タイトル: | 公開特許公報(A)_エポキシ樹脂硬化剤 |
出願番号: | 2013226570 |
年次: | 2014 |
IPC分類: | C08G 59/42,C07D 307/60 |
上野 修一 JP 2014111735 公開特許公報(A) 20140619 2013226570 20131031 エポキシ樹脂硬化剤 三菱瓦斯化学株式会社 000004466 上野 修一 JP 2012241520 20121101 C08G 59/42 20060101AFI20140523BHJP C07D 307/60 20060101ALI20140523BHJP JPC08G59/42C07D307/60 Z 13 OL 16 4C037 4J036 4C037KA04 4C037KA06 4J036AA01 4J036AB07 4J036AD08 4J036AF06 4J036AF08 4J036AJ09 4J036DB15 4J036FA10 4J036GA04 4J036HA12 4J036JA04 4J036JA06 4J036JA07 4J036JA08 本発明は、エポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物、該組成物を硬化させて得られる硬化物、及び該硬化物を含む成形体に関する。 液状で扱うエポキシ樹脂の歴史は古く、硬化剤及びエポキシ樹脂ともに液体で扱いやすい。そのため、エポキシ樹脂は、簡単にしっかりとした成形体を得られる利点を持った有益な樹脂であり、単体樹脂、複合材として使用されている。その適用分野は、その好特性に所以し、歯科材料、各種構造材、LED封止材、接着剤、ハードコート等を含む塗料など広く様々である(例えば、特許文献1及び2参照)。特開平6−32872号公報特開2006−206783号公報 主に酸無水物硬化系において、例えば、ダイセル化学工業株式会社製セロキサイドCEL2021Pに代表される脂環式エポキシ樹脂と呼ばれるタイプのエポキシ樹脂を用いると、得られる成形体は硬さや耐熱性が向上する。また、もっともスタンダードなエポキシ樹脂としては、例えば、三菱化学株式会社製jER828などのビスフェノールA(BisA)型ジグリシジルエーテルが挙げられる。ビスフェノールA(BisA)型ジグリシジルエーテルは、そのビスフェノールA骨核等に由来すると思われる好特性により、広く永く使用されてきている。 酸無水物硬化エポキシ樹脂の系では、脂環式エポキシ樹脂を用いると、表面硬度の高い成形体を得ることができる。脂環式エポキシ樹脂を、一般的な低粘度液状酸無水物MeHHPA(メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、例えば、日立化成工業株式会社製HN−5500)で硬化させた場合、得られる硬化物(成形体)の表面の硬度は鉛筆硬度にて2Hとなり、BisA型エポキシ樹脂の場合のHに比較して高硬度となる。成形体の表面硬度が高いと、成形体を外層部に適用した最終製品を使用する場合、表面の傷つきにくさにつながる。したがって、成形体の表面硬度は、製品寿命を決定する因子となる場合も多々ある。また、脂環式エポキシ樹脂は、その分子構造に芳香環を持たないため、耐紫外線 (耐UV)耐着色性に優れる性能も持ち合わせる。そのため、脂環式エポキシ樹脂は、UV光を受ける使用を前提とした製品部材として用いると、該製品の長寿命化を達成することができる。しかしながら、近年、様々な用途における要求性能が高まり、脂環式エポキシ樹脂を用いた成形体は、表面硬度、耐UV着色性を更に向上させ、その適用範囲を広げることが求められている。 一方、BisA型ジグリシジルエーテルを用いる場合、得られる成形体は、脂環式エポキシ樹脂を用いる場合よりも、可撓性、耐衝撃性や耐クラック性等に優れ、更に屈折率も高くUV照射を前提としない光学透明用途において高性能といえる。 また、BisA型ジグリシジルエーテルを用いる場合、得られる成形体のガラス転移点(Tg)は重要な物性値のひとつである。該ガラス転移点(Tg)を向上させることができれば、前硬化後に離型できるまでの放冷の時間が短くなり、型の数を少なくすることができる。この場合、工場における手持ちの型の数が同数であれば、製造速度が向上し型取り効率が良くなる。すなわち、BisA型ジグリシジルエーテルを用いる場合、得られる成形体のガラス転移点(Tg)を向上させることができれば、成形体の生産効率を上げることにつながるが、未だ十分とは言えず更なる改善が求められている。 本発明の目的は、脂環式エポキシ樹脂を用いた場合、得られる硬化物(成形体)の表面硬度及び耐UV着色性を更に向上させ、該成形体の適用範囲を更に広げることにある。また、BisA型ジグリシジルエーテルを用いた場合、得られる硬化物(成形体)の物性値のひとつであるTgを向上させることにある。 本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討した結果、特定の構造を有する酸無水物をエポキシ樹脂硬化剤として用いることで、得られる硬化物の各種物性、性能を向上させることが出来ることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明はつぎのとおりである 。1. 下記式(1)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤。(式(1)中、Rは、メチル基、エチル基又は水酸基を示し、nは1〜3の整数である。)2. 前記式(1)で表される化合物が下記式(2)で表される化合物である第1項記載のエポキシ樹脂硬化剤。