JPH10218971A - エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents

エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物

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JPH10218971A
JPH10218971A JP3260497A JP3260497A JPH10218971A JP H10218971 A JPH10218971 A JP H10218971A JP 3260497 A JP3260497 A JP 3260497A JP 3260497 A JP3260497 A JP 3260497A JP H10218971 A JPH10218971 A JP H10218971A
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幸治 中山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】屈折率が高く耐水性及び機械強度に優れた硬化
物を与える液状或は低粘度のエポキシ樹脂及びエポキシ
樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】主鎖にフェニレン基を有するビスフェノー
ル類をジグリシジルエーテル化することにより得られる
エポキシ樹脂、及び該エポキシ樹脂を含有するエポキシ
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、高い屈折率を持
ち、しかも耐水性、機械強度に優れたエポキシ樹脂およ
びエポキシ樹脂組成物並びにその硬化物に関する。
【0002】
【従来の技術】有機光学材料は、ガラスなどに比較して
軽量で取扱が簡単であることから、近年は各種材料とし
て汎用されている。このような有機光学材料用樹脂とし
て、従来から、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリ
レート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ジエチレングリコ
ールジアリルカーボネート樹脂などが広く用いらてい
る。
【0003】しかしながら、このような従来の有機光学
材料用樹脂は、低い屈折率、大きな複屈折、高い吸水性
などの欠点を有し、耐熱性や耐衝撃性に劣るため必ずし
も満足できるものではなかった。特にレンズ用材料とし
て用いられているジエチレングリコールアリルカーボネ
ート樹脂などは、屈折率が1.50と低いため、レンズ
用として使用した場合にはコバ厚や中心厚が厚くなり、
レンズの外観が悪くなり、また重量の増大を招くという
欠点があった。
【0004】これらの欠点を解決するために、主として
屈折率を向上させる方法が種々検討されてきた。例え
ば、特開平5−4404号公報には、芳香環にハロゲン
を導入した樹脂が開示されている。しかしながらこの技
術により得られた樹脂は屈折率が1.60と大きくなる
ものの、比重が1.37と高く、プラスチックレンズの
特徴であるレンズの軽量性の点で満足できるものではな
かった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記したような樹脂は
屈折率、比重、耐水性、機械強度などの点でいずれかの
問題を有しており、これらの諸問題を同時に解決する樹
脂の出現が待ち望まれている。
【0006】
【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、下記式(1)で表される分子構造を有するエ
ポキシ樹脂が低粘度或は液状で取扱が容易であり、同時
に高い屈折率を持ち、しかもその組成物の硬化物におい
て優れた耐水性、機械強度を示すことを見いだし本発明
を完成させるに到った。
【0007】即ち、 本発明は(1)式(1)
【0008】
【化2】
【0009】(式中、nは平均値であり0〜5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
樹脂、(2)上記(1)記載のエポキシ樹脂硬化剤を含
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)上
記(2)または(3)記載のエポキシ樹脂組成物を硬化
してなる硬化物に関する。
【0010】式(1)で表されるエポキシ樹脂は例え
ば、式(2)
【0011】
【化3】
【0012】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。
【0013】式(2)で表される化合物は、例えば式
(3)
【0014】
【化4】
【0015】(式中、mは0〜20の整数を表す。)で
表される化合物を加熱減圧下で処理を行い、m=0の化
合物のみを蒸留する方法等により得ることが出来る。
【0016】式(2)で表される化合物から本発明のエ
ポキシ樹脂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)で表される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2
0〜120℃で0.5〜10時間反応させることにより
本発明のエポキシ樹脂を得ることが出来る。
【0017】本発明のエポキシ樹脂を得る反応におい
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。
【0018】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、50〜150℃で0.5〜5時間
反応させて得られる式(2)の化合物のハロヒドリンエ
ーテル化物にアルカリ金属水酸化物の固体または水溶液
を加え、再び20〜120℃で0.5〜10時間反応さ
せ脱ハロゲン化水素(閉環)させる方法でもよい。
【0019】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0.8〜1.5
モル、好ましくは0.9〜1.1モルである。更に反応
を円滑に進行させるためにメタノール、エタノール、イ
ソプロパノール等のアルコール類の他ジメチルスルホ
ン、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒等
を添加して反応を行うことが好ましい。
【0020】アルコール類を使用する場合、その使用量
はエピハロヒドリンの量に対し通常2〜50重量%、好
ましくは4〜40重量%である。また非プロトン性極性
溶媒を用いる場合はエピハロヒドリンの量に対し通常5
〜150重量%、より好ましくは10〜140重量%で
ある。
【0021】これらのエポキシ化反応の反応物を水洗
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非プロトン
性極性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
キシ樹脂を再びトルエン、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50〜120℃、
反応時間は通常0.5〜2時間である。
【0022】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樹脂が得られる。
【0023】以下、本発明のエポキシ樹脂組成物につい
て説明する。前項(2)、(3)記載のエポキシ樹脂組
成物において本発明のエ樹脂は他のエポキシ樹脂と併用
して使用することが出来る。併用する場合、本発明のエ
ポキシ樹脂の全エポキシ樹脂中に占める割合は30重量
