JPS63225615A - 液状変性エポキシ樹脂 - Google Patents

液状変性エポキシ樹脂

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JPS63225615A
JPS63225615A JP5865187A JP5865187A JPS63225615A JP S63225615 A JPS63225615 A JP S63225615A JP 5865187 A JP5865187 A JP 5865187A JP 5865187 A JP5865187 A JP 5865187A JP S63225615 A JPS63225615 A JP S63225615A
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陽造 山本
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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】 弘咀ム技血±盟 本発明は、分子量分布が狭く均一であり、硬化させた場
合に可撓性を有する硬化物を提供しうるような、ラクト
ン変性液状エポキシ樹脂およびその製造方法に関する。
さらに詳しくは、予め塩基性触媒が均一に分散した、分
子内に水酸基を有するエポキシ樹脂を合成した後、この
エポキシ樹脂に式(i)で示される特定量のラクトンを
添加して前記水酸基と反応させることにより、分子量分
布が式(i)で示されるように狭く、従って均一であり
、硬化させた場合にむ可撓性を有する硬化物を提供しう
るような、ラクトン変性液状エポキシ樹脂およびその製
造に関する。
の      t   こ のU 従来のラクトン変性エポキシ樹脂の製造方法においては
、分子内に水酸基を有する゛エポキシ樹脂(ビスフェノ
ール型、または水添ビスフェノール型)とラクトン(ε
−カプロラクトン)とを反応、  させるに際し、塩化
第一スズ、テトラブチルチタネート等の触媒を反応開始
時に添加する方法が知られていな(特開昭57−164
116号公報参照)。
しかし、この方法には次のような問題点があった。
この方法により合成されるラクトン変性エポキシ樹脂は
、以下の理由によって如何なるラクトン含量の範囲にお
いても、常温付近では液状とはならないため、注型成形
ができず、成形加工に困難が伴なうことがあった。
(1)ラクトンを開環重合させる際に用いられる、分子
内に水酸基を有するビスフェノール型または水添ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂は、比較的高分子量であるため
、反応温度においても高粘度である。このため、反応時
に、反応容器内に反応物質と共に反応触媒を添加しても
、この反応触媒を反応系内に均一に分散させることが困
難である。
従って、反応が系内で均一に進行せず、その結果骨られ
るラクトン変性エポキシ樹脂も不均一で、広い分子量分
布のものとなってしまう。
(2)エポキシ樹脂は、貯蔵すると吸湿しやすいが、も
し吸湿したエポキシ樹脂をそのまま使用すると、樹脂中
の水分とラクトンとが反応し、ラクトンの単独重合体が
副生ずる。これを避けるため、樹脂を溶融減圧して脱水
操作を行なうと、この間の熱履歴によって副反応が起こ
り樹脂の分子量分布が広がってしまう。
1引Ω旦豹 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解決
するためになされたもので、特定のラクトン含量で、か
つ特定の製造方法によって特定の狭い分子量分布を有す
るラクトン変性エポキシ樹脂を合成することによって、
/4:E樹脂が30℃以下でも液状となるような、ラク
トン変性液状エポキシ樹脂およびその製造方法を提供す
ることを目的としている。
及哩例皇ヌ 本発明に係る液状変性エポキシ樹脂は分子内に水酸基を
有するエポキシ樹脂に式(i)で示される量のラクトン
を添加することおよびラクトンとを反応させるに際し、
従来の方法では塩化第−錫等の触媒を反応開始時に添加
するのに代えて、上記の分子内に水酸基を有するエポキ
シ樹脂を塩基性触媒の存在下に合成し、塩基性触媒を均
一に分散させ、この塩基性触媒を用いて水酸基とラクト
ンとの反応を行なわせることによって生成物の分子量分
布を式(2)で示される狭い範囲内に収めることができ
る。その結果、生成物の軟化点をデユランス法で30℃
以下とする・ことができる。
■哩Ω且体煎説朋 以下本発明に係る液状変性エポキシ樹脂の製造方法につ
いて具体的に説明する。
