生命科学関連特許情報

タイトル:公開特許公報(A)_架橋剤
出願番号:2012042633
年次:2013
IPC分類:C07C 271/24,C08J 3/24,C07C 275/14,C07C 271/16,C07C 333/04,C07D 251/34,C07D 487/04,C07D 209/48,C07D 251/70


特許情報キャッシュ

▲濱▼田 直宏 JP 2013177350 公開特許公報(A) 20130909 2012042633 20120229 架橋剤 東洋インキSCホールディングス株式会社 000222118 ▲濱▼田 直宏 C07C 271/24 20060101AFI20130823BHJP C08J 3/24 20060101ALI20130823BHJP C07C 275/14 20060101ALI20130823BHJP C07C 271/16 20060101ALI20130823BHJP C07C 333/04 20060101ALI20130823BHJP C07D 251/34 20060101ALI20130823BHJP C07D 487/04 20060101ALI20130823BHJP C07D 209/48 20060101ALI20130823BHJP C07D 251/70 20060101ALI20130823BHJP JPC07C271/24C08J3/24 ZC08J3/24C08J3/24C07C275/14C07C271/16C07C333/04C07D251/34 EC07D487/04 137C07D209/48 ZC07D251/70 C 4 OL 25 4C050 4C204 4F070 4H006 4C050AA01 4C050AA08 4C050BB04 4C050CC04 4C050EE02 4C050FF01 4C050GG03 4C050HH01 4C204BB03 4C204BB09 4C204CB04 4C204DB30 4C204EB02 4C204FB17 4C204GB18 4F070AA29 4F070AA32 4F070AA74 4F070AC45 4F070AC46 4F070AC47 4F070AC49 4F070AC50 4F070AC64 4F070AC65 4F070AC66 4F070AE08 4F070GA10 4H006AA01 4H006AB49 4H006RA10 4H006RA18 4H006TN30 4H006TN90 本発明は、カルボキシ基と反応しうる新規の架橋剤に関する。さらには新規の架橋剤とカルボキシ基を有する樹脂との組成物、およびその組成物を加熱することでなる硬化物に関する。 架橋剤を用いて樹脂組成物を硬化させることで、樹脂の耐熱性、機械特性、密着性、耐湿性、耐薬品性などを向上させることは様々な用途で幅広く用いられている。 樹脂としてカルボキシ基を有する樹脂を使用する場合は、カルボキシ基と反応しうる官能基を有する架橋剤が用いられる。その官能基は、たとえば、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、β−ヒドロキシアルキルアミド基、などが挙げられる。 イソシアネート基を有する架橋剤を使用した場合、イソシアネート基とカルボキシ基は130℃以上で反応すると言われている。しかし、イソシアネート基は樹脂中のOH基や水、アルコールとの反応性がより高いため、配合時に溶剤にアルコールを使用する場合や、水が含まれる溶剤を使用する場合には、カルボキシ基と反応する前に水やアルコールと反応してしまうため使用できない。また、配合後の長期間保存も空気中の水分と反応してしまうため、1液化するのは困難である。 上記の問題を解決するためにブロックイソシアネートを使用する例もあるが、ブロック化剤が硬化物に残存することで物性に悪影響を与えることがある。また、ブロック化剤によっては加熱硬化時にブロック化剤が空気中に飛散し、作業者あるいは環境に悪影響を与える懸念がある。ブロック化剤が外れて硬化する温度よりも沸点が高いアルコール系の溶剤を使用する場合も、樹脂に含まれるカルボキシ基よりも先にアルコール系溶剤と反応してしまうため、このような溶剤は使用できない。 また、エポキシ基を有する架橋剤はイソシアネートと並んでカルボキシ基を有する樹脂を架橋するときに汎用的に用いられており、多くの種類が市販されている。エポキシ基とカルボキシ基の反応では副生成物が存在せず、ブロックイソシアネートのブロック化剤のような悪影響は起こさないと考えられる。無触媒ではあまり反応が進まないが、3級アミンや4級アンモニウム塩などを触媒として添加することで、150℃以下の温度で硬化させることが可能である。しかし、添加する触媒の影響で室温でも反応が少しずつ進行してしまい、保存安定性が悪いという問題がある。 β−ヒドロキシアルキルアミドもカルボキシ基と反応する架橋剤である(特許文献1)。反応時の副生成物は水のみであり、硬化物に与える影響も少なく、作業者や環境にはまったく影響がないメリットがある。また、150℃で硬化させることが可能である。現在市販されているβ−ヒドロキシアルキルアミドとして、エムスケミー社のPrimid XL−552などが挙げられ、主に粉体塗料の架橋剤として用いられている(特許文献2)。 しかし、市販されているβ−ヒドロキシアルキルアミドは非常に溶解性が悪く、液体塗料として用いられている例は少ない。多数のヒドロキシ基を有する化合物、結晶性が高さと極性の高さが溶解性を悪化させていると考えられる。ヒドロキシ基が多いため、水性塗料への応用例は一部みられる(特許文献3)が、溶剤系の塗料に応用されている例は見られない。溶解性が悪く均一に混合できていない塗料では膜物性の一部が低下、または、その物性が安定しないといった問題が発生する。特開昭51−17970号公報特開2008−255197号公報特開2009−108299号公報 本発明は上記の現状に鑑みてなされたものであり、カルボキシ基と反応しうる新規の架橋剤を得ることを目的とする。さらには新規の架橋剤とカルボキシ基を有する樹脂との組成物、およびその組成物を加熱することでなる硬化物を得ることを目的とする。 すなわち本発明は、下記一般式(1)〜(4)のいずれかで表される化合物に関する。