生命科学関連特許情報

タイトル:特許公報(B2)_エポキシ樹脂硬化剤およびその製造方法ならびにエポキシ樹脂組成物
出願番号:2009545403
年次:2015
IPC分類:C08G 59/66,C07C 323/52,C07C 319/20,C09J 163/00


特許情報キャッシュ

浦川 慶史 宮田 英雄 山上 功 室伏 克己 JP 5653623 特許公報(B2) 20141128 2009545403 20081208 エポキシ樹脂硬化剤およびその製造方法ならびにエポキシ樹脂組成物 昭和電工株式会社 000002004 特許業務法人SSINPAT 110001070 浦川 慶史 宮田 英雄 山上 功 室伏 克己 JP 2007322329 20071213 20150114 C08G 59/66 20060101AFI20141218BHJP C07C 323/52 20060101ALI20141218BHJP C07C 319/20 20060101ALI20141218BHJP C09J 163/00 20060101ALI20141218BHJP JPC08G59/66C07C323/52C07C319/20C09J163/00 C08G 59/00−59/72 C07C 319/00−319/30 C09J 163/00−163/10 CAplus/REGISTRY(STN) 特開昭59−182817(JP,A) 特開2009−075517(JP,A) 特開2010−229258(JP,A) 特開2010−053199(JP,A) 特表2004−522566(JP,A) 特開昭61−133228(JP,A) 特開昭63−186727(JP,A) 特開昭63−186726(JP,A) 特開2010−100704(JP,A) 特開2008−065040(JP,A) 9 JP2008072266 20081208 WO2009075252 20090618 21 20110905 久保 道弘 本発明は、チオール基(−SH)に対してα位の炭素原子に分岐(置換基)を有するチオール化合物を含有するエポキシ樹脂の硬化剤およびそれを用いたエポキシ樹脂組成物に関し、さらに詳しくは、好適な可使時間を有し、かつ保存安定性にも優れたエポキシ樹脂硬化剤、およびそれを用いたエポキシ樹脂組成物に関する。 1分子中に2個以上のチオール基を有する化合物は、エポキシ樹脂や、ウレタン樹脂等と混合することにより容易に反応して硬化物になることから、シーリング材、塗料、接着剤等に広く用いられている。たとえば、「総説エポキシ樹脂(第1巻 基礎編I2003年11月19日発行)」の204頁には、低温硬化剤として種々のポリチオール系硬化剤が記載されている。しかしながら、従来のポリチオール系エポキシ硬化剤は、低温硬化性が高いものの、常温でエポキシ化合物および硬化助剤と混合したエポキシ樹脂組成物とした場合、その可使時間が3分〜5分と短く、組成物を調製している間に硬化が始まってしまうという欠点を有している。 また、チオール基は種々の官能基に対して高い反応性を有しているため、保存安定性を得ることができないという問題がある。 エポキシ樹脂の硬化剤に用いられるチオール基を含有する化合物としては、従来、1級チオール基を有する化合物が使用されている。しかしながら、1級チオール基を有する化合物は、アミン触媒によって硬化が促進されるが、可使時間が短すぎ、使用条件が限られるという課題がある。 (1)特開平8−269203号公報には、主鎖にポリエーテル部分を有し、末端に3個以上の水酸基を有するポリオールにエピハロヒドリンを付加させて得られるハロゲン末端ポリエーテルポリマーと、水硫化アルカリおよび/または多硫化アルカリとをアミド類中で反応させて得られるチオール基含有ポリエーテルポリマーが開示されている。 このポリエーテルポリマーを含有するエポキシ樹脂組成物は良好な硬化性を有することが示されているが、このエポキシ樹脂組成物をエポキシ樹脂の硬化剤として用いると、可使時間が短すぎ、エポキシ樹脂と硬化剤であるチオール化合物を混合している間に硬化が始まってしまうため、使用条件が限定されてしまう。また、エポキシ樹脂組成物の保存安定性については記載されておらず、長期に保存する場合において保存中に硬化が始まる懸念がある。 (2)WO99/54373号公報に記載のヘテロ環含有化合物を用いたエポキシ樹脂硬化組成物は低温硬化性および常温での速硬化性を有するが、そのポットライフが短いために作業性が劣る。 (3)特公平4−21693号公報には、3または4官能性ハロゲン化アルキルおよび2官能性ハロゲン化アルキルの混合物を多硫化アルカリと反応させることにより得られる共重合体であり、重合時における多官能性モノマーが全モノマーの20〜60mol%であり、かつ2〜30質量%の末端チオール基を含有するエポキシ樹脂硬化用の液状ポリサルファイドポリマーが開示されている。この液状サルファイドポリマーはアミンと併用することにより、従来のポリサルファイドポリマーに比べ硬化速度が速いことが示されているが、可使時間が短く、また得られる硬化物は、耐衝撃性および耐薬品性等に優れているが、臭気が発生するため作業性に課題がある。特開平8−269203号公報国際公開第99/54373号公報特公平4−21693号公報 本発明の目的は、好適な可使時間を持ち、保存安定性を有し、また硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物の耐水性、硬度が良好なエポキシ樹脂の硬化剤を提供すること、さらにこの硬化剤を含んだ組成物を提供することである。 上記目的に鑑み鋭意検討の結果、本発明者らは、チオール基(−SH)に対してα位の炭素原子に分岐(置換基)を有するチオール化合物が、好適な可使時間を有し、かつ保存安定性にも優れたエポキシ樹脂の硬化剤であり、さらに、硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物の耐水性、硬度が良好であり、上記課題を解決できることを見出した。 また、少なくとも1つの水酸基を含有するチオール化合物を併用することによって可使時間を制御できることを見出した。 すなわち、本発明は以下の通り要約される。[1]チオール基に対してα位の炭素原子に少なくとも一つの置換基を有するチオール化合物(P)を含むことを特徴とするエポキシ樹脂硬化剤。[2]前記チオール化合物(P)がチオール基に対してα位の炭素原子に有する置換基の少なくとも一つがアルキル基であることを特徴とする[1]に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[3]前記アルキル基が炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基であることを特徴とする[2]に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[4]前記チオール化合物(P)が少なくとも2つのチオール基を含有する化合物であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[5]前記チオール化合物(P)が、下記一般式(1)で示されることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂硬化剤。(式(1)中、Xは、置換基を有しても良い、炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、 R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、 R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、 nは0〜4の整数であり、 mは2〜8の整数である。)