JP2016500728A - ジビニルアレーンジオキシドを用いたポリマー粒子分散液 - Google Patents
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Abstract
a)45〜97重量パーセントのジビニルアレーンジオキシドと、b)ゴム粒子コアおよびシェル層を含む3〜55重量パーセントのコアシェルゴムとを含み、該コアシェルゴムが0.01μm〜0.50μmの粒径を有する、強化剤組成物が開示される。本強化剤は、高度な複合体、電子機器、塗料、および構造用接着剤用途のためにエポキシ樹脂組成物中で使用され得る。【選択図】なし
Description
本発明は、エポキシ熱硬化性物質に関する。より具体的には、本発明は、エポキシ熱硬化性物質のための強化剤に関する。
エポキシ熱硬化性物質は、それらの高度に架橋結合されたポリマーネットワークにより、本質的に脆性である。そのような欠点は、強靭性が必要とされる多くの要求の厳しい用途においてエポキシ樹脂の使用の制限をもたらしている。近年では、複合体、塗料、および電子機器の新たな開発に、より高い熱安定性を有するエポキシ熱硬化性物質を必要とする。エポキシポリマーネットワークの熱安定性の上昇には、しばしば、増大した架橋密度を有するポリマーネットワークのさらなる緻密化を必要とし、より一層脆性なポリマーネットワークをもたらす。
この問題を解決するための方法の内、ゴム状成分をエポキシ樹脂と混ぜることが試みられている。これらの方法の例には、(1)非イオン性乳化剤または同等物を使用するエマルション重合によって調製された部分的に架橋されたゴム状のランダムコポリマー粒子を、乳化剤の曇点を上回る温度に加熱し、それによりそれらを凝固させ、次いで任意に、その凝固体を水で洗浄し、それをエポキシ樹脂と混合することと、(2)ゴム状ポリマーラテックスをエポキシ樹脂と混合し、次いで、その水分含量を蒸発させ、混合物を得ることと、(3)ゴム状ポリマーラテックスをエポキシ樹脂と、有機溶媒の存在下で混合し、混合物を得ることと、を含む。
上述の(1)および(2)の方法は、粘性エポキシ樹脂中に、凝固により互いに接着しているポリマー粒子を分散させる方法である。ゴム状ポリマー粒子が互いに物理的に結合しているため、エポキシ樹脂との混合の際、かなり大きな機械的せん断力での粉砕または再分散操作が必要とされる。エポキシ樹脂のより高い粘度は、しばしば、ゴム状ポリマー粒子を均一に再分散させることをより難しくする。結果として、そのようなプロセスは、混合されていない部分を残す場合があり、その混合されていない部分に塊の多い凝集を形成することがある。さらに、ポリマー粒子の粘性エポキシ樹脂への添加は、しばしば、粘度のさらなる上昇を引き起こし、分散液の使用を困難にする。液体エポキシ樹脂の代わりにエポキシ反応性希釈剤を使用すると、分散液の粘度を著しく低減させることができるが、これは通常、熱安定性、機械的強度、および耐化学性等の他の特性の犠牲を伴う。
上述の方法(3)は、凝固操作を含まず、そのため、均一に分散されたゴム状ポリマー粒子を有するエポキシ樹脂組成物を得ることができるが、その系において有機溶媒と一緒に存在する多量の水分含量を分離させるか、または蒸発させなければならない。有機溶媒層および水層の分離には、一昼夜という長さを必要とし得る。加えて、有機溶媒層および水層は、それらが安定した乳化懸濁液を形成するため、実質的に分離することは困難である。さらに、蒸発によって水分含量を除去する場合、多量のエネルギーが必要とされ、加えて、ゴム状ポリマーラテックスの産生において通常使用される乳化剤または予備の出発材料等の水溶性不純物が組成物中に残存し、その品質を劣化させる。
したがって、エポキシ熱硬化性マトリックスにおいてゴム状粒子の均一な分布を提供する低粘度の強化系の必要性が存在する。
本発明の一実施形態において、a)45〜97重量パーセントのジビニルアレーンジオキシドと、b)ゴム粒子コアおよびシェル層を含む3〜55重量パーセントのコアシェルゴムとを含む、それらからなる、またはそれらから本質的になる組成物であって、該コアシェルゴムが0.01μm〜0.5μmの粒径を有する組成物が開示される。
ジビニルアレーンジオキシド
本発明において有用なジビニルアレーンジオキシドは、例えば、任意の環位置に1つ以上のビニル基を有する任意の置換または非置換アレーン核を含み得る。例えば、ジビニルアレーンジオキシドのアレーン部分は、ベンゼン、置換ベンゼン、(置換)環−渡環(ring−annulated)ベンゼン、または相同的結合(置換)ベンゼン、またはそれらの混合物で構成され得る。ジビニルアレーンジオキシドのジビニルベンゼン部分は、オルト、メタ、もしくはパラ異性体、または任意のそれらの混合物であり得る。さらなる置換基は、飽和アルキル、アリール、ハロゲン、ニトロ、イソシアネート、またはRO−(式中、Rは、飽和アルキルもしくはアリールであり得る)を含む、H2O2−耐性基で構成され得る。環−渡環ベンゼンは、ナフトラレン(naphthlalene)、テトラヒドロナフタレン等で構成され得る。相同的結合(置換)ベンゼンは、ビフェニル、ジフェニルエーテル等で構成され得る。
本発明において有用なジビニルアレーンジオキシドは、例えば、任意の環位置に1つ以上のビニル基を有する任意の置換または非置換アレーン核を含み得る。例えば、ジビニルアレーンジオキシドのアレーン部分は、ベンゼン、置換ベンゼン、(置換)環−渡環(ring−annulated)ベンゼン、または相同的結合(置換)ベンゼン、またはそれらの混合物で構成され得る。ジビニルアレーンジオキシドのジビニルベンゼン部分は、オルト、メタ、もしくはパラ異性体、または任意のそれらの混合物であり得る。さらなる置換基は、飽和アルキル、アリール、ハロゲン、ニトロ、イソシアネート、またはRO−(式中、Rは、飽和アルキルもしくはアリールであり得る)を含む、H2O2−耐性基で構成され得る。環−渡環ベンゼンは、ナフトラレン(naphthlalene)、テトラヒドロナフタレン等で構成され得る。相同的結合(置換)ベンゼンは、ビフェニル、ジフェニルエーテル等で構成され得る。
本発明の組成物を調製するために使用されるジビニルアレーンジオキシド(DVBDO)は、以下の一般化学構造I〜IVによって一般的に例示され得る:
本発明のジビニルアレーンジオキシドコモノマーの上記構造I、II、III、およびIVにおいて、各R1、R2、R3、およびR4は、個々に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、もしくはアラルキル基であるか、または例えば、ハロゲン、ニトロ、イソシアネート、もしくはRO基(式中、Rは、アルキル、アリール、もしくはアラルキルであることができる)を含むH2O2−耐性基であることができ、xは0〜4の整数であることができ、yは2以上の整数であることができ、x+yは6以下の整数であることができ、zは0〜6の整数であることができ、z+yは8以下の整数であることができ、Arは、例えば、1,3−フェニレン基を含む、アレーン断片である。さらに、R4は、エポキシド、イソシアネート、または任意の反応基を含む反応基(複数可)であることができ、Zは、その置換パターンに応じて0〜6の整数であることができる。
一実施形態において、本発明で使用されるジビニルアレーンジオキシドは、例えば、米国特許出願公開第2011/0251412 A1号に記載のプロセスによって生成され得る。本発明において有用なジビニルアレーンジオキシド組成物はまた、例えば、米国特許第2,924,580号に開示されている。
別の実施形態において、本発明において有用なジビニルアレーンジオキシドは、例えば、ジビニルベンゼンジオキシド、ジビニルナフタレンジオキシド、ジビニルビフェニルジオキシド、ジビニルジフェニルエーテルジオキシド、およびそれらの混合物を含み得る。
本発明の好ましい実施形態において、エポキシ樹脂製剤において使用されるジビニルアレーンジオキシドは、例えば、ジビニルベンゼンジオキシド(DVBDO)であり得る。最も好ましくは、本発明において有用なジビニルアレーンジオキシド成分は、例えば、以下の構造Vの化学式で例示されるジビニルベンゼンジオキシドを含む:
上記DVBDO化合物の化学式は、次の通りであり得る:C10H10O2。DVBDOの分子量は約162.2であり、DVBDOの元素分析は、およそ、C、74.06;H、6.21;およびO、19.73であり、約81g/molのエポキシド当量を有する。
ジビニルアレーンジオキシド、特に、例えば、ジビニルベンゼンジオキシド(DVBDO)等のジビニルベンゼンに由来するものは、ジエポキシドのクラスであり、比較的低い液体粘度を有するが、従来のエポキシ樹脂よりも高い強剛性および架橋密度を有する。
以下の構造VIは、本発明に有用なDVBDOの好ましい化学構造の一実施形態を例示する:
以下の構造VIIは、本発明に有用なDVBDOの好ましい化学構造の別の実施形態を例示する:
DVBDOが当該技術分野で既知のプロセスによって調製される場合、3つの可能な異性体:オルト、メタ、およびパラのうちの1つを得ることが可能である。したがって、本発明は、個々に、またはそれらの混合物として、上記構造のうちのいずれか1つによって例示されるDVBDOを含む。上記の構造VIおよびVIIは、それぞれ、DVBDOのメタ(1,3−DVBDO)異性体およびパラ(1,4−DVBDO)異性体を示す。オルト異性体は稀であり、通常、DVBDOは、概して、メタ(構造VI)対パラ(構造VII)異性体の約9:1〜約1:9の比率の範囲で主に生成される。本発明は、好ましくは、1つの実施形態として、構造VI対構造VIIの約6:1〜約1:6の比率の範囲を含み、他の実施形態において、構造VI対構造VIIの比率は、約4:1〜約1:4または約2:1〜約1:2であり得る。
本発明のさらに別の実施形態において、ジビニルアレーンジオキシドは、置換アレーンの含量(例えば、約20重量%未満等)を含み得る。置換アレーンの量および構造は、ジビニルアレーン前駆体からジビニルアレーンジオキシドへの調製において使用されるプロセスに左右される。例えば、ジエチルベンゼン(DEB)の脱水素によって調製されるジビニルベンゼンは、エチルビニルベンゼン(EVB)およびDEBの含量を含有し得る。過酸化水素との反応に応じて、EVBは、DEBを変化させないまま、一酸化エチルビニルベンゼンを生成する。これらの化合物の存在は、ジビニルアレーンジオキシドのエポキシド当量を純粋な化合物のものよりも多い値まで上昇させ得る。
1つの実施形態において、本発明において有用なジビニルアレーンジオキシド、例えば、ジビニルベンゼンジオキシド(DVBDO)は、低粘度液体エポキシ樹脂を含む。本発明のプロセスにおいて使用されるジビニルアレーンジオキシドの粘度は、概して、25℃で、約0.001Pa・s〜約0.1Pa・s、好ましくは、約0.01Pa・s〜約0.05Pa・s、およびより好ましくは、約0.01Pa・s〜約0.025Pa・sの範囲である。
製剤のエポキシ樹脂部分として本発明の組成物において使用されるジビニルアレーンオキシドの濃度は、組成物の総重量に基づいて、概して、45重量パーセント〜97重量パーセント、別の実施形態において、60重量パーセント〜80重量パーセント、およびさらに別の実施形態において、65重量パーセント〜75重量パーセントの範囲であり得る。
コアシェルゴム
