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JPWO2017047037A1 - 包接化合物 - Google Patents

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JPWO2017047037A1
JPWO2017047037A1 JP2017540486A JP2017540486A JPWO2017047037A1 JP WO2017047037 A1 JPWO2017047037 A1 JP WO2017047037A1 JP 2017540486 A JP2017540486 A JP 2017540486A JP 2017540486 A JP2017540486 A JP 2017540486A JP WO2017047037 A1 JPWO2017047037 A1 JP WO2017047037A1
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Abstract

本発明の課題は、低温での硬化反応を抑制して、一液安定性の向上を図ると共に、加熱処理を施すことにより、効果的に樹脂を硬化させることができる硬化触媒(包接化合物)を提供することにある。
本発明の包接化合物は、下記式(I)で表されるフルオレン化合物と、下記式(II)で表されるイミダゾール化合物を含有する。
【化1】

Description

本発明は、新規な包接化合物、該包接化合物からなる硬化触媒、該硬化触媒を用いた硬化樹脂形成用組成物、該硬化樹脂形成用組成物を用いた硬化樹脂の製造方法、及び該製造方法により得られた硬化樹脂に関する。
本願は、2015年9月16日に出願された日本国特許出願第2015−182752号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
エポキシ樹脂は、優れた機械特性、熱特性を有するため様々な分野で広く用いられている。かかるエポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤として、イミダゾールが用いられているが、エポキシ樹脂−イミダゾールの混合液は、硬化の開始が早く、一液安定性が極めて悪いという問題がある。
そこで、硬化剤として、イミダゾールにヒドロキシ安息香酸を付加したイミダゾール酸付加塩を用いること(特許文献1参照。)や、テトラキスフェノール系化合物(例えば、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン(以下、TEPという。))とイミダゾールとの包接体を用いること(特許文献2参照。)が提案されている。かかるイミダゾール酸付加塩や包接体は、一定の効果を奏するものであるが、これと同等の機能を有するものや更に機能の向上したものの開発が望まれている。
特公平4−2638号公報 特開平11−71449号公報
本発明の課題は、低温での硬化反応を抑制して、一液安定性の向上を図ると共に、加熱処理を施すことにより、効果的に樹脂を硬化させることができる硬化触媒(包接化合物)を提供することにある。また、本発明の課題は、かかる硬化触媒を用いた硬化樹脂形成用組成物、該硬化樹脂形成用組成物を用いた硬化樹脂の製造方法、及び該製造方法により得られた硬化樹脂を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、特定のフルオレン化合物と特定のイミダゾール化合物との包接化合物を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
(1)式(I)
(式中、Xは、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
mは0〜4のいずれかの整数を表し、nは0〜4のいずれかの整数を表す。
は、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
pは0〜4のいずれかの整数を表し、qは0〜4のいずれかの整数を表す。)で表されるフルオレン化合物と、式(II)
(式中、Rは、水素原子、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、又は無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基を表す。
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。)で表されるイミダゾール化合物を含有する包接化合物、
(2)式(I)で表されるフルオレン化合物が、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンである(1)に記載の包接化合物、
(3)(1)又は(2)に記載の包接化合物からなるエポキシ樹脂用硬化触媒、
(4)下記(A)成分と(B)成分とを含有するエポキシ硬化樹脂形成用組成物、
(A)エポキシ樹脂
(B)式(I)
(式中、Xは、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
mは0〜4のいずれかの整数を表し、nは0〜4のいずれかの整数を表す。
は、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
pは0〜4のいずれかの整数を表し、qは0〜4のいずれかの整数を表す。)で表されるフルオレン化合物と、式(II)
(式中、Rは、水素原子、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、又は無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基を表す。
〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。)で表されるイミダゾール化合物を主成分とする包接化合物
