JPS58110552A - アミノ基含有カルボン酸アミド，その製造法および該アミドとエポキシ樹脂とを含む硬化性混合物 - Google Patents

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】 本発明は、エポキシ樹脂の潜硬化剤である、アミノ基を
含む特殊なカルボン酸アミド、および該アミドおよびエ
ポキシ樹脂を含む混合物に関する。

エポキシ樹脂の潜硬化剤としてのアミン、アミン誘導体
および置換アミンは１例えば米国特許明細書第４７５％
９１４号２で既に知られている。

酸無水物および線状脂肪族ポリアミンから製造された潜
硬化剤は１例えは米国特許明細書第４２ｉｔ、ｓｅ２号
、第４４８ａ７４２号および第１６５６．６５７号に記
載されている。これらの特許明細書に述べられた無水フ
タル酸およびジエチレントリアミンの反応生成物を特に
参照する。

本発明による新規化合物は、改良された性能特性を有す
る潜硬化剤の新しいグラスを形成する。エポキシ樹脂と
混合すると、それらは室温およびそれより僅かに高い温
度で数カ月安定である。しかしそれらは、新たに調製し
た混合物を使用するか或いは数カ月貯鼠した混合物を使
用するかにかかわらず、高温にて比較的短時間で１例え
ば１００〜１５０＠Ｃにて１０〜６０分で。

エポキシ樹脂を硬化させて非常番こ良い性質を有する生
成物を形成する。この結果は驚異的である。何故なら１
本発明によるアミドは遊離アミノ基を含んでおり、それ
らの基は室温でエポキシ樹脂と反応するであろうと予想
されていたからである。改良された性能特性は、％に高
温および水に対するより優れた耐性、並びに硬化エポキ
シ化合物がより高いガラス転移温度を有することに基づ
く。従って、本発明によるアミドとエポキシ樹脂との混
合物は広範囲の目的１例えは複合構造体の製造および修
理用のプレプレグ材料の製造、に使用できる。

本発明、による化合物は弐Ｉ： （式中。

Ｙは１式中に示された二つのカルボニル基が互いに隣接
した位置で結合した芳香族、脂環式又は脂肪族基を表わ
し、そして Ｒはアリーレン、アルアルキレン、シクロアルキレン又
はシクロアルキルアルキレン基を表わす）に相当する。

好ましくは１式Ｉ中のＹは、各々非置換の又は１ないし
４個の炭素原子を有する１個又はそれ以上の低級アルキ
ル基、特に１個又はそれ以上のメチル基、で置換された
フタル酸、テトラヒドロフタルｓｌ、メチルテトラヒト
ｑフタル酸。

ヘキサヒドロフタル酸、コハク酸、ドデシルコハク酸又
はマレイン酸の基を表わし；特にＹはフタル酸の基を表
わす。

式■において、Ｒは好ましくは１ないし４個の炭素原子
を有するアルキル基で置換されていることができるフェ
ニレンジを表わすか、或いはキシレン基又はシクロヘキ
サン基を表わす。

特に適しているのは、二つのアミノ基を除いた下記化合
物である： 難−キシレンジアミン「ｎ−フェニレンジアミン、　ｐ
、ｐ′−メチレンジアニリン、ビス−（ｐ−アミノフェ
ニル）−スルホンｂ’ｔｚ−ジアミノシクレヘキサン％
　１．４−ジアミノシクロヘキサン、ビス−（ｐ−アミ
ノシクロヘキシル）−メタン＠’＃！”ビス−（アミノ
メチル）−シクロヘキサン、ビス−（４−アミノ−５−
メチル−シクロへキシル）−メタン、２．２−ビス−（
４−アミノシクロへキシル）−プロパン！！、５．５−
）ジメチル−５−アミノメチル−シクロヘキシルアミン
（インホロンジアミン）訃よび４−アミノ−１−（４−
アミノフェニル）−１，！、！−）リメチルーインダン
。特に好ましいのはｍ−キシレンジアミン、１＃２−ジ
アミノシクロヘキサン、ビス−（ｐ−アミノシクロヘキ
シル）−メタンおよび１．３−ビス−（アミノメチル）
−シクロヘキサンの基である。

式！で表わされる生成物は１本発明に従って、次式１１
８又はＩｂ： Ｙ　　Ｏ（１０Ｙ　　　Ｎｕ　　（Ｉｂ）＼／　　　　
　　＼ｃ”。

Ｃ＝０ で表わされる化合物と次式ｌＩ： Ｈ，Ｎ　−Ｒ−ＮＨ，（［９ との反応により製造できる。

縮合反応が、それぞれ酸無水物環およびイミド環の裂開
およびそれぞれ水およびアンモニアの形成を伴って起る
。過剰量のアミン、即ち化学ｆＭ的計算量を少し越える
量からかなりの大過剰ＪＡ、即ち１００モルパーセント
過剰までの量のアミンを使用するのが有利である。反応
生成物は、減圧下にて過剰のアミンを留去することによ
り容易に得られる。

