JPH10147631A - エポキシ化合物、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

エポキシ化合物、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物

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JPH10147631A
JPH10147631A JP8318499A JP31849996A JPH10147631A JP H10147631 A JPH10147631 A JP H10147631A JP 8318499 A JP8318499 A JP 8318499A JP 31849996 A JP31849996 A JP 31849996A JP H10147631 A JPH10147631 A JP H10147631A
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JP
Japan
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epoxy resin
resin composition
epoxy
cured product
present
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JP8318499A
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English (en)
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Yasumasa Akatsuka
泰昌 赤塚
Kenichi Kuboki
健一 窪木
Katsuhiko Oshimi
克彦 押見
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Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】機械強度、耐水性に優れた硬化物、及びそれを
与える液状のエポキシ樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】フェノールにスチレンを付加した構造の化
合物の水酸基をグリシジルエーテル化することにより得
られるエポキシ化合物、及び該エポキシ化合物を含むエ
ポキシ樹脂組成物、及びその硬化物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は機械強度に優れる硬
化物を与え、しかも粘度の低いエポキシ化合物およびエ
ポキシ樹脂組成物およびその硬化物に関するものであ
り、本発明のエポキシ化合物及びエポキシ樹脂組成物は
成形材料、注型材料、積層材料、複合材料、塗料、接着
剤、レジストなどの広範囲の用途に極めて有用である。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂は種々の硬化剤で硬化させ
ることにより、一般的に機械的性質、耐水性、耐薬品
性、耐熱性、電気的性質などの優れた硬化物となり、接
着剤、塗料、積層板、成形材料、注型材料などの幅広い
分野に利用されている。従来、工業的に最も使用されて
いるエポキシ樹脂としてビスフェノ−ルAにエピクロル
ヒドリンを反応させて得られる液状および固形のビスフ
ェノ−ルA型エポキシ樹脂がある。その他液状のビスフ
ェノ−ルA型エポキシ樹脂にテトラブロムビスフェノ−
ルAを反応させて得られる難燃性固形エポキシ樹脂など
が汎用エポキシ樹脂として工業的に使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような汎用エポキシ樹脂は分子量が大きくなるにつれ
て、それを使用して得られる硬化物の機械強度は向上す
るものの吸水率も上昇するという欠点がある。また更に
硬化前のエポキシ樹脂組成物の粘度も上昇し作業性が低
下するという問題点もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこうした実
状に鑑み、機械強度、耐水性に優れた硬化物を与え、し
かも粘度の低いエポキシ樹脂組成物を求めて鋭意研究し
た結果、特定の分子構造を有するエポキシ化合物を含有
するエポキシ樹脂組成物が低粘度であり、その硬化物に
おいて優れた機械強度、耐水性を付与するものであるこ
とを見いだし本発明を完成させるに到った。
【0005】すなわち本発明は (1)式(1)
【0006】
【化2】
【0007】(式中、nは平均値であり1以上3以下の
正数を表し、Gはグリシジル基を表す。)で表されるエ
ポキシ化合物、 (2)(a)上記(1)記載のエポキシ化合物 (b)エポキシ樹脂 (c)硬化剤 を含有してなるエポキシ樹脂組成物、 (3)硬化促進剤を含有する上記(2)記載のエポキシ
樹脂組成物、 (4)無機充填材を含有する上記(2)または(3)記
載のエポキシ樹脂組成物、 (5)上記(2)、(3)または(4)記載のエポキシ
樹脂組成物を硬化してなる硬化物 を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
【0009】式(1)で表される化合物は例えば、式
(2)
【0010】
【化3】 (式中、nは式(1)におけるのと同じ意味を表す。)
【0011】で表される化合物とエピハロヒドリンとの
反応をアルカリ金属水酸化物の存在下で行うことにより
得ることができる。
【0012】式(2)で表される化合物から本発明のエ
ポキシ化合物を得る方法としては公知の方法が採用でき
る。例えば式(2)の化合物と過剰のエピクロルヒドリ
ン、エピブロムヒドリン等のエピハロヒドリンの溶解混
合物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ
金属水酸化物を添加し、または添加しながら20〜12
0℃で反応させることにより本発明のエポキシ化合物を
得ることが出来る。
【0013】本発明のエポキシ化合物を得る反応におい
て、アルカリ金属水酸化物はその水溶液を使用してもよ
く、その場合は該アルカリ金属水酸化物の水溶液を連続
的に反応系内に添加すると共に減圧下、または常圧下連
続的に水及びエピハロヒドリンを流出させ、更に分液し
水は除去しエピハロヒドリンは反応系内に連続的に戻す
方法でもよい。
【0014】また、式(2)で表される化合物とエピハ
ロヒドリンの溶解混合物にテトラメチルアンモニウムク
ロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリ
メチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモ
ニウム塩を触媒として添加し20〜120℃でアルカリ
金属水酸化物の固体または水溶液を加え、20〜120
℃の温度で反応させ脱ハロゲン化水素(閉環)させる方
法でもよい。この場合反応時間は通常0.5〜10時間
である。
【0015】これらの反応において使用されるエピハロ
ヒドリンの量は式(2)で表される化合物の水酸基1当
量に対し通常1〜20モル、好ましくは2〜10モルで
ある。アルカリ金属水酸化物の使用量は式(2)で表さ
れる化合物中の水酸基1当量に対し通常0.8〜2.0
モル、好ましくは0.9〜1.8モルである。更に、反
応を円滑に進行させるためにジメチルスルホン、ジメチ
ルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などを添加し
て反応を行うことが好ましい。この場合、反応時間は通
常1〜8時間である。
【0016】非プロトン性極性溶媒を使用する場合はエ
ピハロヒドリンの量に対し通常5〜150重量%、好ま
しくは10〜140重量%である。
【0017】これらのエポキシ化反応によって得られる
反応物を水洗後、または水洗無しに加熱減圧下、100
〜150℃、圧力10mmHg以下でエピハロヒドリン
や他の添加溶媒などを除去する。また更に加水分解性ハ
ロゲンの少ないエポキシ化合物とするために、回収した
エポキシ化合物を再びトルエン、メチルイソブチルケト
ン、メチルエチルケトンなどの溶剤に溶解し、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物
の水溶液を加えて更に反応を行い閉環を確実なものにす
ることもできる。この場合アルカリ金属水酸化物の使用
量はエポキシ化に使用した式(2)の化合物の水酸基1
当量に対して通常0.01〜0.3モル、好ましくは
0.05〜0.2モルである。反応温度は通常50〜1
20℃、反応時間は通常0.5〜2時間である。
【0018】反応終了後、生成した塩を濾過、水洗など
により除去し、更に、加熱減圧下トルエン、メチルイソ
ブチルケトン、メチルエチルケトンなどの溶剤を留去す
ることにより本発明のエポキシ化合物が得られる。
【0019】以下、本発明のエポキシ樹脂組成物につい
て説明する。本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明の
エポキシ化合物、2官能以上のエポキシ樹脂及び硬化剤
を含有する。本発明のエポキシ樹脂組成物において、本
発明のエポキシ化合物は2官能以上のエポキシ樹脂と本
発明のエポキシ化合物の合計量のうち通常2〜40重量
%、好ましくは5〜30重量%を占める量を使用する。
【0020】用いうる2官能以上のエポキシ樹脂の具体
例としては、ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられるがこれ
らは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
【0021】本発明のエポキシ樹脂組成物において使用
される硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水
物系化合物、アミド系化合物、フェノ−ル系化合物など
が挙げられる。用い得る硬化剤の具体例としては、ジア
ミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソ
ホロンジアミン、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量
体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹
脂、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリ
ット酸、無水マレイン酸、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、メチルヘキサヒドロ無
水フタル酸、フェノ−ルノボラック、及びこれらの変性
物、イミダゾ−ル、BF3 −アミン錯体、グアニジン誘
導体などが挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用しても
よい。
【0022】本発明のエポキシ樹脂組成物において硬化
剤の使用量は、本発明のエポキシ化合物と2官能以上の
エポキシ樹脂(以下、これらを併せて全エポキシ樹脂成
分という)中のエポキシ基1当量に対して0.7〜1.
2当量が好ましい。エポキシ基1当量に対して、0.7
当量に満たない場合、あるいは1.2当量を超える場
合、いずれも硬化が不完全となり良好な硬化物性が得ら
れない恐れがある。
【0023】また上記硬化剤を用いる際に硬化促進剤を
併用しても差し支えない。用いうる硬化促進剤の具体例
としては例えば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等の
イミダゾ−ル類、2−(ジメチルアミノメチル)フェノ
ール、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデ
セン−7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン
等のホスフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物等が
挙げられる。硬化促進剤は全エポキシ樹脂成分100重
量部に対して0.1〜5.0重量部が必要に応じ用いら
れる。
【0024】本発明のエポキシ樹脂組成物は必要により
無機充填材を含有する。用いうる無機充填材の具体例と
してはシリカ、アルミナ、タルク等が挙げられる。無機
充填材は本発明のエポキシ樹脂組成物中において0〜9
0重量%を占める量が用いられる。更に本発明のエポキ
シ樹脂組成物には、シランカップリング剤、ステアリン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カ
ルシウム等の離型剤、顔料等の種々の配合剤を添加する
ことができる。
【0025】本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記各成
分を所定の割合で均一に混合することにより得られる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は従来知られている方法と
同様の方法で容易にその硬化物とすることができる。例
えば全エポキシ樹脂成分と硬化剤、必要により硬化促進
剤、無機充填材並びに配合剤とを必要に応じて押出機、
