JPS5984916A - 硬化剤としてポリオキシアルキレンジアミンビグアナイド塩を有するエポキシ樹脂組成物 - Google Patents

硬化剤としてポリオキシアルキレンジアミンビグアナイド塩を有するエポキシ樹脂組成物

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JPS5984916A
JPS5984916A JP58163417A JP16341783A JPS5984916A JP S5984916 A JPS5984916 A JP S5984916A JP 58163417 A JP58163417 A JP 58163417A JP 16341783 A JP16341783 A JP 16341783A JP S5984916 A JPS5984916 A JP S5984916A
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epoxy resin
biguanide
epoxy
amine
resin composition
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ハロルド・ジヨ−ジ・ウオツデイル
デイヴイド・ロス・マツコイ
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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】 本発明は硬化性エポキシ樹脂に関する。更に詳しくは、
本発明はこれまで使用されていなかった硬化剤すなわち
ポリオキシアルキレンジアミンビグアナイト塩を含有す
る該組成物に関する。
エポキシ樹脂は広範囲な物理的特性を有する広い組の重
合体性材料である。これらの樹脂は、ある種の触媒また
は硬化剤との反応によって硬化されて一定の所望の特性
を有する硬化エポキシ樹脂組成物を一提供するエポキシ
基を含有している。かかる硬化剤の1種は一般にアミン
である。最も昔通に使用されているアミン硬化剤は脂肪
族アミン例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテ
トラミン等および(または)ポリオキシアルキレンポリ
アミン例えばポリオキシプロピレンジアミンおよびトリ
アミンならびにこれらのアミノプロピル誘導体である。
物理的性質が改善されたエポキシ樹脂組成物は硬化剤と
してポリオキシアルキレンアミン、殊にポリオキシアル
キレンジアミンを使用することによって得られる。この
ようなエポキシ樹脂組成物と共に例えば米国特許第3,
549,592号に記載されているような共硬化剤を使
用するのが普通である。
脂肪族または芳香族アミン類および二塩基性酸類または
無水物類からオリゴマーが形成されることが知られてい
る(米国特許第3,732.1811号)。
更に、ジアミンはマレイミド類または無水物類と反応し
てエラストマーを生成する(米国特許第2,818,4
05号)。また、エポキシドおよびある種のカルボキシ
末端基を有する窒素含有化合物から熱硬化性樹脂が製造
される(米国特許第3、!11B4.373号)。
硬化エポキシ樹脂組成物は、通常、被覆材、流し速成形
体、シーラント、殊に接着剤として有用である。
本発明の一つの特徴によれば、硬化性エポキシ樹脂は1
分子当り、平均値で少なくとも 1.8個の反応性の1
,2−エポキシ基を有するビシナルポリエポキシドおよ
び式 %式%) し式中、Cは炭素、Nは窒素、Hは水素であり、nは1
−3であり、Aはクロライド、ブロマイド、サルフェー
トまたはホスフ、−1−陰イオンであり、そしてRは式 %式% ) (式中、Xは5−45、好ましくは 10−35であり
、yは 1−5であり、そして2は5−50である)を
有する基である]を有するポリオキシアルキレンジアミ
ンビグアナイド塩からなる硬化剤からなる。
本発明の技術思想によれば、ポリエポキシド、ポリオキ
シアルキレンジアミンビグアナイド塩(その分子量は一
般に800−2500である)および随意に促進剤の配
合物を常法に従って十分に混和し、そして硬化させて格