一般式(1)一般式(2)一般式(3)一般式(4)(一般式(1)〜(4)中、W1〜W6は、それぞれ独立に、下記一般式(5)で表される基、水素原子、または、1価の炭化水素基を表し、化合物中少なくとも2つ以上は一般式(5)が含まれ、X1は、n1価の基を表し、X2は、n2価の基を表し、Yは、−O−、−S−、または、−NR9−を表し、R9は、水素原子または1価の炭化水素基を表し、Zは、=O、=S、または、=NR10を表し、R10は、水素原子または1価の炭化水素基を表し、R1〜R3は、それぞれ独立に、環状構造の残基を表し、n1およびn2は、1〜6の整数を表し、n3およびn4は、2〜6の整数を表す。)一般式(5)(一般式(5)中R5〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、または、ヒドロキシ基で一部置換された炭化水素基を表す。) また、本発明は上記化合物からなる架橋剤に関する。 また、本発明は上記架橋剤と、カルボキシ基を有する樹脂とを含む熱硬化性樹脂組成物に関する。 また、本発明は上記熱硬化性樹脂組成物を加熱して得られる硬化物に関する。 本発明により、カルボキシ基と反応しうる新規の架橋剤を提供することができた。さらには新規の架橋剤とカルボキシ基を有する樹脂との組成物、およびその組成物を加熱することでなる硬化物を提供することができた。 本発明の化合物はβ位にヒドロキシ基を有するアミンの窒素原子に、電子吸引性基を有することでヒドロキシ基を活性化し、カルボキシ基との反応をより低温で進行させることができる化合物である。 本発明の化合物は一般式(1)〜(4)で表される。 ここで、一般式(1)〜(4)中、W1〜W6は、それぞれ独立に、一般式(5)で表される基、水素原子、または、1価の炭化水素基を表し、X1は、n1価の基を表し、X2は、n2価の基を表し、Yは、−O−、−S−、または、−NR9−を表し、R9は、水素原子または1価の炭化水素基を表し、Zは、=O、=S、または、=NR10を表し、R10は、水素原子または1価の炭化水素基を表し、R1〜R3は、それぞれ独立に、環状構造の残基を表し、n1およびn2は、1〜6の整数を表し、n3およびn4は、2〜6の整数を表す。 また、一般式(5)中、R5〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、または、ヒドロキシ基で一部置換された炭化水素基を表す。 W1〜W6およびR1〜R3の1価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−オクテニル基、1−デセニル基、1−オクタデセニル、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、1−オクチニル基、1−デシニル基、1−オクタデシニル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロオクタデシル基、2−インデノ基、デカヒドロナフチル基、アダマンチル基、ジシクロペンタニル基、フェニル基、ベンジル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,4−キシリル基、p−クメニル基、メシチル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アンスリル基、2−アンスリル基、5−アンスリル基、1−フェナンスリル基、9−フェナンスリル基、1−アセナフチル基、2−アズレニル基、1−ピレニル基、2−トリフェニレル、o−ビフェニリル基、m−ビフェニリル基、p−ビフェニリル基等が挙げられる。 X1としては、以下の化合物から水素原子をn1個取り除いてできるn1価の基が挙げられる。化合物の例としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、トリメチルヘキサン、シクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン、ジシクロヘキシルプロパン、イソホロン、プロピルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルメタン、ジメチルビフェニル、ナフタレン、トリフェニルメタン、トリフェニルチオホスフェート、カプロン酸エチル、イソシアヌル酸エステル、などが挙げられる。 X2としては、以下の化合物から水素原子をn2個取り除いてできるn2価の基が挙げられる。化合物の例としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、トリメチルヘキサン、シクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン、ジシクロヘキシルプロパン、イソホロン、プロピルシクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルメタン、ジメチルビフェニル、ナフタレン、トリフェニルメタン、などが挙げられる。 一般式(1)で表される化合物は、たとえば、イソシアネート、イソチオシアネート、環状カーボネート、環状ジチオカーボネート、カルボジイミドなどの化合物とβ位にヒドロキシ基を有する1級または2級アミンを反応させることで作製することができる。 β位にヒドロキシ基を1つ以上有する1級または2級アミンは以下のような例が挙げられる。(以下、同一化合物の別名を表す場合は《 》で表す。) 