JPS636087B2 - - Google Patents

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JPS636087B2
JPS636087B2 JP13137781A JP13137781A JPS636087B2 JP S636087 B2 JPS636087 B2 JP S636087B2 JP 13137781 A JP13137781 A JP 13137781A JP 13137781 A JP13137781 A JP 13137781A JP S636087 B2 JPS636087 B2 JP S636087B2
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JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
caprolactone
parts
flexibility
present
Prior art date
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Expired
Application number
JP13137781A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5832628A (en
Inventor
Masaharu Watanabe
Kimio Inoe
Kyoshi Okitsu
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Priority to GB08217909A priority patent/GB2101605B/en
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はカプロラクトンによつて内部可塑化さ
れたエポキシ樹脂とポリアミンとからなる可撓性
に優れたエポキシ硬化性組成物に関する。 エポキシ樹脂にポリアミンを配合して常温又は
加熱硬化させることは良く知られている。 この硬化させた生成物は一般に良好な耐化学
性、機械物性、熱的特性の面で優れており、電気
部品、接着剤等多くの産業分野で用いられてい
る。しかしながら、これらの硬化物は非常に硬
く、かつ収縮歪が出やすい等可撓性に欠けるとい
う問題がある。そのため可撓性付与のための種々
な試みが為されている。例えば、両末端にカルボ
キシル基、水酸基等を有するポリブタジエンオリ
ゴマー、カルボキシル基を有する酸型ポリエステ
ル樹脂、水酸基を有するポリエーテル、ポリエス
テル樹脂等を可撓性付与剤として添加する方法、
ポリエーテルポリオールとエピクロルヒドリンか
らつくられたグリシジルエーテルのような可撓性
エポキシ樹脂を添加する方法等、種々な試みがな
されてきた。 しかしながら、いずれの方法も耐熱性の低下、
耐化学薬品性の低下、機械強度の低下をまねき、
充分満足なものとは言い難い。 本発明者等は優れた可撓性を有するエポキシ樹
脂硬化性組成物について鋭意検討を行つた結果、
カプロラクトンで変性されたエポキシ樹脂をポリ
アミンで常温又は加熱硬化させることにより優れ
た可撓性を有する硬化性組成物を得ることを見出
し、本発明に至つた。 すなわち、本発明は水酸基を有するエポキシ樹
脂97〜5重量部の水酸基に対してε−カプロラク
トン3〜95重量部を重合させることによつて得ら
れるラクトン変性エポキシ樹脂にポリアミンを配
合してなる硬化性組成物に関する。 本発明に使用するラクトン変性エポキシ樹脂は
エポキシ樹脂自体に存在する水酸基にε−カプロ
ラクトンが重合し、ポリカプロラクトン側鎖とし
てエポキシ樹脂に直接結合しているため、可撓性
に富んでいるばかりでなく、耐熱性、耐水性、耐
低温性、相溶性等ポリカプロラクトンとしての優
れた特徴が付与されている。他の添加型の可撓性
付与剤の場合はエポキシ樹脂との相溶性が問題に
なる場合があるが、本発明では、およそ水酸基を
有するエポキシ樹脂であるならば、いかなるもの
でもε−カプロラクトンによる変性が可能であ
る。従つて、あらゆる産業分野に使用されている
エポキシ樹脂硬化性組成物に可撓性を付与するこ
とができる点、本発明の有用性は極めて大きい。 本発明に使用するラクトン変性エポキシ樹脂の
製造に用いるエポキシ樹脂としては樹脂中に水酸
基を有するものであれば、いかなるものをも用い
ることができる。例えば、ビスフエノールAとエ
ピクロルヒドリンから製造される下記の構造式で
示されるビスフエノールAジグリシジルエーテ