%以上が好ましく、特に40重量%以上が好ましい。
【0024】本発明のエポキシ樹脂と併用しうる他のエ
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。
【0025】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
が使用できる。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。
【0026】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、エポキシ樹脂のエポキシ基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。
【0027】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。硬化促進剤はエポキシ樹脂100重量部に
対して通常0.1〜5.0重量部が必要に応じ用いられ
る。
【0028】本発明のエポキシ樹脂組成物は必要により
酸化防止剤、着色防止剤、離型剤、消泡剤、ブルーイン
グ剤、蛍光染料等の添加剤を適宜加えてもよい。
【0029】本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分を
均一に混合することにより得られる。本発明のエポキシ
化合物、エポキシ樹脂、硬化剤更に必要により硬化促進
剤の配合された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。例えば本発明のエポキシ樹脂と硬化剤、必
要により硬化促進剤及びその他の添加剤とを必要に応じ
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、さらに例えば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。
【0030】こうして得られる硬化物は屈折率が高く、
耐水性、機械強度に優れているため、高屈折率、耐水性
の要求される広範な分野で用いることができる。具体的
には眼鏡用プラスチックレンズ、フレネルレンズ、レン
チキュラーレンズ、光ディスク基板、プラスチック光フ
ァイバー、LCD用プリズムシート、導光板などの光学
材料、塗料、接着剤、封止材として、特に光学材料とし
て極めて有用である。
【0031】
【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。
【0032】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下記式(4)
【0033】
【化5】
【0034】で表される化合物145部をエピクロルヒ
ドリン370部に溶解させた。更に70℃に加熱し、テ
トラメチルアンモニウムクロライド5部を添加し1時間
撹拌下でクロルヒドリン化反応を行った。その後70℃
でフレーク状水酸化ナトリウム40部を100分かけて
分割添加し、その後、更に70℃で2時間反応させた。
反応終了後、水を150部加え水洗の後、油層をロータ
リーエバポレーターを使用して130℃、加熱減圧下で
過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に402部
のメチルイソブチルケトンを加え溶解した。
【0035】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1
0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3回繰り返した。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、下記式(5)
【0036】
【化6】
【0037】(式中Gはグリシジル基を表す。またn=
0.06(平均値))で表される本発明のエポキシ樹脂
(A)193部を得た。得られたエポキシ樹脂は25℃
における粘度が21000cpsの液状でありエポキシ
当量は212g/eqであった。
【0038】実施例2 比較例1 実施例2として実施例1で得られたエポキシ樹脂
(A)、比較例として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/eq、25℃における粘度
13000cps)に対し硬化剤としてヘキサヒドロ無
水フタル酸(リカシッドHH、新日本理化(株)製)を
用い、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン(TP
P)を表1の配合物の組成の欄に示した割合で配合し、
樹脂組成物を得た。次いでこれを加熱混合した後注型し
樹脂成形体を調製し、160℃で2時間、更に180℃
で8時間硬化させた。
【0039】このようにして得られた硬化物の吸水率及
び曲げ強度を下記のようにして測定した結果を表1の硬
化物の物性の欄に示す。なお、表1の配合物の組成の欄
の数値は重量部を表す。
【0040】また上記の樹脂組成物をアセトンに溶解せ
しめガラス板上に塗布し、同様に加熱硬化し厚さ200
ミクロンの薄膜を形成し下記のようにして屈折率を測定
した。結果を表1にあわせて示す。 屈折率 アッベ屈折率計(アタゴ社製、4T型)を用いて25℃
における屈折率を測定した。 吸水率 JIS K−6911に従って測定した。 曲げ強度 JIS K−6911に従って測定した。
【0041】
【表1】 表1 実施例 比較例 2 1 配合物の組成 エポキシ樹脂(A) 100 エピコート828 100 リカシッドHH 73 83 TPP 1 1 エポキシ樹脂硬化物の物性 屈折率 1.596 1.548 吸水率(%) 0.25 0. 33 曲げ強度(kg/mm2 ) 13.6 12.0
【0042】表1より本発明のエポキシ樹脂の硬化物の
屈折率が高く、耐水性、機械強度に優れているのが明ら
かである。
【0043】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂は、従来一般的に
使用されてきたエポキシ樹脂と比較して、屈折率が高
く、耐水性、機械強度に優れた硬化物を与えことがで
き、眼鏡用プラスチックレンズ、フレネルレンズ、レン
チキュラーレンズ、光ディスク基板、LCD用プリズム
シート、導光板などの光学材料、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。

Claims (4)

    【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0〜5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樹脂。
  2. 【請求項2】請求項1記載のエポキシ樹脂硬化剤を含有
    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】請求項2または3記載のエポキシ樹脂組成
    物を硬化してなる硬化物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000173766A (ja) * 1998-09-30 2000-06-23 Sanyo Electric Co Ltd 表示装置
JP2000256537A (ja) * 1999-03-10 2000-09-19 Matsushita Electric Works Ltd エポキシ樹脂組成物、その製造方法、および樹脂付き金属箔、ならびにそれを用いた多層プリント配線板

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