1級アミン: エタノールアミン、1−アミノ−2−プロパノール《イソプロパノールアミン》、2−アミノ−1−プロパノール、2−アミノ−1−ブタノール、2−アミノ−2−フェニル−エタノール、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、イソロイシノール《2−アミノ−3−メチル−1−ペンタノール》、2−イソプロピルアミノ−3−メチル−1−ブタノール、ロイシノール《2−アミノ−4−メチル−1−ペンタノール》、tert−ロイシノール《2―アミノ−3,3−ジメチル−1−ブタノール》、フェニルアラニノール《2−アミノ−3−フェニル−1−プロパノール》、1−アミノ−2−ブタノール、2−アミノ−1−フェニルエタノール、2−アミノ−1−フェニル−1−プロパノール、2−[(ヒドロキシメチル)アミノ]エタノール、2−アミノ−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、3−アミノ−1,2−プロパンジオール、3−(メチルアミノ)−1,2−プロパンジオール、N−メチルグルカミン《6−(メチルアミノ)−1,2,3,4,5−ヘキサンペンタオール》、1,3−ビス[トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミノ]プロパン、2−アミノ−1−フェニル−1,3−プロパンジオール、 窒素原子上の置換基の一方が炭化水素基で、β−ヒドロキシアルキル基である2級アミン: N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミン、N−ブチルエタノールアミン、N−tert−ブチルエタノールアミン、3−tert−ブチルアミノ−1,2−プロパンジオール、N−シクロヘキシルエタノールアミン、N−フェニルエタノールアミン、N−ベンジルエタノールアミン、フェニレフリン《1−(3−ヒドロキシフェニル)−2−(メチルアミノ)エタノール》、エチレフリン《2−エチルアミノ−1−(3−ヒドロキシフェニル)エタノール》、 窒素原子上の置換基が両方ともβ−ヒドロキシアルキル基である2級アミン: ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン。 イソシアネート化合物としては以下の化合物が挙げられる。 単官能イソシアネート: メチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、ヘプチルイソシアネート、ラウリルイソシアネート、ステアリルイソシアネート、フェニルイソシアネート、シクロプロピルイソシアネート、フェネチルイソシアネート、トシルイソシアネート、アクリロイルオキシエチルイソシアネート、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、 二官能イソシアネート: トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリジンイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、3−(2’−イソシアナトシクロヘキシル)プロピルイソシアネート、ジアニシジンイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ダイマージイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、 三官能イソシアネート: リジントリイソシアネート、トリス(イソシアナトフェニル)メタン、トリス(イソシアナトフェニル)チオホスフェート。 また、上記多官能のイソシアネートのビウレット、ウレトジオン、イソシアヌレート、アダクト体、も挙げられる。 上記の多官能イソシアネート、多官能イソシアネートのビウレット、ウレトジオン、イソシアヌレート、アダクト体、から選ばれるイソシアネートと、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、フェノール、ベンジルアルコール、メチルアミン、エチルアミン、ジブチルアミン、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリカプロラクトン、などの活性水素化合物とを反応させてなる化合物も挙げられる。 イソチオシアネート化合物としては以下の化合物が挙げられる。 2,3,4,6−テトラ−O−アセチル−β−D−グルコピラノシルイソチオシアナート、2,3,4,6−テトラ−O−ベンゾイル−β−D−グルコピラノシルイソチオシアナート、4−(N,N−ジメチルアミノスルホニル)−7−(3−イソチオシアナトピロリジン−1−イル)ベンゾフラザン、4−(3−イソチオシアナトピロリジン−1−イル)−7−ニトロ−2,1,3−ベンゾオキサジアゾール、イソチオシアン酸2−クロロエチル、エトキシカルボニルイソチオシアナート、イソチオシアン酸アリル、イソチオシアン酸イソブチル、イソチオシアン酸シクロヘキシル、イソチオシアン酸エチル、イソチオシアン酸メチル、イソチオシアン酸ベンジル、イソチオシアン酸ブチル、イソチオシアン酸プロピル、イソチオシアン酸3−ブテン−1−イル、イソチオシアン酸4−ペンテン−1−イル、イソチオシアン酸sec−ブチル、イソチオシアン酸1−アダマンチル、4−イソチオシアナト−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル フリーラジカル、イソチオシアン酸ベンゾイル、イソチオシアン酸イソプロピル、イソチオシアナト酢酸エチル、イソチオシアン酸3−(メチルチオ)プロピル、イソチオシアン酸2−フェニルエチル。 環状カーボネート化合物としては以下の化合物が挙げられる。 1,2−ブチレンカーボネート、4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、エチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、グリセリンカーボネート、4−(メトキシメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、プロピレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、トリメチレンカーボネート。 また、イソシアネート、イソチオシアネート、カルボン酸、カルボン酸エステル、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸無水物を、グリセリンカーボネートのヒドロキシ基させてなる化合物や、エポキシ基を有する化合物に二酸化炭素を反応させてなる化合物も挙げられる。 イソシアネート、イソチオシアネートとしては上記に記載した化合物が挙げられる。 カルボン酸の例としては以下の化合物が挙げられる。これらのカルボン酸エステル、カルボン酸ハロゲン化物、カルボン酸無水物も同様に挙げられる。 