別にすぐれた接着強度を有する硬化エポキシ樹脂を得る
ことができる。
一般に、アミン硬化されるビシナルポリエポキシド含有
組成物は1分子当り、平均値で、少なくとも 1.8個
の反応性1.2−エポキシ基を有する有機材料である。
これらのポリエポキシド材料は単量体もしくは重合体、
飽和もしくは不飽和、脂肪族、脂環式、芳香族または複
素環であってよく、また所望によりエポキシド基以外に
、その他の置換分例えばヒドロキシ基、エーテル基、芳
香族ハロゲン原子等で置換されていてもよい。
好ましいポリエポキシドは、相当するアリルエーテルを
エポキシド化することによりまたは既知の操作によりモ
ル過剰のエビクロロヒドリンを芳香族ポリヒドロキシ化
合物例えばイソプロピリデンビスフェノール、ノボラッ
ク、レゾルシノール等を反応させることにより得られる
グリシジエーテル類のポリエポキシドである。メチレン
−またはイソプロピリデンビスフェノールのエポキシ誘
導体が特に好ましい。
本発明に従って有用な広く使用されているポリエポキシ
ド群には、エビハロヒドリン例えばエビクロロヒドリン
等と多価フェノールまたは多価アルコールとの反応によ
って得られる樹脂状エポキシポリエーテルが包含される
。典型的ルこCt、エポキシ樹脂は、1分子当り、平均
値で、 1.8個の反応性1.2−エポキシ基を有して
いる。適当な二(dtiフェノールの具体的ではあるが
全てではなし)例示として、 4,4′−イソプロピリ
デンヒスフェノール、  2.4’−ジヒドロキシジフ
ェニルエチルメタン、  3.3’−ジヒドロキシジフ
ェニルジエチルメタン;  3,4’−ジヒドロキシジ
フェニルメチルプロピルメタン;  2,3’−ジヒト
ロキシジフェニルエチJレフェニルメタン;4,4°−
ジヒドロキシジフェニルプロビルフェニルメタン、  
4.4’−シヒIζロキシシフェニルブチルフェニルメ
タン;  2,2’−シヒl’ロキシジフェニルジトリ
ルメタン;および4,4−ジヒドロキシジフェニルトリ
ルメチルメタンか包含サレる。エビハロヒドリンとも共
反応してこレラのエポキシポリエーテル類を提供し得る
その他の多価フェノールには例えばレゾルシノール、/
\イドロキノンまたは置換/\イトロキノン例えばメチ
ルヒドロキノン等があげられる。
エピハロヒドリンと共反応してこれらの樹脂状−r−ホ
キジエーテルを提供し得る多価アルコールには、例えば
エチレングリコール;プロピレングリコール;ブチレン
グリコール;ベンタンジオール;ビス(4−ヒドロキシ
シクロヘキシル)ジメチルメタン;1,4−ジメチロー
ルベンゼン;グリセリン; 1,2.e−ヘキサントリ
オール;トリメチロールプロパン;マンニット;ソルビ
ット;エリスリット;ペンタエリスリット;それらの二
量体、三量体および高次重合体(例えばポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、トリグリセリン
、ジペンタエリスリット等);ポリアリルアルコール;
多価チオエーテル例えば2.2′、3.3’−テトラヒ
ドロキシジプロピルサルファイド等;メルカプトアルコ
ール例えばモノチオグリセリン、ジチオグリセリン等;
多価アルコール部分エステル例えばモノステアリン、ペ
ンタエリスリ・ント千ノアセテート等;およびハロゲン
化多価アルコール例えばグリセリン、ソルビット、ペン
タエリスリフト等のモノクロロヒドリン類のような化合
物がある。
アミン硬化することができ、また本発明で使用し得る重
合体性ポリエポキシドの別の群には、好ましくは塩基性
触媒(例えば、水酸化すトリウムまたは水酸化カリウム
)の存在下にエピハロヒドリン例えばエピハロヒドリン
を、アルデヒド例えばホルムアルデヒドとm個フエノー
ル例えばフェノールそれ自体もしくは多価フェノールと
の樹脂状縮合物と反応させることによって得られるエポ
キシノボラック樹脂が包含される。これらのエポキシノ
ボラック樹脂の性状および製造についての更なる詳細は
H,リー(H,Lee)およびK。
ネウィレ(K、Nev i I Ie)著、「ハンドブ
ック・オブ争エポキシーレジンズJ (Handboo
k of EpoxyResins) 、マクグロウ・
