JPS5923329B2 - 水溶性エポキシ樹脂の製造方法 - Google Patents

水溶性エポキシ樹脂の製造方法

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JPS5923329B2
JPS5923329B2 JP9630676A JP9630676A JPS5923329B2 JP S5923329 B2 JPS5923329 B2 JP S5923329B2 JP 9630676 A JP9630676 A JP 9630676A JP 9630676 A JP9630676 A JP 9630676A JP S5923329 B2 JPS5923329 B2 JP S5923329B2
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anhydride
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恭一 柴山
文彦 佐藤
英毅 地大
隆 高浜
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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【発明の詳細な説明】 本発明は新規な水溶性エポキシ樹脂の製造方法に関する
。
さらに詳しくは、水に無制限に希釈することができ、し
かもきわめて耐熱性にすぐれかつエポキシ樹脂本来の好
ましい諸特性をかねそなえた硬化物を与えうる水溶性エ
ポキシ樹脂の製造方法に関する。従来、水溶性樹脂は高
価な有機溶媒を使用せず、しかも有機溶媒に起因する臭
気あるいは爆発の危険性がないことなどの多くの利点を
有することから、その開発が古くより注目されていた。
とくに近年、安全衛生上の問題が指摘されるようになり
、安全衛生面にすぐれた水溶性樹脂の開発がますます希
求されるようになつてきたにもかかわらず、今日まで実
用化された水溶性樹脂は少なく、アクリル系樹脂やエポ
キシエステル系樹脂などのごく限られたもののみであつ
て、耐熱性、電気絶縁性などにすぐれた水溶性樹脂はほ
とんど存在しないのが実状である。しかるに本発明者ら
はかかる実状に対処すべく種々研究を重ねた結果、分子
中にエポキシ環を2個以上有するエポキシ化合物に特定
のジカルボン酸を反応せしめ、さらに多塩基酸またはそ
の無水物を反応せしめてえられる酸価が40〜100の
反応生成物すなわち酸付加エポキシ樹脂を、塩基の存在
下で水中に溶解せしめるごとくしてえられる水溶性エポ
キシ樹脂は、水に無制限に希釈することができ、しかも
これを硬化したときはきわめて耐熱性にすぐれかつエポ
キシ樹脂本来の良好な密着性、電気絶縁性、耐衝撃性、
耐アルカリ性、耐摩耗性をすべて具備した硬化物を与え
うるという事実を見出し、本発明を完成するにいたつた
。
すなわち本発明は、分子中にエポキシ環を2個以上有す
るエポキシ化合物と、分子中にイミド基またはイミド基
とアミド基を有するジカルボン酸とを反応せしめたのち
、これに多塩基酸またはその無水物を反応せしめてえら
れる酸価が40〜100の反応生成物を塩基の存在下で
水中に溶解せしめることを要旨とする、とりわけ希釈性
、耐熱性にすぐれた水溶性エポキシ樹脂の製造方法に関
するものである。本発明において使用される前記エポキ
シ化合物としては、たとえばエピコート828(エポキ
シ当量:184〜194)、エピコート871(エポキ
シ当量:390〜470)、エピコート1001(エポ
キシ当量:450〜500)などのビスフエノール型エ
ポキシ樹脂(以上いずれもシエル化学社製)、あるいは
エピコート152(エポキシ当量:172〜179)、
エピコート154(エポキシ当量:176〜181)な
どのノボラツク型エポキシ樹脂(以上いずれもシエル化
学社製)が代表例としてあげられるが、作業性などを考
慮すれば、反応コントロールの容易な分子量1000以
下のエポキシ樹脂がとくに好適である。
また本発明において使用される前記ジカルボン酸は、た
とえば3・4・3′−ベンゾフエノントリカルボン酸無
水物、トリメリツト酸無本物、ヘミメリツト酸無水物な
どの芳香族トリカルボン酸無水物と、たとえばm−フエ
ニレンジアミン、ベンジジン、4・l−ジアミノジフエ
ニルメタン、4・4仁ジアミノジフエニルエーテル、ヘ
キサメチレンジアミンなどの脂肪族、脂環族または芳香
族第1級ジアミンとを、温度約150〜180℃で数時
間(通常4〜5時間)反応せしめてえられる固体酸であ
つて、分子中にイミド基またはイミド基とアミド基を有
する末端カルボン酸である。
しかして両反応成分の量的割合については、芳香族トリ
カルボン酸無水物1モルに対して第1級ジアミンを0.