ニ−ダ、ロ−ル等を用いて均一になるまで充分に混合し
てエポキシ樹脂組成物を得、そのエポキシ樹脂組成物を
溶融後注型あるいはトランスファ−成形機などを用いて
成形し、さらに80〜200℃で2〜10時間加熱する
ことにより本発明の硬化物を得ることができる。
【0026】また本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエ
ン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン等の溶剤に溶解させ、ガラス繊維、カ
−ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アル
ミナ繊維、紙などの基材に含浸させ加熱乾燥して得たプ
リプレグを熱プレス成形して硬化物を得ることもでき
る。この際の溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該
溶剤の混合物中で通常10〜70重量%、好ましくは1
5〜70重量%、特に好ましくは15〜65重量%を占
める量を用いる。
【0027】こうして得られる硬化物は機械強度、耐水
性に優れており、硬化前のエポキシ樹脂組成物は低粘度
で作業性が良好であるため、広範な分野で用いることが
できる。具体的には封止材料、積層板、絶縁材料などの
あらゆる電気・電子材料として有用である。また、成型
材料、接着剤、複合材料、塗料などの分野にも用いるこ
とができる。
【0028】
【実施例】次に本発明を実施例、比較例により更に具体
的に説明するが、以下において部は特に断わりのない限
り重量部である。
【0029】実施例1 温度計、滴下ロート、冷却管、撹拌器を取り付けたフラ
スコに窒素ガスパージを施しながら前記式(2)で表さ
れる化合物(nの平均値は2.1)155部をエピクロ
ルヒドリン370部に溶解させ、テトラメチルアンモニ
ウムクロライド2.5部を添加した。更に70℃に加熱
しフレーク状水酸化ナトリウム20部を100分かけて
分割添加し、その後、更に70℃で3時間反応させた。
反応終了後水洗を行い生成塩などを除去した後、ロータ
リーエバポレーターを使用し、130℃で加熱減圧下で
過剰のエピクロルヒドリン等を留去し、残留物に370
部のメチルイソブチルケトンを加え溶解した。
【0030】更にこのメチルイソブチルケトンの溶液を
70℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液5
部を添加し1時間反応させた後、洗浄液のpHが中性と
なるまで水洗を繰り返した。更に水層は分離除去し、ロ
ータリエバポレーターを使用して油層から加熱減圧下メ
チルイソブチルケトンを留去し、前記式(1)で表され
る本発明のエポキシ化合物(A)部を得た。得られたエ
ポキシ化合物は液状でありエポキシ当量は367g/e
qであった。
【0031】実施例2、3、比較例1 実施例1で得られたエポキシ化合物(A)及び液状のビ
スフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828、油
化シェルエポキシ(株)製、エポキシ当量186g/e
q、表1中エポキシ樹脂(B))に対し硬化剤として無
水メチルナジック酸(カヤハードMCD、日本化薬
(株)製)を用い、硬化促進剤として2−メチル−4−
エチルイミダゾール(2E4MZ)を用いて表1の配合
物の組成の欄に示す割合で配合して、混合し、液状の本
発明のエポキシ樹脂組成物を調製した後、注型し80℃
で2時間、120℃で2時間、200℃で5時間硬化せ
しめて試験片を作成し、下記の条件で曲げ強度、吸水率
を測定した。結果を表1に併せて示す。
【0032】曲げ強度 JIS K−6911に準じた方法による。 吸水率 試験片(硬化物) :直径50mm、厚さ3mmの円盤 100℃の水中で24時間煮沸した後の重量増加率
(%)
【0033】
【表1】 表1 実施例 比較例 2 3 1 配合物の組成 エポキシ化合物(A) 10 15 0 エポキシ樹脂(B) 90 85 100 カヤハードMCD 82 80 86 2E4MZ 1 1 1 硬化物の物性 曲げ強度(kg/mm2 ) 13.5 13.4 12.0 吸水率(%) 1.19 1.15 1.25
【0034】表1より本発明のエポキシ樹脂組成物の硬
化物は、高い曲げ強度及び低い吸水率を示すことが明ら
かである。
【0035】
【発明の効果】本発明のエポキシ化合物を含有するエポ
キシ樹脂組成物は、低粘度の液状であり従来一般的に使
用されてきたエポキシ樹脂組成物と比較して、機械強度
及び耐水性に優れた硬化物を与える。すなわち本発明の
エポキシ化合物を含有するエポキシ樹脂組成物は成形材
料、注型材料、積層材料、塗料、接着剤、レジストなど
の広範囲の用途にきわめて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08K 3:22)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(1) 【化1】 (式中、nは平均値であり1以上3以下の正数を表し、
    Gはグリシジル基を表す。)で表されるエポキシ化合
    物。
  2. 【請求項2】(a)請求項1記載のエポキシ化合物 (b)2官能以上のエポキシ樹脂 (c)硬化剤 を含有してなるエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】硬化促進剤を含有する請求項2記載のエポ
    キシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】無機充填材を含有する請求項2または3記
    載のエポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】請求項2、3または4記載のエポキシ樹脂
    組成物を硬化してなる硬化物。
JP8318499A 1996-11-15 1996-11-15 エポキシ化合物、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 Pending JPH10147631A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008050879A1 (en) * 2006-10-24 2008-05-02 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. Epoxy resin composition and cured product

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