第2の成分は、ゴム粒子コアおよびシェル層を含むコアシェルゴムである。コアシェルゴムは、一実施形態において、0.01μm〜0.8μm、別の実施形態において、0.05μm〜0.5μm、およびさらに別の実施形態において、0.08μm〜0.30μmの範囲の粒径を有する。コアシェルゴムは、主な成分としてエラストマー系またはゴム状ポリマーを含むポリマーで形成されるゴム粒子コア、任意に、2つ以上の二重結合を有するモノマーで形成され、コア層上にコーティングされる中間層、ならびにコア上または中間層上に重合されたポリマーグラフトで形成されるシェル層を含むポリマーである。シェル層は、モノマーをコアにグラフト重合することによって、ゴム粒子コアの表面を部分的または完全に覆う。
第2の成分は、ゴム粒子コアおよびシェル層を含むコアシェルゴムである。コアシェルゴムは、一実施形態において、0.01μm〜0.8μm、別の実施形態において、0.05μm〜0.5μm、およびさらに別の実施形態において、0.08μm〜0.30μmの範囲の粒径を有する。コアシェルゴムは、主な成分としてエラストマー系またはゴム状ポリマーを含むポリマーで形成されるゴム粒子コア、任意に、2つ以上の二重結合を有するモノマーで形成され、コア層上にコーティングされる中間層、ならびにコア上または中間層上に重合されたポリマーグラフトで形成されるシェル層を含むポリマーである。シェル層は、モノマーをコアにグラフト重合することによって、ゴム粒子コアの表面を部分的または完全に覆う。
一実施形態において、ゴム粒子コアを構成するポリマーは架橋され、ジビニルアレーンジオキシド成分に限定された可溶性を有する。一実施形態において、ゴム粒子コアは、ジビニルアレーンジオキシド成分に不溶性である。さらに、ゴム粒子コア中のゴム含量は、概して、60重量パーセント〜100重量パーセント、別の実施形態において、80重量パーセント〜100重量パーセント、別の実施形態において、90重量パーセント〜100重量パーセント、およびさらに別の実施形態において、95重量パーセント〜100重量パーセントの範囲である。
概して、ゴム粒子コアを構成するポリマーは、0℃以下、別の実施形態においては−30℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する。一実施形態において、ゴム粒子コアを構成するポリマーは、50重量パーセント〜100重量パーセントのジエンモノマー(共役ジエンモノマー)および(メタ)アクリル酸エステルモノマーから選択される少なくとも1つのメンバー、ならびに0〜50重量パーセントの他の共重合性ビニルモノマー、ポリシロキサン系エラストマー、またはそれらの組み合わせを含む、エラストマー系材料から作製される。「(メタ)アクリル」という用語は、アクリルおよび/またはメタクリルと定義される。
エラストマー系材料を構成するジエンモノマー(共役ジエンモノマー)には、例えば、ブタジエン、イソプレン、およびクロロプレンを含み得るが、これらに限定されない。一実施形態において、ブタジエンが使用される。さらに、(メタ)アクリル性エステルモノマーは、例えば、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、およびラウリルメタクリレートを含み得る。別の実施形態において、ブチルアクリレートまたは2−エチルヘキシルアクリレートが使用され得る。それらは、単独で、または組み合わせて使用され得る。
さらに、ジエンモノマーまたは(メタ)アクリレートエステルモノマーの上述のエラストマー系材料はまた、それとともに共重合可能なビニルモノマーのコポリマーであり得る。ジエンモノマーまたは(メタ)アクリル酸エステルモノマーと共重合可能なビニルモノマーは、例えば、芳香族ビニルモノマーおよびビニルシアネートモノマーを含み得る。使用され得る芳香族ビニルモノマーの例には、スチレン、α−メチルスチレン、およびビニルナフタレンが挙げられるが、これらに限定されず、使用され得るビニルシアネートモノマーの例には、(メタ)アクリロニトリルおよび置換アクリロニトリルが挙げられるが、これらに限定されない。芳香族ビニルモノマーおよびビニルシアネートモノマーは、単独で、または組み合わせて使用され得る。
一実施形態において、使用されるジエンモノマーまたは(メタ)アクリル酸エステルモノマーの量は、エラストマー系材料の総重量に基づいて、50重量パーセント〜100重量パーセント、および別の実施形態において、60重量パーセント〜100重量パーセントの範囲である。全ゴムエラストマーに対して使用されるジエンモノマーまたは(メタ)アクリル酸エステルモノマーの量が50重量パーセント未満の場合、硬化エポキシマトリックス等のポリマーネットワークを強化するポリマー粒子の能力は、減少する。一方では、それとともに共重合可能なモノマーの量は、エラストマー系材料の総重量に基づいて、一実施形態において、50重量パーセント以下、および別の実施形態において、40重量パーセント以下である。
さらに、エラストマー系材料を構成する成分として、多官能性モノマーがまた、架橋結合の度合いを制御するために含まれ得る。多官能性モノマーは、例えば、ジビニルベンゼン、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリアリル(イソ)シアヌレート、アリル(メタ)アクリル、ジアリルイタコネート、およびジアリルフタレートを含み得る。多官能性モノマーは、エラストマー系材料の総重量に基づいて、0重量パーセント〜10重量パーセント、別の実施形態において、0重量パーセント〜3重量パーセント、およびさらに別の実施形態において、0重量パーセント〜0.3重量パーセントの範囲の量で使用され得る。多官能性モノマーの量が10重量パーセントを超える場合において、硬化エポキシマトリックス等のポリマー粒子のポリマーネットワークを強化する能力は、減少する。
任意に、連鎖移動剤は、エラストマー系材料を構成するポリマーの分子量または架橋密度を制御するために使用され得る。連鎖移動剤は、例えば、5〜20個の炭素原子を含有するアルキルメルカプタンを含み得る。処方における連鎖移動剤の量は、概して、エラストマー系材料の総重量に基づいて、0重量パーセント〜5重量パーセント、および別の実施形態において、0重量パーセント〜3重量パーセントの範囲である。その量が5重量パーセントを超える場合、ゴム粒子コア中の非架橋部分の量は増加し、それがエポキシ樹脂組成物の組み込まれる際に、組成物の熱抵抗、強剛性等に望ましくない作用をもたらし得る。
ゴム粒子コアとして上述のエラストマー系材料の代わりに、またはそれと組み合わせて、ポリシロキサン系エラストマーが使用されてもよい。ポリシロキサン系エラストマーがゴム粒子コアとして使用される場合、ジアルキルまたはジアリール置換シリルオキシユニット、例えば、ジメチルシリルオキシ、メチルフェニルシリルオキシ、およびジフェニルシリルオキシからなるポリシロキサン系エラストマーが使用され得る。一実施形態において、そのようなポリシロキサン系エラストマーを使用する場合、架橋構造は、多官能性アルコキシシラン化合物を使用して、またはビニル系反応基を有するシラン化合物の放射重合によって組み込まれ得る。
一実施形態において、ポリマー粒子は、弾性コア層とシェル層との間に中間層を有するように構成され得る。中間層は、単一分子中に2つ以上の重合性(ラジカル重合性)二重結合を有するモノマー(以下、「中間層形成のためのモノマー」と称されることがある)を使用することによって形成される。二重結合のうちの1つを通して、中間層形成のためのモノマーは、弾性コア層を形成するポリマーとグラフト重合され、中間層およびシェル層を実質的に化学結合し、同時に、残りの二重結合(複数可)を通して、弾性コア層の表面を架橋結合する。これは、多くの二重結合が弾性コア層に構成されるため、シェル層のグラフト効率を改善することができる。
一実施形態において、中間層は、ポリマー粒子の0.2重量パーセント〜7重量パーセントの量で存在する。モノマーは、2つ以上の二重結合を有し、(メタ)アクリレート系多官能性モノマー、イソシアヌル酸誘導体、芳香族ビニル系多官能性モノマー、および芳香族ポリカルボン酸エステルからなる群から選択され得る。ラジカル重合性二重結合は、弾性コア層の表面を覆う架橋層を形成するのにより効率的である。中間層を形成するモノマーの質量は、中間層の質量と同等であり、すべてのモノマーが、中間層を形成するための反応に関与する製剤に添加されたと想定する。
シェル層は、ゴム状ポリマー粒子に、ポリオール成分中に主に粒子の形態で安定して分散される粒子に対する親和性を提供することができる。シェル層を構成するポリマーは、一実施形態において、ポリマーを構成するゴム粒子コアとグラフト重合され、コアを構成するポリマーとの化学結合を実質的に形成する。本発明の産生プロセスに従って、ポリオール成分を含有する組成物の産生を促進するために、1つの実施形態において、少なくとも70重量パーセント、別の実施形態において、少なくとも80重量パーセント、およびさらに別の実施形態において、少なくとも90重量パーセントの、シェル層を構成するポリマーが、コアと結合される。
一実施形態において、シェル層は、樹脂中のゴム状ポリマー粒子の混合および分散を促進するための、ポリオール成分に対する限定された膨潤性、適合性、または親和性を有する。
別の実施形態において、シェル層は、エポキシドを有する非反応性官能基を有するが、任意に、エポキシ樹脂が硬化剤と反応する条件下で、アミンおよび無水物等のエポキシ硬化剤と化学結合を形成することができる反応性官能基もまた好適である。
一実施形態において、シェル層を構成するポリマーは、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、ビニルシアネート化合物、不飽和酸誘導体、(メタ)アクリルアミド誘導体、およびマレイミド誘導体からなる群から選択される1つ以上の成分重合または共重合することによって得られるポリマーまたはコポリマーである。特に、エポキシ組成物の硬化中にシェル層に対する化学反応性が必要とされる実施形態において、アルキ(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、またはビニルシアネート化合物に加えて、エポキシ組成物、またはその硬化剤、またはその硬化触媒等と反応することができる、カルボキシル基、ヒドロキシル基、炭素−炭素二重結合、無水物基、アミノ基、またはアミド基から選択される反応性官能基のうちの1つ以上を含有するモノマーのうちの1つ以上を共重合することによって得られるコポリマーを使用することが好ましい。一実施形態において、官能基は、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基、無水物基、ヒドロキシル基、または炭素−炭素二重結合からなる群から選択される少なくとも1つの反応性官能基である。
使用され得る(メタ)アクリル酸エステルの例には、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、および2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレートエステルが挙げられるが、これらに限定されない。芳香族ビニル化合物の例には、スチレン、α−メチルスチレン、アルキル−置換スチレン、およびブロモスチレンまたはクロロスチレン等のハロゲン−置換スチレンが挙げられるが、これらに限定されない。ビニルシアネート化合物の例には、(メタ)アクリロニトリルおよび置換アクリロニトリルが挙げられるが、これらに限定されない。反応性官能基を含有するモノマーの例には、反応性側鎖を有する2−ヒドロキシルエチル(メタ)アクリレート、2−アミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、および(メタ)アクリレートエステルが挙げられるが、これらに限定されない。反応基を含有するビニルエーテルの例には、グリシジルビニルエーテルおよびアリルビニルエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。不飽和カルボン酸誘導体の例には、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトニック酸(chrotonic acid)、およびマレイン酸無水物が挙げられるが、これらに限定されない。(メタ)アクリルアミド誘導体の例には、(メタ)アクリルアミド(N−置換生成物を含む)が挙げられるが、これらに限定されない。マレイミド誘導体の例には、マイレン酸イミド(N−置換生成物を含む)が挙げられるが、これらに限定されない。
