後、70℃で2時間攪拌し反応させた。反応後、生成し
たエチレンジアミン塩酸塩を濾過し、ロータリーエバポ
レーターによって濾液からジオキサンを留去し、淡黄色
粘稠液体状のN3 P3 (NH2 )2 (O−φ2 )2 (N
HCH2 CH2 NH2 )2 を2.46g(収率32.2
%)得た。
【0018】ビスフェノールA−エピクロルヒドリン型
エポキシプレポリマー(油化シェルエポキシ(株)製エ
ピコート828)10部、上記方法で得たN3 P3 (N
H2)2 (O−φ2 )2 (NHCH2 CH2 NH2 )2
6.27部を混合し、脱気後、80℃×4時間プレキュ
ア、150℃×4時間ポストキュアしてエポキシ樹脂硬
化物を得た。得られたエポキシ樹脂硬化物の限界酸素指
数は28.2と難燃性を示した。また、動的粘弾性測定
結果は損失弾性率(E″)のピーク温度が170℃、損
失正接(tanδ)のピーク温度が182℃であった。
【0019】なお、上記硬化物の硬化に到るまでの硬化
挙動をレオメーター((株)レオロジ製MR−300ソ
ルキッドメーター)により、昇温速度3℃/分で測定し
た。その結果、133℃で硬化が始まり、141℃で貯
蔵弾性率(G′)が106 のオーダーに達した。 (実施例2)攪拌機、冷却器、滴下ロートを付けた1リ
ットルの四ツ口丸底フラスコ中へ68.52g(0.3
456モル)のジアミノジフェニルメタン、20.98
g(0.2074モル)のトリエチルアミンを入れ、ジ
オキサン500ミリリットルに溶解する。10g(0.
0288モル)のヘキサクロルシクロトリホスファゼン
を100ミリリットルのジオキサンに溶解した溶液を、
攪拌しながら、滴下した後、9時間リフラックスして、
攪拌反応させた。反応後、生成したトリエチルアミン塩
酸塩を濾過し、ロータリーエバポレーターで得られた濾
液からジオキサンを留去して50ミリリットルの溶液に
濃縮した。そしてこの濃縮溶液をベンゼン500ミリリ
ットル中に投入し、生成物を沈澱させて淡黄色のヘキサ
(4−(4′−アミノベンジル)フェニルアミノ)シク
ロトリホスファゼン35.38g(収率96.7%)を
得た。
【0020】ビスフェノールA−エピクロルヒドリン型
エポキシプレポリマー(エピコート828)10部、と
上記の方法で得たヘキサ(4−(4′−アミノベンジ
ル)フェニルアミノ)シクロトリホスファゼン,N3 P
3 (NH−φ1 −CH2 −φ1−NH2 )6 5.63部
を混合し、脱気後、80℃×4時間プレキュア、150
℃×4時間ポストキュアしてエポキシ樹脂硬化物を得
た。
【0021】得られたエポキシ樹脂硬化物の限界酸素指
数は26.3であった。また動的粘弾性測定結果は損失
弾性率(E″)のピーク温度が170℃、損失正接(t
anδ)のピーク温度が184℃であった。なお上記硬
化物の硬化に到るまでの硬化挙動をレオメーターによ
り、昇温速度3℃/分で測定した。その結果132℃で
硬化が始まり、145℃で貯蔵弾性率(G′)が106
のオーダーに達した。 (実施例3)攪拌機、冷却器、滴下ロートを付けた50
0ミリリットルの三ツ口丸底フラスコ中に10g(0.
0288モル)のヘキサクロルシクロトリホスファゼン
を入れ、トルエン100ミリリットルに溶解し、80℃
に加温する。そして8.05g(0.0864モル)の
アニリンと、11.95g(0.1181モル)のトリ
エチルアミンを、攪拌しながら滴下した。滴下後、4時
間リフラックスして、攪拌し反応させた。反応後、生成
トリエチルアミン塩酸塩を濾過し、ロータリーエバポレ
ーターでトルエンを留去し、20ミリリットルのトルエ
ン溶液に濃縮した。そして一夜放置し、淡桃色結晶のト
リアニリノトリクロルシクロトリホスファゼン7.05
g(収率47.3%)を得た。m. p. は180〜18
5℃であった。
【0022】500ミリリットルの三ツ口丸底フラスコ
中にジアミノジフェニルメタン3.13g(0.029
0モル)、トリエチルアミン3.03g(0.0299
モル)を入れ、ジオキサン100ミリリットルに溶解し
た。そして上記のように合成したトリアニリノトリクロ
ルシクロトリホスファゼン5g(0.0097モル)を
ジオキサン100ミリリットルに溶解し、滴下した。滴
下後、6時間リフラックスして、攪拌し、反応させた。
反応後、生成したトリエチルアミン塩酸塩を濾過し、得
られた濾液からロータリーエバポレーターでジオキサン
を留去し、淡黄色固体のN3 P3 (NHφ2 )3 (NH
−φ1 −CH2 −φ1 −NH2 )3 トリアニリノトリ
(4−(4′−アミノベンジル)フェニルアミノ)シク
ロトリホスファゼン9.18g(収率94.7)%を得
た。
【0023】ビスフェノールA−エピクロルヒドリン型
エポキシプレポリマー(エピコート828)10部と上
記の方法で得たトリアニリノトリ(4−(4′−アミノ
ベンジル)フェニルアミノ)シクロトリホスファゼンN
3 P3 (NH−φ)3 (NH−φ−CH2 −φ−N
H2 )3 8.89部を混合し、脱気後、80℃×4時間
プレキュア、150℃×4時間ポストキュアしてエポキ
シ樹脂硬化物を得た。得られたエポキシ樹脂硬化物の限
界酸素指数は27.2であった。また、動的粘弾性測定
結果は損失弾性率(E″)のピーク温度が168℃、損
失正接(tanδ)のピーク温度が180℃であった。 (比較例1)ビスフェノールA−エピクロルヒドリン型
エポキシプレポリマー(エピコート828)10部、ジ
アミノジフェニルメタン2.64部を混合し、脱気後、
80℃×4時間プレキュア、150℃×4時間ポストキ
ュアしてエポキシ樹脂硬化物を得た。得られたエポキシ