[6]前記チオール化合物(P)が、下記一般式(2)で示されることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂硬化剤。(式(2)中、X は置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、 R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、 R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、 mは2〜8の整数である。)[7]前記チオール化合物(P)が、下記一般式(3)で示されることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂硬化剤。(式(3)中、X は置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、 mは2〜8の整数である。)[8]前記チオール化合物(P)の、チオール基1つ当たりの分子量として定義されるチオール当量が100〜500であることを特徴とする[1]〜[7]に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[9]前記Xが置換基を有し、そのうちの少なくとも1つが水酸基であることを特徴とする[5]〜[7]に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[10]前記チオール化合物(P)の、水酸基1つ当たりの分子量として定義される水酸基当量が100〜1000であることを特徴とする[9]に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[11]前記チオール化合物(P)が、エチレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、1,2−プロピレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、1,3−プロピレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、1,4−ブタンジオールビス(3−メルカプトブチレート)、2,2−ビス(3−(3−メルカプトブチリルオキシ)−2−ヒドロキシプロピルオキシフェニル)プロパン、グリセリントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールエタンビス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、トリス(3−メルカプトブチリルオキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートに3−メルカプトブタン酸が2つ付加した化合物、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−メルカプトブチレート)、ビスフェノールAジヒドロキシエチルエーテル−3−メルカプトブチレート、4,4'−(9−フルオレニリデン)ビス(2−フェノキシエチル(3−メルカプトブチレート))、エチレングリコールビス(3−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトバレレート)、エチレングリコールビス(3−メルカプトイソバレレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトイソバレレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトイソバレレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトイソバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトイソバレレート)、およびペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトイソバレレート)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする[5]〜[10]に記載のエポキシ樹脂硬化剤。[12]多価エポキシ化合物と、[1]〜[11]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂硬化剤とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。[13]前記多価エポキシ化合物が、多価アルコールのグリシジルエーテル化合物であることを特徴とする[12]に記載のエポキシ樹脂組成物。[14]多価エポキシ化合物、硬化助剤、および[1]〜[11]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂硬化剤を含むことを特徴とする接着剤。[15]多価アルコールと、下記一般式(4)(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、R5は、水素原子、または直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜12の脂肪族基、もしくは芳香環を有する有機基であり、nは0〜4の整数である。)で示されるチオール化合物(Q)とを反応させることを特徴とするエポキシ樹脂硬化剤の製造方法。 本発明によれば、チオール基(−SH)に対してα位の炭素に分岐(置換基)を有するチオール化合物を用いることにより、好適な可使時間を持ち、かつ良好な保存安定性を有するエポキシ樹脂硬化剤を提供することができる。また、前記チオール化合物の他、上記一般式(1)で示され、Xが置換基として少なくとも一つの水酸基を有するチオール化合物を用いることにより、可使時間の調整を行うことができる。このエポキシ樹脂硬化剤を製造するとき、減圧状態で反応を行なうことによって臭気を低減することができる。さらに本発明によれば、耐水性、硬度が良好なエポキシ樹脂硬化物を形成できるエポキシ樹脂組成物を提供することができる。 以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。[I]エポキシ樹脂硬化剤 本願のエポキシ樹脂硬化剤は、チオール基に対してα位の炭素原子に少なくとも一つの置換基を有するチオール化合物(以下、チオール化合物(P)ともいう。)を含有する。ここで、チオール基に対してα位の炭素原子に少なくとも一つの置換基を有するとは、チオール基に対してα位の炭素原子が第2級炭素原子または第3級炭素原子であることを意味する。また、チオール基に対してα位とは、チオール基が直接結合している炭素原子の位置を意味する。 この置換基の少なくとも一つがアルキル基であることが好ましい。このアルキル基が、炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基であるであるとさらに好ましい。 また、チオール化合物(P)が、少なくとも2つのチオール基を含有することが好ましい。 本発明のチオール化合物(P)は、たとえば下記一般式(1)で示される構造を有し、チオール基のα位の炭素原子に置換基を有する。(式(1)中、Xは置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、nは0〜4の整数であり、mは2〜8の整数である。) 上記一般式(1)中、R1およびR2は水素原子または炭素数1〜10のアルキル基である。