好ましいゴム粒子のコア層対シェル層の重量比は、概して、40/60〜95/5の範囲であり、別の実施形態において、50/50〜95/5の範囲であり、およびさらに別の実施形態において、60/40〜85/15の範囲である。コア/シェル重量比が40/60の外であり、ゴム粒子コア層の量がシェル層のものよりも低い場合、次いで、ゴム粒子の分散を含有するエポキシ熱硬化性物質の強靭性の改善は、低くなる傾向がある。一方では、比率が95/5の外であり、シェル層の量がコア層のものよりも低い場合、それは、凝固中の産生プロセスにおける問題を生じ得、期待される特性が得られない場合がある。
ゴム状ポリマー粒子(B)は、周知の方法、例えば、エマルション重合、懸濁重合、またはマイクロ懸濁重合によって生成することができる。その内、エマルション重合による生成プロセスは、ゴム状ポリマー粒子(B)の組成物を設計することが容易であること、ならびに工場規模で粒子を産生し、本発明のプロセスに好適なゴム状ポリマー粒子の品質を維持することが容易であるという観点から好適である。水性媒体中の乳化剤または分散薬剤として、例え、水性ラテックスのpHが中性である場合であっても、乳化安定性または分散安定性を維持するものを使用することが好ましい。具体的には、それらには、例えば、種々の酸、例えば、典型的には、ジオクチルスルホコハク酸もしくはドデシルベンゼンスルホン酸に代表されるアルキルまたはアリールスルホン酸、典型的には、ドデシルスルホン酸に代表されるアルキルまたはアリールスルホン酸、アルキルまたはアリールエーテルスルホン酸、アルキルまたはアリール置換リン酸、アルキルまたはアリールエーテル置換リン酸、または典型的には、ドデシルサルコシン酸に代表されるN−アルキルまたはアリールサルコシン酸、典型的には、オレイン酸もしくはステアリン酸に代表されるアルキルまたはアリールカルボン酸、アルキルまたはアリールエーテルカルボン酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩、およびアルキルまたはアリール置換ポリエチレングリコール等の非イオン性乳化剤または分散剤、ならびにポリビニルアルコール、アルキル置換セルロース、ポリビニルピロリドン、またはポリアクリル酸誘導体等の分散剤が挙げられる。それらは、単独で、または2つ以上の組み合わせで使用され得る。
典型的には、分散は、界面活性剤または処理添加剤を用いず、可能な限り純水である。いくつかの実施形態において、空気放出剤等の任意の成分は、ある特定の処理特性を補助することができるが、また、用途に対する有害な作用も有し得る。いくつかの実施形態において、界面活性剤および処理添加剤が、エマルション重合ステップにおいて使用され、除去される。
本発明の別の実施形態において、a)エポキシ樹脂、b)硬化剤、およびc)上述の強化剤を含む、それらからなる、またはそれらから本質的になる組成物が開示される。
エポキシ樹脂
本組成物中で使用されるエポキシ樹脂は異なってもよく、例えば、特に、ノボラック樹脂およびイソシアネート修飾エポキシ樹脂を含む、単独または2つ以上の組み合わせで使用され得る従来のおよび市販のエポキシ樹脂を含む。本明細書で開示される組成物のためのエポキシ樹脂の選択において、最終生成物の特性だけではなく、粘度および樹脂組成物の処理に影響し得る他の特性も配慮されなければならない。
本組成物中で使用されるエポキシ樹脂は異なってもよく、例えば、特に、ノボラック樹脂およびイソシアネート修飾エポキシ樹脂を含む、単独または2つ以上の組み合わせで使用され得る従来のおよび市販のエポキシ樹脂を含む。本明細書で開示される組成物のためのエポキシ樹脂の選択において、最終生成物の特性だけではなく、粘度および樹脂組成物の処理に影響し得る他の特性も配慮されなければならない。
エポキシ樹脂成分は、本明細書で「エポキシ基」または「エポキシ官能性」と称される1つ以上の反応性オキシラン基を含有する任意の材料を含む、組成物の成形において有用である任意の型のエポキシ樹脂であり得る。本明細書で開示される実施形態において有用なエポキシ樹脂は、単官能性エポキシ樹脂、複官能性、または多官能性エポキシ樹脂、およびそれらの組み合わせを含み得る。単量性および重合性エポキシ樹脂は、脂肪族、脂環式、芳香族、または複素環式エポキシ樹脂であり得る。重合性エポキシは、末端エポキシ基を有する線状ポリマー(例えば、ポリオキシアルキレングリコールのジグリシジルエーテル)、ポリマー骨格オキシラン単位(例えば、ポリブタジエンポリエポキシド)、およびペンダントエポキシ基を有するポリマー(例えば、グリシジルメタクリレートポリマーまたはコポリマー等)を含む。エポキシは、純粋な化合物であってもよいが、概して、1分子当たり1つ、2つ、またはそれ以上のエポキシ基を含有する混合物または化合物である。一実施形態において、エポキシ樹脂は、ハロゲン含有化合物から調製される。典型的には、ハロゲンは、臭素である。いくつかの実施形態において、エポキシ樹脂はまた、より高温で、無水物、有機酸、アミノ樹脂、フェノール樹脂、またはエポキシ基(触媒されるとき)と反応し、さらなる架橋をもたらすことができる反応性−OH基を含んでもよい。一実施形態において、エポキシ樹脂は、グリシジルエーテルをビスフェノール化合物、例えば、ビスフェノールAまたはテトラブロモビスフェノールAに接触させ、エポキシ末端オリゴマーを形成することによって生成される。別の実施形態において、エポキシ樹脂は、イソシアネートとの反応によって進化し、オキサゾリジノンを形成することができる。好適なオキサゾリジノンには、トルエンジイソシアネートおよびメチレンジイソシアネート(MDIまたはメチレンビス(フェニレンイソシアネート))が挙げられる。
本発明の組成物はまた、他の熱硬化性物質および熱可塑性物質を添加することによって修飾され得る。他の熱硬化性物質の例には、シアネート、トリアジン、マレイミド、ベンゾキサジン、アリル化フェノール、およびアセチレン化合物が挙げられるが、これらに限定されない。熱可塑性物質の例には、ポリフェニレンオキシド、ポリ(エーテルスルホン)、ポリ(エーテルイミド)、および関連材料等のポリ(アリールエーテル)が挙げられる。
一般に、エポキシ樹脂は、グリシジル化樹脂、脂環式樹脂、エポキシ化油等であり得る。グリシデート化(glycidated)樹脂は、頻繁に、エピクロロヒドリン等のグリシジルエーテルの反応生成物、およびビスフェノールA等のビスフェノール化合物;C4〜C28アルキルグリシジルエーテル;C2〜C28アルキル−およびアルケニル−グリシジルエステル;C1〜C28アルキル−、モノ−、およびポリ−フェノールグリシジルエーテル;ピロカテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン(もしくはビスフェノールF)、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルジメチルメタン(もしくはビスフェノールA)、4,4’−ジヒドロキシジフェニルメチルメタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルシクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−3,3’−ジメチルジフェニルプロパン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、およびトリス(4−ヒドロキシフィニル)メタン等の多価フェノールのポリグリシジルエーテル;上述のジフェノールの塩素処理および臭素処理生成物のポリグリシジルエーテル;ノボラックのポリグリシジルエーテル;ジハロアルカンもしくはジハロゲンジアルキルエーテルを有する芳香族ヒドロカルボン酸の塩をエステル化することによって得られるジフェノールのエーテルをエステル化することによって得られるジフェノールのポリグリシジルエーテル;フェノールおよび少なくとも2つのハロゲン原子を含有する長鎖ハロゲンパラフィンを濃縮することによって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテルである。本明細書で開示される実施形態において有用なエポキシ樹脂の他の例には、ビス−4,4’−(1−メチルエチリデン)フェノールジグリシジルエーテルおよび(クロロメチル)オキシランビスフェノールAジグリシジルエーテルが挙げられる。
いくつかの実施形態において、エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル型、グリシジル−エステル型、脂環式型、複素環式型、およびハロゲン化エポキシ樹脂等を含み得る。好適なエポキシ樹脂の非限定的な例は、クレゾールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、ビフェニルエポキシ樹脂、ヒドロキノンエポキシ樹脂、スチルベンエポキシ樹脂、ならびにそれらの混合物および組み合わせを含み得る。
好適なポリエポキシ化合物は、レゾルシノールジグリシジルエーテル(1,3−ビス−(2,3−エポキシプロポキシ)ベンゼン)、ビスフェノールA(2,2−ビス(p−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)プロパン)のジグリシジルエーテル、トリグリシジルp−アミノフェノール(4−(2,3−エポキシプロポキシ)−N,N−ビス(2,3−エポキシプロピル)アニリン)、ブロモビスフェノールA(2,2−ビス(4−(2,3−エポキシプロポキシ)3−ブロモ−フェニル)プロパン)のジグリシジルエーテル、ビスフェノールF(2,2−ビス(p−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル)メタン)のジグリジシル(diglydicyl)エーテル、メタ−および/またはパラ−アミノフェノール(3−(2,3−エポキシプロポキシ)N,N−ビス(2,3−エポキシプロピル)アニリン)のトリグリシジルエーテル、およびテトラグリシジルメチレンジアニリン(N,N,N’,N’−テトラ(2,3−エポキシプロピル)4,4’−ジアミノジフェニルメタン)、ならびに2つ以上のポリエポキシ化合物の混合物を含み得る。発見された有用なエポキシ樹脂のより完全な一覧は、Lee,H.and Neville,K.,Handbook of Epoxy Resins,McGraw−Hill Book Company,1982 reissueにおいて見ることができる。
