JPH05105692A - 新規ベンジルホスホニウム塩および、それを含む熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

新規ベンジルホスホニウム塩および、それを含む熱硬化性樹脂組成物

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JPH05105692A
JPH05105692A JP26654491A JP26654491A JPH05105692A JP H05105692 A JPH05105692 A JP H05105692A JP 26654491 A JP26654491 A JP 26654491A JP 26654491 A JP26654491 A JP 26654491A JP H05105692 A JPH05105692 A JP H05105692A
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thermosetting resin
resin composition
formula
polymerization catalyst
hexafluoroantimonate
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Takeshi Endo
藤 剛 遠
Toshikazu Takada
田 十志和 高
Keiichi Takuma
間 桂 一 宅
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Hokko Chemical Industry Co Ltd
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Hokko Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 下記式(I) 【化1】 (式中、Rは水素、塩素またはニトロ基である)で示さ
れるベンジルホスホニウム塩。 【効果】 このベンジルホスホニウム塩は、エポキシ樹
脂などの重合触媒として、優れた特性を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、新規なベンジルホスホニ
ウム塩およびその用途に関する。さらに詳しくは、本発
明は、新規なベンジルホスホニウム塩に関するととも
に、この化合物からなる重合触媒、この化合物を含む熱
硬化性樹脂組成物ならびにこの化合物を含む熱硬化樹脂
組成物に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
と重合触媒とからなる一液性の熱硬化性樹脂組成物は、
作業性などに優れているため従来から広く用いられてい
る。すなわち熱硬化性樹脂に予め重合触媒が配合されて
おり、低温では重合反応は開始せず、加熱時には速やか
に重合反応が進行するという一液性の熱硬化性樹脂組成
物が知られている。このような一液性の熱硬化性樹脂組
成物における重合触媒(硬化触媒)としては、ルイス酸
のアミン錯体たとえば三フッ化ホウ素モノエチルアミン
などが知られている。
【0003】ところが三フッ化ホウ素モノエチルアミン
などの重合触媒をエポキシ樹脂に配合してなる熱硬化性
樹脂組成物では、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を充
分に硬化させることが難しく、しかも硬化時に高温を必
要とするため、使用範囲が制限されてしまうという問題
点があった。
【0004】また重合触媒としてジシアンジアミドも広
く用いられており、このジシアンジアミドが配合された
熱硬化性樹脂組成物は、ポットライフが長いという利点
はあるが、ジシアンジアミドと樹脂との相溶性が劣り、
硬化時に高温にしなければならないという問題点があっ
た。
【0005】さらに環状エポキシモノマーあるいはビニ
ルモノマーの熱カチオン重合触媒として、特開昭64-606
07号公報には、1-ベンジル-4-シアノピリジニウムヘキ
サフルオロアンチモネートなどのベンジルピリジニウム
塩が開示されており、また特開昭58-37003号公報には、
ベンジルテトラメチレンスルホニウム塩などのスルホニ
ウム塩が開示されており、さらに特開昭62-192427号公
報には、分子内にスピロオルトエステル基またはシクロ
オルトエステル基を有するスルホニウム塩が開示されて
いる。
【0006】しかしながらこれらの重合触媒を含む熱硬
化性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化樹脂は、着色
したり、臭気を帯びたりするという問題点があった。
【0007】
【発明の目的】本発明は、上記したような従来技術に鑑
みてなされたものであって、熱硬化性樹脂の硬化反応に
高温を必要とせず、しかも硬化された樹脂が着色したり
あるいは臭気を帯びたりすることがないような重合触媒
となりうる新規な化合物を提供することを目的としてい
る。
【0008】また本発明は、上記のような重合触媒を含
む熱硬化性樹脂組成物および該組成物が硬化されてなる
硬化樹脂組成物を提供することを目的としている。
【0009】
【発明の概要】本発明に係る新規なベンジルホスホニウ
ム塩は、下記式(I)
【0010】
【化5】
【0011】(式中、Rは水素、塩素またはニトロ基で
ある)で示されることを特徴としている。また本発明に
係る重合触媒は、下記式(I)
【0012】
【化6】
【0013】(式中、Rは水素、塩素またはニトロ基で
ある)で示されるベンジルホスホニウム塩からなること
を特徴としている。さらに本発明に係る熱硬化性樹脂組
成物は、上記のような式(I)で示されるベンジルホス