R1およびR2は、耐水性とショアD硬度とのバランスの観点から水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素数1あるいは2であることがさらに好ましい。 上記一般式(1)中、R3およびR4は、水素原子または炭素数1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数1〜10のアルキル基である。すなわち上記一般式(1)で示されるチオール化合物(P)は、2級または3級のチオールである。R3およびR4は可使時間と保存安定性とのバランスの観点から、どちらか一方が水素原子または炭素数1〜6のアルキル基であることが好ましく、水素原子または炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましく、水素原子または炭素数1あるいは2のアルキル基であることがさらに好ましい。 たとえば、R1およびR2がともに水素原子であり、R3およびR4のどちらか一方が水素原子であり、他方がメチル基である化合物、すなわち下記一般式(3)(式(3)中、X は置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、mは2〜8の整数である。)で表される化合物は、可使時間と保存安定性とのバランス並びに耐水性およびショアD硬度等の特性が良好であるという理由、またα,β−不飽和ケトンへのSH基の付加反応により製造できるという製法上の理由から好ましい。 上記一般式(1)中、Xは置換基を有してもよい炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基である。Xは、耐水性および硬度の観点から炭素数1〜15であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜9であることがさらに好ましい。Xが置換基を有さない場合は、炭素数1〜6の、2〜4価の脂肪族炭化水素基が特に好ましい。 Xが置換基を有する場合、その置換基としては、たとえば水酸基、アルキル基、アルキレン基、アリール基、カルボキシル基、カルボニル基、アミノ基、ニトロ基、またはエーテル結合、エステル結合もしくはウレタン結合等を含む官能基等を挙げることができ、これらのうち水酸基が特に好ましい。Xが置換基を有する場合、その置換基の数としては、特に限定されないが、1〜3個が好ましい。Xが置換基を有する場合は、置換基として水酸基を1〜3個有する、炭素数1〜6の、2〜4価の脂肪族残基が特に好ましい。 Xが置換基を有する場合は、ここでのXの価数は、Xが置換基を有していない場合の価数からその置換基の数だけ減じた数とする。たとえば、チオール化合物(P)が水酸基を4個有する化合物から誘導される場合、そのチオール化合物(P)に置換基として1個の水酸基が残存するときは、Xの価数は3価とする。 また、Xは、エーテル結合、エステル結合、ウレタン結合等を表す場合もある。 チオール化合物(P)を含有するエポキシ樹脂硬化剤は、従来のエポキシ樹脂硬化剤と比較して可使時間が長い。 チオール化合物(P)は2種以上組み合わせて使用することができる。例えば、Xが置換基として水酸基を有さないチオール化合物(P)に、Xが有する置換基のうちの少なくとも一つが水酸基であるチオール化合物(P)を併用すると、前者のチオール化合物(P)の効果により可使時間は延長されるが、後者のチオール化合物(P)の効果によりその延長される時間が短くなる。つまり、後者のチオール化合物(P)の併用により、可使時間の延長幅を制御することができ、可使時間を調整することが可能となる。この場合、前者は硬化剤、後者は硬化助剤と呼ぶことができる。 mは2〜8の整数である。mは、可使時間と保存安定性とのバランスの観点から2〜6であることが好ましく、2〜4であることがさらに好ましい。 nは0〜4の整数である。nは、耐水性の向上およびショアD硬度の向上を図ることが可能になることから、1であることが好ましい。また、nが1であると、原料入手の容易性の観点からも好ましい。すなわち、下記一般式(2)で示される化合物、さらには下記一般式(3)で示される化合物が好ましい。(式(2)中、X は置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、mは2〜8の整数である。)(式(3)中、X は置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、mは2〜8の整数である。) チオール化合物(P)の具体例としては、エチレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、1,2−プロピレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、1,3−プロピレングリコールビス(3−メルカプトブチレート)、1,4−ブタンジオールビス(3−メルカプトブチレート)、2,2−ビス(3−(3−メルカプトブチリルオキシ)−2-ヒドロキシプロピルオキシフェニル)プロパン、グリセリントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールエタンビス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、トリス(3−メルカプトブチリルオキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートに3−メルカプトブタン酸が2つ付加した化合物、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−メルカプトブチレート)、ビスフェノールAジヒドロキシエチルエーテル−3−メルカプトブチレート、4,4'−(9−フルオレニリデン)ビス(2−フェノキシエチル(3−メルカプトブチレート));エチレングリコールビス(3−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトバレレート);エチレングリコールビス(3−メルカプトイソバレレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトイソバレレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトイソバレレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトイソバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトイソバレレート)、およびペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトイソバレレート)等が例示される。前記トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートに3−メルカプトブタン酸が2つ付加した化合物としては、たとえば3−メルカプトブタン酸2−[3−(2−ヒドロキシル)−5−(2−(3−メルカプトブチリルオキシ)エチル)−2,4,6−トリオキソ−[1,3,5]トリアジナン−1−イル]エチルエステル等を挙げることができる。 エポキシ樹脂の硬化剤としてチオール化合物(P)を用いることで、好適な可使時間を有し、かつ保存安定性にも優れ、耐水性、硬度も良好な硬化物を得ることができる。また、水酸基を少なくとも1つ有するチオール化合物(P)を併用することで、可使時間の延長幅を制御することができ、可使時間を調整することが可能となる。すなわち、本発明の硬化物からなる種々の製品について高い品質が達成される。