他の好適なエポキシ樹脂は、N,N’−ジグリシジル−アニリン、N,N’−ジメチル−N,N’−ジグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、N−ジグリシジル−4−アミノフェニルグリシジルエーテル、およびN,N,N’,N’−テトラグリシジル−1,3−プロピレンビス−4−アミノベンゾエート等の芳香族アミンおよびエピクロロヒドリンに基づくポリエポキシ化合物を含む。エポキシ樹脂はまた、芳香族ジアミン、芳香族モノ一級(monoprimary)アミン、アミノフェノール、多価フェノール、多価アルコール、ポリカルボン酸のうちの1つ以上のグリシジル誘導体を含む。
有用なエポキシ樹脂は、例えば、エチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、グリセロール、および2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等の多価ポリオールのポリグリシジルエーテル;例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、および二量体化リノール酸等の脂肪族および芳香族ポリカルボン酸のポリグリシジルエーテル;例えば、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)イソブタン、および1,5−ジヒドロキシナフタレン等のポリフェノールのポリグリシジルエーテル;アクリレートまたはウレタン部分で修飾されたエポキシ樹脂;グリシドリアミン(glycidlyamine)エポキシ樹脂;ならびにノボラック樹脂を含む。
エポキシ化合物は、脂環式または脂環式エポキシドであり得る。脂環式エポキシドの例には、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)オキサラート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)ピメラート;ビニルシクロヘキセンジエポキシド;リモネンジエポキシド;ジシクロペンタジエンジエポキシド等のジカルボン酸の脂環式エステルのジエポキシドを含む。ジカルボン酸の脂環式エステルの他の好適なジエポキシドは、例えば、米国特許第2,750,395号に記載されている。
他の脂環式エポキシドは、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート;3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキシル−メチル−3,4−エポキシ−1−メチルシクロヘキサンカルボキシレート;6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−6−メチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート;3,4−エポキシ−2−メチルシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ−2−メチルシクロヘキサンカルボキシレート;3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキシル−メチル−3,4−エポキシ−3−メチルシクロヘキサンカルボキシレート;3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキシル−メチル−3,4−エポキシ−5−メチルシクロヘキサンカルボキシレート等の3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートを含む。他の好適な3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートは、例えば、米国特許第2,890,194号に記載されている。
有用なさらなるエポキシ含有材料は、グリシジルエーテルモノマーに基づくものを含む。例としては、ビスフェノール化合物等の多価フェノールをエピクロロヒドリン等の過剰なクロロヒドリンと反応させることによって得られる多価フェノールのジ−またはポリグリシジルエーテルである。そのような多価フェノールは、レゾルシノール、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールFとしても知られる)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールAとしても知られる)、2,2−ビス(4’−ヒドロキシ−3’,5’−ジブロモフェニル)プロパン、1,1,2,2−テトラキス(4’−ヒドロキシ−フェニル)エタン、またはフェノールノボラックおよびクレゾールノボラック等の酸条件下で得られるホルムアルデヒドでのフェノールの濃縮物を含む。この型のエポキシ樹脂の例は、米国特許第3,018,262号に記載されている。他の例は、1,4−ブタンジオール等の多価アルコールのジ−もしくはポリグリシジルエーテル、またはポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール、および2,2−ビス(4−ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン等の脂環式ポリオールのジ−もしくはポリグリシジルエーテルを含む。他の例は、クレシルグリシジルエーテルまたはブチルグリシジルエーテル等の単官能性樹脂である。
エポキシ化合物の別のクラスは、フタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、およびヘキサヒドロフタル酸等の多価カルボン酸のポリグリシジルエステルおよびポリ(ベータ−メチルグリシジル)エステルである。エポキシ化合物のさらなるクラスは、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルビス(4−アミノフェニル)メタン、トリグリシジルイソシアヌレート、N,N’−ジグリシジルエチルウレア、N,N’−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイン、およびN,N’−ジグリシジル−5−イソプロピルヒダントイン等のアミン、アミド、および複素環式窒素系のN−グリシジル誘導体である。
さらなる他のエポキシ含有材料は、1つ以上の共重合性ビニル化合物を有するグリシジルアクリレートおよびグリシジルメタクリレート等のグリシドールのアクリル酸エステルのコポリマーである。そのようなコポリマーの例は、1:1スチレン−グリシジルメタクリレート、1:1メチル−メタクリレートグリシジルアクリレート、および62.5:24:13.5メチルメタクリレート−エチルアクリレート−グリシジルメタクリレートである。
容易に入手可能なエポキシ化合物には、オクタデシレンオキシド;グリシジルメタクリレート;ビスフェノールAのジグリシジルエーテル;The Dow Chemical Company,Midland,Michiganから入手可能なD.E.R.(商標)331(ビスフェノールA液体エポキシ樹脂)およびD.E.R.(商標)332(ビスフェノールAのジグリシジルエーテル);ビニルシクロヘキセンジオキシド;3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート;3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシル−メチル−3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレート;ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート;ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル;ポリプロピレングリコールで修飾された脂肪族エポキシ;ジペンテンジオキシド;エポキシ化ポリブタジエン;エポキシ官能性を含有するシリコーン樹脂;難燃剤エポキシ樹脂(The Dow Chemical Company,Midland,MichiganからD.E.R.(商標)530、538、539、560、592、および593の商品名で入手可能なブロム化ビスフェノール型エポキシ樹脂等);フェノールホルムアルデヒドノボラックのポリグリシジルエーテル(The Dow Chemical Company,Midland,MichiganからD.E.N.(商標)431、D.E.N.(商標)438、およびD.E.N.(商標)439の商品名で入手可能なもの等);ならびにレゾルシノールジグリシジルエーテルが挙げられる。他の例には、D.E.R.(商標)383、D.E.R.(商標)6508、D.E.R.(商標)661、D.E.R.(商標)671、D.E.R.(商標)664、D.E.R.(商標)6510、EPON(商標)820、EPON(商標)821、EPON(商標)826、EPON(商標)828等、およびそれらの混合物が挙げられる。
一実施形態において、エポキシ樹脂は、グリシジルエーテルを、ビスフェノール化合物およびトルエンジイソシアネートまたは「メチレンジイソシアネート」(メチレンジアニリンのジイソシアネート)等のポリイソシアネートと接触させることによって生成することができ、オキサゾリジノン部分を形成する。
硬化剤
任意の好適なエポキシ硬化剤が使用され得る。使用され得るエポキシ硬化剤の例には、脂肪族アミン、修飾脂肪族アミン、脂環式アミン、修飾脂環式アミン、アミドアミン、ポリアミド、三級アミン、芳香族アミン、無水物、メルカプタン、環状アミジン、イソシアネートシアネートエステル等が挙げられるが、これらに限定されない。好適な硬化剤には、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(AMICURE(登録商標)PACM)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、アミノエチルピペラジン(AEP)、イソホロンジアミン(IPDA)、1,2−ジアミノシクロヘキサン(DACH)、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)、m−フェニレンジアミン(MPD)、ジエチルトルエンジアミン(DETDA)、metda−キシレンジアミン(MXDA)、ビス(アミノメチルシクロヘキサン)、ジシアンジアミド、フタル酸無水物(PA)、テトラヒドロフタル酸無水物(THPA)、メチルテトラヒドロフタル酸無水物(MTHPA)、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(MHHPA)、ヘキサヒドロフタル酸無水物(HHPA)、ナディックメチル無水物(NMA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、テトラクロロフタル酸無水物(TCPA)等、およびそれらの混合物が挙げられる。