直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸: シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、 分岐飽和脂肪族ジカルボン酸: メチルマロン酸、ジメチルマロン酸、エチルマロン酸、ジプロピルマロン酸、イソプロピルマロン酸、メチルコハク酸、ジメチルコハク酸、ブチルコハク酸、オクチルコハク酸、デシルコハク酸、ドデシルコハク酸、テトラデシルコハク酸、ヘキサデシルコハク酸、オクタデシルコハク酸、メチルグルタル酸、ジメチルグルタル酸、エチルメチルグルタル酸、ジエチルグルタル酸、メチルアジピン酸、テトラメチルピメリン酸、 不飽和脂肪族ジカルボン酸: アリルコハク酸、メタリルコハク酸、ヘキセニルコハク酸、オクテニルコハク酸、ドデセニルコハク酸、ドコセニルコハク酸、デカジエン−1,2−ジカルボン酸、フマル酸、マレイン酸、アセチレンジカルボン酸、ムコン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、 脂環式ジカルボン酸: シクロプロパンジカルボン酸、シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、シクロペンチルマロン酸、シクロペンタン二酢酸、 芳香環を有する脂肪族ジカルボン酸(カルボキシに結合する炭素原子が芳香環を形成しない): フェニルマロン酸、ベンジルマロン酸、チオフェンマロン酸、フェニルコハク酸、ジフェニルコハク酸、 カルボキシ基以外に酸素原子を含む脂肪族または脂環式カルボン酸: 酒石酸、ジアセチル酒石酸、ジピバロイル酒石酸、ジベンゾイル酒石酸、ジトルオイル酒石酸、ジ(p−アニソイル)酒石酸、リンゴ酸、アセチルリンゴ酸、クエン酸、シトラマル酸、ヒドロキシメチルグルタル酸、ガラクタル酸、エポキシコハク酸、オキサル酢酸、オキソグルタル酸、オキソアゼライン酸、4,5−ジカルボキシ−γ−ペンタデカノラクトン、3,6−エポキシ−1,2,3,6−ヘキサヒドロフタル酸、ブチロラクトンジカルボン酸、 窒素原子を含む脂肪族または脂環式ジカルボン酸: アスパラギン酸、N−メチルアスパラギン酸、N−(tert−ブトキシカルボニル)−アスパラギン酸、N−(ベンジルオキシカルボニル)アスパラギン酸、N−カルバモイルアスパラギン酸、N−[(9H−フルオレン−9−イルメトキシ)カルボニル]アスパラギン酸、グリシルアスパラギン酸、3−ヒドロキシアスパラギン酸、グルタミン酸、N−アセチルグルタミン酸、N−(tert−ブトキシカルボニル)−グルタミン酸、N−(ベンジルオキシカルボニル)グルタミン酸、N−ベンゾイルグルタミン酸、N−(4−アミノベンゾイル)グルタミン酸、N−[(9H−フルオレン−9−イルメトキシ)カルボニル]グルタミン酸、メチルグルタミン酸、グリシルグルタミン酸、グアジニノグルタル酸、N−フタリルグルタミン酸、アミノアジピン酸、アミノピメリン酸、ジアミノピメリン酸、アミノスベリン酸、葉酸、メトトレキサート、 硫黄原子を含む脂肪族または脂環式ジカルボン酸: ジメルカプトコハク酸、チオリンゴ酸、 ハロゲン原子を含む脂肪族または脂環式ジカルボン酸: テトラフルオロコハク酸、ジブロモコハク酸、ヘキサフルオログルタル酸、オクタフルオロアジピン酸、ドデカフルオロスベリン酸、ヘキサデカフルオロセバシン酸、クロレンド酸《ヘット酸》、 芳香族ジカルボン酸: フタル酸、メチルフタル酸、tert−ブチルフタル酸、エチニルフタル酸、(フェニルエチニル)フタル酸、メトキシフタル酸、フルオロフタル酸、テトラフルオロフタル酸、トリフルオロメチルフタル酸、クロロフタル酸、ジクロロフタル酸、テトラクロロフタル酸、ブロモフタル酸、テトラブロモフタル酸、ニトロフタル酸、ヒドロキシフタル酸、アミノフタル酸、スルホフタル酸、イソフタル酸、メチルイソフタル酸、tert−ブチルイソフタル酸、メトキシイソフタル酸、テトラフルオロイソフタル酸、ブロモイソフタル酸、ニトロイソフタル酸、ヒドロキシイソフタル酸、アミノイソフタル酸、アミノトリヨードイソフタル酸、スルホイソフタル酸、テレフタル酸、ジメチルテレフタル酸、テトラフルオロテレフタル酸、ジクロロテレフタル酸、テトラクロロテレフタル酸、ブロモテレフタル酸、テトラブロモテレフタル酸、ニトロテレフタル酸、ジヒドロキシテレフタル酸、アミノテレフタル酸、スルホテレフタル酸、 ナフタレンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、アントラキノンジカルボン酸、1,3−ジベンジル−2−オキソ−4,5−イミダゾリジンジカルボン酸、 脂肪族または脂環式トリカルボン酸: トリカルバリル酸(1,2,3−プロパントリカルボン酸)、アニコット酸、ブテントリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、2−ホスホノブタン−1,2,4−トリカルボン酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ペンタントリカルボン酸、トリス(2−カルボキシエチル)−1,3,5−トリアジン、トリス(3−カルボキシプロピル)−1,3,5−トリアジン、イソシアヌル酸トリス(2−カルボキシエチル)、イソシアヌル酸トリス(3−カルボキシプロピル)、 芳香族トリカルボン酸: トリメリット酸、ヘミメリット酸、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸、ベンゾフェノントリカルボン酸、 脂肪族または脂環式テトラカルボン酸: ブタンテトラカルボン酸、シクロブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、チオジコハク酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸、5−(1,2−ジカルボキシエチル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、4−(1,2−ジカルボキシエチル)1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,2−ジカルボン酸、 芳香族テトラカルボン酸: ピロメリット酸、ベンゾフェノンンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、オキシジフタル酸、ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸、ナフタレンテトラカルボン酸、フルオレン−9,9−ビスフタル酸、 脂肪族または脂環式のペンタカルボン酸またはヘキサカルボン酸: シクロヘキサンヘキサカルボン酸、 脂肪族または脂環式のペンタカルボン酸またはヘキサカルボン酸: ベンゼンペンタカルボン酸、メリット酸。 