JPS58176211A - エポキシ樹脂組成物の硬化方法 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物の硬化方法

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JPS58176211A
JPS58176211A JP5956582A JP5956582A JPS58176211A JP S58176211 A JPS58176211 A JP S58176211A JP 5956582 A JP5956582 A JP 5956582A JP 5956582 A JP5956582 A JP 5956582A JP S58176211 A JPS58176211 A JP S58176211A
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JP
Japan
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epoxy resin
curing
equivalent
aliphatic diamine
phenylenediamine
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Pending
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JP5956582A
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English (en)
Inventor
「くれ」松 一彦
Kazuhiko Kurematsu
Kazutaka Matsumoto
松本 一高
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (1)  発明の属する技術分野 本発明は、耐クラツク性の良好なエポキシ樹脂硬化物を
得るためのエポキシ樹脂組成物の硬化方法に関する。
(2)従来技術とその問題点 エポキシ樹脂は、電気特性、機械特性および接着力など
がすぐれているために、電気機器および機械部品の注形
や成形およびポツティング、シーリング、接着材料とし
て広く使用されている。しかし、硬化に伴なう収縮や低
温環境にさらされるとおこゐ収縮によって内部応力を生
じ、樹脂硬化物自体のクラックや樹脂と被埋込み物ある
いは被接着物とのけ〈離をおこし易い。
エポキシ樹脂組成物の耐クラツク性の改善のため、従来
法の方法がとられている。
第1Kエポキシ樹脂に可とう性行与剤を加えて硬化させ
、内部応力を分散させる方法である。この方法は、クラ
ックの発生する温度を低くすることができるが、それK
ともないガラス転移点は低下し、このために硬化物の耐
熱性が悪くなるという問題点がある。
第2は、シリカ、アルミナなどの熱膨張係数の小さな無
機物光てん剤粉末をエポキシ樹脂に50〜90容量チの
範囲で配合することにより金属、セラミック、ガラスな
どの被埋込物または被接着物と樹脂組成物の熱膨張係数
の差を小さくすることにより、内部応力を低減し、クラ
ックを防ぐ方法である。しかし樹脂に50容量−以上の
無機物光てん剤を配合した樹脂組成物の流動性は著るし
く損なわれ、そのため注形や成形およびボッティング、
シーリング接着などの作業が困Sになる間顆点がある。
(3)発明の目的 本発明は上述した様々可とう性行与剤を加えることによ
りガラス転移点の低下、あるいは多量に無機物光てん剤
を加えることKよる作業性の低下のない耐クラツク性に
優れたエポキシ樹脂組成物による硬化物の製造方法を提
供することを目的とするものである。
(4)発明の概要 本発明はエポキシ樹脂と次式で示される脂肪族ジアミン H,N−(−CH,姶NH。
(但しnは4以上の整数) およびフェニレンジアミンからなるエポキシ樹脂組成物
を60〜120℃で第1次の加温後、120〜160℃
で第2次の加温をすることを特徴とするエポキシ樹脂組
成物の硬化方法であり、411FJ/C脂肪族ジアミン