任意の好適なエポキシ硬化剤が使用され得る。使用され得るエポキシ硬化剤の例には、脂肪族アミン、修飾脂肪族アミン、脂環式アミン、修飾脂環式アミン、アミドアミン、ポリアミド、三級アミン、芳香族アミン、無水物、メルカプタン、環状アミジン、イソシアネートシアネートエステル等が挙げられるが、これらに限定されない。好適な硬化剤には、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン(AMICURE(登録商標)PACM)、ジエチレントリアミン(DETA)、トリエチレンテトラミン(TETA)、アミノエチルピペラジン(AEP)、イソホロンジアミン(IPDA)、1,2−ジアミノシクロヘキサン(DACH)、4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MDA)、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン(DDS)、m−フェニレンジアミン(MPD)、ジエチルトルエンジアミン(DETDA)、metda−キシレンジアミン(MXDA)、ビス(アミノメチルシクロヘキサン)、ジシアンジアミド、フタル酸無水物(PA)、テトラヒドロフタル酸無水物(THPA)、メチルテトラヒドロフタル酸無水物(MTHPA)、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物(MHHPA)、ヘキサヒドロフタル酸無水物(HHPA)、ナディックメチル無水物(NMA)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、テトラクロロフタル酸無水物(TCPA)等、およびそれらの混合物が挙げられる。
強化剤
一実施形態において、この組成物において使用される強化剤は、上述のように、a)45〜97重量パーセントのジビニルアレーンジオキシドと、b)3〜55重量パーセントのコアシェルゴムを含む。
一実施形態において、この組成物において使用される強化剤は、上述のように、a)45〜97重量パーセントのジビニルアレーンジオキシドと、b)3〜55重量パーセントのコアシェルゴムを含む。
任意の成分
任意に、触媒が、上述の硬化性組成物に添加されてもよい。触媒は、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−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、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−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−フェニル−4−ベンジルイミダゾール、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−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−イソプロピルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1)’]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1)’]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1)’]−エチル−s−トリアジン、2−メチル−イミダゾ−リウム−イソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾリウム−イソシアヌル酸付加物、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、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−4−ベンジル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等の1分子当たり1つのイミダゾール環を有する化合物、ならびに2−フェニル−4,5−ジヒドロキシ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、および2−フェニル−4−ベンジル−5−ヒドロキシ−メチルイミダゾール等の上記のヒドロキシメチルを含有するイミダゾール化合物を脱水することによって、および例えば、4,4’−メチレン−ビス−(2−エチル−5−メチルイミダゾール)等のホルムアルデヒドでそれらを濃縮することによって得られる1分子当たり2つ以上のイミダゾール環を含有する化合物を含む、イミダゾール化合物を含み得るが、これらに限定されない。
任意に、触媒が、上述の硬化性組成物に添加されてもよい。触媒は、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−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、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−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−イソプロピルイミダゾール、2−フェニル−4−ベンジルイミダゾール、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−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−イソプロピルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1)’]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4−メチルイミダゾリル−(1)’]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1)’]−エチル−s−トリアジン、2−メチル−イミダゾ−リウム−イソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾリウム−イソシアヌル酸付加物、1−アミノエチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、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−4−ベンジル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール等の1分子当たり1つのイミダゾール環を有する化合物、ならびに2−フェニル−4,5−ジヒドロキシ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、および2−フェニル−4−ベンジル−5−ヒドロキシ−メチルイミダゾール等の上記のヒドロキシメチルを含有するイミダゾール化合物を脱水することによって、および例えば、4,4’−メチレン−ビス−(2−エチル−5−メチルイミダゾール)等のホルムアルデヒドでそれらを濃縮することによって得られる1分子当たり2つ以上のイミダゾール環を含有する化合物を含む、イミダゾール化合物を含み得るが、これらに限定されない。
他の実施形態において、好適な触媒は、アルキル基が、メチル、エチル、プロピル、ブチル、およびそれらの異性体形態である、N−アルキルモルホリン、N−アルキルアルカノールアミン、N,N−ジアルキルシクロヘキシルアミン、およびアルキルアミン、ならびに複素環式アミン等のアミン触媒を含み得る。
他の任意の成分は、消泡剤および平滑剤を含み得る。
組成物を生成するためのプロセス
本発明の一実施形態において、分散条件下で分散域において高せん断ミキサーを用いて、コアシェルゴムをジビニルアレーンジオキシド成分中に分散させることを含み、それからなり、またはそれから本質的になり、該分散域が溶媒を含有せず、該分散条件が、40℃〜100℃の分散温度、10を超えるレイノルズ数、および30分〜300分の分散時間を含む、上述の組成物を調製するためのプロセスが開示される。
本発明の一実施形態において、分散条件下で分散域において高せん断ミキサーを用いて、コアシェルゴムをジビニルアレーンジオキシド成分中に分散させることを含み、それからなり、またはそれから本質的になり、該分散域が溶媒を含有せず、該分散条件が、40℃〜100℃の分散温度、10を超えるレイノルズ数、および30分〜300分の分散時間を含む、上述の組成物を調製するためのプロセスが開示される。
コアシェルゴムは、分散域において高せん断ミキサーを用いてジビニルアレーンジオキシド成分中に分散される。高速ミキサーは、概して、可変速度制御、温度プローブ、およびコウレス(cowles)混合刃またはコウレスの変形を備えている。最良の混合結果を達成するために、コウレス混合刃の直径(D)は、概して、槽の直径の0.2〜0.7(T)(D/T=0.2〜0.7)、別の実施形態において、0.25〜0.50、およびさらに別の実施形態において、0.3〜0.4である。槽の底からの刃の隙間は、概して、0.2D〜2.0D、別の実施形態において、0.4D〜1.5D、およびさらに別の実施形態において、0.5D〜1.0Dである。混合物の高さ(H)は、概して、1.0D〜2.5D、別の実施形態において、1.25D〜2.0D、およびさらに別の実施形態において、1.5D〜1.8Dである。分散域は、溶媒を含有しない。分散域は、概して、0℃〜110℃の範囲の分散温度を有する。分散域は、別の実施形態において、25℃〜90℃の範囲の分散温度、およびさらに別の実施形態において、60℃〜80℃の範囲の分散温度を有する。
レイノルズ数は、慣性力対粘性力の比率の測定値である。概して、分散域は、10を超えるレイノルズ数で維持される。分散域は、別の実施形態において、100を超えるレイノルズ数で維持され、およびさらに別の実施形態において、300を超えるレイノルズ数で維持される。
分散域は、均一な、単一の/別々の粒子分散を達成するために必要とされる限り、分散条件で維持される。一実施形態において、分散域は、30分〜180分の範囲の時間に対する分散条件で維持される。一実施形態において、真空環境が、あらゆるエントラップトエアーを除去するために適用され得る。
分散域はまた、分散薬剤を含有してもよい。分散薬剤の例には、種々の酸、例えば、典型的には、ジオクチルスルホコハク酸もしくはドデシルベンゼンスルホン酸に代表されるアルキルまたはアリールスルホン酸、典型的には、ドデシルスルホン酸に代表されるアルキルまたはアリールスルホン酸、アルキルまたはアリールエーテルスルホン酸、アルキルまたはアリール置換リン酸、アルキルまたはアリールエーテル置換リン酸、または典型的には、ドデシルサルコシン酸に代表されるN−アルキルまたはアリールサルコシン酸、典型的には、オレイン酸もしくはステアリン酸に代表されるアルキルまたはアリールカルボン酸、アルキルまたはアリールエーテルカルボン酸のアルカリ金属塩もしくはアンモニウム塩、およびアルキルまたはアリール置換ポリエチレングリコール等の非イオン性乳化剤または分散剤、ならびにポリビニルアルコール、アルキル置換セルロース、ポリビニルピロリドン、またはポリアクリル酸誘導体等の分散剤が挙げられるが、これらに限定されない。それらは、単独で、または2つ以上の組み合わせで使用され得る。
一実施形態において、このプロセスで形成される分散液は、5重量パーセント〜45重量パーセントのポリマー粒子を含有する。形成される分散液は、別の実施形態において、15重量パーセント〜40重量パーセントのポリマー粒子を含有し、およびさらに別の実施形態において、25重量パーセント〜35重量パーセントのポリマー粒子を含有する。
調製および硬化
一実施形態において、a)エポキシ樹脂、b)硬化剤、およびc)上述の強化剤を含む組成物は、当該技術分野で既知の任意の標準混合技術を使用して、混合することによって作製される。
一実施形態において、a)エポキシ樹脂、b)硬化剤、およびc)上述の強化剤を含む組成物は、当該技術分野で既知の任意の標準混合技術を使用して、混合することによって作製される。