樹脂硬化物の限界酸素指数は25.0であった。また、
動的粘弾性測定結果は損失弾性率(E″)のピーク温度
が162℃、損失正接(tanδ)のピーク温度が17
4℃であった。
【0024】なお、上記硬化物の硬化に到るまでの硬化
挙動をレオメーターにより、昇温速度3℃/分で測定し
た。その結果133℃で硬化が始まり、147℃で貯蔵
弾性率(G′)が106 のオーダーに達した。 (比較例2)ビスフェノールA−エピクロルヒドリン型
エポキシプレポリマー(エピコート828)10部、ト
リエチレンテトラミン1.30部を混合し、脱気後、8
0℃×4時間プレキュア、150℃×4時間ポストキュ
アしてエポキシ樹脂硬化物を得た。得られたエポキシ樹
脂硬化物の限界酸素指数は21.1であった。また、動
的粘弾性測定結果は損失弾性率(E″)のピーク温度が
107℃、損失正接(tanδ)のピーク温度が128
℃であった。
【0025】上記実施例および比較例から、実施例で得
たエポキシ樹脂硬化物は、比較例のものに比べて、難燃
性および耐熱性に優れていることがよくわかる。
【0026】
【発明の効果】この発明にかかるエポキシ樹脂硬化剤
は、以上のように構成されているので、高い難燃性、耐
熱性等優れた物性のエポキシ樹脂硬化物を得ることがで
きる。また、ハロゲンを含まないので、燃焼時に有毒ガ
スが発生しない。したがって、電気・電子材料、塗料、
接着剤、複合材料等の用途に有効なエポキシ樹脂硬化物
を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栢木 實 和歌山県那賀郡貴志川町神戸357番地 (72)発明者 伊豫 昌己 和歌山県那賀郡打田町久留壁52−1 (72)発明者 堀内 良雄 和歌山市三葛247−1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記一般式(1) 【化1】 〔式中、Rは−NHCH2 CH2 NH2 、−NHCH2
    CH2 CH2 NH2 、−NHCH2 CH2 CH2 CH2
    NH2 、−NH−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −O−φ
    1 −NH2 、−NH−φ1 −S−φ1 −NH2 、−NH
    −φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、−NH−φ1 −SO2
    −φ1 −NH2 、−O−φ2 、−OCH3 、−OCH2
    CH3 、−OCH2 CH2 CH3 、−OCH2 CH2 C
    H2 CH3 、−NH−φ2 、−NHCH2 CH3 、−N
    HCH2 CH2 CH3 、−NHCH2 CH2 CH2 CH
    3 、−S−φ2 、−SCH2 CH3 、−SCH2 CH2
    CH3 から選ばれたいずれかの基を示すとともに、少な
    くとも2つのRが、これら基のうち−NHCH2 CH2
    NH2 、−NHCH2 CH2 CH2 NH2 、−NHCH
    2 CH2 CH2 CH2 NH2 、−NH−φ1 −NH2 、
    −NH−φ1 −O−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −S−
    φ1 −NH2 、−NH−φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、
    −NH−φ1 −SO2 −φ1 −NH2 から選ばれたいず
    れかの基である。なお、φ1 はパラ位に官能基がそれぞ
    れ付加されたベンゼン環、φ2 はベンゼン環である。〕
    または下記一般式(2) 【化2】 〔式中、Rは−NHCH2 CH2 NH2 、−NHCH2
    CH2 CH2 NH2 、−NHCH2 CH2 CH2 CH2
    NH2 、−NH−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −O−φ
    1 −NH2 、−NH−φ1 −S−φ1 −NH2 、−NH
    −φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、−NH−φ1 −SO2
    −φ1 −NH2 、−O−φ2 、−OCH3 、−OCH2
    CH3 、−OCH2 CH2 CH3 、−OCH2 CH2 C
    H2 CH3 、−NH−φ2 、−NHCH2 CH3 、−N
    HCH2 CH2 CH3 、−NHCH2 CH2 CH2 CH
    3 、−S−φ2 、−SCH2 CH3 、−SCH2 CH2
    CH3 から選ばれたいずれかの基を示すとともに、少な
    くとも2つのRが、これら基のうち−NHCH2 CH2
    NH2 、−NHCH2 CH2 CH2 NH2 、−NHCH
    2 CH2 CH2 CH2 NH2 、−NH−φ1 −NH2 、
    −NH−φ1 −O−φ1 −NH2 、−NH−φ1 −S−
    φ1 −NH2 、−NH−φ1 −CH2 −φ1 −NH2 、
    −NH−φ1 −SO2 −φ1 −NH2 から選ばれたいず
    れかの基である。なお、φ1 はパラ位に官能基がそれぞ
    れ付加されたベンゼン環、φ2 はベンゼン環である。〕
    で示されるアミノホスファゼン系エポキシ樹脂硬化剤。
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