JP2000169552A - カチオン硬化性樹脂組成物 - Google Patents

カチオン硬化性樹脂組成物

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JP2000169552A
JP2000169552A JP10348262A JP34826298A JP2000169552A JP 2000169552 A JP2000169552 A JP 2000169552A JP 10348262 A JP10348262 A JP 10348262A JP 34826298 A JP34826298 A JP 34826298A JP 2000169552 A JP2000169552 A JP 2000169552A
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cationically curable
oxetane
epoxy
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Takashi Tsuda
隆 津田
Katsunobu Mochizuki
克信 望月
Tetsuji Jitsumatsu
徹司 実松
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Toagosei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低粘度で作業性に優れるカチオン硬化性のエ
ポキシ樹脂組成物であり、かつ硬化物が、従来のエポキ
シ樹脂硬化物と比較して耐水性および可撓性に優れるカ
チオン硬化性樹脂組成物の提供。 【解決手段】 エポキシ樹脂5〜95重量%およびオキ
セタン95〜5重量%からなるカチオン硬化性樹脂組成
物であって、前記エポキシ樹脂の一成分として下記化学
式(1)で表されるポリエーテルポリオールとエピクロ
ルヒドリンを反応させてなる多官能エポキシ化合物を、
該エポキシ樹脂の合計量を基準にして1〜90重量%含
むカチオン硬化性樹脂組成物。 化学式 ; HO−(XO)m −ZO−(YO)n −OH (1) (式中、Zはダイマージオール残基で、XおよびYは同
一または異なる炭素数2〜4のアルキレン基で、またm
およびn は、それぞれ0以上の同一または異なる整数で
あり、かつ2≦m +n ≦40である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、低粘度で作業性に
優れ、かつ硬化性および低収縮性に優れるカチオン硬化
性エポキシ樹脂組成物に関するものである。本発明の組
成物の硬化物は、従来のエポキシ樹脂硬化物と比較し
て、耐水性、耐熱性および可撓性に優れ、コーティング
材、フィルム・シート状材料、成形材料、封止材および
接着剤等の用途に好適である。
【0002】
【従来の技術】紫外線や電子線で硬化する活性エネルギ
ー線硬化型樹脂の分野において、最近カチオン硬化性の
オキセタン化合物、すなわちオキセタン環(3個の炭素
原子と1個の酸素原子からなる4員環の環状エーテル)
を有する化合物(以下これに属する化合物群を単にオキ
セタンと総称する)が注目されている。オキセタンは多
官能アクリレートと比べて、酸素阻害を受け難く薄膜硬
化性に優れている上、硬化物の強靭性および低い皮膚刺
激性などの性質を有している。さらに、汎用エポキシ樹
脂との共重合性に優れているため、それとオキセタンと
の併用により、機械的強度や接着性の良い硬化物を容易
に得ることができる(例えば、特開平8−85775号
公報、特開平8−134405号公報)。
【0003】しかしながら、オキセタンと汎用エポキシ
樹脂から得られる硬化物は、高弾性率・高強度である反
面、柔軟性が乏しく脆いため、フィルムなど可撓性が要
求される用途には使用が困難であった。従来、エポキシ
樹脂の耐水性、耐熱性、可撓性を向上させる技術手段と
して、ダイマージオールのジグリシジルエーテルを添加
することが知られていた(特開平2−255878号公
報、特開平3−275711号公報)。しかしながら、
ダイマージオールのジグリシジルエーテルは、過度に疎
水性であるため、水添ビスフェノールAを骨格とするエ
ポキシ樹脂等との相溶性が乏しく、配合時あるいは硬化
時に分離を起こし易いという問題があった。
【0004】本発明は、上記のような問題を発生させる
ことなく、エポキシ樹脂とオキセタンからなる樹脂組成
物の硬化物の耐水性、耐熱性および可撓性を向上させる
ことを解決すべき課題とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、ダイマージオール
にアルキレンオキシドを付加させて得られたポリエーテ
ルポリオールの水酸基をグリシジル基に変換した化合物