概して、組成物は、光開始剤を用いて、もしくは用いずにUV硬化されるか、または触媒を用いて、もしくは用いずに熱硬化され得る。一実施形態において、熱硬化は、120℃未満の温度で少なくとも1時間を要する第1のステップを含む複数のステップにおいて完了される。組成物は、フィラメントワインディング、引出成形、樹脂トランスファー成形、真空補助樹脂トランスファー成形、およびプリプレグ等の任意の好適な処理技術に従って、処理され得る。
最終使用用途
組成物は、高度な複合体、電子機器、塗料、および構造用接着剤のために使用され得る。高度な複合体の例には、航空宇宙用複合体、自動車用複合体、およびスポーツおよび娯楽産業において有用な複合体が挙げられるが、これらに限定されない。典型的な電子機器用途には、電子接着剤、電子積層板、および電子カプセル封入が挙げられるが、これらに限定されない。組成物はまた、例えば、油およびガス産業において使用されるパイプコーティングのために使用され得る。
組成物は、高度な複合体、電子機器、塗料、および構造用接着剤のために使用され得る。高度な複合体の例には、航空宇宙用複合体、自動車用複合体、およびスポーツおよび娯楽産業において有用な複合体が挙げられるが、これらに限定されない。典型的な電子機器用途には、電子接着剤、電子積層板、および電子カプセル封入が挙げられるが、これらに限定されない。組成物はまた、例えば、油およびガス産業において使用されるパイプコーティングのために使用され得る。
原材料:
PARALOID(商標)EXL 2650A:ブタジエンコアに基づくコアシェルゴム粒子。Dow Chemical Companyから供給される。
PARALOID(商標)EXL 5766:850nmの粒径を有するブチルアクリレートコアに基づくコアシェルゴム粒子。Dow Chemical Companyから供給される。
ジビニルベンゼンジオキシド Dow Chemical Companyから供給される。
D.E.R.(商標)383 ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、Dow Chemical Companyから供給される。
D.E.N.(商標)438 エピクロロヒドリンおよびフェノール−ホルムアルデヒドノボラックの反応生成物、Dow Chemical Companyから供給される。
BDDGE 1,4ブタンジオールジグリシジルエーテル、The Dow Chemical Companyから供給される。
IPDA:イソホロンジアミン、BASFから供給される。
MTHPA:メチルテトラヒドロフタル酸無水物、Dixie Chemical Companyから供給される。
NMA:ナディックメチル無水物、Dixie Chemical Companyから供給される。
Ancamine DL 50 4,4’−ジアミノジフェニルメタン、Air Productsから供給される。
PARALOID(商標)EXL 2650A:ブタジエンコアに基づくコアシェルゴム粒子。Dow Chemical Companyから供給される。
PARALOID(商標)EXL 5766:850nmの粒径を有するブチルアクリレートコアに基づくコアシェルゴム粒子。Dow Chemical Companyから供給される。
ジビニルベンゼンジオキシド Dow Chemical Companyから供給される。
D.E.R.(商標)383 ビスフェノールAのジグリシジルエーテル、Dow Chemical Companyから供給される。
D.E.N.(商標)438 エピクロロヒドリンおよびフェノール−ホルムアルデヒドノボラックの反応生成物、Dow Chemical Companyから供給される。
BDDGE 1,4ブタンジオールジグリシジルエーテル、The Dow Chemical Companyから供給される。
IPDA:イソホロンジアミン、BASFから供給される。
MTHPA:メチルテトラヒドロフタル酸無水物、Dixie Chemical Companyから供給される。
NMA:ナディックメチル無水物、Dixie Chemical Companyから供給される。
Ancamine DL 50 4,4’−ジアミノジフェニルメタン、Air Productsから供給される。
分散例1
450グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断分散機下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを、ミキサーを1500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。コアシェルゴム粒子の添加後、混合速度を2000rpmまで上昇させた。混合状態でのレイノルズ数(NRE)は、表1に報告されている。NRE=D2Nρ/μ、式中、Dはインペラー直径であり、Nはインペラーの1秒当たりの回転であり、ρは液体の濃度であり、μは液体の粘度である。
450グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断分散機下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを、ミキサーを1500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。コアシェルゴム粒子の添加後、混合速度を2000rpmまで上昇させた。混合状態でのレイノルズ数(NRE)は、表1に報告されている。NRE=D2Nρ/μ、式中、Dはインペラー直径であり、Nはインペラーの1秒当たりの回転であり、ρは液体の濃度であり、μは液体の粘度である。
75分間の混合後、均一で低粘度の、灰白色の分散液を得た。分散液の温度を温度計で測定し、表1に報告する。分散液の品質を、Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査によって評価した。粒子の凝集は観察されなかった。TA Instrumentsによって作製されたAR2000 Rheometerで分散の粘度を測定した。測定は、温度が、3℃/分で30℃から80℃に傾斜するように、10Hzで行われた。結果は、表1に報告されている。
分散例2
分散例1に記載のものと同じ混合パラメータを使用して、390グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、210グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aと混合した。レイノルズ数は、25℃で415であった。75分間の混合後、均一で低粘度の分散液を得た。分散液の温度を測定し、表1に報告する。Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査において、凝集は観察されなかった。分散液の粘度は、表1に報告されている。
分散例1に記載のものと同じ混合パラメータを使用して、390グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、210グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aと混合した。レイノルズ数は、25℃で415であった。75分間の混合後、均一で低粘度の分散液を得た。分散液の温度を測定し、表1に報告する。Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査において、凝集は観察されなかった。分散液の粘度は、表1に報告されている。
分散例3
まず室温で、1000rpmで15分間、分散例1に記載の分散機を使用して、90グラムのジビニルベンゼンジオキシドおよび360グラムのD.E.R.(商標)383を混合した。均質な混合物を得た後、分散例1に記載のものと同じ混合パラメータを使用して、150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを液体中に分散させた。レイノルズ数は、25℃で6800であった。75分間の混合後、均一で低粘度の分散液を得た。分散液の温度を測定し、表1に報告する。Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査において、凝集は観察されなかった。分散液の粘度は、表1に報告されている。
まず室温で、1000rpmで15分間、分散例1に記載の分散機を使用して、90グラムのジビニルベンゼンジオキシドおよび360グラムのD.E.R.(商標)383を混合した。均質な混合物を得た後、分散例1に記載のものと同じ混合パラメータを使用して、150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを液体中に分散させた。レイノルズ数は、25℃で6800であった。75分間の混合後、均一で低粘度の分散液を得た。分散液の温度を測定し、表1に報告する。Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査において、凝集は観察されなかった。分散液の粘度は、表1に報告されている。
分散例4
1000rpmで15分間、分散例1に記載の分散機を使用して、90グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、60℃で一晩事前に調整された360グラムのD.E.N.(商標)438と混合した。均質な混合物を得た後、分散例1に記載の混合パラメータを使用して、150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを混合物中に分散させた。レイノルズ数は、25℃で685であった。75分間の混合後、均一な低粘度の分散液を得た。分散液の温度を測定し、表1に報告する。Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査において、凝集は観察されなかった。分散液の粘度は、表1に報告されている。
1000rpmで15分間、分散例1に記載の分散機を使用して、90グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、60℃で一晩事前に調整された360グラムのD.E.N.(商標)438と混合した。均質な混合物を得た後、分散例1に記載の混合パラメータを使用して、150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを混合物中に分散させた。レイノルズ数は、25℃で685であった。75分間の混合後、均一な低粘度の分散液を得た。分散液の温度を測定し、表1に報告する。Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査において、凝集は観察されなかった。分散液の粘度は、表1に報告されている。
比較分散例1
50℃で事前に調整された450グラムのD.E.R.(商標)383を1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを、ミキサーを1500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。コアシェルゴム粒子の添加後、混合速度を2500rpmまで上昇させた。75分間の混合後、均一で高粘度の、白色の分散液を得た。分散液の温度および粘度を測定し、表1に報告する。分散液の品質を、Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査によって評価した。粒子の凝集は観察されなかった。