本発明に係る液状変性エポキシ樹脂の製造方法は、次の
工程(A)および工程(B)を段階的に行なうものであ
る。
工程(A):ビスフェノール類または水添ビスフェノー
ル類に、低分子のビスフェノール型エポキシ樹脂または
低分子の水添ビスフェノール型エポキシ樹脂を添加し、
塩基性触媒の存在下で重付加反応を行ない、塩基性触媒
が均一に分散した、分子内に水酸基を有するエポキシ樹
脂を合成する工程。
工程(B):前記工程(A)により得られ、均一に分散
した塩基性触媒を含有し、分子内に水酸基を有するエポ
キシ樹脂に式(i)で示される範囲のラクトンを添加し
、前記塩基性触媒をそのまま利用して、エポキシ樹脂中
の水酸基にラクトンを開環付加させる工程。
次に本発明の変性エポキシ樹脂を製造するために使用す
る原料の桂類と反応条件について述べる。
工1九爪且凶旦I 工〉ビスフェノール類または水添ビスフェノール類とし
ては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、1.1−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1.1−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン
、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホ。
ン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテルこれらの
2,6−ジハロゲン化物、これらの水添化合物などが用
いられる。
■)エポキシ樹脂としては、低分子量すなわち低粘度の
ビスフェノール型エポキシ樹脂、または水添ビスフェノ
ール型エポキシ樹脂が用いられる。
具体的には、■)に記載したビスフェノール類、水添ビ
スフェノール類をエピクロルヒドリン、またはβ−メチ
ルエピクロルヒドリンでグリシジル化して得られたもの
が用いられる。
■)ラクトンとしては、β−プロピオラクトン、δ−バ
レロラクトン、ε−カプロラクトン等の炭素数3〜20
のものなどが用いられる。
このようなラクトンは、前記工程(A)で得られ、均一
に分散した塩基性触媒を含有し、分子内に水酸基を有す
るエポキシ樹脂に、式(i)で示される範囲となるよう
な量で添加される。
すなわちラクトン変性されたエポキシ樹脂においては、
主鎖であるエポキシ樹脂の側鎖にラクトン(ポリラクト
ン)がグラフトされている。このラクトン含量が増加す
るに伴なって、得られるラクトン変性エポキシ樹脂の軟
化点は低下する。しかし、このラクトン含量が多すぎる
と、主鎖であるエポキシ樹脂と側鎖であるラクトンの開
環重合体との相溶性が低下して相分離を起こし、その結
果得られるラクトン変性エポキシ樹脂は固体となってし
まう。従ってラクトン変性エポキシ樹脂が軟化点30℃
のものとなるためには、式(i)の関係を充足すること
が必要条件である。しかし、式<i>の関係を充足して
も分子量分布(67犯)が式(i)の関係をも充足しな
ければ、得られるラクトン変性エポキシ樹脂の軟化点は
30℃以下にはならない。すなわちベースとなるエポキ
シ樹脂の軟化点が高いものほどラクトン含量を多くしな
いと、液状のラクトン変性エポキシ樹脂を得ることはで
きない。
■)塩基性触媒としては、リチウム、ナトリウム、ナト
リウムナフタレン、カリウムベンゾフェノン等のアルカ
リ金属又はその錯体、水酸化リチウム、水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ金属水酸化物、炭酸ナトリウム、酢酸リ
チウム、塩化リチウム等のアルカリ金属塩、リチウムヒ
ドリド、ナトリウムヒドリド等のアルカリ金属水素化物
、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ピリジ
ンなどの3級アミンなどが用いられる。
工21反応ぷ丘 ■)反応温度 低過ぎると反応が起りにくい事態を招くことから、反応
に長時間を要する。また高過ぎると生成物の分子量を広
くし過ぎる事態を招くので、反応温度は、約100〜2
50℃好ましくは約120〜200℃の範囲である。
■)触媒濃度 触媒濃度は、エポキシ樹脂と、ビスフェノールまたは水
添ビスフェノールとを合計した重量に対し、約0.01
〜5000ppII+、好ましくは約0.1〜1ooo
ppmの範囲である。
なお、塩基性触媒の添加は、工程(A) (エポキシ樹
脂の重付加反応)を行なう際に添加し、工程(B)(エ
ポキシ樹脂の水酸基にラクトンを開環重合させる反応)
を行なう際には添加しない。
このように工程(B)の開始前に、エポキシ樹脂(分子