は1級アミン基間の距離がフェニレンジアミンの分子径
の1.25倍以上であることを特徴とする。
またエポキシ樹脂1当量に対して、脂肪族ジアミンは当
量比0.2〜1.0相当量を添加し、さらにフェニレン
ジアミンを当量比1.0〜0.2相当量を脂肪族ジアミ
ンとフェニレンジアミンとの添加量の和が当量比0.7
〜1.2相当量となるように添加したエポキシ樹脂組成
物の硬化方法に関する。
本発明は、脂肪族ジアミンがフェニレンジアミンに比べ
架橋反応速度が大きいので、60〜120℃の硬化温度
ではエポキシ樹脂との架橋反応は、脂肪族ジアミンから
はじまる。を九脂肪族ジアミンの架橋反応にあずかる2
つの官症基間の距離がフェニレンジアミンの最長分子径
よりも大きいことKより、脂肪族ジアミンの架橋反応が
完了後本フェニレンジアミンの架橋反応に必要な分子運
勢が可能であり、フェニレンジアミンもひきつづき架橋
反応を完了することができる。ここで、フェニレンジア
ミンとエポキシ樹脂との架橋反応は、硬化温度を120
〜160℃とすることにより、未架橋官能基を残すこと
がなく、また架橋の均一な分布を示し、機械強度特に耐
クラツク性のすぐれた硬化物が得られる。しかし、脂肪
族ジアミンまたはフェニレンジアミンの単独での硬化反
応では、架橋反応が進むに従い、架橋反応に必要な硬化
剤の分子運動が束縛され、未反応の硬化剤が残ることに
なシ、さらに架橋密度の均一な分布を得ることが難かし
く、機械強度にも限界がある。
次に本発明の詳細な説明する。
本発明は、エポキシ樹脂と、脂肪族ジアミンおよびフェ
ニレンジアミンからなるエポキシ樹脂組成物を60〜1
20℃で第1次の加温を行なうもので、硬化温度60℃
以下では脂肪族ジアミンとエポキシ樹脂の架橋反応速度
が遅くなり、架橋反応が完了するまでに時間がかかるの
で、製造工程上好ましくなく、シかも脂肪族ジアミンや
フェニレンジアミンの析出を引き起し、架橋密度の分布
の均一な分布を得ることが出来なくなり好ましくない。
また第1次の加温を120℃以上とすると脂肪族ジアミ
ンとエポキシ樹脂の架橋反応速度が速くなるが、フェニ
レンジアミンとエポキシ樹脂との架橋反応も促進される
。したがって脂肪族ジアミンとエポキシ樹脂の架橋反応
が完了する前にフェニレンジアミンとエポキシ樹脂の架
橋反応が進み脂肪族ジアミンは分子径が大きいので、分
子運動が束縛され、未反応硬化剤として残ることになり
、すなわち架橋密度の均一な分布を得ることができなく
なり好ましくない。さらに脂肪族ジアミンとエポキシ樹
脂の架橋反応が硬化温度60 ’0では100分間以内
で完了し、120℃では20分間以内で完了するので、
その範囲内で硬化時間を適宜選択するのが好ましい。
一方、第1次の硬化反応の工程に引き続き、120〜1
60℃で第2次の加温を行なうが、硬化温度120℃以
下では、脂肪族ジアミンとエポキシ樹脂の架橋により、
フェニレンジアミンの分子運動とエポキシ樹脂の分子鎮
運動が束縛されるので、フェニレンジアミンと≠ボキシ
樹脂の架橋反応速度が遅くなり、架橋反応が完了するま
でに時間がかかるので製造工程上好ましくなく、シかも
未反応のフェニレンジアミンが残ることになり、ので好
ましくない。また第2次の加温を160 ”0以上とす
るとフェニレンジアミンとエポキシ樹脂の硬化発熱量が
大きくなるので、硬化物に大きな内部ひずみを残すこと
になり、クラックを発生しやすくなり好ましくない。さ
らに、フェニレンジアミンとエポキシ樹脂の架橋反応が
硬化温度120°Cでは250分間以内で完了し、16
0”Oでは60分以内間で完了するので、その範囲内で
硬化時間を適宜選択するのが製造工程上好ましい。
次に本発明に使用できる材料について説明する。
本発明に使用するエポキシ樹脂は、1分子中に2個以上
のエポキシ基を有する化合物なら特に限定はない。例え
ば、グリシジルコ−チル型、グリシジルエステル型、線
状脂肪族エポキシサイド型、脂環族エポキシサイド型、
ノボラック型、複素環族エポキシサイド型などで単独あ
るいa混合物として用いても良い。上記エポキシ樹脂の
分子量は特に限定しないが作業温度で液状を示す、分子