ル、 ビスフエノールAとβ−メチルエピクロルヒド
リンから製造される下記の構造式で示されるエポ
キシ樹脂、 さらには2・6−ジブロモビスフエノールAと
エピクロルヒドリンあるいはβ−メチルエピクロ
ルヒドリンから製造される難燃性エポキシ樹脂。 次の式で示される脂環式エポキシ樹脂、 ジカルボン酸とエピクロルヒドリンから合成さ
れる下記の構造式を有するエポキシ樹脂 さらにはビスフエノールAの代りにホルマリン
とフエノールから合成されるビスフエノールFと
エピクロルヒドリンから製造されるグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂等を用いることができる。 これら水酸基を有するエポキシ樹脂に反応させ
るε−カプロラクトンはシクロヘキサノンの過酸
によるバイヤービリガー反応によつて工業的に製
造されている。本発明の特徴をそこなわない限り
ε−カプロラクトンに他のラクトンを共重合させ
ることも可能である。 エポキシ樹脂とε−カプロラクトンを反応させ
る割合はエポキシ樹脂97〜5重量部に対してε−
カプロラクトン3〜95重量部である。ε−カプロ
ラクトンの変性量が少な過ぎる場合は硬化物に可
撓性を充分に付与することができず、又多過ぎる
場合は硬化物が軟弱となる。 エポキシ樹脂にε−カプロラクトンを反応させ
るには触媒存在下に100〜240℃、好ましくは120
℃〜200℃で行う。反応温度が100℃より低い場合
は反応速度が小さくなり、又240℃より高い場合
はε−カプロラクトンが気化して反応系外に逃げ
出してしまうため、好ましくない。 エポキシ樹脂の第2級水酸基へのε−カプロラ
クトンの開環付加には触媒が必要である。触媒と
してはテトラブチルチタナート、テトラプロピル
チタナート、テトラエチルチタナート等のチタン
化合物、オクチル酸スズ、ジブチルスズオキシ
ド、ジブチルスズラウラート等の有機スズ化合
物、更には塩化第1スズ、臭化第1スズ、ヨウ化
第1スズ等のハロゲン化第1スズを用いることが
できる。特に分子量分布の狭いものを得たい場合
にはハロゲン化第1スズが好ましい。触媒の使用
量は反応温度によつて異なるが、一般には0.01〜
1000ppm、好ましくは0.2〜500ppmを用いる。 反応は無溶剤で行つても良いし、トルエン、キ
シレン等の活性水素を有しない溶剤中で行つても
良い。しかしエステル結合を有する溶剤は好まし
くない。なぜなら、反応中にポリカプロラクトン
鎖中のエステル結合と溶媒との間にエステル交換
反応が起こり、エポキシ樹脂に結合していないポ
リカプロラクトンが生成するからである。 本発明の硬化組成物に用いるポリアミンとして
はいかなるものでも良いが、通常用いられるもの
としてはエチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、メンセンジアミ
ン、メタキシリレンジアミン、N−アミノエチル
ピペラジン等の脂肪族ポリアミン及びメタフエニ
レンジアミン、ジアミノジフエニルメタン、ジア
ミノジフエニルスルホン等の芳香族ポリアミンあ
るいはジシアンジアミド、メラミン樹脂、尿素樹
脂、イミダゾールアミノ酸等が有り、使用量はエ
ポキシ基1当量当り硬化剤の活性水素0.1〜3.0当
量が用いられる。 さらにこの配合物にフイラーとしてアルミナ、
シリカ等の無機化合物、その他顔料等を混合する
こともできる。さらにこのエポキシ樹脂硬化性組
成物に当業界に於いて公知の可撓性付与剤、例え
ばブタジエンアクリロニトリル共重合オリゴマ
ー、ポリブタジエンジカルボン酸、ポリカプロラ
クトン、ダイマー酸、ポリエーテルポリオール等
を併用して添加配合することもできる。なお、本
発明に用いられるε−カプロラクトン以外にもト
リメチルカプロラクトンやバレロラクトンのよう
な他の環状ラクトンを一部混合しても良いし、ε
−カプロラクトンの替わりにそれらのラクトンを
単独に用いてもよい。 以下実施例をもつて本発明の詳細な説明を行う
が、これらによつて本発明を限定するものではな
い。なお、例中の部は重量部数を意味する。 合成例 1 窒素導入管、温度計、冷却管、撹拌装置を備え
た四ツ口フラスコにビスフエノールAとエピクロ
ルヒドリンから製造されたエポキシ樹脂「アラル
ダイトGY250」(チバガイギーの商品名、エポキ
シ当量185)2000部、ε−カプロラクトン200部、
テトラブチルチタナート0.022部を仕込み、窒素
気流下に170℃で8時間反応を行つた。 未反応のε−カプロラクトンは0.62%であつ
た。得られた樹脂はエポキシ当量210、粘度(ガ