内に水酸基を有する)中に塩基性触媒が均一に分散して
いることが、本発明の効果を生ずるための必須要件であ
る。
また、工程(A)と工程(B)は通常連続して行なうの
で、ラクトンと反応する工程(A)で生じたエポキシ樹
脂(分子内に水酸基を有する)が吸湿することがない。
従って従来法のように、吸湿した水分によって生ずる工
程(B)における副反応が生ずる余地はなく、また工程
(B)の開始前に、エポキシ樹脂(分子内に水酸基を有
する)から水分を除去する必要もないので、水分の除去
の際の熱履歴に伴なう分子量分布の広がりを防ぐことが
できる。この点も本願の優れた点である。
■)溶媒 溶媒は、用いても用いなくてもよい。
用いる場合には、トルエン、キシレン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトン等が用いられるが、エポ
キシ基及びラクトンと反応し得る活性水素およびエステ
ル交換反応を生ずる可能性のあるエステル基を含有しな
い化合物が用いられる。
兄皿Ω羞呈 以上のように、本発明に係る物性を有する変性エポキシ
樹脂は常温で液状注型が可能なため、成形容易で、かつ
硬化させた場合に可撓性を有する硬化物を提供しうると
いう効果を有する。
以下本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。
人旌且1 撹拌装置、温度計、及び冷却管を備えた5Iセパラブル
フラスコにビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ
当量188g/当量)1000g、ビスフェノールA 
 283gおよびキシレン150gを加え70℃まで昇
温した後、0.1規定の水酸化ナトリウム水溶液をナト
リウム原子換算で原料中の濃度が20 ppmとなるよ
う加え、さらに120℃まで昇温しな。次に系内を減圧
し減圧蒸留によりキシレンと水とを留去した後、窒素雰
囲気下で170℃において4時間反応を行った。
この段階での樹脂のエポキシ当量は465 t/当量、
軟化点60℃であった。続いてε−カプロラクトン 1
282gを加え更に170℃で7時間反応を継続し変性
エポキシ樹脂を得た。
得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量、数平均分子量α
1ln)、重量平均分子量/数平均分子量(MW/Mn
;分子量分布の尺度)、軟化点、未反応のε−カプロラ
クトン含量を表1に示す。
なお、これら各項目の測定法は次の方法によった。
(1)エポキシ当量 エポキシ当量とは、エポキシ基1グラム当量あたりのエ
ポキシ樹脂の重量(単位g)を意味し、その詳細な説明
及び測定方法は、垣内弘編、エポキシ樹脂(発行所、昭
晃堂)、161〜170頁に記載されている。
(2)重量平均分子量(rw)、数平均分子量(In)
以下の条件でGPCの分析により重量平均分子量および
数平均分子量を求めた。この値に基いてM W / M
 nを計算した。
旦旦立分五ぷ丘 装置:島原高速液体クロマトグラフLC−3A溶媒:’
I’HF カラム:H2C−60,−50,−40゜−20各1本 カラム温度=40℃ 移動層:THF 流量: 1 、 Oml/fllin 検出器:UV−254nll サンプル濃度: 5 mQ/ ml 検量線 流量カウント数     分子量 13.0     170,000 15.0      45,000 18.0       5,900 20.0       1,540 21.5         560 23.0         200 iおよび狛の計算範囲13.0〜22.0カウント (ビスフェノールのジグリシジルエーテルすなわち分子
内に水酸基をもたない成分を除いた範囲)(3)軟化点 デユランス法に従って測定した。
(4)未反応のε−カプロラクトン含量下記の条件で測
定した。
装置:日立163FID カラム:クロムソlレブWAWDMC360〜80メツ
シュ担体にジエチレングリコールアジベート 5部添加 カラム長:3m カラム温度=160℃ インジェクション温度:250℃ サンプル量:1μ サンプル調製濃度:エポキシ樹脂 1.0gフタル酸ジ
メチル(内部標 準)0.1g 1.4−ジオキサン 30m1 失旌医ユ 実施例1において、ビスフェノールAおよびε−カプロ
ラクトンの添加量をそれぞれ387gおよび1387g
に変えた以外は、実施例1と同様の操作を行った。
得られたエポキシ樹脂の特性値の測定結果を表1に示す
プロラクトンの使用量をそれぞれ456g、1456g
に変えた以外は、実施例1と同様の操作を行った。
得られたエポキシ樹脂の特性値の測定結果を表1に示す