5〜0.8モルの範囲から選択することが好ましく、か
かる割合で反応せしめるときは反応コントロールをきわ
めて容易に行ないうる。また本発明において使用される
前記多塩基酸またはその無水物としては、たとえばテト
ラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無
水コハク酸、無水トリメリツト酸、アジピン酸、イソフ
タル酸などが代表例としてあげられる。
本発明の方法においては、前述のごとき特定のエポキシ
樹脂、ジカルボン酸および多塩基酸またはその酸無水物
を反応せしめて反応生成物、すなわち酸付加エポキシ樹
脂をえ、ついでこれを塩基の存在下で水中に溶解せしめ
るのであるが、酸付加エポキシ樹脂をうるに際してはま
ずエポキシ樹脂とジカルボン酸とを温度約180〜20
0℃で数分ないし数十分反応せしめ、ついで温度を約1
20〜140℃に下げてジオキサンなどを適宜加えるこ
とにより反応物を溶解せしめ、これにさらに多塩基酸ま
たはその之水物を加えて温度約120〜150℃で数十
分間反応せしめるごとき順序で反応を行なわせるのが好
ましい。しかして目的とする水溶性エポキシ樹脂の希釈
性およびそれからえられる焼付皮膜の諸特性を向上せし
めるために、前記各反応成分の量的割合を適宜選択して
酸付加エポキシ樹脂の酸価を40〜100の範囲にコン
トロールする。かく反応せしめてえられる反応生成物は
いわゆるB段階の酸付加エポキシ樹脂であるが、これを
塩基の存在下で水中に溶解せしめるときは、前もつて塩
基を溶解せしめた水溶液中に加熱撹拌しながら溶解せし
めるのが好ましい。
しかして目的とする水溶性エポキシ樹脂に適度の粘稠性
および良好な希釈性を付与するためには、塩基の濃度が
約2〜10%程度の水溶液を使用し、かつ酸付加エポキ
シ樹脂を約2〜4重量倍、なかんづく約3重量倍の該水
溶液中に溶解せしめるのが好ましい。好適に使用される
塩基としては、たとえばアンモニア水、モノエタノール
アミン、トリメチルアミン、トリエタノールアミン、α
−メチルアミノアルコールなどの親水性アミン類があげ
られる。かくのごとき本発明の方法によつてえられる水
溶性エポキシ樹脂は適度の粘稠性および無制限の希釈性
を有しており、しかもきわめて耐熱性にすぐれかつエポ
キシ樹脂本来の良好な密着性、電気絶縁性、耐衝撃性、
耐アルカリ性、耐摩耗性などをすべて具備した硬化物を
与えうるものであるがゆえに、耐熱性が要求される電気
絶縁部品をはじめその他フイルム、箔、成形品などの用
途に好適に使用されうる。なお、かかる水溶性エポキシ
樹脂は、その用途に応じて適宜の添加剤を配合して使用
することがもちろん可能であり、たとえば被塗物とのぬ
れ特性をより向上せしめるために界面活性剤を少量添加
せしめて使用するばあいなどは好ましい一使用態様とい
える。つぎに実施例および参考例をあげて本発明の水溶
性エポキシ樹脂の製造方法を説明するが、本発明はもと
よりこれらの実施例のみに限定されるものではない。
実施例 1 無水トリメリツト酸3847、4・4″−ジアミノジフ
エニルメタン198yおよびm−クレゾール20007
を四つロフラスコに仕込み、縮合水を留出させながら1
50〜180℃まで昇温し、5時間反応させた。
反応液を沢過して反応沈殿物を分取し、これをアセトン
で数回洗浄したのち乾燥して黄色粒子(前記ジカルボン
酸)をえた。四つロフラスコに前記黄色粒子を180y
およびエピコート828を380y仕込み、180〜2
00℃で10〜30分間反応させ、ついで温度を130
℃に下げ、ジオキサン307を加えて反応物を溶解した
