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JP2579405B2 - エポキシ樹脂硬化剤 - Google Patents

エポキシ樹脂硬化剤

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JP2579405B2
JP2579405B2 JP4212303A JP21230392A JP2579405B2 JP 2579405 B2 JP2579405 B2 JP 2579405B2 JP 4212303 A JP4212303 A JP 4212303A JP 21230392 A JP21230392 A JP 21230392A JP 2579405 B2 JP2579405 B2 JP 2579405B2
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JP
Japan
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naphthol
curing agent
resin
epoxy resin
thermoplastic
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JP4212303A
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Inventor
正史 梶
隆範 荒牧
徳人 中原
保治 山田
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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  • Epoxy Resins (AREA)
  • Epoxy Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なエポキシ樹脂硬
化剤に係り、特に耐水性、耐湿性、機械的強度等に優れ
た硬化物を与えるエポキシ樹脂硬化剤に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、特に先端材料分野の進歩に伴い、
より高性能なベースレジンの開発が求められており、例
えば航空宇宙産業で用いられる複合材マトリクス樹脂と
してのエポキシ樹脂については、より一層の高耐熱性、
高耐湿性が要請されている。しかしながら、従来より知
られているエポキシ樹脂にはこれらの要求を満足するも
のは未だ存在しない。例えば、周知のビスフェノールA
型エポキシ樹脂は常温で液状であり、作業性に優れてい
ることや、硬化剤、添加剤等との混合が容易であること
から広く使用されているが、耐熱性、耐湿性の点で問題
がある。また、耐熱性を改良したものとしてフェノール
ノボラック型エポキシ樹脂が知られているが、耐湿性や
耐衝撃性に問題がある。さらに、耐衝撃性向上を目的と
してフェノールアラルキル樹脂のエポキシ化合物が提案
されている(特開昭63-238,122号公報)が、このエポキ
シ化合物も耐熱性、耐湿性の点で充分とはいえない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、耐熱
性、耐湿性に優れ、かつ、耐衝撃性等の機械的特性にも
優れた性能を有し、積層、成形、注型、接着等の用途に
有用なエポキシ樹脂組成物を調製するための新規なエポ
キシ樹脂硬化剤を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
記一般式(1)
【化3】 (但し、式中Aはナフタレン核を示し、Rは水素原子又
はメチル基を示し、nは0〜15の整数を示す)で表さ
れる熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂からなるエポキ
シ樹脂硬化剤である。
【0005】上記一般式(1)で表されるナフトールア
ラルキル樹脂は、1−ナフトール又は2−ナフトールあ
るいはこれらの混合物と、下記一般式(2)
【化4】 (但し、式中Rは水素原子又はメチル基を示し、R’は
水素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基を示す)で表さ
れるジアルコール類又はそのエーテル化合物からなる縮
合剤とを反応させることにより得られる。
【0006】そして、この縮合剤については、o−体、
m−体、p−体のいずれでもよいが、好ましくはm−体
又はp−体であり、具体的には、p−キシリレングリコ
ール、α,α’−ジメトキシ−p−キシレン、α,α’
−ジエトキシ−p−キシレン、α,α’−ジ−n−プロ
ポキシ−p−キシレン、α,α’−ジイソプロポキシ
p−キシレン、1,4−ジ(2−ヒドロキシ−2−プロ
ピル)ベンゼン、1,4−ジ(2−メトキシ−2−プロ
ピル)ベンゼン、1,4−ジ(2−エトキシ−2−プロ
ピル)ベンゼン、1,4−ジ(2−n−プロポキシ−2
−プロピル)ベンゼン、1,4−ジ(2−n−プロポキ
シ−2−プロピル)ベンゼン、1,4−ジ(2−イソプ
ロポキシ−2−プロピル)ベンゼン等が挙げられる。
【0007】上記ナフトールと縮合剤とを反応させる際
の両者のモル比は、ナフトール1モルに対して縮合剤が
1モル以下でなければならず、好ましくは0.1〜0.