50℃で事前に調整された450グラムのD.E.R.(商標)383を1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。150グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを、ミキサーを1500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。コアシェルゴム粒子の添加後、混合速度を2500rpmまで上昇させた。75分間の混合後、均一で高粘度の、白色の分散液を得た。分散液の温度および粘度を測定し、表1に報告する。分散液の品質を、Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査によって評価した。粒子の凝集は観察されなかった。
比較分散例2
390グラムのBDDGEを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。210グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを、ミキサーを1500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。コアシェルゴム粒子の添加後、混合速度を2000rpmまで上昇させた。75分間の混合後、均一で高粘度の、白色の分散液を得た。分散液の温度および粘度を測定し、表1に報告する。分散液の品質を、Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査によって評価した。粒子の凝集は観察されなかった。
390グラムのBDDGEを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。210グラムのPARALOID(商標)EXL 2650Aを、ミキサーを1500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。コアシェルゴム粒子の添加後、混合速度を2000rpmまで上昇させた。75分間の混合後、均一で高粘度の、白色の分散液を得た。分散液の温度および粘度を測定し、表1に報告する。分散液の品質を、Hegmenグラインドおよび顕微鏡検査によって評価した。粒子の凝集は観察されなかった。
比較分散例3
300グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。次いで、100グラムのPARALOID(商標)EXL 5766を、ミキサーを2500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。PARALOID(商標)EXL 5766を添加した後、混合物は、高粘度のペーストになった。材料は、混合条件下では流動性を有さなかった。顆粒化粒子がペースト中に観察された。Hegmenグラインドを使用して、ペースト中の粒子の大きな凝集を観察した。分散は、最低品質基準を満たさなかった。
300グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。次いで、100グラムのPARALOID(商標)EXL 5766を、ミキサーを2500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。PARALOID(商標)EXL 5766を添加した後、混合物は、高粘度のペーストになった。材料は、混合条件下では流動性を有さなかった。顆粒化粒子がペースト中に観察された。Hegmenグラインドを使用して、ペースト中の粒子の大きな凝集を観察した。分散は、最低品質基準を満たさなかった。
比較分散例4
300グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。次いで、52.9グラムのPARALOID(商標)EXL 5766を、ミキサーを2500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。75分間の混合後、混合物は、30℃で2500cpsの粘度を有する粘性液体に変化した。Hegmenグラインドで粒子の大きな凝集は観察されなかった。しかしながら、室温で約2週間保管した後、驚くべきことに、分散の安定性の欠如を示す皮が混合物の上に形成されていた。この分散は、不十分な安定性から望ましくないと見なされる。
300グラムのジビニルベンゼンジオキシドを、室温で1QTのオープントップ金属容器に添加した。次いで、その容器を、直径50mmのコウレスミキサー、可変速度制御、および温度モニターを備える高せん断ミキサー下に配置した。コウレスミキサーを、液体中に没入するように下げた。ミキサーから容器の底までの高さを25〜50mmで維持した。次いで、52.9グラムのPARALOID(商標)EXL 5766を、ミキサーを2500rpmで動かしながら、容器に徐々に添加した。75分間の混合後、混合物は、30℃で2500cpsの粘度を有する粘性液体に変化した。Hegmenグラインドで粒子の大きな凝集は観察されなかった。しかしながら、室温で約2週間保管した後、驚くべきことに、分散の安定性の欠如を示す皮が混合物の上に形成されていた。この分散は、不十分な安定性から望ましくないと見なされる。
プラーク例
プラーク例は、後述のように製剤化される。室温で約2週間調整した後、プラークを、破壊靱性およびガラス転移温度(Tg)を測定するために、適切な試験標本に機械加工する。ASTM D5045に従って破壊靱性を測定し、TA InstrumentsからのARES Rheometer上で3℃/分および0.05%負荷で、Dynamic Mechanical Analysis(DMA)によってガラス転移温度を測定した。プラーク例の結果は、表2に報告されている。
プラーク例は、後述のように製剤化される。室温で約2週間調整した後、プラークを、破壊靱性およびガラス転移温度(Tg)を測定するために、適切な試験標本に機械加工する。ASTM D5045に従って破壊靱性を測定し、TA InstrumentsからのARES Rheometer上で3℃/分および0.05%負荷で、Dynamic Mechanical Analysis(DMA)によってガラス転移温度を測定した。プラーク例の結果は、表2に報告されている。
プラーク例1
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、185グラムのD.E.R.(商標)383および68.5グラムの分散例2を混合した。その後、66.56グラムのIPDAを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、185グラムのD.E.R.(商標)383および68.5グラムの分散例2を混合した。その後、66.56グラムのIPDAを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例1
259.2グラムのD.E.R.(商標)383および60.8グラムのIPDAを混合カップに添加した。HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて2200rpmで2分間混合した後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
259.2グラムのD.E.R.(商標)383および60.8グラムのIPDAを混合カップに添加した。HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて2200rpmで2分間混合した後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例2
まず2200rpmで2分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、192グラムのD.E.R.(商標)383および68.48グラムの比較分散例2を混合した。次いで、59.52グラムのIPDAを混合物に添加した。Speedmixer(商標)を用いて2200rpmで2分間混合した後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで2分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、192グラムのD.E.R.(商標)383および68.48グラムの比較分散例2を混合した。次いで、59.52グラムのIPDAを混合物に添加した。Speedmixer(商標)を用いて2200rpmで2分間混合した後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
プラーク例2
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、167.5グラムのD.E.R.(商標)383および68.54グラムの分散例2を混合した。次いで、56.29グラムのDL 50を混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、167.5グラムのD.E.R.(商標)383および68.54グラムの分散例2を混合した。次いで、56.29グラムのDL 50を混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例3
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、167.5グラムのD.E.R.(商標)383および68.54グラムの比較分散例2を混合した。次いで、56.29グラムのDL 50を混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブン中に配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、167.5グラムのD.E.R.(商標)383および68.54グラムの比較分散例2を混合した。次いで、56.29グラムのDL 50を混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブン中に配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例4
HauschildのSpeedmixer(商標)によって、2200rpmで2分間、249.66グラムのD.E.R.(商標)383および70.34グラムのAncamine DL 50を混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブン中に配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
HauschildのSpeedmixer(商標)によって、2200rpmで2分間、249.66グラムのD.E.R.(商標)383および70.34グラムのAncamine DL 50を混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブン中に配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
プラーク例3