水酸基を少なくとも1つ有するチオール化合物(P)としては、グリセリンビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールエタンビス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−メルカプトブチレート)、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートに3−メルカプトブタン酸が2つ付加した化合物;トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトバレレート);トリメチロールプロパンビス(3−メルカプトイソバレレート)、ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトイソバレレート)、およびペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトイソバレレート)等が例示される。前記トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートに3−メルカプトブタン酸が2つ付加した化合物としては、たとえば3−メルカプトブタン酸2−[3−(2−ヒドロキシル)−5−(2−(3−メルカプトブチリルオキシ)エチル)−2,4,6−トリオキソ−[1,3,5]トリアジナン−1−イル]エチルエステル等を挙げることができる。好ましくはペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、およびトリメチロールプロパンビス(3−メルカプトブチレート)が挙げられる。これらは1種単独で用いることも、2種以上を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。 チオール化合物(P)のチオール当量は、特に限定されないが、好ましくは100〜500であり、より好ましくは100〜400であり、さらに好ましくは100〜300である。 チオール当量とは、チオール基1つ当たりの分子量である。チオール当量は、ヨウ素滴定法にて測定され、具体的には、チオール化合物(P)0.2gをクロロホルム20mlに溶解させ、さらにイソプロパノール10ml、水20ml、でんぷん指示薬1mlを添加した後、ヨウ素溶液で滴定して測定される。 チオール化合物(P)の水酸基当量も、特に限定されないが、好ましくは100〜1000であり、より好ましくは100〜800であり、さらに好ましくは100〜600である。 水酸基当量とは、水酸基1つ当たりの分子量である。水酸基当量は、塩化アセチル−水酸化カリウム滴定法にて測定され、具体的には、チオール化合物(P)の水酸基をピリジン中、塩化アセチルを用いてアセチル化した後、過剰の試薬を水で分解し、生成した酢酸を水酸化カリウム/メタノール溶液で滴定して測定される。 本発明に係るエポキシ樹脂硬化剤は、上記チオール化合物のみからなっていてもよく、また他の硬化剤成分を含んでいてもよい。他の硬化剤成分としては、たとえばポリアミン、ポリアミドアミン、酸無水物、ジシアンジアミド、フェノール、イミダゾール等を挙げることができる。[II]エポキシ樹脂硬化剤の製造方法 本発明のエポキシ樹脂硬化剤に使用されるチオール化合物(P)は、たとえば(i)多価アルコールに、(ii)チオール基に対してα位の炭素原子に置換基を有し、且つオキシカルボニル基またはカルボニルオキシ基を含有するチオール化合物(Q)(以下、単に「チオール化合物(Q)ともいう。」)を、(iii)酸触媒あるいは無触媒で反応させることで得られる。 (i)本発明で用いられる多価アルコールは、下記一般式(5)で示される。 式(5)中のXは、前記(1)式におけるXの定義と同義である。tは2〜8の整数である。 このような多価アルコールとして、具体的にはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、トリシクロデカンジメタノール、(2,2−ビス(2−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン)、ビスフェノールAアルキレンオキシド付加物、ビスフェノールFアルキレンオキシド付加物、ビスフェノールSアルキレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,3−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、2,4−ヘキサンジオール、3,4−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、9,9−ビス[4−(2−ヒドロキシエチル)フェニル]フルオレン等の2価のアルコール;グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、ヘキサントリオール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ショ糖等の3価以上のアルコールが挙げられる。 上記の中では、可使時間および硬度の観点から3価以上のアルコールが好ましい。 なお、上記多価アルコールが3価以上である場合には、少なくとも2個の水酸基がチオール化合物(Q)と反応していればよく、水酸基が残存していてもよい。 また、多価アルコールの代わりに多価アミンを用いることができ、その具体例として、 トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,8−オクタメチレンジアミン、1,12−ドデカメチレンジアミン、o−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、o−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、メンタンジアミン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、イソホロンジアミン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、スピロアセタール系ジアミン等が挙げられる。 (ii)本発明で用いられるチオール化合物(Q)は、チオール基に対してα位の炭素原子に置換基を有し、且つオキシカルボニル基またはカルボニルオキシ基を含有するチオール化合物である。これらのうち、チオール基に対してα位の炭素原子の置換基の少なくとも一つがアルキル基である化合物が好ましく、さらに、そのアルキル基が炭素数1〜10の直鎖または分岐のアルキル基であることが好ましい。 このような化合物は、たとえば下記一般式(4)で示される。(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、R5は、水素原子、または直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜12の脂肪族基、もしくは芳香環を有する有機基であり、nは0〜4の整数である。) (4)式中のR1、R2、R3およびR4、ならびにnは前記(1)式におけるR1、R2、R3およびR4、ならびにnの定義と同義である。 R5は、水素原子、または直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜12の脂肪族基、もしくは芳香環を有する有機基である。反応性という観点からR5は水素原子または直鎖もしくは分岐構造を有する炭素数1〜6の脂肪族基であることが好ましく、R5が水素原子または直鎖もしくは分岐構造を有する炭素数1〜4の脂肪族基であることがより好ましく、R5が水素原子または直鎖構造を有する炭素数が1もしくは2の脂肪族基であることがさらに好ましい。 