9の範囲である。0.1モルより少ないと未反応ナフト
ール量が多くなり、樹脂の精製が困難となる。また、
0.9モルを超えると樹脂の軟化点が高くなり、用途に
よっては樹脂の作業性に支障をきたす。
【0008】また、一般式(1)においてnは15以下
であることが好ましい。nが15を超えると軟化点が高
くなり、実用上取扱いが困難になるので好ましくない。
同様の理由で、nの異なる数種のものを混合物として用
いる場合、n≦4の成分が50%以上の範囲であること
が好ましい。nの分布、すなわち分子量分布は重量平均
分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/
Mn)で表すことができるが、この場合、この分子量分
布(Mw/Mn)は1.1〜2.5の範囲であることが
好ましい。そして、この一般式(1)において、両末端
はナフトール基である必要がある。末端にメチロール基
が残存すると、これをエポキシ樹脂硬化剤として使用し
た場合、得られた樹脂硬化物の耐熱性、耐水性、機械的
強度が大幅に低下するという問題が生じる。
【0009】このナフトールと縮合剤とを反応させて熱
可塑性ナフトールアラルキル樹脂を製造する反応は、酸
触媒の存在下に行う。この酸触媒としては、周知の無機
酸、有機酸より適宜選択することができ、例えば、塩
酸、フッ化水素、リン酸、硫酸等の鉱酸や、ギ酸、シュ
ウ酸、トリフルオロ酢酸、p−トルエンスルホン酸等の
有機酸や、塩化亜鉛、塩化アルミニウム等のルイス酸あ
るいは固体酸等が挙げられる。また、反応条件は、反応
温度が通常10〜250℃であって、反応時間が通常1
〜20時間の範囲である。そして、この反応の際に、メ
タノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、メチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブ等のアルコール類や、ベンゼ
ン、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の
芳香族炭化水素類等の溶媒を使用することもできる。
【0010】このようにして得られた本発明の熱可塑性
ナフトールアラルキル樹脂は、種々のエポキシ樹脂につ
いてその硬化剤として使用することができる。エポキシ
樹脂硬化剤として使用した場合、従来のフェノールノボ
ラック硬化剤に比べて機械的特性、特に靱性及び耐湿性
に優れた硬化物を得ることができる。
【0011】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を具体的に説明する。
【0012】実施例1 500mlの3口フラスコに1−ナフトール144g
(1.0モル)とp−キシリレングリコール69g
(0.5モル)とを1−ブタノール120mlに溶解し
て仕込み、さらに水25ml及び濃塩酸9.5gを加
え、攪拌しながら95〜98℃で3時間反応させた。そ
の後、希水酸化ナトリウム水溶液で中和し、水洗した後
1−ブタノールを留去し、さらに未反応1−ナフトール
を水蒸気蒸留により除去し、エポキシ樹脂の中間体とな
る熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂132gを得た。
得られた樹脂のOH当量は222であり、JIS K
2548法に基づいて測定した軟化点は105℃であっ
た。また、得られた樹脂について、そのGPC、赤外吸
収スペクトル及び 1H−NMRを測定した。これらの結
果を図1、図2及び図3に示す。
【0013】ここで、GPCの測定は、装置:HLC−
82A〔東ソー(株)製〕及びカラム:TSK−GEL
2000×3本及びTSK−GEL4000×1本〔何
れも東ソー(株)製〕を用い、溶媒:THF、流速:
1.0ml/分、温度:38℃、検出器:RIの条件で
行った。このGPCの測定結果から、数平均分子量(M
n)が570、重量平均分子量(Mw)が880であっ
て、分子量分布(Mw/Mn)が1.54であり、ま
た、この実施例1で得られた熱可塑性ナフトールアラル
キル樹脂における一般式(1)のnの分布は、n=0が
35.5%、n=1が22.5%、n=2が14.5
%、n=3が9.2%、n=4が6.9%、及び、n≧
5が11.4%であった。更に、 1H−NMRの測定
は、400MHz核磁気共鳴装置〔日本電子(株)製〕
を用い、プロトンノンデカップリング法により行った。
この 1H−NMRの測定結果からこの実施例1で得られ
た熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂にはメチロール基
が存在しないことが確認された。
【0014】実施例2 1−ナフトール96g(0.67モル)、p−キシリレ
ングリコール69g(0.5モル)を用いて実施例1と
同様に反応を行い、熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂
116gを得た。得られた樹脂のOH当量は234であ
り、軟化点は130℃であった。得られた樹脂のGPC
を図4に示す。ここで、GPCの測定条件は実施例1と
同じであり、このGPCの測定結果から、数平均分子量
(Mn)が780、重量平均分子量(Mw)が1640
であって、分子量分布(Mw/Mn)が2.10であ
り、また、この実施例2で得られた熱可塑性ナフトール
アラルキル樹脂における一般式(1)のnの分布は、n
=0が15.2%、n=1が16.4%、n=2が1
3.0%、n=3が10.2%、n=4が8.2%、n
=5が6.8%、及び、n≧6が30.2%であった。
【0015】実施例3 2−ナフトールを用いた以外は、実施例1と全く同様に
して熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂127.5gを
得た。得られた樹脂のOH当量は225であり、軟化点
は114℃であった。得られた樹脂のGPCを図5に、
また、赤外吸収スペクトルを図6にそれぞれ示す。ここ
で、GPCの測定条件は実施例1と同じであり、このG
PCの測定結果から、数平均分子量(Mn)が560、
重量平均分子量(Mw)が850であって、分子量分布
(Mw/Mn)が1.52であり、また、この実施例3
で得られた熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂における
一般式(1)のnの分布は、n=0が36.1%、n=
1が23.2%、n=2が14.3%、n=3が9.3
%、n=4が6.6%、及び、n≧5が10.6%であ
った。
【0016】実施例4 2−ナフトール144g(1.0モル)、p−キシリレ
ングリコール46g(0.33モル)を130℃で加熱
溶解し、p−トルエンスルホン酸0.7gを加え、13
0℃で2時間反応させた。その後、炭酸ナトリウム液で
中和し、さらに未反応2−ナフトールを水蒸気蒸留によ
り除去し、熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂69gを
得た。得られた樹脂のOH当量は212であり、軟化点
は103℃であった。また、実施例1と同じ条件でGP
Cを測定した結果、数平均分子量(Mn)が530、重
量平均分子量(Mw)が680であって、分子量分布
(Mw/Mn)が1.28であり、また、この実施例4
で得られた熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂における
一般式(1)のnの分布は、n=0が44.7%、n=
1が25.9%、n=2が13.9%、n=3が7.1
%、及び、n≧4が8.5%であった。
【0017】実施例5 2−ナフトール108g(0.75モル)、p−キシリ
レングリコール69g(0.5モル)及びシュウ酸5.