ヒル・ブック・カンパ= −(McGraw Hill
 Book Co、)、−’−1−ヨーク、1867年
に開示されている。
本発明の実施化に従って有用なポリエポキシド組成物は
上記ポリエポキシドを含むものに限定されるものではな
く、これらのポリエポキシドは単ニホリエポキシド全体
としての群の代表的なものとみなすべきであることが当
業者に明らかであろう。
未発明に従って使用されるエポキシ硬化剤は、式 [式中、Cは炭素、Nは窒素、Hは水素であり、nは1
3であり、Aはクロライド、ブロマイド、サルフェ−1
・またはホスフェート陰イオンであり、そしてRは式 %式% ) (式中、Xは5−45、好ましくは 10−35であり
、yは 1−5であり、そして2は5−50である)を
有する基である]を有するポリオキシアルキレンジアミ
ンビグアナイド塩である。
これらのポリオキシアルキレンジアミンビグアナイドJ
gの一群は基 −CH(CH3)CH2[0C82CH(CH3)] 
z−(ここで変数は先の定義のとおりである)を含有し
ている。分子量600−2500を有するこの群のポリ
オキシアルキレンジアミンのビグアナイド塩は」二記の
既知のポリエポキシドと組合さってすぐれた特性例えば
、高衝撃強度および伸長値で示される如く、増大された
oJ撓性 、すぐれた接着強度およびある種については
特に高いはく離強度をもつエポキシ樹脂を生成する。
この群のポリオキシアルキレンシアミンは式%式% (式中、Rは窒素原子が結合している末端炭素原子を有
するポリオキシアルキレン鎖である)を有するジアミン
から誘導することができる。Rは式−0CH2f:H(
CH3)−を有するオキシプロピレン基から誘導しても
よい。このタイプのジアミンは米国、テキサス、ヒユー
ストン、テキサコ・ケミカル拳カンパニー・インコーボ
レーテット(Texac。
Chemical Co、、 Inc、)から商楯名シ
ェフアミン(JEFFAMINE) D−シリースとし
て市販されている。
本発明の組成物に使用し得るポリオキシアルキレンジア
ミンの典型的なものは商標名シェフアミンD −200
0で市販されている分子量2000のポリオキシプロピ
レンの二末端ジアミンである。
他の群のポリアルキレンジアミンビグアナイド塩は基 −[0)1 (C)13)Ct(20] 、(CH2C
H20)2[(lJI2GH(GH3)Ol y −1
cH2cH((J3)−(ここで変数はいずれも先の定
義のとおりである)を含有している。
分子酸600−2500を有するこの群のポリオキシア
ルキレンジアミンのビグアナイド塩は上記の既知のポリ
エポキシドと組合さってすぐれた特性例えば先に述べた
ような特性を有する硬化エポキシ樹脂を生成する。
この群の化合物は式 %式% (式中、Rは窒素原子が結合している末端炭素原子を有
する分子i floo−2500のポリオキシアルキレ
ン鎖である)を有するジアミンから誘導される。
Rはオキシエチレン(−CH2CH20−’)およびオ
キシエチレン(−ocH2cn(cH3)−)結合で代
表されるオキシアルキレン基から得られる。このタイプ
のジアミンは米国テキサス、ヒユーストン、テキサコ・
ケミカルΦカンパニー・インコーボレーテ・ンド75\
ら商栓名シェフアミンED−シリーズで市販されている
本発明の組成物に使用し得る典型的なポリオキシアルキ
レンジアミンは次のものである:a1分子量600の混
合ポリオキシプロピレンおよびポリオキシエチレンの二
末端ジアミン0商標名シェフアミンE D−EIOQで
市販されてI/Xる舊」り、yの平均値は1.50であ
り、そして2は8.70である。
b2分子量900の混合ポリオキシプロピレンおよびポ
リオキシエチレンの二末端ジアミン。商標名シェフアミ
ンE D−900で市販されてI、Nる如く、yの平均
値は1.50であり、モして2は15.6である。
C1分分子 2000の混合ポリオキシプロピレンおよ
びポリオキシエチレンの二末端ジアミン。商標名シェフ
アミンE D −2001で市販されている如く、yの
平均値はl、50であり、そして2は41.8である。
適昌なポリオキシアルキレンジアミンの多くのものは数
種の成分の市販の混合物として人手可能であり、また使
