JP5143652B2 - エポキシ樹脂 - Google Patents
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(2)本発明のエポキシ樹脂は、上述の構成を有するので、広い温度範囲で高いエネルギー吸収性(すなわち、高いダンピング特性)を示し、制振性を有するエポキシ樹脂として、エネルギー吸収樹脂への応用が可能である。
(3)本発明のエポキシ樹脂は、上述の構成を有するので、充分な接着強さを発揮し、接着剤への応用が可能である。
プレリアクション
各実施例とも、木材液化物として、木粉(乾燥シトカスプルース)30gを、実施例1〜12においては、PEG/グリセリン=8/2の重量比で混合した多価アルコールを、実施例13においては1,3−プロパンジオールを、実施例14においてはビスフェノールAエチレンオキサイド付加物/グリセリン=8/2の重量比で混合した多価アルコールを、それぞれ60g液化溶媒として用い硫酸触媒3g存在下にて液化して得た木材液化物を使用した。原料木材液化物の水酸基価はそれぞれ表1に示した。それぞれ300mlセパラブルフラスコに木材液化物20gとバイオマスアルコール液化物中の水酸基:エピクロルヒドリンのモル比が1:7.5となる量の過剰量のエピクロルヒドリン、表1記載の量(ここでは便宜上、%/mol:木材液化物中の、水酸基価に基づく、水酸基のモル数を基準としたTPP添加量のモル比、で表示した。)のTPPを仕込み、表1記載のアルカリ成分のエタノール溶液を用いてpHを表1記載の値に調節し、表1記載の温度及び時間で撹拌下反応を行った。なお、実施例12はアルカリの水溶液を用いた。また、実施例2は、プレリアクションのための原料仕込みの後、直ちに後述するエポキシ化のための原料を添加し、後述するエポキシ化の反応条件で反応させた。
つぎに、反応後の反応液中に(ただし、実施例2は上述のとおり)、TBAHSを添加し、つぎにNaOH(固体)を添加した。エポキシ化反応の仕込み量としては、それぞれ、バイオマスアルコール液化物中の水酸基(プレリアクション前の値):エピクロルヒドリン:TBAHS:アルカリ物質(NaOH)(固体)のモル比として、1:7.5:0.015:1.75となるように、配合した。反応手順は、プレリアクションの撹拌反応後、TBAHSを添加し、つぎに反応系を55〜60℃の温度に設定し、NaOH(固体)を、1時間かけて4分割して添加し、添加終了後から同温度にて3時間熟成し、30℃に冷却後、濾過した。濾液を分液漏斗に移し、5%第一リン酸ソーダ水を加え攪拌し中和した。攪拌後、分液漏斗を静置し、2層に分かれた下層の液を分液した。ここで、上層は中和塩や未反応アルコールを含む水リッチ層であり、下層が未反応エピクロルヒドリンを含む合成エポキシ樹脂リッチな油層である。その後80℃で減圧下でエピクロルヒドリン等を留去濃縮して樹脂生成物を得た。生成物は表1に示す量の不溶化物(実施例1〜12、14)と液状樹脂分(実施例1〜14)であった。実施例1〜3、10、13及び14の液状樹脂分のエポキシ当量は表1に示したとおりであった。実施例1の液状樹脂分の分子量分布をGPCにより下記条件で測定した。
それぞれ300mlセパラブルフラスコに、木材液化物20gとエピクロルヒドリンとTBAHSを添加し、つぎにNaOH(固体)を添加した。原料木材液化物の水酸基価はそれぞれ表1に示した。エポキシ化反応の仕込み量としては、それぞれ、バイオマスアルコール液化物中の水酸基(プレリアクション前の値):エピクロルヒドリン:TBAHS:アルカリ物質(NaOH)(固体)のモル比として、1:7.5:0.015:1.75となるように、配合した。反応手順は、木材液化物とエピクロルヒドリンとTBAHSを添加し、つぎに反応系を55〜60℃の温度に設定し、NaOH(固体)を、1時間かけて4分割して添加し、添加終了後から同温度にて3時間熟成し、30℃に冷却後、濾過した。濾液を分液漏斗に移し、5%第一リン酸ソーダ水を加え攪拌し中和した。攪拌後、分液漏斗を静置し、2層に分かれた下層の液を分液した。ここで、上層は中和塩や未反応アルコールを含む水リッチ層であり、下層が未反応エピクロルヒドリンを含む合成エポキシ樹脂リッチな油層である。その後80℃で減圧下でエピクロルヒドリン等を留去濃縮して樹脂生成物を得た。生成物は表1に示す量の不溶化物と液状樹脂分であった。比較例1及び2の液状樹脂分のエポキシ当量は表1に示すとおりであった。比較例1の液状樹脂分の分子量分布をGPCにより下記条件で測定した。