エポキシ基を有する化合物としては以下のものが挙げられる。 単官能エポキシ: グリシジルメチルエーテル、エチルグリシジルエーテル、グリシジルイソプロピルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、tert−ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル、EO変性ブタノールグリシジルエーテル、EO変性ラウリルアルコールグリシジルエーテル、グリシジルフェニルエーテル、ベンジルグリシジルエーテル、グリシジルトリチルエーテル、4−グリシジルオキシカルバゾール、EO変性フェノールグリシジルエーテル、p−sec−ブチルフェノールグリシジルエーテル、p−tert−ブチルフェノールグリシジルエーテル、ジブロモフェニルグリシジルエーテル、3−[2−(ペルフルオロヘキシル)エトキシ]−1,2−エポキシプロパン、ジエトキシ(3−グリシジルオキシプロピル)メチルシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピル(ジメトキシ)メチルシラン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチル−3−(3−グリシジルオキシプロピル)トリシロキサン、 4−tert−ブチル安息香酸グリシジル、酪酸グリシジル、3−ニトロベンゼンスルホン酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ステアリン酸グリシジル、p−トルエンスルホン酸グリシジル、 N−グリシジルフタルイミド、N−プロピル−N−(2,3−エポキシプロピル)ペルフルオロ−n−オクチルスルホンアミド、 1,2−エポキシシクロペンタン、1,2−エポキシシクロヘキサン、1,2−エポキシシクロペンタデカン、9,10−エポキシ−1,5−シクロドデカジエン、1,2−エポキシシクロドデカン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、1,2−エポキシシクロオクタン、2,3−エポキシノルボルナン、3,4−エポキシテトラヒドロフラン、エンドリン《1,2,3,4,10,10−ヘキサクロロ−6,7−エポキシ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロ−endo,endo−1,4:5,8−ジメタノナフタレン》、デイルドリン《1,2,3,4,10,10−ヘキサクロロ−6,7−エポキシ−1,4,4a,5,6,7,8,8a−オクタヒドロ−endo,exo−1,4:5,8−ジメタノナフタレン》、イソホロンオキシド、1−メチル−1,2−エポキシシクロヘキサン、α−ピネンオキシド、4,9,11−トリオキサテトラシクロ[5.3.1.0(2,6).0(8,10)]ウンデカン−3−オン、4−ビニル−1,2−エポキシシクロヘキサン、 1,2−ブチレンオキシド、2,3−ブチレンオキシド、1,2−エポキシドデカン、2−tert−ブチル−2−[2−(4−クロロフェニル)エチル]オキシラン、2−(クロロメチル)−1,2−エポキシブタン、エピブロモヒドリン、エピクロロヒドリン、スチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシエイコサン、1,2−エポキシヘプタン、1,2−エポキシオクタデカン、1,2−エポキシテトラデカン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシヘキサデカン、ビニルエチレンオキシド、エポキシこはく酸、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセン、1,2−エポキシヘキサン、3−ペルフルオロオクチル−1,2−エポキシプロパン、1,1,1−トリフルオロ−3,4−エポキシブタン、3−フェニルオキシランカルボン酸エチル、1,2−エポキシペンタン、2,3−エポキシ−3−フェニル酪酸エチル、1,2−エポキシ−3−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−4−フェニルブタン、グリシドール、イソブチレンオキシド、α−メチルスチレンオキシド、スチルベンオキシド、テトラシアノエチレンオキシド 二官能エポキシ: 1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンの縮合生成物、ビスフェノールFとエピクロロヒドリンの縮合生成物、ビスフェノールSとエピクロロヒドリンの縮合生成物、 1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル、フタル酸ジグリシジル、テレフタル酸ジグリシジル、 1,2:3,4−ジエポキシブタン、1,2:7,8−ジエポキシオクタン、1,5−ヘキサジエンジエポキシド、 三官能以上のエポキシ: グリセリンポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、フェノールノボラックポリグリシジルエーテル、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテル、 イソシアヌル酸トリグリシジル、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油。 環状ジチオカーボネートを有する化合物としては、エポキシ基を有する化合物に二硫化炭素を反応させてなる化合物が挙げられる。エポキシ基を有する化合物としては上記に記載した化合物が挙げられる。 