ードナー)Z6、酸価0.03、色相(ガードナー)1
以下の粘稠液体であつた。 合成例 2 合成例1と同様の装置に「アラルダイトGY−
250」を1800部、ε−カプロラクトン360部、テト
ラブチルチタナート0.022部を仕込み、窒素気流
下に170℃で8時間反応させた。未反応のε−カ
プロラクトンは0.31%であつた。得られた樹脂は
エポキシ当量230、粘度(ガードナー)Z4、酸価
0.05、色相(ガードナー)1以下の粘稠液体であ
つた。 実施例 1 合成例1で得たラクトン変性エポキシ樹脂100
部にジアミノジフエニルメタン(以下DDMと略
記)25.8部配合し、130℃で2時間予備硬化後150
℃で4時間硬化を行つた。得られた硬化物の熱変
形温度、衝撃強度、破断伸度、硬断強度を表−1
に示す。 実施例 2 合成例2で得たラクトン変性エポキシ樹脂100
部にDDM22.8部を配合し、実施例1と同条件で
硬化させた。得られた硬化物の物性を表−1に示
す。 比較例 1 ε−カプロラクトンで変性していない「アラル
ダイトGY−250を100部にDDM28.3部を配合し、
実施例1と同条件で硬化させた。得られた硬化物
の物性を表−1に示す。 比較例 2 ε−カプロラクトンで変性していない「アラル
ダイトGY−250」を100部に可撓性付与剤として
ポリカプロラクトントリオール(商品名「プラク
セル308」ダイセル化学工業(株)の商品名)10部及
びDDM28.3部を配合し実施例1と同条件で硬化
させた。得られた硬化物の物性を表−1に示す。 比較例 3 ε−カプロラクトンで変性していない「アラル
ダイトGY−250」を100部に可撓性付与剤として
「プラクセル308」を20部及びDDM28.3部を配合
し、実施例1と同条件で硬化を行つた。得られた
硬化物の物性を表−1に示す。
The present invention relates to an epoxy curable composition having excellent flexibility and comprising an epoxy resin internally plasticized with caprolactone and a polyamine. It is well known that a polyamine is blended into an epoxy resin and cured at room temperature or by heating. This cured product generally has good chemical resistance, mechanical properties, and thermal properties, and is used in many industrial fields such as electrical parts and adhesives. However, these cured products have problems in that they are very hard and lack flexibility, such as being susceptible to shrinkage distortion. Therefore, various attempts have been made to provide flexibility. For example, a method of adding a polybutadiene oligomer having a carboxyl group, a hydroxyl group, etc. at both ends, an acid type polyester resin having a carboxyl group, a polyether having a hydroxyl group, a polyester resin, etc. as a flexibility imparting agent;
Various attempts have been made, including the addition of flexible epoxy resins such as glycidyl ethers made from polyether polyols and epichlorohydrin. However, both methods reduce heat resistance and
This leads to a decrease in chemical resistance and mechanical strength.