のちこれに無水トリメリツト酸707および無水フタル
酸307を加え、120〜140℃で20〜40分間反
応させて酸価90の酸付加エポキシ樹脂をえた。この酸
付加エポキシ樹脂100yをアンモニア水(30%)2
0yを含むイオン交換水300yに加え、加熱攪拌して
粘稠な水溶性エポキシ樹脂をえた。
このものは水で無制限に希釈可能であつた。実施例 2 四つロフラスコに、実施例1でえた黄色粒子を3607
およびエピコート828を3807仕込み、180〜2
00℃で10〜40分間反応させ、ついで温度を130
℃に下げ、ジオキサン407を加えて反応物を溶解した
のちこれに無水トリメリツト酸110yを加え、120
〜150℃で20〜60分間反応させて酸価75の酸付
加エポキシ樹脂をえた。
この酸付加エポキシ樹脂1007をアンモニア水(30
%)207を含むイオン交換水300yに加え、加熱攪
拌して粘稠な水溶性エポキシ樹脂をえた。
このものは水で無制限に希釈可能であつた。実施例 3 四つロフラスコに、実施例1でえた黄色粒子を1807
、エピコート1001を5007およびm−クレゾール
を30y仕込み、180〜200゜Cで10〜30分間
反応させ、ついで温度を130℃に下げ、ジオキサン2
07を加えて反応物を溶解したのちこれに無水トリメリ
ツト酸507およびテトラヒドロ無水フタル酸407を
加え、130〜150℃で20〜50分間反応させて酸
価60の酸付加エポキシ樹脂をえた。
この酸付加エポキシ樹脂1007をアンモニア水(30
%)257を含むイオン交換水3007に加え、加熱攪
拌して粘稠な水溶性エポキシ樹脂をえた。
このものは水で無制限に希釈可能であつた。実施例 4 無水トリメリツト酸2887、4・41−ジアミノジフ
エニルメタン1987およびm−クレゾール1500y
を四つロフラスコに仕込み、縮合水を留出させながら1
50〜180℃まで昇温し、4〜5時間反応させた。
反応液を▲過して反応沈殿物を分取し、これをアセトン
で数回洗浄したのち乾燥して黄色粒子(前記ジカルボン
酸)をえた。四つロフラスコに前記黄色粒子を300y
およびエピコート828を3807仕込み、180〜2
00℃で10〜30分間反応させ、ついで温度を130
℃に下げ、ジオキサン30yを加えて反応物を溶解した
のちこれに無水トリメリツト酸1107を加え、130
〜150℃で20〜50分間反応させて酸価約80の酸
付加エポキシ樹脂をえた。この酸付加エポキシ樹脂をモ
ノエタノールアミン10yを含むイオン交換水300y
に加え、加熱攪拌して粘稠な水溶液エポキシ樹脂をえた
。
このものは水で無制限に希釈可能であつた。実施例 5 四つロフラスコに、実施例4でえた黄色粒子を150r
およびエピコート871を400f仕込み、180〜2
00℃で10〜30分間反応させ、ついで温度を130
℃まで下げてキシレン20yを加え、さらにヘキサヒド
ロ無水フタル酸100fを加えて120〜150℃で1
5〜45分間反応させ、酸価50の酸付加エポキシ樹脂
をえた。
この酸付加エポキシ樹脂100tをトリエタノールアミ
ン10yを含むイオン交換水300tに加え、加熱撹拌
して粘稠な水溶性エポキシ樹脂をえた。このものは水で
無制限に希釈可能であつた。参考例(ジカルボン酸を使
用しない水溶性エポキシ樹脂)四つロフラスコに、エピ
コート828を380V1テトラヒドロ無水フタル酸を
100f1無水トリメリツト酸を15f7およびジオキ
サンを30?仕込み、窒素ガスを通じながら120〜1
40℃で30〜60分間反応させて酸価70の酸付加エ
ポキシ樹脂をえた。
この酸付加エポキシ樹脂100fをアンモニア★水(3