反応は、スプリング（Ｓｐｒａｎｇ）およびウッズ（Ｗ
ｏｏｄｓ）によるジャーナルオブザケミカルソサイエテ
４−　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣｈｅｍｌＣ
ａ１５ｏＣ鳳ｅｔｙ）１９４５年、第６２５〜６２Ｂ頁
、に記載された一般的方法に従って有利に行われる。こ
の方法は２０〜ｓ　ｏ”ｃの温度で行われる湿式法（ａ
ｑｕｅｏｕｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ）であり、成分をｓＯｏ
Ｃで混合しそして反応を５０＠Ｃ以下で行うことにより
最も良〈実施される。反応は通常、標準圧にて行われる
が、減圧下にて実施することもできる。

反応を米国特許明細１第５，６５９，６５１号に記載さ
れた方法により行うことも可能であるが、このよう化し
て製造された硬化剤のいくつかはエポキシ樹脂と非常に
急速に反応しすぎる傾向がある。この欠点を回避するた
めに１反応をジオキサン溶液中で行い、そしてその後生
成物を十分精製することにより、この方法を変更する。

得られた生成物は一般に、低融点を有するガラス状固体
物質である。

酸無水物とジアミンとの反応では常に純粋なジアミドが
生成するわけではない；通常モノアミドも形成される。

これらを分離するか或いはジアミドと混合した状態のま
まにおくことができる。

反応生成物はエポキシ樹脂と公知の混合法（攪拌、混線
、ロール作業等）により混合することができる。使用す
るエポキシ樹脂は、平均分子中に１個を越えるエポキシ
基を含む樹脂である。その例は：多価フェノール、例え
はビスフェノールＡ、ＦおよびＳ；クレゾールノボラッ
クおよびフェノールノボラックのポリグリシジルエーテ
ル；グリシジル化ヒダントイン、芳香族アミンおよびア
ミノフェノール；ポリグリシジルエステル；およびある
種の脂環式エポキシ樹脂。テトラグリシジル化メチレン
ジアニリンが好ましい。ビスフェノールＡのジグリシジ
ルエーテルを基材にした樹脂は、接着剤、被覆剤および
フィラメント巻線の分野で使用するのに同様に好ましい
。

エポキシ樹脂に対して本発明の化合物は化学誓論的量の
５０ないし１５０％、好ましくは１００−１の量で使用
することができる。ポリエポキシド、例えはジェポキシ
ド、と高温で反応した場合、該化合物は不融性且つ不溶
性の高度に架橋された生成物を形成する。注入成形又は
成形による同時造形により、造形された注型品、成形品
又は積層体を製造することができる。更に。

樹脂／硬化剤混合物を基材に塗布し１次に被棟材、ラッ
カーコーチング材又は接着ボンドの形体で硬化させるこ
とができる。

その°ような系は航空宇宙工業においてしはしば使用さ
れる。それらは種々のタイプの繊維。

例えはグラファイト、ガラス、又はケブラー（Ｋｅｖｌ
ａｒ）　繊維、を予備含浸させるのに使用でき、それら
は次にハニカム状スキンとして利用することができる。

これらの系はまた積層体を製造するのに適している。積
層体は成形又はオートクレーブ法のような公知の技術に
より製造でき、そしてそれらの層の厚さは広い範囲で変
化させることができる。

式ｌの化合物とエポキシ樹脂との混合物に更に慣用の変
性剤１例えは増量剤、充填剤、補強剤、顔料、染料有機
溶媒、消炎物質、チキソトロープ剤、流動調節剤および
類似物質を添加できる。増・量刑、補強剤および顔料で
挙げることができるものは次のものである：コールター
ル。

ビチューメン、ガラス繊維、ホウ素繊維、炭素繊維、セ
ルロース、ポリエチレン粉末、ポリプロピレン粉末、雲
母、アスベスト、石英粉末。

石膏、三酸化アンチモン、モンモリロナイト銹導体（例
えば“１３ｅｎｔｏｎｅ”（商標名））、シリカエーロ
ゲル（”Ａｅｒｏ１１’　（商標名））、リトポン、重
晶石、二酸化チタン、カーボンブラック。

石墨、酸化鉄、およびアルミニウム又は鉄の粉末のよう
な金属粉末。流動調節剤は例えは次のものである：シリ
コン、セルロースアセテートブチレート、ポリビニルブ
チラール、ワックス。