It is hard to say that it is completely satisfactory. The present inventors conducted intensive studies on epoxy resin curable compositions having excellent flexibility, and found that
The inventors have discovered that a curable composition having excellent flexibility can be obtained by curing an epoxy resin modified with caprolactone with a polyamine at room temperature or by heating, leading to the present invention. That is, the present invention provides a curable epoxy resin obtained by blending a polyamine into a lactone-modified epoxy resin obtained by polymerizing 3 to 95 parts by weight of ε-caprolactone to 97 to 5 parts by weight of hydroxyl groups in an epoxy resin having hydroxyl groups. Regarding the composition. The lactone-modified epoxy resin used in the present invention has ε-caprolactone polymerized to the hydroxyl groups present in the epoxy resin itself, and is directly bonded to the epoxy resin as a polycaprolactone side chain, so it is not only highly flexible. It has excellent characteristics as polycaprolactone, such as heat resistance, water resistance, low temperature resistance, and compatibility. In the case of other additive-type flexibility-imparting agents, compatibility with epoxy resins may be a problem, but in the present invention, any epoxy resin having a hydroxyl group can be used with ε-caprolactone. Denaturation is possible. Therefore, the present invention is extremely useful in that flexibility can be imparted to epoxy resin curable compositions used in all industrial fields. As the epoxy resin used for producing the lactone-modified epoxy resin used in the present invention, any resin can be used as long as it has a hydroxyl group in the resin. For example, bisphenol A diglycidyl ether produced from bisphenol A and epichlorohydrin and represented by the following structural formula, An epoxy resin produced from bisphenol A and β-methylepichlorohydrin and represented by the following structural formula, Furthermore, a flame-retardant epoxy resin produced from 2,6-dibromobisphenol A and epichlorohydrin or β-methylepichlorohydrin. Alicyclic epoxy resin represented by the following formula, Epoxy resin with the following structural formula synthesized from dicarboxylic acid and epichlorohydrin Furthermore, instead of bisphenol A, it is possible to use bisphenol F synthesized from formalin and phenol, and a glycidyl ether type epoxy resin produced from epichlorohydrin. ε-caprolactone, which is reacted with these hydroxyl group-containing epoxy resins, is industrially produced by the Bayer-Villiger reaction of cyclohexanone with peracid. It is also possible to copolymerize other lactones with ε-caprolactone as long as the characteristics of the present invention are not impaired. The proportion of epoxy resin and ε-caprolactone to be reacted is 97 to 5 parts by weight of epoxy resin.
3 to 95 parts by weight of caprolactone. If the amount of modification of ε-caprolactone is too small, sufficient flexibility cannot be imparted to the cured product, and if it is too large, the cured product becomes soft. To react ε-caprolactone with epoxy resin, 100 to 240℃, preferably 120℃ in the presence of a catalyst.
Perform at ℃~200℃. If the reaction temperature is lower than 100°C, the reaction rate will be low, and if it is higher than 240°C, ε-caprolactone will vaporize and escape from the reaction system, which is not preferable. A catalyst is required for the ring-opening addition of ε-caprolactone to the secondary hydroxyl group of the epoxy resin. As catalysts, titanium compounds such as tetrabutyl titanate, tetrapropyl titanate, and tetraethyl titanate, organic tin compounds such as tin octylate, dibutyl tin oxide, and dibutyl tin laurate, and further stannous chloride, stannous bromide, A stannous halide such as stannous iodide can be used. In particular, when it is desired to obtain a substance with a narrow molecular weight distribution, stannous halides are preferred. The amount of catalyst used varies depending on the reaction temperature, but is generally 0.01~
Use 1000 ppm, preferably 0.2 to 500 ppm. The reaction may be carried out without a solvent or in a solvent containing no active hydrogen such as toluene or xylene. However, solvents having ester bonds are not preferred. This is because, during the reaction, a transesterification reaction occurs between the ester bond in the polycaprolactone chain and the solvent, producing polycaprolactone that is not bonded to the epoxy resin. Any polyamine may be used in the cured composition of the present invention, but commonly used aliphatic polyamines include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, menthenediamine, metaxylylenediamine, and N-aminoethylpiperazine. and aromatic polyamines such as metaphenylene diamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenyl sulfone, dicyandiamide, melamine resin, urea resin, imidazole amino acid, etc. The amount used is 0.1 to 0.1 to 0.1 to 0.1 to 1 equivalent of the curing agent's active hydrogen per equivalent of epoxy group. 3.0 equivalents are used. In addition, alumina as a filler is added to this formulation.