が他のエポキシ樹脂との相溶性に優れ、それらの混合物
を硬化させたものの耐水性、耐熱性および可撓性が優れ
ていることを見出し、本発明を完成するに至った。すな
わち、本発明は、エポキシ樹脂5〜95重量%およびオ
キセタン95〜5重量%からなるカチオン硬化性樹脂組
成物であって、前記エポキシ樹脂の一成分として下記化
学式(1)で表されるポリエーテルポリオールとエピク
ロルヒドリンを反応させてなる多官能エポキシ化合物
を、該エポキシ樹脂の合計量を基準にして1〜90重量
%含むカチオン硬化性樹脂組成物である。 化学式 ; HO−(XO)m −ZO−(YO)n −OH (1) (式中、Zはダイマージオール残基で、XおよびYは同
一または異なる炭素数2〜4のアルキレン基で、またm
およびn は、それぞれ0以上の同一または異なる整数で
あり、かつ2≦m +n ≦40である。) 以下、本発明について、更に詳しく説明する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明におけるエポキシ樹脂は、
前記多官能エポキシ化合物(以下ポリエーテル変性エポ
キシ化合物という)およびその他のエポキシ樹脂からな
るものであり、それを構成する全エポキシ化合物の合計
量を基準にするポリエーテル変性エポキシ化合物の割合
が1〜90重量%である。さらに好ましいポリエーテル
変性エポキシ化合物の割合は、5〜60重量%である。
ポリエーテル変性エポキシ化合物の割合が、1重量%未
満であると硬化物の可撓性および耐水性が劣り、一方9
0重量%を越えると硬化物の機械的強度が低下する。
【0007】ポリエーテル変性エポキシ化合物は、前記
のとおり、下記化学式(1)で表されるポリエーテルポ
リオール(以下、単にポリエーテルポリオールという)
とエピクロルヒドリンから合成される。 化学式(1);HO−(XO)m −ZO−(YO)n −OH におい
て、XおよびYは、同一または異なる炭素数2〜4のア
ルキレン基であって、具体的には、エチレン基、メチル
エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基等であ
る。好ましくは、エピクロルヒドリンとの反応のし易さ
および後記する他のエポキシ樹脂との相溶性に優れる点
で、エチレン基である。また、m およびn は0以上の同
一または異なる整数であり、且つ、2≦m +n≦40で
ある。m+n が2より小さいと、他のエポキシ樹脂と相溶
性に劣り、一方m+n が40より大きいと、ダイマージオ
ール残基に起因する耐水性および可撓性が劣る。ポリエ
ーテルポリオールは、ダイマージオールの両端にオキシ
アルキレン基が付加しているもの(すなわち、m および
n が共に1以上整数であるもの)であっても、ダイマー
ジオールの一方の端部のみにオキシアルキレン基が付加
しているもの(すなわちm およびn のいずれか一方が0
で、もう一方が2以上の整数であるもの)であっても良
い。好ましくは、ダイマージオールの両端にオキシアル
キレン基が付加しているものである。
【0008】ポリエーテルポリオールの合成法は特に制
限されない。例えば、ダイマージオールに、エチレンオ
キシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドまたは
テトラヒドロフラン等のアルキレンオキシドを付加反応
させることによって製造できる。かかる付加反応につい
ては、例えば「高分子合成の実験法」第274〜280
頁(1979年 化学同人社発行)の含酸素環状化合物
の開環重合方法に関する説明の中で詳しく説明されてい
る。ダイマージオールは、例えば東亞合成株式会社によ
り「ペスポールHP−1000」として販売されてい
る。
【0009】上記ポリエーテルポリオールとエピクロル
ヒドリンとを脱塩反応させることにより、本発明におけ
るポリエーテル変性エポキシ化合物が得られる。上記反
応は、水酸化ナトリウム等の強塩基の存在下40〜80
℃で1〜数時間行うことが好ましい。反応溶剤は使用し
てもしなくても良く、使用する場合には、例えば酢酸エ
チル、トルエンまたはキシレン等が好ましい。ポリエー
テルポリオールとエピクロルヒドリンの反応割合は、ポ
リエーテルポリオール1モルに対して、エピクロルヒド
リン1.2〜2.5モルが好ましい。1.2モルを下回
ると、末端のエポキシ純度が低くなり、硬化させた場合
の耐水性または強度が低下し易い。一方2.5モルを越
えても、それ以下の場合と比較して反応率に変化は無
く、余分なエピクロルヒドリンが多く残るだけである。
塩基の添加量は、エピクロルヒドリン1モルに対して、
0.8〜1.2モルが好ましい。強塩基は、固体のまま
反応系中に添加することもできるし、また水溶液として
添加しても良い。さらに、反応を加速するために、テト
ラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニ
ウムクロリド等の相間移動触媒を添加してもよい。その
添加量は、反応液全量に対して、0.1〜5重量部が好
ましい。上記合成法によって得られるポリエーテル変性
エポキシ化合物におけるエポキシ当量は、1000g/
eq以下であることが好ましい。1000g/eqを越
えると硬化物の強度が低下し易い。さらに好ましくは、
700g/eq以下である。
【0010】上記ポリエーテル変性エポキシ化合物とと
もに用いられる他のエポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ールAグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、ノボラック
樹脂のエピクロルヒドリン変性物およびクレゾールノボ
ラック樹脂のエピクロルヒドリン変性物等が好ましい。
それらのエポキシ樹脂の好ましいエポキシ当量は700
g/eq以下であり、さらに好ましくは500g/eq
以下である。かかるエポキシ当量のエポキシ樹脂を使用
することにより、耐熱性に優れる硬化物が得られる。
【0011】オキセタンとしては、分子中に1個以上の
オキセタン環を有するものであればいずれも使用でき、
具体的には特開平8−85775号公報や特開平8−1
34405号公報に記載された各種のオキセタン化合物
が挙げられる。1分子中に1個または2個のオキセタン
環を有するものが、硬化性組成物の低粘度化に適する点
で好ましく、代表的な1官能オキセタンとしては、下記
化1で表される3―エチル―3−[(フェノキシ)メチ
ル]オキセタン、下記化2で表される3―エチル―3−
(ヘキシロキシメチル)オキセタン、3―エチル―3−
(ヒドロキシメチル)オキセタン等が挙げられ、また代
表的な2官能オキセタンとしては、1,4−ビス[(3
−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]ベンゼ
ン、ビス{[1−エチル(3−オキセタニル)]メチ
ル}エーテル等が挙げられる。
【0012】
【化1】
【0013】
【化2】
【0014】上記エポキシ樹脂およびオキセタンからな
るカチオン硬化性樹脂組成物は、カチオン重合により硬
化する。このカチオン重合の概要を述べると、併用され
るカチオン重合開始剤が光の照射を受けてカチオンを生
成し、該カチオンがエポキシ環および/またはオキセタ
ン環を形成する酸素原子に付加することにより、オキソ
ニウムカチオンが生成し、これが成長反応の起点となっ
て重合が進行する。カチオン重合開始剤としては、ジア
リールヨードニウム塩またはトリアリールスルホニウム
塩等が挙げられ、その他に、例えば「UV・EB硬化材
料」(株)シーエムシー発行(1992年)第63〜6
5頁に記載の化合物等も使用できる。
【0015】カチオン重合開始剤の好ましい使用量は、
エポキシ樹脂およびオキセタンの合計量100重量部当
たり、0.2〜10重量部であり、さらに好ましくは、0.
5〜5重量部である。また、本発明のカチオン硬化性樹
脂組成物には、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカまた
は石英粉末等の充填剤、カップリング剤および難燃剤等
を添加しても良い。以下、具体例を挙げて、本発明を更
に具体的に説明する。
【0016】○合成例1(ポリエーテルポリオールの合
成) 窒素置換したオートクレーブ中に、ダイマージオール
〔東亞合成(株)製「ペスポールHP−1000」、水
酸基価197mgKOH/g〕100g(0.187モ
ル)および40%水酸化カリウム水溶液52.4g
(0.374モル)を加え、温度100℃および圧力5
mmHgで3時間脱水反応を行うことにより、含水率約
100ppmの反応物を得た。この反応液(114.2
g)を110〜120℃に加熱し、その中に、5kg/
cm2 の圧力の下に4時間かけてエチレンオキシド4
9.4g(1.12モル)を徐々に加えて反応させた。
得られた反応生成物を60℃に冷却し、次いで10mm
Hgの減圧下で未反応のエチレンオキシドを除去した。
この反応生成物を塩酸で中和した後、脱水、濾過を行
い、ダイマージオールにエチレンオキシドが付加したポ
リエーテルポリオール(水酸基価140.8mgKOH
/g、数平均分子量800;以下、DDEと略す)を1
43g得た。DDEは、1 H−NMR測定の結果、ダイ
マージオール1モル当たりエチレンオキシドが6.0モ
ル付加したジオールであることが分かった。
【0017】○合成例2(ポリエーテル変性エポキシ化
合物の合成) DDE(100g)、エピクロルヒドリン(25g)、
水酸化ナトリウム(11g)およびテトラブチルアンモ