用し得ることか当業者に明らかであろう。
々fましいビグアナイド塩は二工程で製造される。方法
は米国特許第3,909,200号に詳述されている。
第一工程では、先の定義のとおり、分−1i:Eioo
−2500を有するポリオキシアルキレンジアミンを所
望の酸と各アミン官能基に対して1当量の酸のおおよそ
の比で反応させてアミン塩を生成させることにより、塩
が製造される。
第二工程では、塩を多少過剰(存在するアミン基を基と
して)のジシアンジアミド(シアノ−グアニジン)で処
Jll、 L、そして添加溶媒の存在下もしくは不存在
下にビグアナイド塩が形成されるまで1−1o時間 +
00−200℃(好ましくは +50’0)に加熱する
無機酸例えばHC文または)12SO4が本反応に好適
である。ピ゛グアナイト形成が起るために各アミン官能
基を1尚量の酸で中和することが必要であることがわか
った。、過剰の酸を使用し得るが、望ましいものではな
い。アミン1モル当り1モル未満の酸は、二塩基性また
は三塩基性の酸を使用するときにのみ、使用し得る。
最後に、エポキシ樹脂を硬化するには、適当な反応容器
で正確な当量比で反応剤を単に混和し、そして必要に応
じて反応が起るまで加熱する。硬化は雰囲気条件下で達
成し得る。短時間(例えば05−4時間)、高温度(例
えば100−150’O)で、更に硬化を実施すると、
更に良い物理的性質が達成される。
本発明のエポキシ樹脂配合物は、随意に、エポキシ樹脂
のアミン硬化を殊に雰囲気温度で加速する促進剤を包含
していてもよい。いくつかの適用例で、促進された硬化
は有利であり、殊にエポキシ樹脂を可燃性環境で接着剤
として使用し、高温度硬化を不都合もしくは危険にもさ
せる場合に有利である。H,リーおよびに、ネウ゛イレ
著、「ハンドブック・オブ・エポキシφレジンズ」、第
7−14頁にはエポキシ硬化剤−促進剤どしである種の
アミン含有化合物を使用することが開示されている。
未発明に従って利用し得る多くの促進剤が当業者間で知
られている。例には、フェノールの塩、サリチル酸、脂
肪酸のアミン塩例えば米国特許第2.f181,901
号に記載のものならびに3級アミン例えば米国特許第2
,839,480号に記載のものが包含される。本発明
に従って使用するのに好ましい促進剤は米国特許第3,
875,072号に記載されている。この促進剤は重量
比l:8〜l:lでピペラジンとアルカノールアミンを
組合せたものからなる。
すぐれた接着性を有する本発明によるアミン硬化樹脂は
常法で製造される。低もしくは高分子量アミン硬化剤は
、使用した硬化剤のアミン当量垂部に従った畢でポリエ
ポキシド組成物と混和する。一般に、アミン基の当量数
は硬化性エポキシ樹脂組成物に存在するエポキシド当量
数のQ、8−1.2倍であり、化学量論的な量が好まし
い。
促進剤を使用する場合、樹脂100重量部を基にしてそ
の110重量部の量が一般に好都合である。
上記一般的要件による構成分の正確な酸は硬化樹脂が企
図されている適用例に主として左右される。
硬化剤およびその他の添加剤を混合により未硬化樹脂に
添加する。好ましくは、ポリオキシアルキレンジアミン
を樹脂に添加する前に促進剤とまず混和する。硬化性材
料を形成する構成分を次に標準方法により緊密に混和し
、そして、ボイドおよび気泡を防止するために、市販の
消泡剤および微量のシリコーン油の存在下に脱泡する。
本文に記載のエポキシ樹脂はいずれも本発明の発明思想
によって一般に有用であるが、脂肪族化合物を基とする
樹脂は、好ましくは、それだけで使用しないことである
。樹脂構成分の50重量%以トの都、更に好ましくは8
0重量%、最も好ましく+t too重敬%で多価フェ
ノールのポリグリシジルエーテルを含む樹脂の存在が、
硬化材料の望ましい特性、殊に接着強度を著しく増大す
ることがわかった。
種々の通常使用されている添加剤を最終硬化前に本発明
のポリエポキシド含有組成物に混和することができるこ
とも明らかである。例えば、ある事例では、従来公知の
種々の他の促進剤および硬化剤系と共に他のポリオキシ
アルキレンアミン共触媒もしくは硬化剤の微量を加える
のが望ましいこともある。