カルボジイミドを有する化合物としては以下の化合物が挙げられる。ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、1,3−ビス(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン−4−イルメチル)カルボジイミド、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリノエチル)カルボジイミドメト−p−トルエンスルホナート、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミド、N,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド、1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド。 また、イソシアネート基を有する化合物を縮合してなるカルボジイミドも挙げられる。たとえば、日清紡ケミカル株式会社製のカルボジライトシリーズが挙げられる。 また、一般式(2)で表される化合物はβ位にヒドロキシ基を有する1級アミンと、多価のカルボン酸またはその無水物、特に環状無水物との反応によって得ることができる。β位にヒドロキシ基を有する1級アミンは上記に記載した化合物が挙げられる。多価カルボン酸は上記に記載したものが挙げられる。 また、一般式(3)で表される化合物としては、たとえば、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、メチルビス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、N,N’−ビス(ヒドロキシエチル)グリシン無水物、N,N’−ビス(ヒドロキシエチル)アラニン無水物、などが挙げられる。 また、一般式(4)で表される化合物としては、たとえば、ヘキサキス(ヒドロキシエチル)メラミン、トリブチルトリス(ヒドロキシエチル)メラミン、テトラキス(ヒドロキシエチル)ベンゾグアナミン、ジブチルビス(ヒドロキシエチル)ベンゾグアナミン、テトラキス(ヒドロキシエチル)グリコールウリル、などが挙げられる。 本発明の樹脂組成物は上記に示した化合物とカルボキシ基を有する樹脂を含むことを特徴とする。 本発明のカルボキシ基を有する樹脂は、樹脂の末端および/または側鎖にカルボキシ基を有する樹脂である。樹脂は直鎖、分岐、星状を問わない。たとえば、カルボキシ末端のポリエステル、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテルエステル、アクリル、ポリブタジエン、ポリイソプレン、側鎖にカルボキシを有するアクリル樹脂、などが挙げられる。 本発明の樹脂組成物は、さらに、必要に応じて、非反応性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、併用する硬化剤、光開始剤、増感剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、無機フィラー、顔料ペースト、体質顔料、接着付与剤、などの添加剤を加えてもよい。さらには各種溶剤を加えてもよい。 本発明の樹脂組成物を、各種基材の片面または両面に塗布し、もしくは金型等を用いて成形後、必要に応じて加熱乾燥後、100〜200℃において加熱硬化させることで目的の硬化物を得ることができる。基材としては、たとえば、ガラス、セラミック、ポリカーボネート、ポリエステル、ウレタン、アクリル、ポリアセテートセルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリビニルアルコール、ステンレス等の各種金属、などが挙げられる。 以下に実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り「%」は「重量%」を、「部」は「重量部」を意味する。 実施例中のNMR測定はすべて、JEOL社製のJNM−ECX400Pを用いて1H−NMR測定をDMSO−d6中で行った。数平均分子量(Mn)と重量平均分子量(Mw)は東ソー社製のGPC−8020によって測定したポリスチレン換算の値である。 実施例中のIR測定はすべて、PerkinElmer社製のSpectrum Oneを用いて行った。 実施例1 化合物(1)の合成化合物(1) 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、旭化成株式会社製のDuranate TPA−100 27.4部、メチルエチルケトン15部を入れ、室温で攪拌しながら2−(ブチルアミノ)エタノール17.6部を滴下した。1時間後IR測定にて2260cm-1付近のNCOピークの消失を確認したところで取り出し、化合物(1)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例2 化合物(2)の合成 実施例1のDuranate TPA−100をDuranate A201Hに変更した以外は実施例1と同様にして化合物(2)を得た。 実施例3 化合物(3)の合成化合物(3) 実施例1のDuranate TPA−100をDuranate E402−90Tに変更した以外は実施例1と同様にして化合物(3)を得た。 実施例4 化合物(4)の合成 実施例2の2−(ブチルアミノ)エタノールをジエタノールアミンに変更した以外は実施例2と同様にして化合物(4)を得た。 実施例5 化合物(5)の合成化合物(5) 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、イソホロンジイソシアネート12.8部、グリセリンカーボネート13.6部を入れ、100℃で加熱した。3時間後IR測定にて2260cm-1付近のNCOピークの消失を確認した。そののち、2−(ブチルアミノ)エタノール13.5部を滴下しながら加えた。2時間後IR測定にて1800cm-1付近の環状カーボネートピークの消失を確認したところで取り出し、化合物(5)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例6 化合物(6)の合成化合物(6) 実施例5のイソホロンジイソシアネートをDuranate TPA−100に変更した以外は実施例5と同様にして化合物(6)を得た。 