0%)207を含むイオン交換水300m1に加え、加
熱撹拌して粘稠な水溶性エポキシ樹脂をえた。
このものは水で無制限に希釈可能であつた。実施例1〜
5でえた水溶性エポキシ樹脂および参考例でえた水溶性
エポキシ樹脂について、それぞれ皮膜特性および電線特
性を調べた。
その結果を、皮膜特性については第1表に、電線特性に
ついては第2表に示す。なお、第1表中の耐衝撃性はデ
ユポン式衝撃試験機(500t.−fインチ鋼球使用)
により測定したものであり、耐アルカリ性は5%カセイ
ソーダ水溶液(25℃)に150時間浸漬後の変化を観
察したものであり、付着性は銅板に塗布した皮膜を90
度曲げてヒビ、ハガレの有無を観察したものである。
また第2表中の耐摩耗性はJis式往復摩耗試験機によ
り測定したものであり、ヒートシヨツクは200℃で1
時間の加熱をしたときにキレツの生じない倍径を測定し
たものである。また実施例1および参考例でえた水溶性
エポキシ樹脂について、耐熱性の一評価法であるTGA
曲線を求めたところ、添付図面に示されるごとき曲線が
えられた。前記第1表および第2表の測定結果から明ら
かなごとく、本発明の方法によつて製造される水溶性エ
ポキシ樹脂は参考例の水溶性エポキシ樹脂(従来のもの
)と同様またはそれ以上の良好な耐衝撃性、電気絶縁性
、耐アルカリ性、付着性、耐摩耗性を有しており、しか
もその耐熱性は第2表のヒートシヨツクおよび耐熱軟化
温度の測定結果に示されるように参考例の樹脂よりもは
るかにすぐれていることがわかる。
また、添付図面に示されたTGA曲線からも、本発明の
方法により製造される水溶性エポキシ樹脂は高温におけ
る重量減少率が少なく、耐熱性がきわめて良好であるこ
とがわかる。
【図面の簡単な説明】
図面は実施例1および参考例でえた水溶性エポキシ樹脂
についてのTGA曲線を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 分子中にエポキシ環を2個以上有するエポキシ化合
    物と、分子中にイミド基またはイミド基とアミド基を有
    するジカルボン酸とを反応せしめたのち、これに多塩基
    酸またはその無水物とを反応せしめてえられる酸価が4
    0〜100の反応生成物を、塩基の存在下で水中に溶解
    せしめることを特徴とする水溶性エポキシ樹脂の製造方
    法。 2 反応生成物を塩基の存在下で水中に溶解せしめるに
    際し、親水性塩基の水溶液を用いてこれに反応生成物を
    加熱撹拌しながら溶解せしめるごとくする特許請求の範
    囲第1項記載の製造方法。 3 反応生成物を約2〜4重量倍の親水性塩基の水溶液
    中に溶解せしめる特許請求の範囲第2項記載の製造方法
    。 4 親水性塩基の濃度が約2〜10重量%の水溶液を用
    いる特許請求の範囲第2項または第3項記載の製造方法
    。 5 分子中にイミド基またはイミド基とアミド基を有す
    るジカルボン酸として、芳香族トリカルボン酸無水物と
    第1級アミンとを反応せしめてえられるジカルボン酸を
    用いる特許請求の範囲第1項記載の製造方法。 6 分子中にイミド基またはイミド基とアミド基を有す
    るジカルボン酸として、芳香族トリカルボン酸無水物1
    00重量部に対し第1級アミンを50〜75重量部反応
    せしめてえられるジカルボン酸を用いる特許請求の範囲
    第1項記載の製造方法。
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