上記チオール化合物(Q)として、具体的には、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプト酪酸、2−メルカプトイソ酪酸、3−メルカプトイソ酪酸、3−メルカプト−3−メチル酪酸、2−メルカプト吉草酸、4−メルカプト吉草酸、3−メルカプトイソ吉草酸、3−メルカプトブタン酸メチル、3−メルカプトブタン酸エチル、4−メルカプト吉草酸メチル、4−メルカプト吉草酸エチル、3−メルカプトイソ吉草酸メチル、3−メルカプトイソ吉草酸メチル、2−メルカプトプロピオン酸エチルエステル等が挙げられる。 また、チオール化合物(Q)が2個以上のチオール基を含有することができる。 上記多価アルコールとチオール化合物(Q)とを反応させる際のモル比は、通常、多価アルコール中の水酸基1molに対して、チオール化合物(Q)を1〜1.5mol用いることができるが、水酸基が残存してもよい場合は特に限定されない。 (iii)本発明のチオール化合物(P)を製造する際、酸触媒を用いることもできる。酸触媒を使用することにより、反応速度を速くすることができる。 酸触媒としては、特に限定されるものではないが、プロトン酸であることが好ましく、たとえば、p−トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、カンファースルホン酸、ベンゼンスルホン酸、o−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ブタンスルホン酸、イソブタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、硫酸、塩酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、H型イオン交換樹脂等を用いることができる。 これらの酸触媒は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。酸触媒の添加量は、多価アルコール1molに対して0.1〜15mol%が好ましく、より好ましくは0.5〜10mol%である。15mol%を超えると反応時に副反応が起きる可能性があり、0.1mol%未満であると反応速度を速くする触媒効果が得られない。 上記多価アルコールとチオール化合物(Q)とを反応させる際に、減圧にて行う場合、通常、溶媒は必要ではないが、副生する水あるいはアルコールと共沸させる場合等、必要に応じて用いることができる。 常圧にて反応させる場合は種々の溶剤を用いることができ、その具体例としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等を挙げることができる。これらの溶媒は1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の割合で組み合わせて用いてもよい。 該反応溶媒の使用量は特に限定されないが、多価アルコール10質量部に対して5〜200質量部用いることができ、好ましくは10〜100質量部である。 本発明は反応を大気圧よりも低い圧力下、つまり減圧条件にて行うことができる。減圧条件において反応を行うことで、臭気成分を除去することができ、その結果、チオール化合物(P)を含有する硬化剤の臭気を低減させることができる。 また、減圧にすることで副生する水あるいはアルコールを留去させながら反応を行うことができ、反応を促進させることにより反応時間の短縮、生産性の向上を図ることができる。 反応圧力は低圧である方が好ましく、具体的には1〜400mmHgで反応させることが好ましい。より好ましくは1〜300mmHgである。 なお、チオール化合物(P)の製造は、減圧条件に限られず、常圧でも行うことができる。 上記多価アルコールとチオール化合物(Q)との反応における反応温度は、80〜160℃、好ましくは100〜140℃である。 上記の条件にて反応を行うことで、副反応が抑えられ良好な収率、純度でチオール化合物(P)を得ることができる。[III]エポキシ樹脂組成物 本発明のエポキシ樹脂組成物は、主剤となる多価エポキシ化合物である(A)エポキシ樹脂および上記(B)エポキシ樹脂硬化剤を含有し、さらに(C)硬化助剤を含有することができる。 (B)エポキシ樹脂硬化剤は、前記チオール化合物(P)を含有する。このチオール化合物(P)は、(A)エポキシ樹脂の硬化剤として使用することができる。 (A)エポキシ樹脂としては、具体的にビスフェノールA、ハロゲン化ビスフェノールA、ビスフェノールF、ハロゲン化ビスフェノールF、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロカテコール、4,4'−ジヒドロキシビフェニル、1,5−ヒドロキシナフタレン等の多価フェノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコールおよびオキシ安息香酸、フタル酸等の芳香族ジカルボン酸にエピクロロヒドリンを付加させて得られるエポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。(A)エポキシ樹脂としては、特に多価アルコールのグリシジルエーテル化合物が好適である。 市販されているエポキシ樹脂製品としては、たとえば、ジャパンエポキシレジン(株)製のエピコート828、1001、801、806、807、152、604、630、871、YX8000、YX8034、YX4000、カージュラE10P、大日本インキ化学工業(株)製のエピクロン830、835LV、HP4032D、703、720、726、HP820、(株)ADEKA製のEP4100、EP4000、EP4080、EP4085、EP4088、EPU6、EPR4023、EPR1309、EP49−20、ナガセケムテックス(株)製デナコールEX411、EX314、EX201、EX212、EX252、EX111、EX146、EX721、信越化学工業(株)製KBM403、KBE402等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。これらはそれぞれ1種単独で用いることも、2種以上を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。 本発明のエポキシ樹脂組成物には、(A)エポキシ樹脂と(B)エポキシ樹脂硬化剤に含まれるチオール化合物(P)との硬化反応を促進させるために、(C)硬化助剤を加えることができる。 上記(C)硬化助剤としては、塩基性化合物を用いることができる。塩基性化合物の具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、テトラエチルメチレンジアミン、テトラメチルプロパン−1,3−ジアミン、テトラメチルヘキサン−1,6−ジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、ペンタメチルジプロピレントリアミン、ビス(2−ジメチルアミノエチル)エーテル、エチレングリコール(3−ジメチル)アミノプロピルエーテル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、N,N,N'−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、N,N−ジメチルアミノメチルフェノール、N,N−ジメチルプロピルアミン、N,N,N',N’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、N−メチルピペリジン、N,N'−ジメチルピペラジン、N,N−ジメチルベンジルアミン、ジメチルアミノメチルフェノール、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−ノネン−5、6−ジブチルアミノ−1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−ウンデセン−7、1,2−ジメチルイミダゾール、ジメチルピペラジン、N−メチル−N'−(2−ジメチルアミノ)−エチルピペラジン、N−メチルモルホリン、N−(N',N'−ジメチルアミノ)エチル)モルホリン、N−メチル−N'−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、トリエチレンジアミン、およびヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。