Inorganic compounds such as silica, other pigments, etc. can also be mixed. Further, a flexibility imparting agent known in the art, such as butadiene acrylonitrile copolymer oligomer, polybutadiene dicarboxylic acid, polycaprolactone, dimer acid, polyether polyol, etc., is further added to this epoxy resin curable composition. You can also do that. In addition to ε-caprolactone used in the present invention, other cyclic lactones such as trimethylcaprolactone and valerolactone may be partially mixed, and ε
- These lactones may be used alone in place of caprolactone. The present invention will be described in detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited by these. Note that parts in the examples mean parts by weight. Synthesis Example 1 2000 parts of epoxy resin "Araldite GY250" (trade name of Ciba Geigy, epoxy equivalent: 185) manufactured from bisphenol A and epichlorohydrin was placed in a four-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube, thermometer, cooling tube, and stirring device. , 200 parts of ε-caprolactone,
0.022 part of tetrabutyl titanate was charged, and the reaction was carried out at 170°C for 8 hours under a nitrogen stream. Unreacted ε-caprolactone was 0.62%. The obtained resin had an epoxy equivalent of 210, a viscosity (Gardner) of Z 6 , an acid value of 0.03, and a hue (Gardner) of 1.
It was a viscous liquid. Synthesis Example 2 In the same apparatus as Synthesis Example 1, "Araldite GY-
250'', 360 parts of ε-caprolactone, and 0.022 parts of tetrabutyl titanate were charged, and the mixture was reacted at 170° C. for 8 hours under a nitrogen stream. Unreacted ε-caprolactone was 0.31%. The obtained resin has an epoxy equivalent of 230, a viscosity (Gardner) of Z4 , and an acid value of
It was a viscous liquid with a hue (Gardner) of less than 0.05 and 1. Example 1 Lactone-modified epoxy resin 100 obtained in Synthesis Example 1
25.8 parts of diaminodiphenylmethane (hereinafter abbreviated as DDM) was added to the mixture, and after pre-curing at 130℃ for 2 hours, the temperature was 150%.
Cure was carried out for 4 hours at °C. Table 1 shows the heat deformation temperature, impact strength, elongation at break, and hard strength of the obtained cured product.
Shown below. Example 2 Lactone-modified epoxy resin 100 obtained in Synthesis Example 2
22.8 parts of DDM was added to each part, and the mixture was cured under the same conditions as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the obtained cured product. Comparative Example 1 28.3 parts of DDM was blended with 100 parts of Araldite GY-250 that was not modified with ε-caprolactone.
It was cured under the same conditions as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the obtained cured product. Comparative Example 2 100 parts of "Araldite GY-250" not modified with ε-caprolactone, 10 parts of polycaprolactone triol (trade name "Plaxel 308", trade name of Daicel Chemical Industries, Ltd.) as a flexibility imparting agent and 28.3 parts of DDM was blended and cured under the same conditions as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the obtained cured product. Comparative Example 3 100 parts of "Araldite GY-250" not modified with ε-caprolactone was mixed with 20 parts of "Plaxel 308" as a flexibility imparting agent and 28.3 parts of DDM under the same conditions as in Example 1. I did some hardening. Table 1 shows the physical properties of the obtained cured product.

【表】 以上実施例、比較例に示した如く、本発明のラ
クトン変性エポキシ樹脂を用いた硬化組成物は単
に可撓性付与剤を添加したゞけの場合より優れた
可撓性を示している。
[Table] As shown in the Examples and Comparative Examples above, the cured composition using the lactone-modified epoxy resin of the present invention showed superior flexibility compared to the case where a flexibility imparting agent was simply added. There is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 水酸基を有するエポキシ樹脂97〜5重量部の
水酸基に対してε−カプロラクトン3〜95重量部
を重合させることによつて得られるラクトン変性
エポキシ樹脂にポリアミンを配合してなるエポキ
シ樹脂硬化性組成物。
1 An epoxy resin curable composition obtained by blending a polyamine with a lactone-modified epoxy resin obtained by polymerizing 3 to 95 parts by weight of ε-caprolactone to 97 to 5 parts by weight of hydroxyl groups in an epoxy resin having hydroxyl groups. .
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