4gを仕込み、150℃で6時間反応を行った。この間
に生成した水は系外に除去した。その後、未反応2−ナ
フトールは水蒸気蒸留により除去し、熱可塑性ナフトー
ルアラルキル樹脂119gを得た。得られた樹脂のOH
当量は223.5であり、軟化点は136℃であった。
また、実施例1と同じ条件でGPCを測定した結果、数
平均分子量(Mn)が660、重量平均分子量(Mw)
が1140であって、分子量分布(Mw/Mn)が1.
73であり、また、この実施例5で得られた熱可塑性ナ
フトールアラルキル樹脂における一般式(1)のnの分
布は、n=0が28.8%、n=1が19.4%、n=
2が14.1%、n=3が10.3%、n=4が7.8
%、及び、n≧5が20.4%であった。
【0018】試験例1 o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂100重量部
に対し、エポキシ樹脂硬化剤として実施例5で得られた
ナフトールアラルキル樹脂を114重量部と、硬化促進
剤としてトリフェニルホスフィン3重量部とを配合して
エポキシ樹脂組成物を調製した。このエポキシ樹脂組成
物を150℃で成形し、得られたエポキシ硬化物を試験
片として各種の物性を測定した。結果を表1に示す。な
お、ガラス転移点及び線膨張係数は熱機械分析装置を使
用して7℃/分の昇温速度で測定した。曲げ強度と曲げ
弾性率はJIS K 6911法に準じて測定した。ま
た、吸水率は133℃、3気圧の条件で100時間吸湿
させて測定した。さらに、破壊靱性はA. F. Yee, R. A.
Pearson, Journal of Materials Science, 21, 2462(1
986)に記載の方法に従って測定した。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明より得られるナフトールアラルキ
ル樹脂は、これを種々のエポキシ樹脂の硬化剤として使
用した場合、耐熱性、耐湿性及び耐衝撃性に優れた硬化
物を与えることができ、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は実施例1で得られた樹脂のGPCを示
すグラフ図である。
【図2】 図2は実施例1で得られた樹脂の赤外吸収ス
ペクトルを示すグラフ図である。
【図3】 図3は実施例1で得られた樹脂の 1H−NM
Rを示すグラフ図である。
【図4】 図4は実施例2で得られた樹脂のGPCを示
すグラフ図である。
【図5】 図5は実施例3で得られた樹脂のGPCを示
すグラフ図である。
【図6】 図6は、実施例3で得られた樹脂の赤外吸収
スペクトルを示すグラフ図である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (但し、式中Aはナフタレン核を示し、Rは水素原子又
    はメチル基を示し、nは0〜15の整数を示す)で表さ
    れる熱可塑性ナフトールアラルキル樹脂からなるエポキ
    シ樹脂硬化剤。
  2. 【請求項2】 一般式(1)で表される熱可塑性ナフト
    ールアラルキル樹脂が、ナフトールと下記一般式(2) 【化2】 (但し、式中Rは水素原子又はメチル基を示し、R’は
    水素原子又は炭素数1〜4の炭化水素基を示す)で表さ
    れる縮合剤とを、ナフトール1モルに対して縮合剤を
    0.1〜0.9モルの割合で、かつ、末端にメチロール
    基が残存しない条件で反応させて得られたものである請
    求項1記載のエポキシ樹脂硬化剤。
JP4212303A 1992-07-17 1992-07-17 エポキシ樹脂硬化剤 Expired - Lifetime JP2579405B2 (ja)

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