(式(2)中、X、Y及びZは、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基又は水酸基を示す。)3. 前記式(2)で表される化合物が下記式(3)で表される化合物である第2項記載のエポキシ樹脂硬化剤。4. 前記式(2)で表される化合物が下記式(4)で表される化合物である第2項記載のエポキシ樹脂硬化剤。5. エポキシ樹脂と、第1項から第4項のいずれか一項に記載の硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物。6. 前記エポキシ樹脂が、脂環式エポキシ樹脂、核水添BisA型ジグリシジルエーテル及びBisA型ジグリシジルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種である第5項記載のエポキシ樹脂組成物。7. 前記エポキシ樹脂に対する前記硬化剤の当量比(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量)が0.5〜1.2である第5項又は第6項記載のエポキシ樹脂組成物。8. 硬化促進剤をさらに含む第5項から第7項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。9. 酸化防止剤をさらに含む第5項から第8項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。10. UV吸収剤をさらに含む第5項から第9項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。11. 無機充填材をさらに含む第5項から第10項のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。12. 第5項から第11項のいずれか一項に記載の樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物。13. 第12項記載の硬化物を含む成形体。 本発明によれば、脂環式エポキシ樹脂を用いた場合、得られる硬化物(成形体)は、表面硬度及び耐UV着色性が向上し、高性能化が可能となり、適用範囲の更なる拡大につながる。 また、本発明によれば、BisA型ジグリシジルエーテルを用いた場合、得られる硬化物(成形体)は、物性値のひとつであるTgが向上する。このため、前硬化後に離型できるまでの放冷の時間が短くて済み、型の数も少なくて済む。この場合、工場における手持ちの型の数が同数であれば、製造速度が向上し型取り効率が良くなる。したがって、本発明によれば、成形体の生産効率が上がるため、成形体の適用範囲の拡大につながる。 以下、本発明の実施の形態(以下「本実施形態」とも記す。)について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はその実施の形態のみに限定されない。 以下、本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤、エポキシ樹脂組成物、該組成物を硬化させて得られる硬化物及び成形体等について説明する。[エポキシ樹脂硬化剤] 本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤は、下記式(1)で表される化合物を含む。また、本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤は、下記式(1)で表される化合物からなることが好ましい。(式(1)中、Rは、メチル基、エチル基又は水酸基を示し、nは1〜3の整数である。) 上記式(1)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いて脂環式エポキシ樹脂を硬化させると、得られる硬化物(成形体)は表面硬度及び耐UV着色性が更に向上する。また、上記式(1)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いてBisA型ジグリシジルエーテルを硬化させると、得られる硬化物(成形体)はガラス転移点(Tg)が向上する。 上記式(1)で表される化合物は、下記式(2)で表される化合物であることが好ましい。(式(2)中、X、Y及びZは、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基又は水酸基を示す。) 上記式(2)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いて脂環式エポキシ樹脂を硬化させると、得られる硬化物(成形体)は表面硬度及び耐UV着色性が一層向上する。また、上記式(2)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いてBisA型ジグリシジルエーテルを硬化させると、得られる硬化物(成形体)はガラス転移点(Tg)が一層向上する。 上記式(2)で表される化合物は、下記式(3)で表されるジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物及び下記式(4)で表されるモノエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 上記式(3)で表される化合物及び/又は上記式(4)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いて脂環式エポキシ樹脂を硬化させると、得られる硬化物(成形体)は表面硬度及び耐UV着色性がより一層向上する。