(5)(A)成分であるエポキシ樹脂のエポキシ環1モルに対して、(B)成分中の式(II)で表されるイミダゾール化合物を0.01〜1.0モル含有する(4)に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物、
(6)式(I)で表されるフルオレン化合物が、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンである(4)又は(5)に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物、
(7)(4)〜(6)のいずれかに記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物を加熱処理して硬化して、エポキシ硬化樹脂を製造する方法、
(8)(4)〜(6)のいずれかに記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物を加熱処理して硬化して得られたエポキシ硬化樹脂、
(9)更に、環状アミジン化合物、酸無水物、キノン化合物、第三級アミン化合物、芳香族アミン化合物、イミダゾール化合物及び有機ホスフィン化合物から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂用硬化触媒を含有する(4)に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物、
(10)更に、硬化剤を含有する(4)に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物、及び
(11)更に、フィラーを含有する(4)に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物
に関する。
本発明の硬化触媒(包接化合物)によれば、低温での硬化反応を抑制して、一液安定性の向上を図ると共に、加熱処理を施すことにより、効果的に樹脂を硬化させることができる。
実施例1で得られた包接化合物AのXRD測定結果を示す図である。 実施例1で得られた包接化合物AのTG−DSC測定結果を示す図である。 実施例1で得られた包接化合物AのH−NMRスペクトルを示す図である。 実施例2で得られたエポキシ硬化樹脂形成用組成物AのDSC測定結果を示す図である。 実施例3で得られた包接化合物BのXRD測定結果を示す図である。 実施例3で得られた包接化合物BのTG−DSC測定結果を示す図である。 実施例3で得られた包接化合物BのH−NMRスペクトルを示す図である。 実施例4で得られたエポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定結果を示す図である。 実施例5で得られた包接化合物CのXRD測定結果を示す図である。 実施例5で得られた包接化合物CのTG−DSC測定結果を示す図である。 実施例5で得られた包接化合物CのH−NMRスペクトルを示す図である。 実施例6で得られたエポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定結果を示す図である。 実施例7で得られた包接化合物DのXRD測定結果を示す図である。 実施例7で得られた包接化合物DのTG−DSC測定結果を示す図である。 実施例7で得られた包接化合物DのH−NMRスペクトルを示す図である。 実施例8で得られたエポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定結果を示す図である。
〔フルオレン化合物〕
式(I)で表されるフルオレン化合物について説明する。まず、本発明において、「無置換の」の用語は、母核となる基のみであることを意味する。「置換基を有する」との記載がなく母核となる基の名称のみで記載しているときは、別段の断りがない限り「無置換の」の意味である。
一方、「置換基を有する」の用語は、母核となる基のいずれかの水素原子が、母核と同一または異なる構造の基で置換されていることを意味する。従って、「置換基」は、母核となる基に結合した他の基である。置換基は1つであってもよいし、2つ以上であってもよい。2つ以上の置換基は同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
「C1〜6」などの用語は、母核となる基の炭素原子数が1〜6個などであることを表している。この炭素原子数は、置換基の中に在る炭素原子の数を含まない。例えば、置換基としてエトキシ基を有するブチル基は、C2アルコキシC4アルキル基に分類する。
「置換基」は化学的に許容され、本発明の効果を有する限りにおいて特に制限されない。以下に「置換基」となり得る基を例示する。
フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、イオド基などのハロゲノ基;
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基などのC1〜6アルキル基;
ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基(アリル基)、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−2−プロペニル基などのC2〜6アルケニル基;
エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、1−メチル−2−プロピニル基などのC2〜6アルキニル基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのC3〜8シクロアルキル基;
フェニル基、ナフチル基などのC6〜10アリール基;
ベンジル基、フェネチル基などのC6〜10アリールC1〜6アルキル基;
3〜6員ヘテロシクリル基;