ホニウム塩からなる重合触媒と、熱硬化性樹脂とからな
っていることを特徴としている。
【0014】さらにまた本発明に係る熱硬化樹脂組成物
は、上記のような熱硬化性樹脂組成物を、140〜18
0℃の温度に加熱硬化してなることを特徴としている。
【0015】
【発明の具体的説明】以下まず本発明に係る新規なベン
ジルホスホニウム塩について具体的に説明する。
【0016】本発明に係る新規なベンジルホスホニウム
塩は、下記式(I)で示される。
【0017】
【化7】
【0018】式中、Rは水素、塩素またはニトロ基であ
る。上記のようなベンジルホスホニウム塩としては、以
下のような化合物が具体的に挙げられる。
【0019】ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサ
フルオロアンチモネート、p-ニトロベンジルトリフェニ
ルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、p-クロ
ロベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロア
ンチモネート。
【0020】このようなベンジルホスホニウム塩は、次
のようにして製造することができる。すなわちまずトリ
フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン化合物とベン
ジルハライド化合物とを反応させて、有機ホスホニウム
ハライドを得る。
【0021】
【化8】
【0022】(式中、Rは上記と同様であり、またXは
フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲンである。)
このような反応は、有機溶媒中で行なうことができる。
有機溶媒としては、たとえばメタノール、アセトン、ア
セトニトリル、N,N-ジメチルアセトアミドなどが挙げら
れる。
【0023】また反応温度は、30〜100℃好ましく
は50〜80℃程度であることが望ましい。反応終了
後、反応液を濃縮し、次いで再結晶させるなど常法によ
り精製すると、上記のような有機ホスホニウムハライド
が得られる。
【0024】次に得られた有機ホスホニウムハライドの
対イオンを、たとえばKSbF6、NaSbF6などを用
いてSbF6 -に変換すると、本発明に係る新規なベンジ
ルホスホニウム塩が得られる。
【0025】
【化9】
【0026】(式中、Rは上記と同様である。)このよ
うな対イオン交換反応は、水あるいは水−メタノール、
水−アセトニトリル中などで行なうことができる。
【0027】上記のような式(I)で示されるベンジル
ホスホニウム塩は、重合触媒として用いられる。すなわ
ち式(I)で示されるベンジルホスホニウム塩は、カチ
オン重合あるいはラジカル重合に対して活性を示す。
【0028】たとえば式(I)で示されるベンジルホス
ホニウム塩をエポキシ化合物からなる熱硬化性樹脂の重
合触媒として用いると、このベンジルホスホニウム塩は
130℃以下ではほとんど重合活性を示さないが、14
0℃以上特に150〜160℃では顕著な重合活性を示
す。したがって式(I)で示されるベンジルホスホニウ
ム塩は、一液性の重合触媒として優れている。
【0029】またこのベンジルホスホニウム塩を含む熱
硬化性樹脂組成物は、ポットライフが長く、しかも14
0℃以上で確実に硬化させることができる。式(I)で
示されるベンジルホスホニウム塩において、置換基と重
合活性との相関について着目すると、ホスフィンに直結
した芳香環の置換基効果は少ないが、ベンジル芳香環の
置換基の違いが重合活性に大きな影響を与える。
【0030】すなわち、p-置換ベンジル基において、置
換基の違いと重合活性を比較すると、−NO2、−C
l、−H》−CH3〉−OCH3の順であり、このことは
重合活性に電子吸引性基の影響が作用していることを示
しており、−CH3、−OCH3の場合は200℃以上の
高温にしないと重合活性を示さない。
【0031】この置換基効果は、公知のピリジニウムお
よびチオフェニウム塩錯体の場合の重合活性とは逆とな
り、本発明に係るベンジルホスホニウム塩の重合触媒と
公知の重合触媒とは、そのメカニズムが異なっているこ
とを示唆している。
【0032】上記のような式(I)で示されるベンジル
ホスホニウム塩を、熱硬化性樹脂に配合することによっ
て、本発明に係る熱硬化性樹脂組成物が得られる。熱硬
化性樹脂としては、カチオン重合性化合物あるいはラジ
カル重合性化合物が用いられるが、特にカチオン重合性
化合物が好ましく用いられる。
【0033】このような熱硬化性樹脂としては、下記の
ような化合物(樹脂)が挙げられるが、これらに限定さ
れるものではない。 ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、1,5-
ヘキサジエンジオキシド、4-ビニルシクロヘキセンジオ
キシド、多価アルコールのポリグリシジルエーテルなど
のエポキシ化合物。
【0034】スチレン、α-メチルスチレン、n-ブチル
ビニルエーテル、メチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、ポリエチレングリコールジアクリレートなど。
【0035】これらの熱硬化性樹脂は、単独であるいは
組合せて用いることができる。本発明に係る熱硬化性樹
脂組成物では、上記のような重合触媒は、熱硬化性樹脂
組成物100重量部当り、0.1〜10.0重量部好ま
しくは1〜5重量部の量で用いられる。
【0036】本発明に係る熱硬化性樹脂組成物は、上記
のような熱硬化性樹脂および重合触媒に加えて、種々の
充填剤を含んでいてもよい。このような充填剤として