また、上記式(3)で表される化合物及び/又は上記式(4)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いてBisA型ジグリシジルエーテルを硬化させると、得られる硬化物(成形体)はガラス転移点(Tg)がより一層向上する。 本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤は、単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 また、本実施形態のエポキシ樹脂硬化剤は、本発明の効果を阻害しない限り、硬化剤成分として他の酸無水物系エポキシ樹脂硬化剤、アミン系エポキシ樹脂硬化剤、フェノール系エポキシ樹脂硬化剤を含有させてもよい。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。 酸無水物系エポキシ樹脂硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリン(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、ドデセニル無水コハク酸、脂肪族二塩基酸ポリ無水物、クロレンド酸無水物等が挙げられ、また上記酸無水物の水添化合物が挙げられる。これらは、単独又は複数含んでもよい。 アミン系エポキシ樹脂硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、N−アミノエチルピベラジン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、m−キシリレンジアミン等の脂肪族アミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族アミン等が挙げられる。 フェノール系エポキシ樹脂硬化剤としては、特に限定されないが、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノーノボラック樹脂、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂等が挙げられる。[式(1)で表される化合物の製造方法] 上記式(1)で表される化合物は、アダマンタン類に無水マレイン酸をラジカル付加させることにより得ることができる。 本実施形態に用いる原料のアダマンタン類としては、特に限定されないが、例えば、アダマンタン、メチルアダマンタン、ジメチルアダマンタン、トリメチルアダマンタン、エチルアダマンタン、ジエチルアダマンタン、トリエチルアダマンタン、アダマンタノール、アダマンタンジオール、アダマンタントリオール等が挙げられる。中でも硬化前のポットライフや硬化物の着色性の観点からジメチルアダマンタン又はエチルアダマンタンが好ましい。 原料の仕込みモル比としては、無水マレイン酸1molに対して、アダマンタン類を好ましくは1〜20molの範囲、より好ましくは1.5〜15molの範囲、さらに好ましくは1.5〜10molの範囲である。 アダマンタン類に無水マレイン酸をラジカル付加させる際の反応温度としては、好ましくは120〜180℃の範囲、より好ましくは130〜170℃の範囲、さらに好ましくは150〜170℃の範囲である。 ラジカル発生剤滴下後の反応時間としては、好ましくは0.1〜10時間の範囲、より好ましくは0.5〜5時間の範囲、さらに好ましくは1〜3時間の範囲である。 本実施形態に用いるラジカル発生剤は、無水マレイン酸1molに対して、好ましくは0.001〜0.1molの範囲、より好ましくは0.005〜0.05molの範囲、さらに好ましくは0.02〜0.07molの範囲である。好ましいラジカル発生剤としては、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル等が挙げられる。中でもジ−tert−ブチルパーオキサイドがより好ましい。 本実施形態に用いるアダマンタン類と無水マレイン酸との反応は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。用いる溶媒としては、特に限定されないが、例えば、ジクロロベンゼン、シクロヘキサノン、ジブチルエーテル等が挙げられる。操作上無溶媒が好ましい。 このようにして得られた反応生成物は、蒸留、晶析、カラム分離等により精製可能である。 さらに好ましい条件等を具体的に示すと、以下のとおりである。まず、反応容器に、ジメチルアダマンタン又はエチルアダマンタン1.6molに対して無水マレイン酸1molの割合で仕込み、反応容器の内部の温度を160℃程度に保持する。次に、該反応容器に、ラジカル発生剤として、例えばジ−tert−ブチルパーオキサイド5.5mmolを少量のジメチルアダマンタン又はエチルアダマンタンに溶解させた溶液を3時間程度かけて滴下する。滴下終了から約3時間で反応を終了して反応生成物を得る。得られた反応生成物を減圧蒸留することにより対応する目的物を得る。但し、ここに示した仕込み比、反応温度、反応時間は目的物収率が高くなるよう適宜変更可能であり、他の種類のラジカル発生剤を使用してもかまわない。[エポキシ樹脂組成物] 本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂(以下「主剤」ということがある)と上述のエポキシ樹脂硬化剤とを含む。本実施形態において用いられる主剤としては、特に限定されないが、例えば、脂環式エポキシ樹脂、核水添BisA型ジグリシジルエーテル及びBisA型ジグリシジルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。