実施例7 化合物(7)の合成化合物(7) 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、ビスフェノールAジグリシジルエーテル34.0部、トリフェニルホスフィン3.9部、塩化アルミニウム0.33部を仕込み、80℃で攪拌しながら二酸化炭素を吹き込み続けた。24時間後1H−NMRでエポキシ基が消失していることを確認した。これにトルエン50部を加え、水洗した。この溶液に2−(ブチルアミノ)エタノール23.4部を滴下しながら加えた。2時間後IR測定にて1800cm−1付近の環状カーボネートピークの消失を確認した。トルエンを留去し、化合物(7)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例8 化合物(8)の合成化合物(8) 実施例7のビスフェノールAジグリシジルエーテルを1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルに変更した以外は実施例7と同様にして化合物(8)を得た。 実施例9 化合物(9)の合成化合物(9) 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、二硫化炭素100部、臭化リチウム5部を仕込み、40℃で攪拌しながら、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル21.6部を1時間かけて滴下した。1時間後1H−NMRでエポキシ基が消失していることを確認した。水洗し、二硫化炭素を留去した。この溶液に2−(ブチルアミノ)エタノール23.4部を滴下しながら加えた。2時間後滴定によってアミンが消失していることを確認し、化合物(9)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例10 化合物(10)の合成 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、日清紡株式会社製のカルボジライトV−03 10部を仕込み、130℃で加熱攪拌しながら、2−(ブチルアミノ)エタノール23.4部を滴下しながら加えた。2時間後IR測定にて2265cm-1付近のカルボジイミド由来のピークの消失を確認した。塩酸で余剰のアミンを洗浄し、化合物(10)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例11 化合物(11)の合成化合物(11) 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、エタノールアミン12.2部、N−メチルピロリドン100部を仕込み、60℃で攪拌しながら無水ピロメリット酸21.8部を少しずつ加えた。その後、150℃に加熱し2時間攪拌した。滴定にてカルボン酸がすべて消失していることを確認した。化合物(11)のN−メチルピロリドン溶液を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例12 化合物(12)の合成化合物(12) 実施例11の無水ピロメリット酸を新日本理化株式会社製のリカシッドTMEG−100に変更した以外は実施例11と同様にして化合物(12)を得た。 実施例13 化合物(13)の合成化合物(13) オートクレーブにシアヌール酸38.7部、プロピレンオキシド57.4部、2−メトキシエタノール150部、トリフェニルエチルホスフォニウムブロマイド1.16部を添加後に窒素置換を行い攪拌しながら直ちに127℃に加熱した油浴に浸してオートクレーブ内液温が120℃に達してから14時間の反応を自生蒸気圧下で行った。反応完結後、温度計を付けたナスフラスコに反応物を移し、バキュームエバポレーターにて溶媒を留去した。最終的には115℃/5torr下で30分間、溶媒を留去して、超高粘稠液体の化合物(13)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例14 化合物(14)の合成化合物(14) 実施例13のプロピレンオキシドをエチレンオキシドに変更した以外は実施例12と同様にして化合物(14)を得た。 実施例15 化合物(15)の合成化合物(15) 攪拌機、温度計、滴下装置、ディーンスターク管、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、2−(ブチルアミノ)エタノール12.6部、トリエチルアミン10.9部、アセトニトリル20部を仕込み、氷冷下で攪拌しながらシアヌル酸クロリド6.6部をアセトニトリル50部に溶解させた溶液を20分かけて滴下した。2時間後に1H−NMRにて2−(ブチルアミノ)エタノール由来のピークが消失していることを確認した。沈殿物を濾別し、アセトニトリルを留去した。ここに酢酸エチル100部を加え、水洗したのちに酢酸エチルを留去して化合物(15)を得た。目的物の生成は1H−NMRで確認した。 実施例16 化合物(16)の合成化合物(16) 実施例15の2−(ブチルアミノ)エタノールをジエタノールアミンに変更した以外は実施例15と同様にして化合物(16)を得た。 樹脂合成例1 カルボキシ基を有する樹脂の合成攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にメチルエチルケトンを500部入れ、窒素を吹き込みながら70℃で1時間加熱攪拌した。その後、ブチルアクリレート374.4部、アクリル酸25.6部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)11.4部、メチルエチルケトン100部を混合した溶液を滴下装置から2時間かけて滴下した。さらに70℃で2時間反応させ、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.1部とメチルエチルケトン10部からなる溶液を加え、さらに1時間攪拌した。できた樹脂溶液は固形分NV=39.1%、数平均分子量Mn=16,000、重量平均分子量Mw=34,000、酸価AV=50.2mgKOH/gであった。 