これらの中で3級アミンが好ましく、特に好ましくはN,N−ジメチルベンジルアミン、および2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノールである。これらは1種単独で用いることも、2種以上を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。 上記(C)硬化助剤としては、リン原子含有化合物を用いることもできる。リン原子含有化合物の具体例としては、エチルホスフィン、フェニルホスフィン、ジメチルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス(p−トリル)ホスフィン、トリス(アルキルフェニル)ホスフィン、トリス(アルコキシフェニル)ホスフィン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリアルキル、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、および1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは1種単独で用いることも、2種以上を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。 市販されている硬化助剤製品としては、たとえば、ジャパンエポキシレジン(株)製エピキュア3010、四国化成工業(株)製のイミダゾール化合物2PZ、2PHZ、2P4MHZ、C17Z、2MZ−A、2E4MZ−CNS、2MA−OK、味の素ファインテクノ(株)製アミキュアPN23、PN31、PN40J、PN−H、MY24、MY−H、(株)ADEKA製EH−3293S、EH−3366S、EH−3615S、EH−4070S、EH−4342S、EH−3731S、旭化成ケミカルズ(株)製ノバキュアHX−3742、HX−3721、富士化成工業(株)製FXE−1000、FXR−1030、FXR−1080、FXR−1110等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 本発明のエポキシ樹脂組成物における(A)エポキシ樹脂、(B)硬化剤、および(C)硬化助剤の配合量は特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜決定できる。(A)エポキシ樹脂の使用量は、(B)硬化剤のチオール基1molに対して、好ましくはエポキシ基0.6〜1.7molであり、より好ましくはエポキシ基0.7〜1.5molであり、さらに好ましくは0.7〜1.3molである。 (C)硬化助剤の使用量は、(B)硬化剤100質量部に対して、好ましくは0.01〜15質量部であり、より好ましくは0.05〜10質量部であり、さらに好ましくは0.05〜5質量部である。硬化助剤の使用量が15質量部を超えると刺激臭が強くなり、作業性に劣る場合がある。 本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、(a)熱可塑性樹脂、(b)脱臭剤、(c)シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の密着性向上剤、(d)ヒンダードアミン類、ハイドロキノン類、ヒンダードフェノール類等の酸化防止剤、(e)ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、サリチル酸エステル類、金属錯塩類等の紫外線吸収剤、(f)金属石けん類、重金属(たとえば亜鉛、錫、鉛、カドミウム等)の無機および有機塩類、有機錫化合物等の安定剤、(g)フタル酸エステル、リン酸エステル、脂肪酸エステル、エポキシ化大豆油、ひまし油、流動パラフィンアルキル多環芳香族炭化水素等の可塑剤、(h)パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、重合ワックス、密ロウ、鯨ロウ低分子量ポリオレフィン等のワックス類、(i)ベンジルアルコール、タール、ピチューメン等の非反応性希釈剤、(j)低分子脂肪族グリシジルエーテル、芳香族モノグリシジルエーテル等や(メタ)アクリレートエステル類等の反応性希釈剤、(k)炭酸カルシウム、カオリン、タルク、マイカ、ベントナイト、クレー、セリサイト、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ガラス粉、ガラスバルーン、シラスバルーン、石炭粉、アクリル樹脂粉、フェノール樹脂粉、金属粉末、セラミック粉末、ゼオライト、スレート粉等の充填剤、(l)カーボンブラック、酸化チタン、赤色酸化鉄、パラレッド、紺青等の顔料または染料、(m)酢酸エチル、トルエン、アルコール類、エーテル類、ケトン類等の溶剤、(n)発泡剤、(o)シランカップリング剤、モノイソシアネート化合物、カルボジイミド化合物等の脱水剤、(p)帯電防止剤、(q)抗菌剤、(r)防かび剤、(s)粘度調製剤、(t)香料、(u)難燃剤、(v)レベリング剤、(w)分散剤、および(x)ラジカル重合開始剤等を含有することができる。これらは1種単独で用いても、2種以上を任意の割合で組み合わせて用いることもできる。 本発明のエポキシ樹脂組成物の調製方法としては、用いられる材料を混合、分散できる方法であれば特に限定されず、たとえば以下の方法が考えられる。(イ)ガラスビーカー、缶、プラスチックカップ、アルミカップ等の適当な容器中にて、撹拌棒、へら等により混練する。(ロ)ダブルヘリカルリボン翼、ゲート翼等により混練する。(ハ)プラネタリーミキサーにより混練する。(ニ)ビーズミルにより混練する。(ホ)3本ロールにより混練する。(ヘ)エクストルーダー型混練押し出し機により混練する。 本発明の使用方法は特に限定されないが、たとえば5〜40℃の常温、40〜200℃の高温条件のいずれでも使用することができる。温度が高い方が可使時間は短縮し、さらに硬化速度を速くできるため、短時間で硬化物を得ることができるが、着色等の懸念があるので、5〜100℃が好ましく、5〜40℃がより好ましい。 本発明のエポキシ樹脂組成物およびその硬化物は、(a)重防食塗料、防食コーティング剤、塗り床用コーティング剤、外装用塗料、自動車用塗料、紛体塗料、プライマー等の塗料・コーティング剤、(b)構造用接着剤、弾性接着剤、溶剤型反応性接着剤、粘接着剤、感圧接着剤等の接着剤、(c)シーリング剤、(d)コンクリート用補修注入剤、(e)繊維強化積層物等の積層物用マトリクス樹脂、(f)注型絶縁材、半導体用封止剤、層間絶縁材、エッチングレジスト材、メッキレジスト、ソルダーレジスト等のエレクトロニクス用材料、(g)補修用パテ、および(h)その他含浸、注入、成型等に用いることができる。 たとえば、前述の多価エポキシ化合物、硬化助剤、およびエポキシ樹脂硬化剤を混合することにより接着剤を得ることができる。 