まず、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、2200rpmで1分間、88.38グラムのD.E.R.(商標)383および68.74グラムの分散例2を混合した。その後、162.88グラムのメチルテトラヒドロフタル酸無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを添加した。Speedmixer(商標)を用いて2200rpmで2分間混合した後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、2200rpmで1分間、88.38グラムのD.E.R.(商標)383および68.74グラムの分散例2を混合した。その後、162.88グラムのメチルテトラヒドロフタル酸無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを添加した。Speedmixer(商標)を用いて2200rpmで2分間混合した後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例5
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、105.3グラムのD.E.R.(商標)383および68.74グラムの比較分散例2を混合した。その後、145.95グラムのメチルテトラヒドロ無水フタル酸および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを添加した。2200rpmで2分間の混合後、次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、105.3グラムのD.E.R.(商標)383および68.74グラムの比較分散例2を混合した。その後、145.95グラムのメチルテトラヒドロ無水フタル酸および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを添加した。2200rpmで2分間の混合後、次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例6
HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、2200rpmで2分間、171.01グラムのD.E.R.(商標)383、148.99グラムのメチルテトラヒドロフタル酸無水物、および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、2200rpmで2分間、171.01グラムのD.E.R.(商標)383、148.99グラムのメチルテトラヒドロフタル酸無水物、および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて165℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
プラーク例4
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、82.3グラムのD.E.R.(商標)383および68.7グラムの分散例2を混合した。次いで、168.96グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブン中に配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、82.3グラムのD.E.R.(商標)383および68.7グラムの分散例2を混合した。次いで、168.96グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブン中に配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例7
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、99.9グラムのD.E.R.(商標)383および68.70グラムの比較分散例2を混合した。次いで、151.42グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、99.9グラムのD.E.R.(商標)383および68.70グラムの比較分散例2を混合した。次いで、151.42グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例8
2200rpmで2分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、161.31グラムのD.E.R.(商標)383および158.66グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
2200rpmで2分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、161.31グラムのD.E.R.(商標)383および158.66グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例9
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、86.08グラムのD.E.R.(商標)383および96.096グラムの比較分散例1を混合した。次いで、137.82グラムのメチルテトラヒドロフタル酸無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
まず2200rpmで1分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、86.08グラムのD.E.R.(商標)383および96.096グラムの比較分散例1を混合した。次いで、137.82グラムのメチルテトラヒドロフタル酸無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合カップに添加した。2200rpmで2分間の混合後、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて150℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
比較プラーク例10
2200rpmで2分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、165.44グラムのD.E.R.(商標)383および154.56グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
2200rpmで2分間、HauschildのSpeedmixer(商標)を用いて、165.44グラムのD.E.R.(商標)383および154.56グラムのナディックメチル無水物および3.2グラムの1−メチルイミダゾールを混合した。次いで、混合物を真空チャンバ内に配置し、あらゆるエントラップトエアーを除去した。混合物を完全に脱気すると、それを鋳型に注ぎ、3.25mm厚のプラークを形成した。鋳型をすぐに強制空気対流オーブンに配置し、90℃で2時間、続いて175℃で4時間硬化し、それをゆっくりと室温まで冷却した。
25〜35重量パーセント負荷で、ジビニルベンゼンジオキシド中のコアシェルゴム分散液の粘度は、液体エポキシ樹脂(LER)(比較分散例1)中の同じコアシェルゴム粒子の分散液と比較して低い。
25重量パーセント負荷で、20重量パーセントのジビニルベンゼンジオキシドを含有するD.E.R.(商標)383のブレンド中のコアシェルゴム分散液の粘度は、D.E.R.(商標)383(比較分散例1)中の同じCSRの分散液よりも著しく低い。
25重量パーセント負荷で、20重量パーセントのジビニルベンゼンジオキシドを含有するD.E.N.(商標)438のブレンド中のコアシェルゴム分散液の粘度は、D.E.R.(商標)383(比較分散例1)中の同じCSRの分散液よりも著しく低い。
BDDGE中のCSRの分散液の粘度は低いが、表2に示される特性に負の影響を有する。
コアシェルゴム粒子を含有しない対照と比較してガラス転移温度およびK1cの上昇によって明白であるように、ジビニルベンゼンジオキシドのコアシェルゴム分散液の組み込みは、エポキシネットワークの破壊靱性および熱安定性を著しく改善することができる。さらに、弾性率はアミン硬化熱硬化性物質においてわずかに上昇し、無水物硬化系においては、弾性率のわずかな減少のみが観察された。
BDDGE等の他の反応性希釈剤のコアシェルゴム分散液の組み込みは、破壊靱性を改善するが、ガラス転移温度および弾性率を著しく犠牲にする。
D.E.R.(商標)383等の液体エポキシ樹脂のコアシェルゴム分散液の組み込みは、Tgを維持したまま破壊靱性を改善するが、強化されたエポキシの弾性率を著しく減少させる。
Claims (15)
- 組成物であって、
a)45〜97重量パーセントのジビニルアレーンジオキシドと、
b)ゴム粒子コアおよびシェル層を含む3〜55重量パーセントのコアシェルゴムと、を含み、前記コアシェルゴムが、0.01μm〜0.50μmの粒径を有する、組成物。 - 前記ジビニルアレーンジオキシドが、ジビニルベンゼンジオキシドを含む、請求項1に記載の製剤。
- 前記ジビニルアレーンジオキシドが、50パーセント未満の不純物レベルを含む、請求項1または2のいずれかに記載の製剤。
- 前記コアシェルゴムが、ブタジエンコア、シリコーンコア、ブタジエン−スチレンコポリマーコア、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるコアを有する、請求項1〜3のいずれかに記載の製剤。
- 前記コアシェルゴムが、メチルメタクリレートシェル、スチレンシェル、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるシェルを有する、請求項1〜4のいずれかに記載の製剤。
- 前記コアシェルゴムが、中間層をさらに含む、請求項1〜5のいずれかに記載の製剤。
- 高せん断ミキサーを用いて、40℃〜100℃の分散温度、10を超えるレイノルズ数、および30分〜80分の分散時間を含む分散条件下で、コアシェルゴムをジビニルアレーンジオキシド成分中に分散させることを含む、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物を調製するためのプロセス。
- 組成物であって、
a)エポキシ樹脂と、
b)硬化剤と、
c)強化剤であって、
i)45〜97重量パーセントのジビニルアレーンジオキシドと、
ii)ゴム粒子コアおよびシェル層を含む3〜55重量パーセントのコアシェルゴムと、を含む強化剤と、を含み、前記コアシェルゴムが、0.01μm〜0.03μmの粒径を有する、組成物。 - 前記硬化剤が、脂肪族アミン、脂環式アミン、芳香族アミン、無水物、アミドアミン、ポリアミド、ジシアンダミド(dicyandamide)、およびシアネートエステルからなる群から選択される、請求項8に記載の組成物。
- 前記コアシェルゴムが、中間層をさらに含む、請求項8または9のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記ジビニルアレーンジオキシドが、ジビニルベンゼンジオキシドを含む、請求項8〜10のいずれか1項に記載の製剤。
- 前記ジビニルアレーンジオキシドが、50パーセント未満の不純物レベルを含む、請求項8〜11のいずれか1項に記載の製剤。
- 請求項1に記載の組成物から調製される複合体。
- 請求項1に記載の組成物から調製される塗料。
- 請求項1に記載の組成物から調製される接着剤。
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