3〜6員へテロシクリルC1〜6アルキル基;
水酸基;
メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、s−ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基などのC1〜6アルコキシ基;
ビニルオキシ基、アリルオキシ基、プロペニルオキシ基、ブテニルオキシ基などのC2〜6アルケニルオキシ基;
フェノキシ基、ナフトキシ基などのC6〜10アリールオキシ基;
ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのC6〜10アリールC1〜6アルコキシ基;
3〜6員ヘテロシクリルオキシ基;
3〜6員へテロシクリルC1〜6アルコキシ基;
クロロメチル基、クロロエチル基、トリフルオロメチル基、1,2−ジクロロ−n−プロピル基、1−フルオロ−n−ブチル基、パーフルオロ−n−ペンチル基などのC1〜6ハロアルキル基;
トリフルオロメトキシ基、2−クロロ−n−プロポキシ基、2,3−ジクロロブトキシ基などのC1〜6ハロアルコキシ基;
アミノ基;
メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などのC1〜6アルキルアミノ基;
アニリノ基、ナフチルアミノ基などのC6〜10アリールアミノ基;
ベンジルアミノ基、フェネチルアミノ基などのC6〜10アリールC1〜6アルキルアミノ基;
メルカプト基;
メチルチオ基、エチルチオ基、n−プロピルチオ基、i−プロピルチオ基、n−ブチルチオ基、i−ブチルチオ基、s−ブチルチオ基、t−ブチルチオ基などのC1〜6アルキルチオ基;
メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、t−ブチルスルホニル基などのC1〜6アルキルスルホニル基;
フェニルチオ基、ナフチルチオ基などのC6〜10アリールチオ基;
3〜6員へテロシクリルチオ基;
フェニルスルホニル基などのC6〜10アリールスルホニル基;
3〜6員へテロシクリルスルホニル基;
シアノ基;
ニトロ基。
また、これらの「置換基」は、当該置換基中のいずれかの水素原子が、異なる構造の基で置換されていてもよい。その場合の「置換基」としては、ハロゲノ基、C1〜6アルキル基、C1〜6ハロアルキル基、C1〜6アルコキシ基、C1〜6ハロアルコキシ基、シアノ基、ニトロ基などを挙げることができる。
また、上記の「3〜6員ヘテロシクリル基」とは、窒素原子、酸素原子および硫黄原子からなる群から選ばれる1〜4個のヘテロ原子を環の構成原子として含む環状の基である。「3〜6員ヘテロシクリル基」としては、3〜6員飽和ヘテロシクリル基、5〜6員ヘテロアリール基、5〜6員部分不飽和ヘテロシクリル基などを挙げることができる。
3〜6員飽和ヘテロシクリル基としては、アジリジニル基、エポキシ基、ピロリジニル基、テトラヒドロフラニル基、チアゾリジニル基、ピペリジル基、ピペラジニル基、モルホリニル基、ジオキソラニル基、ジオキサニル基などを挙げることができる。
5員ヘテロアリール基としては、ピロリル基、フリル基、チエニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、トリアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、テトラゾリル基などを挙げることができる。
6員ヘテロアリール基としては、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基などを挙げることができる。
5員部分不飽和へテロシクリル基としては、ピロリニル基、ジヒドロフラニル基、イミダゾリニル基、ピラゾリニル基、オキサゾリニル基などを挙げることができる。
6員部分不飽和ヘテロシクリル基としては、イソオキサゾリニル基、ジヒドロピラニル基などを挙げることができる。
〔X、X
式(I)中、Xは、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。mは0〜4のいずれかの整数を表し、nは0〜4のいずれかの整数を表す。
は、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。pは0〜4のいずれかの整数を表し、qは0〜4のいずれかの整数を表す。
及びXにおける、「ハロゲノ基」としては、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、イオド基などを挙げることができる。
及びXにおける、「C1〜6アルキル基」は、直鎖であってもよいし、分岐鎖であってもよい。C1〜6アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、i−プロピル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、i−ペンチル基、ネオペンチル基、2−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、i−ヘキシル基などを挙げることができる。
「C1〜6アルキル基」上の置換基としては、ハロゲノ基、水酸基、C1〜6アルコキシ基、C3〜8シクロアルキル基、C6〜10アリール基、又はシアノ基が好ましい。
「置換基を有するC1〜6アルキル基」としては、具体的には、
フルオロメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ジフルオロメチル基、ジクロロメチル基、ジブロモメチル基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリブロモメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリクロロエチル基、ペンタフルオロエチル基、4−フルオロブチル基、4−クロロブチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,2−トリフルオロ−1−トリフルオロメチルエチル基、パーフロロヘキシル基、パークロロヘキシル基、2,4,6−トリクロロヘキシル基などのC1〜6ハロアルキル基;
ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基などのヒドロキシC1〜6アルキル基;
メトキシメチル基、エトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、メトキシ−n−プロピル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、n−プロポキシメチル基、i−プロポキシエチル基、s−ブトキシメチル基、t−ブトキシエチル基などのC1〜6アルコキシC1〜6アルキル基;
シクロプロピルメチル基、2−シクロプロピルエチル基、シクロペンチルメチル基、2−シクロヘキシルエチル基、2−シクロオクチルエチル基などのC3〜8シクロアルキルC1〜6アルキル基;
ベンジル基、フェネチル基などのC7〜11アラルキル基;
シアノメチル基、シアノエチル基などのシアノC1〜6アルキル基;
などを挙げることができる。
及びXにおける、「C1〜6アルコキシ基」としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、i−プロポキシ基、i−ブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、i−ヘキシルオキシ基などを挙げることができる。
「C1〜6アルコキシ基」上の置換基としては、ハロゲノ基、C1〜6アルコキシ基、C3〜8シクロアルキル基、又はC6〜10アリール基が好ましい。
「置換基を有するC1〜6アルコキシ基」としては、具体的には、クロロメトキシ基、ジクロロメトキシ基、ジフルオロメトキシ基、トリクロロメトキシ基、トリフルオロメトキシ基、1−フルオロエトキシ基、1,1−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基などのC1〜6ハロアルコキシ基などを挙げることができる。
式(I)で表されるフルオレン化合物としては、具体的には、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン<9,9-Bis(4-hydroxyphenyl)fluorene>、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン<9,9-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluorene>、2,7−ジブロモ−9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン<2,7-Dibromo-9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene>、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン<9,9-Bis(3-amino-4-hydroxyphenyl)fluorene>、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3、5−ジメチルフェニル)フルオレン<9,9-Bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)fluorene>、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−2,6−ジブロモフェニル)フルオレン<9,9-Bis(4-hydroxy-2,6-dibromolphenyl)fluorene>などを挙げることができる。
〔イミダゾール化合物〕
次に、式(II)で表されるイミダゾール化合物について説明する。
〔R
式(II)中、Rは、水素原子、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、又は無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基を表す。
における「C1〜6アルキル基」、としては、前記Xにおいて例示したそれらと同じものを挙げることができる。「C1〜6アルキル基」上の置換基としては、ハロゲノ基、水酸基、C1〜6アルコキシ基、C3〜8シクロアルキル基、C6〜10アリール基、又はシアノ基が好ましい。
における「C6〜10アリール基」は、単環および多環のいずれであってもよい。多環アリール基は、少なくとも一つの環が芳香環であれば、残りの環が飽和脂環、不飽和脂環または芳香環のいずれであってもよい。
における「C6〜10アリール基」としては、フェニル基、ナフチル基、アズレニル基、インデニル基、インダニル基、テトラリニル基などを挙げることができる。
「C6〜10アリール基」上の置換基としては、ハロゲノ基、C1〜6アルキル基、水酸基、C1〜6アルコキシ基、C1〜6ハロアルコキシ基、シアノ基、ニトロ基などを挙げることができる。
〔R〜R
式(II)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
〜Rにおける、「ハロゲノ基」、「C1〜6アルキル基」、及び「C6〜10アリール基」としては、前記Xにおいて例示したそれらと同じものを挙げることができる。
「C1〜6アルキル基」上の置換基としては、ハロゲノ基、水酸基、C1〜6アルコキシ基、C3〜8シクロアルキル基、C6〜10アリール基、又はシアノ基が好ましい。「C6〜10アリール基」上の置換基としては、ハロゲノ基、C1〜6アルキル基、水酸基、C1〜6アルコキシ基、C1〜6ハロアルコキシ基、シアノ基、ニトロ基などを挙げることができる。