は、シリカ、タルク、クレー、マイカ、ケイ藻土、アル
ミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、軽石粉、軽石バ
ルーン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、塩
基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、硫酸カルシウム、
チタン酸カリウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、
アスベスト、ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビー
ズ、ケイ酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイ
ト、グラファイト、アルミニウム粉末、硫化モリブデ
ン、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエチレン繊維、
ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維などが挙げられる。
【0037】上記のような本発明に係る熱硬化性樹脂組
成物は、たとえば接着剤、塗料、積層板、封止材などに
用いることができる。本発明に係る熱硬化性樹脂組成物
は、重合触媒として、特定の構造を有するベンジルホス
ホニウム塩が用いられているため、低温では重合反応が
進行せず、したがってポットライフが長く、しかも14
0〜180℃程度に加熱すると速やかに重合反応が進行
する。
【0038】次に本発明に係る熱硬化樹脂組成物につい
て説明すると、この熱硬化樹脂組成物は、上記のような
熱硬化性樹脂組成物を140〜180℃好ましくは15
0〜160℃に加熱して熱硬化性樹脂を硬化させること
により得られる。また得られた硬化樹脂は、着色したり
あるいは臭気を帯びたりすることがない。
【0039】
【発明の効果】本発明に係る新規なベンジルホスホニウ
ム塩は、エポキシ化合物などの熱硬化性樹脂を硬化させ
る際に高温を必要とせず、しかも硬化された樹脂が着色
したり、あるいは臭気を帯びたりすることがなく、重合
触媒として優れている。
【0040】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0041】
【実施例1】ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアン
チモネートの合成 攪拌装置、還流冷却器、温度計を備え付けた1リットル
容量の4首フラスコを窒素置換した後、トリフェニルホ
スフィン52.4g(0.2モル)、アセトニトリル2
00mlを加えて溶解し、攪拌しながら加熱還流条件下で
100mlのアセトニトリルに溶解したベンジルクロライ
ド25.3g(0.2モル)を1時間かけて滴下し、さ
らに5時間攪拌しながら加熱還流条件下で反応を続けた
ところ、白色の結晶が析出した。
【0042】次いで室温まで冷却し、析出した結晶を濾
別し、乾燥したところ、ベンジルトリフェニルホスホニ
ウムクロライド67.5g(収率86.7%)が得られ
た。このベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド
の融点は、287〜288℃であった。
【0043】このようにして得られたベンジルトリフェ
ニルホスホニウムクロライド19.4g(0.05モ
ル)をメタノール−水(1/1(容量比))200mlに
溶解してフラスコに入れ、得られた溶液に、300mlの
水に溶解されたソジウムヘキサフルオロアンチモネート
12.9g(0.05モル)を攪拌しながら滴下したと
ころ、白濁しスラリー状の沈澱が生じた。
【0044】滴下終了後、室温で1時間攪拌を続け、次
いで結晶を濾別した後メタノールで再結晶したところ、
ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアン
チモネート24.5g(収率83.0%)が得られた。
このベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロ
アンチモネートの融点は、172℃であった。
【0045】また上記ベンジルトリフェニルホスホニウ
ムヘキサフルオロアンチモネートの元素分析を行った。
結果を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】
【実施例2】p-ニトロベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフル
オロアンチモネートの合成 実施例1において、ベンジルクロライドの代わりに、p-
ニトロベンジルクロライドを用いた以外は、実施例1と
同様にしたところ、p-ニトロベンジルトリフェニルホス
ホニウムヘキサフルオロアンチモネートが、収量25.
4g、収率80%で得られた。
【0048】このp-ニトロベンジルトリフェニルホスホ
ニウムヘキサフルオロアンチモネートの融点は154℃
であった。また、上記p-ニトロベンジルトリフェニルホ
スホニウムヘキサフルオロアンチモネートの元素分析を
行った。
【0049】結果を表2に示す。
【0050】
【表2】
【0051】
【実施例3】p-クロロベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフル
オロアンチモネートの合成 実施例1において、ベンジルクロライドの代わりに、p-
クロロベンジルクロライドを用いた以外は、実施例1と
同様にしたところ、p-クロロベンジルトリフェニルホス
ホニウムヘキサフルオロアンチモネートが、収量25.