量1000以下のものが好ましい。
また本発明において用いる脂肪族ジアミンは次式であら
れされる。
H2N+CH8+−NH! (但しnは4以上の整数)ジアミンであり、たとえば1
.4〜ジアミノブタン(n=4.官能基間距離=6.2
5k)、1.5−ジアミノペンタン(n=5.官能基間
距離= 7.52^)、1.6−ジアミツヘキサン(n
=6.官能基間距離= 8.79^)。
1.7−ジアミノへブタン(n=7.官能基間距離=1
0.06A)、1.8−ジアミノオクタy(n=9゜官
能基間距離=11.33^)、1.9−ジアミノオクタ
(n=9.官能基間距離=12.60尺)。
1.10−ジアミノデカン(n=to、官能基間距離=
13.87&)、1.12−ジアミノドデカン(n=1
2 、官能基間距離=16.41A)などがある。また
これらの混合物であっても良い。
また本発明において用いるフェニレンジアミンは、オル
ンフエニレンジアミン、メタフェニレンジアミンおよび
パラフェニレンジアミンの異性体のいづれでも良く、さ
らにそれらの混合物であっても良い。なおオルソフェニ
レンジアミン、メタフェニレンジアミン、およびパラフ
ェニレンジアミンの分子径はそれぞれ約411,6.5
&および7.5人であ石。
脂肪族ジアミンの1級アミン基間距離がフェニレンジア
ミンの最大分子径に比較して、1.25倍v上とする理
由は、脂肪族ジアミンが硬化終了後も、フェニレンジア
ミンの架橋反応に必要な分子運動が可能であり、したが
って脂肪族ジアミンの1級アミン基による架橋反応が完
了後も、フェニレンジアミンはひきつづき架橋反応を進
め完了することができるためである。脂肪族ジアミンの
1級アミノ基間距離がフェニレンジアミンの1,25倍
以内とすると、脂肪族ジアミンの硬化反応が完了するこ
とにより、フェニレンジアミンの硬化反応に必要な分子
運動ができにくくなり、フェニレンジアミンの架橋反応
は完了せず未反応のフェニレンジアミンを残すことにな
り、エポキシ樹脂の未架橋部分が存在し1機械強度、特
に耐クラツク性の改善とならないためである。
したがって、オルソフェニレンジアミンを第2の硬化剤
として用いると!には、nが4以上のいずれの脂肪族ジ
アミンと組合せても良く、メタフェニレンジアミンを第
2の硬化剤ルして用いみときには、nが6以上のいずれ
の脂肪族ジアミンと組合せても良く、またパラフェニレ
ンジアミンを第2の硬化剤として用いるときには、nが
7以上のいずれの脂肪族ジアミンと組合わせても良い。
脂肪族ジアミンはエポキシ樹脂に対する当量比として0
.2〜1.0相当量を配合することが望ましく、当量比
0.2相当量以下では、耐クラツク性が乏しく、当量比
1.0相当量以上では耐熱性が悪くなる。
またフェニレンジアミンは、°エポキシ樹脂に対する当
量比として、脂肪族ジアミンの当量比との和が0.7〜
1.2相当量となる轡に1.0〜0.2相当量配合する
ことが望ましく、縞量比02相当量以下では、耐熱性が
悪くかり、当量比1.0以上では耐クラツク性が乏しく
なる。
(5)発明の効果 本発明によればエポキシ樹脂硬化物の耐熱性を低下させ
ること力く、耐クラツク性を著るしく向上することが可
能である。
(6)発明の実施例 以下本発明を実施例により説明する。なお樹脂硬化物の
熱変形温度は、A8TM D648−56の方法により
測定した。また樹脂硬化物の破壊強度(P)を図に示す
試料により高滓オートグラフで測定し、次式により 破壊しん性値(K)を求めた。ここでtは試料の厚さで
ありtmは試料の厚さ+1)から破壊を導ひく溝の深さ
を差しひいた厚さを示す。νはポアソン比でありWは試
料の幅を示し、協は破壊応力のモーメントの長さを示す
。kは定数である。すなわち今回測定した試料でB t
n=2m+、 t−4mm、 W= 60w 、 Wm
=10m+ 、 ν=0.35 、 k=173の6値
である。
実施例1゜ 1.2−ジアミノエタン(官能幕間距離=3.7λ)と
1.4−ジアミノブタン(官能基間距離=6.3k)と
1.6−ジアミツヘキサン(官能幕間距離=8,79k
)と1.8−ジアミノオクタン(官能基間距離=11.