ニウムブロミド(1g)をフラスコに入れ、80℃で、
4時間攪拌した後、室温まで冷却し、水60部で2回洗
浄を行った。この反応液を濾過した後、60℃で減圧下
に蒸留を行い、過剰のエピクロルヒドリンを除去するこ
とにより、DDEのジグリシジルエーテル(以下DDE
Gと略す)を102g得た。JIS K7236の方法
に従い、得られたDDEGのエポキシ当量を測定したと
ころ、508g/eqであった。
【0018】○合成例3(ダイマージオール/エポキシ
化物の合成) ダイマージオール(100g)、エピクロルヒドリン
(30g)、水酸化ナトリウム(16g)およびテトラ
ブチルアンモニウムブロミド(1g)をフラスコに入
れ、80℃で4時間攪拌した。次いで室温まで冷却後、
水60部で2回洗浄を行った。この反応液を濾過した
後、減圧蒸留で過剰のエピクロルヒドリンを除去して、
ダイマージオールのジグリシジルエーテル(以下DDG
と略す)を104g得た。このDDGのエポキシ当量は
469g/eqであった。
【0019】
【実施例および比較例】プロピレンフィルム上に置かれ
た型枠(14cm×4cm、厚さ約0.5mm)に、表1に記載
の割合で各成分を含む硬化製組成物を流し込み、その表
面もプロピレンフィルムで覆った後、次の条件で紫外線
を照射して硬化させた。すなわち、120W/cmのラン
プを有するコンベア型紫外線照射装置(ランプ高さ;1
0cm、コンベアスピード;10m/min 、照射強度;78
0W/cm2)を用いて、3度繰り返し照射を当てること
により硬化させた。硬化フィルムを室温で1日放置した
後、プロピレンフィルムを剥がして幅1.5cm、長さ14
cmにカットし、引張り試験(引張り速度;200mm/mi
n、標線間の距離;100mm)を実施した。それと同時
に、フィルムの反り(目視観察)と折り曲げ性(フィル
ムを180°に折り曲げたとき、割れるか否かで評価)
も評価し、それらの結果を表1に記載した。
【0020】
【表1】
【0021】表1において使用した略号の意味は、以下
のとおりである。 POX:3−エチル−3−〔(フェノキシ)メチル〕オ
キセタン XDO:1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニ
ルメトキシ)メチル〕ベンゼン YD128:東都化成(株)製 ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂 CD1011:サトマー社製 トリアリルスルホニウム
ヘキサフロロホスフェート
【0022】表1より明らかなとおり、汎用エポキシ樹
脂/オキセタン組成物では、脆くて伸びのないフィルム
しか得られない。また、ダイマージオールのジグリシジ
ルエーテル(DDG)は相溶性が悪く均一な液が得られ
ない。これに対して、本発明のポリエーテル変性エポキ
シ化合物を添加した実施例の組成物によれば、透明で、
柔軟かつ強靱なフィルムが得られる。
【0023】
【発明の効果】本発明のカチオン硬化性組成物は、硬化
性に優れ、かつその硬化物は可撓性、透明性および耐水
性に優れる。かかる性質を有している点で、該カチオン
硬化性組成物は、光学フィルム・シート用材料、コーテ
ィング剤、成形材料、接着剤および電気絶縁材料に好適
に用いられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4H017 AA04 AB08 AB17 AC17 AD06 4J036 AB01 AB02 AB03 CA28 DC14 HA03 JA06 JA07 JA08 4J038 DB031 JA69 MA15 NA04 NA12 NA14 NA23 4J040 EC001 EC002 EC021 EC022 EC251 EC252 GA08 HB43 LA01 LA06 LA07 LA08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂5〜95重量%およびオキ
    セタン95〜5重量%からなるカチオン硬化性樹脂組成
    物であって、前記エポキシ樹脂の一成分として下記化学
    式(1)で表されるポリエーテルポリオールとエピクロ
    ルヒドリンを反応させてなる多官能エポキシ化合物を、
    該エポキシ樹脂の合計量を基準にして1〜90重量%含
    むカチオン硬化性樹脂組成物。 化学式 ; HO−(XO)m −ZO−(YO)n −OH (1) (式中、Zはダイマージオール残基で、XおよびYは同
    一または異なる炭素数2〜4のアルキレン基で、またm
    およびn は、それぞれ0以上の同一または異なる整数で
    あり、かつ2≦m +n ≦40である。)
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