ステアレート、および一部離型剤としても使用される類
似の製品。

エポキシ樹脂および式ｌの化合物を含む接着剤に、カル
ボニル末端基を含むアクリロニトリル−ブタジェンゴム
のようなゴム物質、トリグリシジル化ｐ−アミノフェノ
ールのような変性樹脂、三フッ化ホウ素モノエチルアミ
ン錯体又はイミダゾール錯体のような促進剤、又は更に
ジシアンジアミドのような硬化剤を加えることができる
。

下記実施例中の“部”の用語は重量部を表わし、そして
−は重量−である。

実施例１ ジオキサン中にｍ−キシリレンジアミンを含む（還流コ
ンデンサー中チッ素下にて１１０〜１２０６Ｃで沸騰し
ている）溶液に、ジオキサン中の２０４ｓ無水フタル酸
溶液を添加するが、添加量は該無水物１モルに対して該
アミン４モルである。添加は８０分後に完了し、そして
混合物を１１０〜１２０６Ｃに２時間保持する。形成さ
れた水およびジオキサンを、溶液が粘稠になるまで真空
中で除去する。固形物質が約７０−の収量で得られるま
で引続き熱いヘプタン、トルエン、ヘキサンおよびエチ
ルエーテルを添加する。分析（薄層クロマトグラフィー
、赤外線およびＮＭＲ分光、アミン滴定１兄素分析およ
び導電２）から、得られた生成物は次式Ｗのアミド（融
点１２４〜１２７＠Ｃ）であることが示される：得られ
た生成物は、アミンカルボキシレートのような塩様の化
合物を含まない。

式■の化合物１００部とテトラグリシジル化メチレンジ
アニリン５−４部およびトリグリシジル化ｐ−アミノフ
ェノール５４部との混合物は、室温にて４力月間十分貯
蔵安定である。

実施例２ Ｊ、（ｈｅｍ、Ｓｏｃ、、　　１９４５年、第６２５〜
６２８頁に記載された方法により、ビス−（ｐ−アミノ
シクロヘキシル）−メタンを水性媒体中でフタルイミド
と反応させてビス−（ｐ−アミノシクロヘキシル）−メ
タンフタルアミドを牟成させるが。

その手順は、激しい攪拌により生成したアミンの水性エ
マルジョンに、室温番ごて１０分以内に、アミン２．４
モルに対して１モルの量の微粉砕フタルイミドを加える
ことからなり一次に混合物を更に４０分間攪拌し、その
後分離漏斗に注ぎ、そしてクロロホルムで抽出する。抽
出液を硫戯マグネシウムで乾燥させ、Ｆ遇しそしてクロ
ロホルムを除く。その後生成物をヘキサンで次に無水工
千ルエーテルで洗浄する；洗浄剤残渣を真空オーブン中
で留去する。

ガラス状生成物が２８１１の収率で得られ、融点範囲７
５〜９０６Ｃである０分析（ＮＭＲスペクトル分析）は
反応生成物がアミン２モルとイミド１モルから成ること
を示す。

実施例３ 実施例２に記載した方法と同じ方法で７タルイミドを１
゜、３−ビス−（アミノメチル）−シクロヘキサンと反
応させて、融点範囲５４〜６６＠Ｃのガラス状生成物を
得る。ＩＲおよびＮＭＲスペクトル分析によると、生成
物はフタル酸１分ヂとアミン２分子から成るジアミドで
ある。

実施例４ 実施例２に記載した方法で、フタルイミドを１．２−ジ
アミノシクロヘキサンと反応させる。

融点範囲６９〜７５＠Ｃの僅かに褐色がかった生成物が
得られる。ＩＲおよびＮＭＲスペクトル分析は、その生
成物がフタル酸１分子とアミン２分子から成るジアミド
であることを示す。

実施例５ 無水フタル酸１モルと１．２−ジアミノシクロヘキサン
２モルを１２５”Ｃにて４５分間、溶媒を使用せずに反
応させることによっても、実施例４と同じ生成物が得ら
れる。

実施例に記載した方法と同じ方法で、他の前述のアミン
を対応するイミド又は酸無水物と反応させて１本発明の
化合物を得ることも可能である。

応用例 硬化剤としての実施例１の化合物１００部、テトラグリ
シジル化メチレンジアニリン（Ａｒａｌｄｌｔ（商標名
）ＭＹ７２０）５４部およびトリグリシジル化ｐ−アミ
ノフェノール（Ａｒａｌｄｌ（商標名）０５１０）５４
部から成る均質ペーストを示差熱分析（ＤＳＣ：示差走
査熱量法）に付す。１１４°Ｃにて１モル当り２９Ａ１
４ＫＪ　の反応熱が発生する。この値は、反応が１５０
＠Ｃより低温で実質上完了することを示す。混合物を室
温に貯蔵し、そして規則的な時間間隔で検査して、貯蔵
安定性を測定する。１１週間の間１反応熱は僅かしか減
少しない（２９ｉＫＪから２７９　Ｋ　Ｊ　／　モｋに
減少、これは初期の値の９４５−である）ことが示され
る。１６週間後でもまだ初期の値の８４−である。５力
月後１色および流動性は実際に変化せず、そして全ての
テストで室温における保存寿命が４力月であることが示
される。