このようなエポキシ樹脂を主剤として用いると、上述のエポキシ樹脂硬化剤の効果がより一層発揮され、得られる硬化物の特性がより一層向上する。 本実施形態において、脂環式エポキシ樹脂とは、その分子内に脂環を有し、且つその環を形成する炭素−炭素結合の一部がエポキシ環と共有されているエポキシ樹脂である。脂環式エポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビニルシクロヘキセンジエボキサイド等が挙げられる。具体的には、ダイセル化学工業株式会社製セロキサイドCEL2021Pが例示できる。 核水添BisA型ジグリシジルエーテルとしては、特に限定されないが、例えば、三菱化学株式会社製YX8000等が挙げられる。また、BisA型ジグリシジルエーテルとしては、特に限定されないが、例えば、三菱化学株式会社製jER828が挙げられる。 その他のエポキシ樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂、DPP型エポキシ樹脂、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物のジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル等のエポキシ基を1個もったグリシジルエーテル等が挙げられる。また、これらのエポキシ樹脂の核水添化物である核水添化エポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂成分はそれぞれ単独で使用することができ、また2種以上混合して用いてもよい。さらには、エポキシ樹脂と共重合可能なオキセタン樹脂や各種変性樹脂などを使用してもよい。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤との合計含有量は、好ましくは20〜100質量%であり、より好ましくは50〜100質量%であり、さらに好ましくは80〜100質量%である。 また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤との含有割合は、エポキシ樹脂に対する硬化剤の当量比(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量)が以下の範囲となるように調整することが好ましい。該エポキシ樹脂に対する硬化剤の当量比(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量)は、0.5〜1.2の範囲であることが好ましく、より好ましくは0.7〜1.1の範囲、さらに好ましくは0.8〜1.0の範囲である。該当量比(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量)が前記範囲内であると、得られる硬化物は、Tgが高くなり、耐熱性や耐UV性に優れる傾向にある。なお、本明細書において当量とは、酸無水物基 −CH2−CO−O−CO−CH2−と、グリシジル環(エポキシ環)とが1対1で反応することを前提とした当量であり、酸無水物基1mol/グリシジル環1mol=当量比1とするものである。 なお、本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、エポキシ樹脂に対する硬化剤の当量比(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量)は、エポキシ樹脂の当量(エポキシ当量)と硬化剤の当量(酸無水物当量)とをそれぞれ測定し、該測定値から計算することができる。また、エポキシ当量は、JIS K7236に準じて、0.1mol/Lの過塩素酸酢酸標準液によって電位差測定することにより求めることができる。さらに、酸無水物当量は、核磁気共鳴装置(NMR)、ガスクロマトグラフィー(GC)で成分分析を行い、該分析結果から計算で求めることができる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損ねない範囲で、必要に応じて、硬化促進剤、酸化防止剤、UV吸収剤、無機充填材、樹脂改質剤、シランカップリング剤等の各種添加剤を含有させてもよい。これらの添加剤は、1種単独でもよく、2種以上併用してもよい。 硬化促進剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンジルジメチルアミン、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、ジメチルシクロヘキシルアミン等の3級アミン類;1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール等のイミダゾール類;トリフェニルホスフィン、亜リン酸トリフェニル等の有機リン系化合物;テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩類;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等やその有機酸塩等のジアザビシクロアルケン類;オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫やアルミニウムアセチルアセトン錯体等の有機金属化合物類;テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の4級アンモニウム塩類;三ふっ化ホウ素、トリフェニルボレート等のホウ素化合物;塩化亜鉛、塩化第二錫等の金属ハロゲン化物が挙げられる。