以下、実施例および比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載により何らの限定を受けるものではない。 実施例中の「部」は「質量部」を意味する。(合成例1)[ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(PE4MB)およびペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)(PE3MB)の混合物の合成] ペンタエリスリトール(東京化成工業(株)製)12.5g(91.8mmol)、3−メルカプトブタン酸(淀化学(株)製)51.0g(424mmol)、p−トルエンスルホン酸・1水和物(純正化学(株)製)0.93g(4.89mmol)を200mL容ナスフラスコに仕込み、冷却管、留出水トラップ装置および真空ポンプを装着した。 内容物を攪拌しながらフラスコ内を10mmHgまで減圧し、90℃に加熱した。還流開始から4時間後に100℃に、さらに15分後に110℃に昇温した。そのまま2.5時間反応させた後、室温まで冷却した。トルエン100mLを添加後、純水100mLにて2回洗浄を行った。次に、トルエン溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで中和洗浄を2回行い、さらに純水100mLで2回洗浄を行った。トルエンを留去し、真空乾燥を行い、淡黄色液体の硬化剤1を得た。この硬化剤1の組成は、PE4MB:91.5%、PE3MB:3.9%、その他:ペンタエリスリトールビス(3−メルカプトブチレート)、PE3MBのp−トルエンスルホン酸付加体、3−メルカプトブタン酸のジスルフィド体、PE4MBの3−メルカプトブタン酸付加体であった。ここでPE4MBの3−メルカプトブタン酸付加体とは、「3−(3−メルカプトブチリルスルファニル)ブタン酸 3−(3−メルカプトブチリルオキシ)−2,2−ビス−(3−メルカプトブチリルオキシメチル)プロピルエステルであり、3−メルカプトブタン酸のジスルフィド体とは、3−(2−カルボキシ−1−メチル−エチルジスルファニル)−ブタン酸である。また、この合成液1におけるPE4MBおよびPE3MBの収量は48.9gであり、収率は97.8%であった。得られた硬化剤1に含有されるPE4MBのチオール当量は136g/eq.であり、PE3MBのチオール当量は146g/eq.であった。また、PE3MBの水酸基当量は、443g/eq.であった。(合成例2)[トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)(TPMB)の合成] トリメチロールプロパン(東京化成工業(株)製)13.4g(100mmol)、3−メルカプトブタン酸(淀化学(株)製)37.8g(315mmol)、p−トルエンスルホン酸・1水和物(東京化成工業(株)製)1.80g(9.45mmol)、トルエン100gを200mL容ナスフラスコに仕込み、Dean−Stark装置および冷却管を装着した。内容物を攪拌しながら110℃に加熱した。反応開始から32時間後に放冷し、純水で2回洗浄後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100mLで反応液を中和した。さらに、反応液を純水にて1回洗浄した後、トルエンを留去し、真空乾燥を行い、無色透明液体の硬化剤2を得た。この硬化剤2におけるTPMBの収量は42.4gであり、収率は96.3%であった。得られた硬化剤2に含有されるTPMBのチオール当量は144g/eq.であった。 以下、性能評価について例示する。 実施例に使用した材料は下記の通りである。EP828:ジャパンエポキシレジン(株)製、ビスフェノールA型グリシジルエーテル、商品名「エピコート828(登録商標)」、エポキシ当量186g/eq.硬化剤1:上記合成例1で得られたPE4MBおよびPE3MBを主成分とする混合物硬化剤2:上記合成例2で得られたTPMBを主成分とする混合物PE4MB:ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、上記合成例1で得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製することにより得られた物質PE3MB:ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、上記合成例1で得られた混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで分離精製することにより得られた物質QX40:ジャパンエポキシレジン(株)製、4官能脂肪族ポリチオール(1級チオール)、ペンタエリスリトール テトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、商品名「エピキュアQX40(登録商標)」、チオール当量127g/eq.3−800:ジャパンエポキシレジン(株)製、ポリチオール、ポリ[オキシ(メチル−1,2−エタンジイル)],a−ヒドロ―w―(2−ヒドロキシ―3―メルカプトプロポキシ)−a,a‘,a“−エーテル ウイズ 2−(ヒドロキシメチル)−2−メチル−1,3−プロパンジオール、商品名「カップキュア(登録商標)3−800」、チオール当量296g/eq.3010:ジャパンエポキシレジン(株)製、2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、商品名「エピキュア3010(登録商標)」TETA:東京化成工業(株)製、トリエチレンテトラミンDMBA:東京化成工業(株)製、N,N−ジメチルベンジルアミン[1]可使時間(実施例1) (A)エポキシ樹脂として100質量部のEP828に対して、(B)硬化剤として合成例1で得た硬化剤1を70質量部、および(C)硬化助剤として3010を10質量部、25℃で加えて混合し、硬化開始の時間を測定した。反応熱により組成物の温度が60℃となった時を硬化開始とした。混合を開始した時点から硬化開始の時点までの時間を可使時間とし、表1に示した。(比較例1) 実施例1において、硬化剤1に代えて、QX40を70質量部使用する以外は、実施例1と同様にして可使時間を測定し表1に示した。 表1より本発明による実施例1は、硬化が開始する時間が15分以下であり、かつ適度な可使時間を有するため作業性が良好である。一方、比較例1は可使時間が短すぎ、エポキシ樹脂と硬化剤であるチオール化合物を混合している間に硬化が始まるため、作業性に劣り使用条件は限られる。(実施例2〜7) 表2に示す組成を有する各組成物につき、実施例1と同様にして可使時間を測定し、表2に示した。配合数値の単位は、質量部である。表2より水酸基を1つ有するPE3MBの含有量を多くするほど可使時間の延長幅が短くなり、結果としてPE4MBにPE3MBを混合して使用することにより、可使時間を制御できることがわかる。[2]60℃保存安定性(実施例8および9、比較例2および3) 表3に示す組成を有する各組成物を60℃に設定した恒温器に入れ、60℃において硬化するまでの日数を求め、60℃保存安定性として表3に示した。配合数値の単位は、質量部である。組成物の粘度が25℃にて1000Pa・s以上となった時点を硬化した時点とした。なお、日数の値が大きいほど保存安定性に優れることを示す。 表3より本発明による2級チオールであるPE3MBおよびPE4MBを含有する硬化剤1を用いた実施例8および9では、60℃において優れた保存安定性を有することがわかる。これにより硬化剤とエポキシ樹脂、または硬化剤と硬化助剤を混合し1液として保存することも可能であることがわかる。 