式(II)で表されるイミダゾール化合物としては、具体的には、イミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−メチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾールなどを挙げることができる。
〔包接化合物〕
本発明の包接化合物としては、式(I)で表されるフルオレン化合物と、式(II)で表されるイミダゾール化合物とを含有する包接化合物であれば特に制限されるものではない。本発明の包接化合物は、溶媒等の第3成分を含んでもよく、該第3成分は、40モル%以下であることが好ましく、20モル%以下であることがさらに好ましく、10モル%以下であることが特に好ましい。
本発明の包接化合物は、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ・ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂硬化剤として使用することができ、特にエポキシ樹脂の硬化剤として好適に使用することができる。また、本発明の包接化合物は、溶媒に溶解した液状のものであってもよいが、(溶媒中で析出する)粉体状のものが好ましい。粉体状であることにより、例えば、粉体塗料に使用することができる。
本発明の包接化合物は、式(I)で表されるフルオレン化合物及び式(II)で表されるイミダゾール化合物を溶媒に添加後、必要に応じて攪拌しながら、加熱処理又は加熱還流処理を行い、再結晶させて析出させることにより得ることができる。また、溶媒への溶解のしやすさを考慮すると、式(I)で表されるフルオレン化合物及び式(II)で表されるイミダゾール化合物をそれぞれ溶媒に溶解後、溶解液同士を混合することが好ましい。
溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エチル、酢酸メチル、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素等を用いることができる。本発明の包接化合物の製造時における式(I)で表されるフルオレン化合物及び式(II)で表されるイミダゾール化合物の添加割合としては、式(I)で表されるフルオレン化合物(ホスト)1モルに対して、式(II)で表されるイミダゾール化合物(ゲスト)が、0.1〜5.0モルであることが好ましく、0.5〜3.0モルであることがより好ましい。
〔エポキシ硬化樹脂形成用組成物〕
また、本発明のエポキシ硬化樹脂形成用組成物としては、エポキシ樹脂(成分(A))と、上記本発明の包接化合物(成分(B))とを含有するものあれば特に制限されるものではなく、成分(B)については上述した通りである。
〔エポキシ樹脂〕
成分(A)のエポキシ樹脂としては、従来公知の各種ポリエポキシ化合物が使用でき、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンジグリシジルエーテル、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパンジグリシジルエーテル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタンジグリシジルエーテル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、フロログリシノールトリグリシジルエーテル、トリヒドロキシビフェニルトリグリシジルエーテル、テトラグリシジルベンゾフェノン、ビスレゾルシノールテトラグリシジルエーテル、テトラメチルビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールCジグリシジルエーテル、ビスフェノールヘキサフルオロプロパンジグリシジルエーテル、1,3−ビス〔1−(2,3−エポキシ プロパキシ)−1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロエチル〕ベンゼン、1,4−ビス〔1−(2,3−エポキシ プロパキシ)−1−トリフルオロメチル−2,2,2−トリフルオロメチル〕ベンゼン、4,4′−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)オクタフルオロビフェニル、フェノールノボラック型ビスエポキシ化合物などの芳香族系グリシジルエーテル化合物;アリサイクリックジエポキシ アセタール、アリサイクリックジエポキシ アジペート、アリサイクリックジエポキシ カルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジオキシドなどの脂環式ポリエポキシ化合物;ジグリシジルフタレート、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジメチルグリシジルフタレート、ジメチルグリシジルヘキサヒドロフタレート、ジグリシジル−p−オキシベンゾエート、ジグリシジルシクロペンタン−1,3−ジカルボキシレート、ダイマー酸グリシジルエステルなどのグリシジルエステル化合物;ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、トリグリシジルアミノフェノール、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ジグリシジルトリブロモアニリンなどのグリシジルアミン化合物;ジグリシジルヒダントイン、グリシジルグリシドオキシアルキルヒダントイン、トリグリシジルイソシアヌレートなどの複素環式エポキシ化合物などを挙げることができる。
本発明のエポキシ硬化樹脂形成用組成物における(A)成分及び(B)成分中の式(II)で表されるイミダゾール化合物の割合は、(A)成分であるエポキシ樹脂のエポキシ環1モルに対して、(B)成分中の式(II)で表されるイミダゾール化合物を0.01〜1.0モル含有することが好ましく、0.1〜1.0モル含有することがより好ましく、0.3〜1.0モル含有することがさらに好ましい。