9g、収率83.0%で得られた。
【0052】このp-クロロベンジルトリフェニルホスホ
ニウムヘキサフルオロアンチモネートの融点は、141
℃であった。また、上記p-クロロベンジルトリフェニル
ホスホニウムヘキサフルオロアンチモネートの元素分析
を行った。
【0053】結果を表3に示す。
【0054】
【表3】
【0055】
【実施例4】エピコート828(油化シェルエポキシ
(株)製のビスフェノールA型エポキシ化合物)100
重量部にベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフル
オロアンチモネート5重量部を添加して均一な熱硬化性
樹脂組成物を得た。
【0056】この熱硬化性樹脂組成物を板状の型(30
mm×150mm)に入れ、155℃で5時間加熱して完全
に硬化した。なおこの硬化性樹脂組成物は、40℃で6
ヵ月の保存条件において貯蔵しても全く変化はなく安定
である。
【0057】
【実施例5】エピコート154(油化シェルエポキシ
(株)製のフェノールノボラック型エポキシ化合物)8
0重量部と、エピコート828(油化シェルエポキシ
(株)製)20重量部と、p-ニトロベンジルトリフェニ
ルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート3重量部
とを均一に混合して熱硬化性樹脂組成物を得た。
【0058】この熱硬化性樹脂組成物をガラス板上に塗
布し、160℃で4時間加熱して完全に硬化した。な
お、この熱硬化性樹脂組成物は、40℃で6ヵ月の保存
条件において貯蔵しても全く変化はなく安定である。
【0059】
【実施例6】エピコート827(油化シェルエポキシ
(株)製のビスフェノールA型エポキシ化合物)60重
量部と、ビスコート300(大阪有機社製のペンタエリ
スリトールトリアクリレート)40重量部と、p-クロロ
ベンジルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアン
チモネート3重量部とを均一に混合して熱硬化性樹脂組
成物を得た。
【0060】この熱硬化性樹脂組成物をガラス板上に塗
布し、155℃で5時間加熱して完全に硬化した。な
お、この熱硬化性樹脂組成物は、40℃で6ヵ月の保存
条件において貯蔵しても全く変化はなく安定である。
【0061】
【実施例7】エピコート828(油化シェルエポキシ
(株)製)100重量部とベンジルトリフェニルホスホ
ニウムヘキサフルオロアンチモネート5重量部とを均一
に混合して熱硬化性樹脂組成物を得た。
【0062】この熱硬化性樹脂組成物を板状の型(30
mm×150mm)に入れ、155℃で5時間加熱して完全
に硬化した。なお、この熱硬化性樹脂組成物は40℃で
6ヶ月の保存条件において貯蔵しても全く変化はなく安
定である。
【0063】
【実施例8】エピコート828(油化シェルエポキシ
(株)製)100重量部にベンジルトリフェニルホスホ
ニウムヘキサフルオロアンチモネート5重量部を添加し
て均一な樹脂組成物を得た。
【0064】この樹脂組成物を120℃で10時間加熱
しても硬化しなかった。
【0065】
【実施例9】エピコート154(油化シェルエポキシ
(株)製)80重量部、エピコート828 20重量部
を混合して、p-ニトロベンジルトリフェニルホスホニウ
ムヘキサフルオロアンチモネート3重量部を添加して均
一な樹脂組成物を得た。
【0066】この樹脂組成物を120℃、10時間加熱
しても硬化しなかった。
【0067】
【実施例10】エピコート827(油化シェルエポキシ
(株)製)60重量部とビスコート300(大阪有機社
製)のペンタエリスリトール・トリアクリレート40重
量部を混合してp-クロロベンジルトリフェニルホスホニ
ウムヘキサフルオロアンチモネート3重量部を添加して
均一な樹脂組成物を得た。
【0068】この樹脂組成物を120℃で10時間加熱
しても硬化しなかった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(I) 【化1】 (式中、Rは水素、塩素またはニトロ基である)で示さ
    れるベンジルホスホニウム塩。
  2. 【請求項2】 下記式(I) 【化2】 (式中、Rは水素、塩素またはニトロ基である)で示さ
    れるベンジルホスホニウム塩からなる重合触媒。
  3. 【請求項3】 熱硬化性樹脂に、下記式(I) 【化3】 (式中、Rは水素、塩素またはニトロ基である)で示さ
    れるベンジルホスホニウム塩からなる重合触媒を配合し
    てなる熱硬化性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 熱硬化性樹脂に、下記式(I) 【化4】 (式中、Rは水素、塩素またはニトロ基である)で示さ
    れるベンジルホスホニウム塩からなる重合触媒を配合し
    てなる熱硬化性樹脂組成物を、140〜180℃に加熱
    してなる硬化樹脂組成物。
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