実胤伍且二五 実施例1において、エポキシ樹脂またはビス得られたエ
ポキシ樹脂の特性値の測定結果を表1に示す。
実韮1ヒ二り旦 実施例1において、ラクトンの種類を変えた以外は、実
施例1と同様の操作を行った。
得られたエポキシ樹脂の特性値の測定結果を表1に示す
比較M上22 この比較例では、変性エポキシ樹脂を製造するに際して
ε−カプロラクトンの添加量によっては、得られる変性
エポキシ樹脂の軟化点が30℃以下にはならない例を示
す。
なった。
得られたエポキシ樹脂の特性値の測定結果を表1に示す
ル較透ユニA この比較例では、変性エポキシ樹脂を製造するに際して
ε−カプロラクトンの添加量によっては、得られる変性
エポキシ樹脂の軟化点が30℃以下にはならない例を示
す。
実施例3において、ε−カプロラクトンの添加量を変え
た以外は、実施例3と同様の操作を行なった。
得られたエポキシ樹脂の特性値の測定結果を表1に示す
ル較涛二 この比較例では、実施例1と同じε−カプロラクトン含
量の変性エポキシ樹脂であっても、分子量分布が広い場
合には、軟化点が30℃より高くなって、液状でなくな
ることを示す。
特開昭57−164116号公報に準じて、実施例1と
同様の装置に、エポキシ当t475のビスフェノールA
型エポキシ樹脂(三井石油化学製エボミックR−301
)を2000g仕込み、系内を窒素置換後170℃に昇
温して樹脂を熔融した。次にε−カプロラクトン200
0gとテトラブチルチタネート0.04gを加え170
℃で7時間反応を行い変性エポキシ樹脂を得た。
以上の比較例1〜5では、実施例1〜10に比較してい
ずれも得られる変性エポキシ樹脂の軟化点が上昇してい
ることがわかる。また、比較例3〜5では、Mw/Mn
は実施例1〜10のそれに比較して大きく、分子量の分
布が広くなっていることがわかる。
火立皿1ユ 実施例1で得られた変性エポキシ樹脂を用いて以下の条
件で硬化物を作成しその物性を測定した。
配合(1) 実施例1の変性樹脂/メチルテトラヒドロ
無水フタル酸/ベンジルジ メチルアミン= 100/161 0.5(重量比) 配合(2) 実施例1の変性樹脂/エボミックR−14
0P(三井石油化学製;エ ポキシ当量188g/当量)/メチ ルテトラヒドロ無水フタル酸/ベン ジルジメチルアミン=60/40/ 4210.5 (重量比) 硬化条件  120℃×2時間+150℃×2時間 結果を表2に示す。
手続補正書く自発) 昭和62年 4月η日 昭和62年 特許願 第58651号 2、発明の名称 液状変性エポキシ樹脂およびその製造方法名 称   
三井石油化学工業株式会社自発補正 7、補正の内容 (1)明細書第6頁第6行において、「式(2)」とあ
るのを、「式(i)」と補正する。
(2)明細書第21頁を別紙の通り補正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記の(i)ラクトン含量および(ii)ラクト
    ン変性樹脂の分子量分布(@Mw@/@Mn@)を充足
    することを特徴とする液状変性エポキシ樹脂。 i)ラクトン含量 (2/3)A+34≧B≧(2/3)(A−30)でか
    つB<100。 (式中Aはラクトン変性前の樹脂の軟化点(℃)、Bは
    ラクトン変性樹脂のラクトン含量(重量%)を表わす。 ) ii)ラクトン変性樹脂の分子量分布 (@Mw@/@Mn@) @Mw@/@Mn@≦1.91log@Mn@−4.8
    でかつ@Mw@/@Mn@≧1。 (式中@Mw@はラクトン変性樹脂の重量平均分子量、
    @Mn@はラクトン変性樹脂の数平均分子量を表わす。 )
  2. (2)下記工程(A)および工程(B)からなることを
    特徴とする液状変性エポキシ樹脂の製造方法: 工程(A):ビスフェノール類または水添ビスフェノー
    ル類に、低分子のビスフェノール型エポキシ樹脂または
    低分子の水添ビスフェノール型エポキシ樹脂を添加し、
    塩基性触媒の存在下で重付加反応を行ない、塩基性触媒
    が均一に分散した、分子内に水酸基を有するエポキシ樹
    脂を合成する工程。 工程(B):前記工程(A)により得られた、塩基性触
    媒が均一に分散した、分子内に水酸基を有するエポキシ
    樹脂に、得られる変性エポキシ樹脂の軟化点がデュラン
    ス法により測定して30℃以下となるような量でラクト
    ンを添加し、前記塩基性触媒をそのまま利用して、エポ
    キシ樹脂中の水酸基にラクトンを開環付加させる工程。
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