また、本発明のエポキシ硬化樹脂形成用組成物は、(A)成分及び(B)成分を混合することにより製造することができるが、十分な混合状態が形成されるよう、通常、室温〜100℃程度に加熱して混合する。エポキシ硬化樹脂の製造においては、このときの温度での一液安定性が重要となる。
本発明の組成物には、上記の成分以外にも所望の特性を付与する目的で以下の成分を追加することができる。
(1)エポキシ樹脂用硬化触媒
本発明の組成物には、上記の硬化触媒以外に、公知の硬化触媒を併用できる。
例えば、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、5,6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン等の環状アミジン化合物;無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸等の酸無水物;1,4−ベンゾキノン、2,5−トルキノン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルベンゾキノン、2,6−ジメチルベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−5−メチル−1,4ベンゾキノン、2,3−ジメトキシ−1,4−ベンゾキノン、フェニル−1,4−ベンゾキノン等のキノン化合物;トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等の第三級アミン化合物;o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、m−キシレンジアミン等の芳香族アミン化合物;イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等のイミダゾール化合物;トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニル(p−トリル)ホスフィン等の有機ホスフィン化合物;等が挙げられる。
(2)硬化剤
さらにエポキシ樹脂を硬化させるための公知の硬化剤を使用できる。例えば、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等の1分子中に2個のフェノール性水酸基を有する化合物;フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、クレゾールアラルキル樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等の多価フェノール樹脂;等が挙げられる。
(3)フィラー
また、粘度や硬化物の物性を制御するためにフィラーを配合してもよい。フィラーとしては、絶縁性無機フィラーやウィスカー、樹脂フィラーを使用できる。絶縁性無機フィラーとしては、例えば、ガラス、シリカ、アルミナ、酸化チタン、カーボンブラック、マイカ、窒化ホウ素等が挙げられる。ウィスカーとしてはホウ酸アルミニウム、チタン酸アルミニウム、酸化亜鉛、珪酸カルシウム、硫酸マグネシウム、窒化ホウ素等が挙げられる。樹脂フィラーとしては、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。
その他にも、金、銀、銅、ニッケル、ハンダ等の金属粒子、及びカーボン等の導電フィラーも電子部品の接合用接着剤を構成する場合に使用できる。
(4)その他の添加剤
また、本発明の目的とする所望の特性を阻害しない範囲で、離型剤、レベリング剤、シランカップリング剤、難燃剤、酸化防止剤、着色剤、シリコーン系可撓剤、イオントラップ剤等の公知の添加剤を配合できる。
〔エポキシ硬化樹脂〕
本発明のエポキシ硬化樹脂の製造方法としては、上記エポキシ硬化樹脂形成用組成物を加熱処理して硬化させる方法であれば特に制限されるものではなく、通常、加熱処理の加熱温度としては、60〜250℃であり、好ましくは、100〜200℃であり、かかる温度において短時間で硬化することが好ましい。
〔使用用途〕
本発明の包接体は、潜在性に優れたエポキシ樹脂硬化触媒である。これを含有するエポキシ硬化樹脂形成用組成物は、室温近辺で保管した場合は長期安定であり、硬化に際しては比較的低温で速やかに硬化させることができる。
本発明のエポキシ硬化樹脂形成用組成物の使用用途としては、特に制限されるものではなく、例えば、アンダーフィル、熱硬化性プリプレグ、注型材料、構造用接着剤、粉体塗料等を挙げることができる。特には、電材関連について、プリント基板用プリプレグ、半導体・電子部品用封止材、電子部品用接着剤、導電性接着剤、レジストインク、絶縁材料等を挙げることができる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
[実施例1]
(包接化合物の調製)
フラスコに4.40gの9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、2.76gの2−エチル−4−メチルイミダゾール(以下、2E4MZ)、及びヘキサン−酢酸エチル混合溶媒を43.0g加え、撹拌しながら加熱還流を3時間行った。室温まで冷却後、ろ過、減圧乾燥を行い、6.46gの生成物を得た。得られた生成物は、XRD、TG−DSC及びH−NMR測定より、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと2E4MZのモル比が1:2である包接化合物Aであることを確認した。図1A〜図1Cにそれらの測定結果を示す。
各スペクトルの測定条件は以下の通りである(他の実施例においても同様である。)
[XRD測定]
装置:Ultima IV(リガク社製)
X線源:Cu 40kV/40mA
測定方法:集中法
フィルター:Kβフィルター
スキャン速度:5°/min.