更には、高融点イミダゾール化合物、ジシアンジアミド、アミンをエポキシ樹脂等に付加したアミン付加型促進剤等の高融点分散型潜在性促進剤、イミダゾール系、リン系、ホスフィン系促進剤の表面をポリマーで被覆したマイクロカプセル型潜在性促進剤、アミン塩型潜在性硬化促進剤、ルイス酸塩、ブレンステッド酸塩等の高温解離型の熱カチオン重合型の潜在性硬化促進剤等に代表される潜在性硬化促進剤も使用することができる。これらの硬化促進剤は単独又は2種以上を混合して使用することができる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、硬化促進剤の含有量は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.05〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1〜3質量%である。 酸化防止剤は、得られる硬化物の耐熱安定性をさらに向上させることができる。酸化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、フェノール系酸化防止剤(ジブチルヒドロキシトルエン等)、イオウ系酸化防止剤(メルカプトプロピオン酸誘導体等)、リン系酸化防止剤(9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド等)などが挙げられる。これらの中で、フェノール系酸化防止剤を好適に用いることができる。これらの添加剤は、単独又は2種以上を混合して使用することができる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、酸化防止剤の含有量は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.05〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1〜3質量%である。 UV吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、BASF社製TINUBIN PやTINUVIN 234に代表されるベンゾトリアゾール系;TINUVIN 1577EDのようなトリアジン系;CHIMASSOLV 2020FDLのようなヒンダードアミン系等が挙げられる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、UV吸収剤の含有量は、好ましくは0.01〜10質量%であり、より好ましくは0.05〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1〜3質量%である。 無機充填材としては、特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、酸化チタン、アルミナ、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム等が挙げられる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、無機充填材の含有量は、好ましくは0.01〜80質量%であり、より好ましくは0.01〜50質量%であり、さらに好ましくは0.1〜20質量%である。 樹脂改質剤としては、特に限定されないが、例えば、n−ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジグリシジルアニリン、グリセリントリグリシジルエーテル等の希釈剤;ポリプロピレングリシジルエーテル、重合脂肪酸ポリグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール、ウレタンプレポリマー等の可撓性付与剤等が挙げられる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、樹脂改質剤の含有量は、好ましくは0.01〜80質量%であり、より好ましくは0.01〜50質量%であり、さらに好ましくは0.1〜20質量%である。 シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、クロロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物において、シランカップリング剤の含有量は、好ましくは0.01〜20質量%であり、より好ましくは0.05〜10質量%であり、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。 上記エポキシ樹脂組成物の硬化方法は、特に限定されず、例えば、密閉式硬化炉や連続硬化が可能なトンネル炉等の従来公知の硬化装置を採用することができる。当該硬化に用いる加熱方法は、特に限定されないが、例えば、熱風循環、赤外線加熱、高周波加熱等、従来公知の方法で行うことができる。 硬化温度及び硬化時間は、80℃〜250℃で30秒〜10時間の範囲が好ましい。硬化物の内部応力を低減したい場合は、80℃〜120℃、0.5時間〜5時間の条件で前硬化した後、120℃〜180℃、0.1時間〜5時間の条件で後硬化することが好ましい。短時間硬化を目的とする場合は150℃〜250℃、30秒〜30分の条件で硬化することが好ましい。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、2つ以上の成分、例えば、酸無水物を含む成分とエポキシ樹脂を含む成分とに分けて保存しておき、硬化前にこれらを調合してもよい。また、本実施形態のエポキシ樹脂組成物は、各成分を配合した熱硬化性組成物として保存し、そのまま硬化に供してもよい。