混合物を成形用プレス中で１５０”Ｃにて３０分間、４
１２ＭＰＭの圧力下にて成形して、直径１５ａｍの円板
を得る。１５０°Ｃで後期硬化した後、ガラス転移温度
が１２０〜１５０＠Ｃ（ＤＣ５法）５と決定される。７
１＠Ｃ，相対湿度９５−で吸水率は＆５−である。

実施例２〜５の化合物とこの例のエポキシ樹脂混合物、
或いはビスフェノール−Ａを基材にしたエポキシ樹脂又
は脂環式エポキシ樹脂とを使用して、同様の値が得られ
る。

特許出願人

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　次式Ｉ： （式中。 Ｙは、式中に示された二つのカルボニル基が々−いに隣
   接した位置で結合した芳香族、脂１式又は脂肪族基を表
   わし、そして Ｒはアリーレン、アルアルキレン、シクロアルキレン又
   はシクロアルキルアルキレン基を衣わす）で表わされる
   アミノ基含有カルボン嬢アミ　ド。
2. （２）　　式ｌ中のＹがフタル酸、テトラ−又はへキサ
   ヒドロフタル酸、コハク酸、ドデシルコハクｌ’＆Ｘは
   マレイン酸の基を表わす特許請求の範囲第１項記載の化
   合物。
3. （３）式！中のＲがｍ−キシレン基、１，２−又は１，
   ４−シクロアキレン基、ビス−（ｐ−シクロヘキシレン
   ）−メタン基、１．５−又は１．４−とスーメチレンー
   シクロヘキサン基、ビス−（３−メチル−シクロへキス
   −１，４−イレン）−メタン基又は５．Ｓ、Ｓ−トリメ
   チル−３−メチレン−シクロヘキシル基を表わす特許請
   求の範囲第１項記載の化合物。
4. （４）　　式ｌ中のＲがｍ−又はｐ−７エニレン基。 ｐ、ｐＦ−ジフェニルメタン基、ビス−（ｐ−フェニル
   ）−スルホン基又は１−（ｐ−フェニレン）−１、Ｓ　
   、　５−　）リフチル−インダン−６−イル基を表わす
   特許請求の範囲第１項記載の化合物。
5. （５）式ｌ中、Ｙが７タル酸、テトラ−又はヘキサヒド
   ロフタル酸、コハク酸、ドデシルコハク酸又はマイレン
   酸の基を表わし、そしてｋがｍ−キシレン基、１，２−
   又は１，４−シクロヘキシレン基、ビス−（ｐ−シクロ
   ヘキシレン）−メタン基、１．ｓ−又は１，４−ビス−
   メチレン−シクロヘキサン基、ビス−（３−メチル−シ
   クロへキス−１，４，ルン）−メタン基又は！、５．５
   −）ジメチル−５−メチレン−シクロヘキシル基を表わ
   す特許請求の範囲第１項記載の化合物。
6. （６）　　式！中、Ｙが７タル酸、テトラ−又はヘキサ
   ヒドロフタル酸、コハク酸、ドデシルコハク酸又はマレ
   イン酸の基を表わし、そしてＲがｍ−又はｐ−フェニレ
   ン基ｓｐａメージフェニルメタン基、ビス−（ｐ−フェ
   ニル）−スルホン基又は１−（ｐ−フェニレン）−’ａ
   ５　、５−　）リフチル−インダン−６−イル基を表わ
   す特許請求の範囲第１項記載の化合物。
7. （７）　　次式ｉａまたはＩｂ： （二つの式中、！は式中に示された二つのカルボニル基
   が互いに隣接した位置で結合した芳香族、脂環式又は脂
   肪族基を表わす）で表わされる化合物と次式層： Ｈ麿Ｎ−Ｒ−皿、　　　　　＠ （式中、Ｒはアリーレン、アルアルキレン、シクロアル
   キレン又はシクロアルキルアルキレン基を表わす）で表
   わされる化金物とを反応させることを特徴とする１次式
   ｌ： （式中、Ｙおよび鼠は前に定義した通りである）で表わ
   される化合物の製造法。
8. （８）　　次式Ｉ： （式中、 Ｙは１式中に示された二つのカルボニル基が互いに隣接
   した位置で結合した芳香族、脂環式又は脂肪族基を表わ
   し、そして Ｒハフ　１Ｊ−レン、アルアルキレン、シクロアルキレ
   ン又はシクロアルキルアルキレン基を表わす）で表わさ
   れる化合物およびポリエポキシ化合物を含む硬化性混合
   物。