更に、天然または合成樹脂と相入れ得る通常の顔料、色
素、充填剤、難燃剤等を加えることができる。
更に、好ましいものではないが、ポリエポキシド材料の
ための既知の溶媒例えばトルエン、ベンゼン、キシレン
、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル
等を使用することができる。添加剤を含む本発明のポリ
エポキシド樹脂を、ポリエポキシドを通例使用する」二
記の適用例のいずれにも使用し得る0本発明の組成物は
含浸剤、表面被覆材、注封材、封入組成物、積層物とし
て使用することができ、そして特にまた更に重要なのは
金属要素または構造物を永久結合するための接着剤とし
て使用することができる。
次に実施例をあげて本発明の態様を具体的に説明するが
、これらは本発明を限定することを企図していない。
機械的攪拌機、温度計および窒素導入口を備えた1M樹
脂フラスコにシェフアミンD −2000618gおよ
び濤塩酸El1gを充填した。混合物を100°Cで真
空ストリッピングして水のすべての痕跡量を除去した。
ジシアンジアミド(62,2g ; 1.25当量)を
加え、そして混合物を7時間窒素雰囲気下で攪拌して所
望のビス(ビグアナイド)塩酸塩が得られた。それを、
総アミン分析および赤外スペクトルで同定した。
B、エポキシ 1旨の し 液状エポキシ樹脂(重量/エポキシド185)    
  Iooptm (重量部)シェフアミンD−200
0ビス(ビグアナイド)争2HC文 150pbw (
重量部)エポキシ樹脂およびビグアナイド塩を別個に8
0°Cに予熱し、そして充分に混和した・市販の消泡剤
を少量加えた。完全に混合した後、樹脂系を混合物を十
分に脱泡するまで減圧下(100−700パスカル)に
おいた。
アルミニウム型を 100°Cに予熱した。減圧条件を
解き、そして混合物をポリテトラフルオロエチレンガス
ケットにより 3mm間隔に保持した予熱型に注入した
。注入成形品を 100℃で2時間硬化し、次いで15
0°Cで4時間硬化した。次に、注入成形品を冷却型か
ら除去し、そして供試試料に裁断した。
供試試料を物理的特性および接着特性を測定するための
数種のテストにかけた。接着特性は実施例3に記載する
。物理的特性は実施例4に記載する。
実施例1−Aおよびl−Bの一般操作を、シェフアミン
E [) −600510g 、濃HCu  170.
3gおよびジシアンジアミド 182gを用いてくりか
えして所望のE D−600ビス(ビグアナイド)塩酸
塩を製造した。
実施例1−Aおよび1−Bの一般操作を、シェフアミン
E D −2001553g 、濃i1c文 55.3
gおよびジシアンジアミド 59gを用いてくりかえし
て)所望のE D −2001ビス(ビグアナイド)塩
酸塩を製造した。
同様に、E D−900とM −toooビグアナイ)
・川を製造した。
試験結果を実施例3および4に記載する。
0遺」 々の温 でビグアナイド で[化L f= x =N 
* ’y配 物についてのゲルヒ時間 酌」L局−Δ  旦  CD   旦 (欧 酸 部 ) 液状エポキシ樹脂(WPE−185)ジ   100 
 100  100  100  100シエフアミン
I)−2000 ビス(ビグアナイlS)  ・ 2HC交  150 
  −   −   −   −シェフアミンED−2
001 ビス(ビグアナイ18′)−2HC見  −50−−−
シェフアミンM−1000 ビグアナイド・)10文        −−50−−
シェフアミンE D −900 ビス(ビグアナイド)・ 2HC交  −−−50−ゲ
ル時間1分l)、80°C+36.7 734.7  
+274.11 157.5 241.2125°c 
   12.4  20,3  23.9   7.9
+3.e2+150℃    6.fi   13.6
  13.7   f(、?   −180℃    
5.2  7.5  7.7  4,5  32.82
11)カルFコーゲルータイマー(Ciardco G
etTimer) ;パウル・N−ガードナー〇カンパ
ニー(Paul N、Gardner Co、)2)不
均質ゲル化 3)エポキシ111位当り重量(WPE)4)シェフア