樹脂合成例2 カルボキシ基を有する樹脂の合成攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器にブチルカルビトールを500部入れ、窒素を吹き込みながら70℃で1時間加熱攪拌した。その後、ブチルアクリレート374.4部、アクリル酸25.6部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)11.4部、ブチルカルビトール100部を混合した溶液を滴下装置から2時間かけて滴下した。さらに70℃で2時間反応させ、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1.1部とブチルカルビトール10部からなる溶液を加え、さらに1時間攪拌した。できた樹脂溶液は固形分NV=39.3%、数平均分子量Mn=14,000、重量平均分子量Mw=32,000、酸価AV=50.1mgKOH/gであった。 実施例17 実施例1で得られた化合物(1)の、硬化試験、保存安定性試験、を行った。 硬化試験(1)は次のように行なった。化合物(1)と樹脂合成例1のカルボン酸を有する樹脂を、化合物(1)のヒドロキシ基と、カルボキシ基を有する樹脂のカルボキシ基とのモル比が1:1になるように配合し樹脂溶液を作製した。この溶液1gをアルミ容器に入れた。この容器を150℃のオーブンに1時間入れ、樹脂を硬化させた。硬化膜をメチルエチルケトンで洗浄し、洗浄時に膜が残ったものを○、洗い流されたものは×とした。 硬化試験(2)は次のように行なった。化合物(1)と樹脂合成例2のカルボキシ基を有する樹脂を、化合物(1)のヒドロキシ基と、カルボキシ基を有する樹脂のカルボキシ基とのモル比が1:1になるように配合し樹脂溶液を作製した。この溶液1gをアルミ容器に入れた。この容器を150℃のオーブンに1時間入れ、樹脂を硬化させた。硬化膜をメチルエチルケトンで洗浄し、洗浄時に膜が残ったものを○、洗い流されたものは×とした。 保存安定性試験は次のように行なった。硬化試験で用いた樹脂溶液の粘度を測定した。その後、40℃で1週間保存し、1週間後の粘度を測定した。試験前の粘度と比較して粘度変化が5%以内のものを○、5%以上増加したものを×とした。 実施例18〜31 実施例16と同様の試験を化合物(2)〜(15)についても行った。 比較例1 化合物(1)の代わりにDuranate TPA−100(旭化成社製のイソシアネート)を用いた以外は、実施例16と同様に試験を行った。 比較例2 化合物(1)の代わりにDuranate TPA−B80E(旭化成社製のブロックイソシアネート)を用いた以外は、実施例16と同様に試験を行った。 比較例3 化合物(1)の代わりにEOCN−1020(日本化薬社製のエポキシ樹脂)を用いた以外は、実施例16と同様に試験を行った。 比較例4 化合物(1)の代わりにEOCN−1020(日本化薬社製のエポキシ樹脂)を用い、さらに触媒としてN,N’−ジメチルベンジルアミンを使用した以外は、実施例16と同様に試験を行った。 実施例17〜31、比較例1〜4を表1にまとめた。表1 実施例17〜31は硬化試験(1)、硬化試験(2)、保存安定性試験、すべてにおいて良好であった。 比較例1,2は硬化試験(2)で硬化しない結果であった。硬化試験(2)では沸点が高く(沸点:230.6℃)、ヒドロキシ基を有するブチルカルビトールを溶剤として使用しており、硬化温度(150℃)では十分に溶剤が揮発しない条件であるため、イソシアネートまたはブロックイソシアネートとブチルカルビトールが先に反応してしまい、樹脂のカルボキシ基と反応しなかったためと考えられる。このように、ヒドロキシ基を有する溶剤を使用する場合はイソシアネートまたはブロックイソシアネートを使用することができない。本発明の化合物はヒドロキシ基とは反応せず、選択的にカルボキシ基と反応するため、ヒドロキシ基を有する溶剤を使用することが可能である。 比較例3、4はエポキシ基を有する架橋剤を使用した例である。比較例3は無触媒で硬化を行ったが、今回の試験条件では硬化しなかった。触媒を加えることで十分硬化することは確認できたが、その一方で、保存安定性試験で増粘する結果であった。エポキシ基は触媒を加えることで保存時に反応を抑えることができないが、本発明の化合物であれば、保存時には反応せず、硬化条件では十分に反応させることができる。 以上のことから、本発明の化合物はカルボキシ基を有する樹脂との硬化性、選択的反応性、保存安定性に優れていることが判明した。 本発明の化合物は、熱硬化性の印刷インキ、塗料、コーティング剤、粘接着剤、成形材料、光硬化性材料に使用することができる。下記一般式(1)〜(4)のいずれかで表される化合物。一般式(1)一般式(2)一般式(3)一般式(4)(一般式(1)〜(4)中、W1〜W6は、それぞれ独立に、下記一般式(5)で表される基、水素原子、または、1価の炭化水素基を表し、化合物中少なくとも2つ以上は一般式(5)が含まれ、X1は、n1価の基を表し、X2は、n2価の基を表し、Yは、−O−、−S−、または、−NR9−を表し、R9は、水素原子または1価の炭化水素基を表し、Zは、=O、=S、または、=NR10を表し、R10は、水素原子または1価の炭化水素基を表し、R1〜R3は、それぞれ独立に、環状構造の残基を表し、n1およびn2は、1〜6の整数を表し、n3およびn4は、2〜6の整数を表す。)一般式(5)(一般式(5)中R5〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、または、ヒドロキシ基で一部置換された炭化水素基を表す。) 請求項1記載の化合物からなる架橋剤。請求項2記載の架橋剤と、カルボキシ基を有する樹脂とを含む熱硬化性樹脂組成物。請求項3記載の熱硬化性樹脂組成物を加熱して得られる硬化物。 【課題】カルボキシ基と反応する新規な架橋剤であるβ−ヒドロキシアルキルアミド類似化合物及びその製造方法を提供する。さらには、該化合物を含む樹脂組成物、その硬化物を提供する。【解決手段】例えば下記式で表される化合物。【選択図】なし


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