一方、1級チオールであるQX40を用いた比較例2および3では、保存安定性に劣り、可使時間の短縮と保存安定性を両立できないことがわかる。[3]耐水性(実施例10、参考例、比較例4および5)[硬化物の調製] 表4に示す組成を有する各組成物を、JIS−K7209に準拠し、50mm径、厚み3mmになるように型に流し込み、25℃で24時間硬化させ硬化物を得た。 上記[硬化物の調製]で得られた硬化物を98℃に設定した恒温水槽に24時間浸漬させた後、恒温水槽から取り出し、表面の水分を十分ふき取ってから重量(M2)を測定し、重量(M2)と浸漬前の重量(M1)とから(6)式により吸水率(α)を算出し、表4に示した。配合数値の単位は、質量部である。なお、この吸水率(α)の値が小さい方が、耐水性が良好であることを示す。 実施例10および参考例から、2級チオールであるPE3MBおよびPE4MBを含有する硬化剤1を含む組成物により形成された硬化物および2級チオールであるTPMBを含有する硬化剤2を含む組成物により形成された硬化物は、比較例に示すような従来のチオール化合物と比較し、吸水率が小さく、耐水性に優れることがわかる。[4]ショアD硬度(実施例12、比較例6) 前記[硬化物の調製]と同様にして、表5に示す組成を有する組成物から硬化物を得た。JIS−Z2246に準拠し、得られた硬化物のショアD硬度を(有)今井精機社製カタサ試験機ショア式DD型を用いて測定し、表5に示した。配合数値の単位は、質量部である。また、[3]による吸水率測定後のショアD硬度についても同様に測定し、表5に示した。なお、ショアD硬度の値が大きいほど硬度があることを示す。 表5より実施例12に示すPE3MBおよびPE4MBを含有する硬化剤1を用いた組成物から形成された硬化物の吸水率測定前のショアD硬度は、QX40を用いた組成物から形成された硬化物のショアD硬度と同等であることがわかる。一方、吸水率測定後においては、硬化剤1を用いた組成物から形成された硬化物の方が、ショアD硬度が大きく、良好であるのに対し、QX40を用いた組成物から形成された硬化物では、吸水率測定前に比較してショアD硬度が著しく低下していることがわかる。[5]引張せん断接着強さ(実施例13、比較例7) 表6に示す各成分を25℃で混合することにより接着剤を調製した。この接着剤をJIS−K6850に準拠し、幅20mm、厚さ1mmの2枚の亜鉛めっき鋼板間に、接着部分の長さが12.5mmになるように塗布し接着させた。7日後の引張せん断接着強さを万能試験機で測定し、表6に示した。配合数値の単位は、質量部である。なお、引張せん断強度の値が大きいほど接着強度が強いことを示す。 表6より、実施例13に示すPE3MBおよびPE4MBを含有する硬化剤1を用いて調製された接着剤の引張せん断接着強さは、QX40を用いて調製された接着剤の引張せん断接着強さと同等であることがわかる。 本発明のチオール化合物(P)は、エポキシ樹脂硬化剤として好適な可使時間を持ち、良好な保存安定性を有する。また、一般式(1)で示され、Xが置換基として少なくとも一つの水酸基を有するチオール化合物(P)との併用は、可使時間の延長幅を短縮させ、結果として好適な可使時間に制御することができる。 さらに、本発明のエポキシ樹脂硬化剤は、減圧条件にて製造されることにより臭気が低減される。これを硬化して得られるエポキシ樹脂硬化物の耐水性や硬度も良好である。すなわち、本発明のエポキシ樹脂硬化剤は作業性と信頼性に優れ、輸送機器、電気機器、電子機器産業等の接着、封止、注型、成型、塗装、コーティング材等としての使用が可能であり、速硬化性が要求される電子部品の実装、組立用の接着剤、封止剤として有用である。 チオール基に対してα位の炭素原子に少なくとも一つの置換基を有する、一般式(2)で表されるチオール化合物(P)を含むことを特徴とするエポキシ樹脂硬化剤であって、(式(2)中、Xは置換基を有していても良い、炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、 R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、 R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、 mは3または4である。) 前記チオール化合物(P)は2種類以上の組み合わせであり、 前記チオール化合物(P)のうち少なくとも1つは、置換基としてヒドロキシル基を有するXを有し、 前記チオール化合物(P)のうち少なくとも1つは、置換基としてヒドロキシル基を有しないXを有する ことを特徴とするエポキシ樹脂硬化剤。 前記チオール化合物(P)が、下記一般式(3)で示されることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂硬化剤。(式(3)中、X は置換基を有しても良い炭素数が多くとも20のm価の脂肪族または芳香族残基であり、 mは3または4である。) 前記チオール化合物(P)の、チオール基1つ当たりの分子量として定義されるチオール当量が100〜500であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂硬化剤。 前記置換基としてヒドロキシル基を有するXを有するチオール化合物(P)の、水酸基1つ当たりの分子量として定義される水酸基当量が100〜1000であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂硬化剤。 前記チオール化合物(P)が、グリセリントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールエタントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトブチレート)、トリス(3−メルカプトブチリルオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトバレレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトバレレート)、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトイソバレレート)、ペンタエリスリトールトリス(3−メルカプトイソバレレート)、およびペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトイソバレレート)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のエポキシ樹脂硬化剤。 多価エポキシ化合物と、請求項1に記載のエポキシ樹脂硬化剤とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 前記多価エポキシ化合物が、多価アルコールのグリシジルエーテル化合物であることを特徴とする請求項6に記載のエポキシ樹脂組成物。 多価エポキシ化合物、硬化助剤、および請求項1に記載のエポキシ樹脂硬化剤を含むことを特徴とする接着剤。 3価または4価の多価アルコールと、下記一般式(4)(式中、R1およびR2は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、R3およびR4は、それぞれ独立に水素原子または炭素数が1〜10のアルキル基であり、そのうち少なくとも1つは炭素数が1〜10のアルキル基であり、R5は、水素原子、または直鎖、分岐もしくは環状構造を有する炭素数1〜12の脂肪族基、もしくは芳香環を有する有機基であり、nは1である。) で示されるチオール化合物(Q)とを反応させることを特徴とする、請求項1に記載のエポキシ樹脂硬化剤の製造方法。


ページのトップへ戻る

生命科学データベース横断検索へ戻る