[TG−DSC測定]
装置:TGA−DSC1(メトラー・トレド社製)
Al PAN シール
測定温度範囲:室温〜500℃
昇温速度:20℃/min
サンプル量:約3mg
[H−NMR測定]
装置:JNM−AL400(日本電子社製)
重溶媒:CDOD
積算回数:16回
(XRD測定)
原料である9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび2E4MZの回折パターンが消失し、新規の回折パターンが見られたことから、包接化を確認した(図1A)。
(TG−DSC測定)
融解に伴う吸熱ピークのオンセット温度は、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンでは221℃、2E4MZでは48℃であるのに対し、包接化合物では120℃であった。また、重量減少におけるオンセット温度は、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンでは326℃、2E4MZでは162℃であるのに対して、包接化合物では2E4MZに由来する重量減少が165℃と高温側にシフトし、包接化により2E4MZの熱的安定性が向上することが分かった。(図1B)
H−NMR測定)
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび2E4MZに帰属されるピーク積分値から、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび2E4MZは1対2で包接されていることが分かった(図1C)。
[実施例2]
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製)
エポキシ樹脂(商品名:エポトート(登録商標)YD−128、東邦化成(株)製)5gに対して、2E4MZ換算で0.2g(4phr相当)となるように包接化合物Aを添加した後、25℃で10分間混練することで、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Aを得た。
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定)
DSC測定装置(DSC1、メトラー・トレド社製)を用い、アルミ容器内に約8〜10mgになるようエポキシ硬化樹脂形成用組成物Aを量りとり、窒素パージ下(窒素の流速:50mL/min)、30℃から250℃まで昇温(昇温速度:10k/min)を行い、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Aの硬化反応に基づく発熱を測定した。横軸に時間及び温度を採った測定結果を図1Dに示す。
2E4MZのみから成るエポキシ硬化樹脂形成用組成物と比較して、包接化合物Aから成るエポキシ硬化樹脂形成用組成物Aはエポキシ硬化に伴う発熱ピークの立ち上がり温度が高く、包接化による熱的安定性の向上が確認された(図1D)。
[実施例3]
(包接化合物の調製)
実施例1について、2E4MZを1−メチルイミダゾール(以下、1MZ)2.06gへと、溶媒をヘキサン−酢酸エチル混合溶媒からヘキサンへと変更した以外は同様に行い、生成物を5.86g得た。得られた生成物のXRD、TG−DSC及びH−NMR測定より、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと1MZがモル比として1:2で包接化された包接化合物Bであることを確認した。図2A−図2Cにその測定結果を示す。
(XRD測定)
原料である9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンの回折パターンが消失し、新規の回折パターンが見られたことから、包接化を確認した(図2A)。
(TG−DSC測定)。
1MZは液体であり、分解に伴う吸熱ピークのオンセット温度は117℃であるに対し、包接化合物の結晶融解に伴う吸熱ピークは、122℃であった。また、重量減少におけるオンセット温度は、1MZでは室温付近から見られたのに対して、包接化合物では1MZに由来する重量減少が113℃と高温側にシフトし、包接化により熱的安定性が向上することが分かった(図2B)。
H−NMR測定)
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび1MZに帰属されるピーク積分値から、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび1MZは1対2で包接されていることが分かった(図2C)。
[実施例4]
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製)
実施例2のエポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製について、包接化合物Aを包接化合物Bに変更した以外は同様に行い、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Bを得た。
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定)
実施例2のエポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定について、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Aをエポキシ硬化樹脂形成用組成物Bに変更した以外は同様に行い、硬化反応に基づく発熱を測定した。横軸に時間及び温度を採った測定結果を図2Dに示す。
1MZのみから成るエポキシ硬化樹脂形成用組成物と比較して、包接化合物Bから成るエポキシ硬化樹脂形成用組成物Bはエポキシ硬化に伴う発熱ピークの立ち上がり温度が遅く、包接化による熱的安定性の向上が確認された(図2D)。
[実施例5]
(包接化合物の調製)
実施例1について2E4MZを2−メチルイミダゾール(以下、2MZ)2.06gへと、溶媒をヘキサン−酢酸エチル混合溶媒からトルエンへと変更した以外は同様に行い生成物5.96gを得た。得られた生成物は、XRD、TG−DSC及びH−NMR測定にて9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと2MZのモル比が1:2である包接化合物Cであることを確認した。図3A−図3Cにその測定結果を示す。
(XRD測定)
原料である9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび2MZの回折パターンが消失し、新規の回折パターンが見られ包接化を確認した(図3A)。
(TG−DSC測定)。
融解に伴う吸熱ピークのオンセット温度は、2MZでは141℃であるに対し、包接化合物とした際は、169℃であった。また、重量減少におけるオンセット温度は、2MZでは162℃であるのに対して、包接化合物では2MZに由来する重量減少が169℃と高温側にシフトし、包接化により熱的安定性が向上することが分かった(図3B)。
H−NMR測定)
9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび2MZに帰属されるピーク積分値より、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび2MZは1対2で包接されていることが分かった(図3C)。
[実施例6]
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製)