実施例1及び比較例1の液状樹脂分並びに原料としての木材液化物の分子量分布を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC、日本分光株式会社製PU−2080HPLCシステム)を用い、雰囲気温度40℃、流量1.0ml/minにて測定した。溶媒にはテトラヒドロフランを用い、カラム構成はSHODEX KF−801+KF−803(昭和電工株式会社製)とした。結果を図1に示した。
実施例1〜3、10、13、14及び比較例1〜2のバイオマスエポキシ樹脂に、硬化剤としてポリアミドアミン(富士化成工業株式会社製:活性水素当量63g/eq)を用いた。その際、エポキシ含有量滴定により求めたエポキシ当量とアミン硬化剤の活性水素当量が化学量論にて当量となるように混合比を決定した。樹脂と硬化剤を充分混合した後、減圧脱泡を行い、離型処理を施したアルミニウム型へ注型した。前硬化130℃/4hr、さらに後硬化150℃/2hrの加熱を行った。硬化樹脂について、下記の条件で動的粘弾性を測定した。
粘弾性測定装置(株式会社セイコーインスツルメンツ製DMS6100)を用い、硬化樹脂板の動的粘弾性挙動を評価した。長さ45mm、幅10mm、厚さ2mmの短冊型試験片を用い、チャック間距離20mmの引張りモードで、周波数1Hz、昇温速度2℃/minにて、−100℃〜100℃の温度範囲について測定した。
硬化樹脂の架橋点間分子量Mcはゴム状弾性率を読取り、次式にしたがって計算した。Tgはそれぞれtanδピーク温度により求めた。
Mc=3φρRT/Er
ここに、
φ:フロント係数1.3
ρ:樹脂密度1.2g/cm3
R:気体定数
T:ゴム状平坦領域到達点の絶対温度
Er:ゴム状弾性率
である。
実施例10と比較例2の硬化樹脂及び参考例として市販のPEG200型エポキシ樹脂硬化物について、耐熱性を評価したグラフを図3に示した。
実施例、比較例の各樹脂組成についての評価結果をまとめ、表1に示した。
被着体には鋼板を用いた。前処理としてサンドペーパー(粒度100(WTCC−D))でサンディングした後、アセトンで脱脂した上、オゾン処理(センエンジニアリング株式会社製、UVR−200G−SSII)を10min行った。接着部分のラップ長さ10mm(接着面積250mm2)として被着体に実施例1〜3、10、13、14及び比較例1のエポキシ樹脂を薄く塗り、クリップでしっかりととめた。その後、上記と同じ硬化条件で硬化させた。試験はJIS K 6850に準じて、ネジ式万能試験機(株式会社インテスコ製、210B)を用いて行った。変位速度は10mm/min、試験環境は常温(23℃)大気中とした。また、参考例1として、PGE200型エポキシ樹脂についても同様に測定した。結果を表2に示した。
反発試験はショーブ式ゴム弾性試験機を用い、実施例10と比較例2のエポキシ樹脂と参考例として市販のPEG200型エポキシ樹脂の硬化樹脂板(長さ50mm、幅50mm、厚さ3mm)のエネルギー吸収能力を評価した。反発試験においては高さ125mm(h0)から200gの振子を落とし、0.25Jの衝撃エネルギーを与えた。振り子が試験片に衝突し跳ね返った高さ(h)を読み取り、次式よりエネルギー吸収率E(%)を求めた。結果を図2に示した。
E=100{1−(h/h0)}
Claims (4)
- アルカリ又は中性条件下、バイオマスを多価アルコールで液化したアルコール性水酸基とフェノール性水酸基とを含有するバイオマスアルコール液化物中の、フェノール性水酸基を、バイオマスアルコール液化物と単官能エポキシ化合物とをトリアルキルホスフィン及びトリフェニルホスフィンのうちの少なくとも1種の触媒の存在下に反応させて、アルコール性水酸基に変換したバイオマスアルコール液化物中の、アルコール性水酸基とエピクロルヒドリンとをテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド及び硫酸水素テトラブチルアンモニウムのうちの少なくとも1種の触媒の存在下に反応させて得られるエポキシ樹脂。
- 多価アルコールは、1,3−プロパンジオール、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物、グリセリン及びポリエチレングリコールからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1記載のエポキシ樹脂。
- 単官能エポキシ化合物は、エピクロルヒドリンである請求項1又は2記載のエポキシ樹脂。
- バイオマスは、リグノセルロースである請求項1〜3のいずれか記載のエポキシ樹脂。
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