3k)と1.12−ジアミノドデカン(官能基間距離=
ls、4i)およびオルソフェニレンジアミン(分子径
= 4.8 X)とメタフェニレンジアミン(分子径=
6.5人)とパラフェニレンジアミン(分子径= 7.
51 )の配合をビスフェノール人ジグリシジルエーテ
ル型エポキシ樹脂(エビコー)828.シェル社製エポ
キシ当量190)の1当量に対する当量比で第1表に示
した。表IK示す組成で各硬化剤をエポキシ樹脂に溶解
せしめた後に、各硬化条件で、第1図に示す形状の試験
片を得た。第1表の実施例A−Dと比較例a % Cを
比較すると、脂肪族ジアミンのアミン官能基間距離が、
フェニレンジアミンの分子径より1.25M以上でない
と良好な破壊しん性値を示さない。また比較例d−jは
、各硬化剤単独の場合であり、破壊しん性値および熱変
形温度ともに、実施例A〜Dに劣る。以1ホ旬 実施例2゜ ビッツエノール人ジグリシジルエーテル型のエポキシ樹
脂(エピコート828.シェル社製、エポキシ当量19
0)の1当量に対して、1.12−ジアミノドデカ/と
メタフェニレンジアミンの配合量を当量比で第2表に示
した。可とう性付与剤としてポリエチレングリコールは
エポキシ樹脂100重量部に対する重量部で示した。第
2表の実施例E−Fと比較fi3 k−tを比較すると
、第1次の加熱硬化温度が60〜120°Cで良好な破
壊しん性値と熱変形温度を示す。実施例G−Hと比較例
m −”−nを比較すると第2次の加熱硬化温度が12
0〜160℃で良好な破壊しん性値と熱変形温度を示す
ことが明らかである。実施例I−Jと比較例0〜rを比
較すると1.12−シアミツドデカントメタフェニレン
ジアミンの添加量が、ツレぞれ当量比で0.2〜1.0
相当量および1.0〜0.2相当量で、しかも硬化剤の
添加量の和が0.7〜1.2相当量のとき良好な破壊し
ん性値と熱変形温度を示すことが明らかである。比較例
S#i可とう性付与剤を添加したものであるが、実施例
E−Jに比較して耐熱性の低下をきたすことが明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
先部Iは本発明に係る破壊しん性値を測定する試料の形
状を示す。 1〜4・・・・・応 力  5・・・・試 料l久手化

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  エポキシ樹脂と次式で示される脂肪族ジアミ
      ン 1N4CH,i NH。 (但し、nは4以上の整数) とフェニレンジアミンからなるエポキシ樹脂組成物を6
    0〜120℃で纂1次の加温後120〜160℃で第2
    次の加温をすることを特徴とするエポキシ樹脂組成物の
    硬化方法。
  2. (2)  フェニレンジアミンの分子径に対して、1級
    アミノ基間の距離が1.25倍以上であることを特徴と
    する脂肪族ジアミンを添加することからかる特許請求の
    範囲第1項記載のエポキシ樹脂組成物の硬化方法。
  3. (3)  エポキシ樹脂1壱量に対して脂肪族ジアミン
    を当量比0.2〜1.0相轟を添加することからなる特
    許請求の範囲第1項記載のエポキシ樹脂組成物の硬化方
    法。
  4. (4)エポキシ樹脂1当量に対して、フェニレンジアミ
    ンを当量比1.0〜0.2相当量を添加することからな
    る特許請求の範囲第1項記載のエポキシ樹脂組成物の硬
    化方法。
  5. (5)  エポキシ樹脂1当量に対して脂肪族ジアミン
    とフェニレンジアミンの添加量の和が当量比0゜7〜1
    .2相当量となる特許請求の範囲第1項記載のエポキシ
    樹脂組成物の硬化方法。
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