実施例2のエポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製について、包接化合物Aを包接化合物Cに変更した以外は同様に行い、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Cを得た。
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定)
実施例2のエポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定について、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Aをエポキシ硬化樹脂形成用組成物Cに変更した以外は同様に行い、硬化反応に基づく発熱を測定した。横軸に時間及び温度を採った測定結果を図3Dに示す。
2MZと比較してエポキシ硬化樹脂形成用組成物Cではエポキシ硬化に伴う発熱ピークの立ち上がり温度が遅く、包接化による熱的安定性の向上が確認された(図2D)。
[実施例7]
実施例1について、2E4MZの添加量を2.76gから2.08gへと、変更した以外は同様に行い、生成物を6.27g得た。得られた生成物のXRD、TG−DSC及びH−NMR測定より、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと2E4MZが2対3で包接化された包接化合物Dであることを確認した。図4A−図4Cにその測定結果を示す。
(XRD測定)
実施例1と同様に原料由来の回折パターンが消失し、新規の回折パターンが観測されたことから、包接化を確認した(図4A)。
(TG−DSC測定)。
実施例1と同様に、結晶の融解に伴う吸熱ピーク及び重量減少におけるオンセット温度が2E4MZ単独と比較して高温側にシフトし、包接化により2E4MZの熱安定性が向上した。(図4B)。
H−NMR測定)
実施例1と同様にピーク積分値から、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンと2E4MZが2対3で包接されていることが分かった(図4C)。
[実施例8]
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製)
実施例2・エポキシ硬化樹脂形成用組成物の調製について、包接化合物Aを包接化合物Dに変更した以外は同様に行い、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Bを得た。
(エポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定)
実施例2・エポキシ硬化樹脂形成用組成物のDSC測定について、エポキシ硬化樹脂形成用組成物Aをエポキシ硬化樹脂形成用組成物Dに変更した以外は同様に行い、DSC測定を実施した。横軸に時間及び温度を採った測定結果を図4Dに示す。
実施例2と同様に、包接化合物Dから成るエポキシ硬化樹脂形成用組成物Dはエポキシ硬化に伴う発熱ピークの立ち上がり温度が高く、包接化により樹脂への熱安定性が向上した(図4D)。

Claims (11)

  1. 式(I)
    (式中、Xは、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
    mは0〜4のいずれかの整数を表し、nは0〜4のいずれかの整数を表す。
    は、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
    pは0〜4のいずれかの整数を表し、qは0〜4のいずれかの整数を表す。)で表されるフルオレン化合物と、式(II)
    (式中、Rは、水素原子、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、又は無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基を表す。
    〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。)で表されるイミダゾール化合物を含有する包接化合物。
  2. 式(I)で表されるフルオレン化合物が、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンである請求項1に記載の包接化合物。
  3. 請求項1又は2に記載の包接化合物からなるエポキシ樹脂用硬化触媒。
  4. 下記(A)成分と(B)成分とを含有するエポキシ硬化樹脂形成用組成物。
    (A)エポキシ樹脂
    (B)式(I)
    (式中、Xは、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
    mは0〜4のいずれかの整数を表し、nは0〜4のいずれかの整数を表す。
    は、それぞれ独立に、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、水酸基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。
    pは0〜4のいずれかの整数を表し、qは0〜4のいずれかの整数を表す。)で表されるフルオレン化合物と、式(II)
    (式中、Rは、水素原子、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、又は無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基を表す。
    〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲノ基、無置換若しくは置換基を有するC1〜6アルキル基、無置換若しくは置換基を有するC6〜10アリール基、ニトロ基、又はシアノ基を表す。)で表されるイミダゾール化合物を主成分とする包接化合物
  5. (A)成分であるエポキシ樹脂のエポキシ環1モルに対して、(B)成分中の式(II)で表されるイミダゾール化合物を0.01〜1.0モル含有する請求項4に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物。
  6. 式(I)で表されるフルオレン化合物が、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンである請求項4又は5に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物。
  7. 請求項4〜6のいずれかに記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物を加熱処理して硬化して、エポキシ硬化樹脂を製造する方法。
  8. 請求項4〜6のいずれかに記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物を加熱処理して硬化して得られたエポキシ硬化樹脂。
  9. 更に、環状アミジン化合物、酸無水物、キノン化合物、第三級アミン化合物、芳香族アミン化合物、イミダゾール化合物及び有機ホスフィン化合物から選ばれる1種以上のエポキシ樹脂用硬化触媒を含有する請求項4に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物。
  10. 更に、硬化剤を含有する請求項4に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物。
  11. 更に、フィラーを含有する請求項4に記載のエポキシ硬化樹脂形成用組成物。
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