ミン生成物は次の数に相当する概略分子部を有するポリ
オキシアルキレンポリアミンである。
すべての系は、80 ’0はどの高い温度で混合した後
で長いボットライフすなわち可使時間を有していたが、
 125℃以」−では容易に硬化した。
性 な−−イL−二物          A   月  
 CD    旦(歌 量 部 ) 液状エポキシ樹脂(WPE〜185)    +00 
 100  100   too   lo。
ヒス(ビグアナイド)・ 2IC文  −−−−35接
」L特」Lと 引張せん断強度、mPa       9.59  +
0.27  4.79  3.0B   2.05(A
、S、T、M、欅準試験法: 01002)T−はく線
強度、N/m       27.8  B2.2  
1.7   B、7  4.8(A、S、T、M、標準
試験法二01878)1) 150°Cで1時間硬化 供試物のうちで、シェフアミンM −1000から製造
したビグアナイド塩酸塩のみが満足すべき接着特+tを
提供しなかった。シェフアミンM−10,00は、数種
の一価アルコールをアルコキシ化し、次いで還元アミノ
化してモノアミンを形成させることにより形成されたポ
リオキシアルキレンモノアミンである。シェフアミンM
 −1000は概算分子量1000を有し、次の式で代
表される。
CH30[CH2CH2O] (B 、B3 U2(f
l−13)CIIOI 1.BCl2(IJ3)Ct(
Nl(2シ工フアミンM −1000から製造されるビ
グアナイド塩は、二官能性アミンから製造したビグアナ
イHに比して貧弱な接着強度を有するエポキシ系を生じ
た。M −1000から誘導されたビグアナイド塩から
の注入成形品は満足すべき特性を示した。
他の配合物は、シェフアミンE D −2001および
D −2000のいずれかから製造されたビ゛ス(ビグ
アナイド)場で高い引張せん断強度または高1r%+士
く線強度を提供した。
■ 屹−を−J       A   且  ρ  p  
員液状エポキシ樹脂(WPE−185)    100
  100  100  100  100シェフアミ
ンD−2000 ビス(ヒゲアナイド)・ 2HG文  150   −
   −   −   −シェフアミンE D −20
01 ヒス(ビグアナイド)−21(G父  −5(1−−−
シェフアミンM−1000 ビグアナイトφHC文        −−50−−シ
ェフアミンE D −900 ビス(ビグアナイド)−2HC文  −−−50−シェ
フアミンE D −600 ビス(ヒクアナイl’ )・2HC見  −−−356
I化rのl、:lノ   Δ   旦   ρ   D
    B21(437M試験 D−848) 1) 100℃2時間、 【50°C4時間硬化2)硬
化後年均質パネル1相分#I認められた。テストパネル
に裁断できなかった。このエポキシ系は実施例3に示し
た如くそのすぐれた接着性が認められた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1分子当り平均値で少なくとも 1.8個の反応性の1
    .2−エポキシ基を有するビシナルポリエポキシドおよ
    び硬化剤からなるエポキシ樹脂組成物において、前記硬
    化剤が式 %式% [式中、Cは炭素、Nは窒素、Hは水素であり、nは1
    3であり、Aはクロライド、ブロマイド、サルフェート
    またはホスフェート陰イオンであり、モしてRは式 %式% :3) (式中、Xは5−45であり、yは 1−5であり、モ
    してZは5−50である)を有する基である]を有する
    ポリオキシアルキレンジアミンビグアナイド塩であるこ
    とを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
JP58163417A 1982-09-07 1983-09-07 硬化剤としてポリオキシアルキレンジアミンビグアナイド塩を有するエポキシ樹脂組成物 Pending JPS5984916A (ja)

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