熱硬化性組成物として保存する場合には、低温(通常−40℃〜15℃)で保存することが好ましい。[硬化物、成形体] 本実施形態の硬化物は、上述のエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる。当該硬化方法は、上述したとおりである。本実施形態の硬化物は、上述したエポキシ樹脂硬化剤を用いることにより、エポキシ樹脂の高性能化を可能にし、表面硬度、耐UV着色性、ガラス転移点を改善させている。例えば、本実施形態の硬化物は、鉛筆硬度が3H以上であることが好ましく、耐UV着色性については400nmにおける光線透過率が70%まで低下する時間が450時間以上であることが好ましく、ガラス転移点が130℃以上であることが好ましい。 特に、本実施形態の硬化物は、主剤として脂環式エポキシ樹脂を用いる場合、表面硬度、耐UV着色性の向上が顕著である。また、本実施形態の硬化物は、主剤としてBisA型エポキシ樹脂を用いる場合、ガラス転移点の向上が顕著である。 本実施形態の成形体は、上述の硬化物を含む。本実施形態の成形体は、表面硬度、耐UV着色性等の特性に優れることから、様々な用途に好適に用いられる。 本実施形態のエポキシ樹脂組成物、硬化物又は成形体は、上記の好特性を生かして透明部材用途等(接着剤、塗料、LED封止材料、透明板等)に好適に用いられる。 次に実施例により本発明を具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。 エポキシ樹脂組成物の硬化方法、物性測定の方法は以下の通りである。<硬化方法> 後述の実施例及び比較例で得られたエポキシ樹脂組成物をビーカー内で攪拌機にて混合し、エポキシ樹脂組成物中の溶存不活性ガスを真空にて脱気した。その後、エポキシ樹脂組成物を、50mm角深さ3mmのシリコーン型に注型し、熱風乾燥機内にて、120℃、3時間、前硬化を行い、さらに、150℃、2時間、後硬化を行ない、硬化物を得た。<ガラス転移点(Tg)測定> ガラス転移点(Tg)は、セイコーインスツルメンツ社製 熱分析システム EXSTRA6000 TMA(熱機械的測定装置)を使用して測定した。具体的には、N2気流下、1回目 昇温速度10℃/分にて、30℃から260℃まで、試料を圧縮および膨張させ、2回目 昇温速度10℃/分にて、30℃から330℃まで、試料を圧縮および膨張させることにより測定した。2回目の測定結果からTgを求めた。<鉛筆硬度測定> JIS K 5400に従い、鉛筆引っかきを用いて、鉛筆硬度を測定した。<耐UV着色性試験> 耐UV着色性試験は、大日本プラスチックス株式会社製 アイ・スーパー・UVテスターSUV−W11の試験炉内に硬化物を設置し、55℃/50RH%の条件下、波長範囲295〜450nm(360〜380nmに最高強度ピークを有する)の光を照射面光強度68mW/cm2にて前記硬化物に照射して実施した。<光線透過率測定> 前記耐UV着色性試験履歴前及び試験履歴後の硬化物について、分光光度計〔島津製作所(株)製分光光度計UV−3100〕にて光線透過率を測定した。また、前記耐UV着色性試験履歴前及び試験履歴後の硬化物について、株式会社アタゴ製、多波長アッべ屈折率計DR−M2にて屈折率を測定した。前記測定した光線透過率と、別途測定した屈折率より計算される表面反射率とから1mm厚み相当の前記硬化物の400nmにおける光線透過率を求めた。また、該測定を繰り返し行い、前記耐UV着色性試験履歴後の硬化物の400nmにおける光線透過率が、前記耐UV着色性試験履歴前の硬化物の400nmにおける光線透過率に対して、70%以下となるまでの前記耐UV着色性試験における照射時間を求めた。合成実施例1(ジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物〔DMAMA〕(エポキシ樹脂硬化剤)の調製) 反応容器に、1,3−ジメチルアダマンタン1.6mol及び無水マレイン酸1molを仕込み、反応容器内の温度を160℃に保持した。該反応容器に、ラジカル発生剤として、ジ−tert−ブチルパーオキサイド5.5mmolを少量の1,3−ジメチルアダマンタンに溶解させた溶液を3時間かけて滴下して反応を行った。滴下終了から3時間で反応を終了して反応生成物を得た。得られた反応生成物を減圧蒸留することにより対応する目的物(ジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物)を得た。反応終了後、得られたジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物のガスクロマトグラフィにより求めた収率(GC収率)は、45mol%(無水マレイン酸基準)であった。後述の実施例及び比較例において、得られたジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物をエポキシ樹脂硬化剤として用いた。 なお、得られたジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物は、核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR、JEOL社製、100MHz)により同定した。該同定結果を以下に示す。 1H−NMR(CCl4/TMS)δ 0.85(s、6H,CH3);1.1−1.7(m,13H);2.0−2.7(m,3H,CH2,CH)合成実施例2(モノエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物〔ETAMA〕(エポキシ樹脂硬化剤)の調製) 反応容器に、1−エチルアダマンタン1.6mol及び無水マレイン酸1molを仕込み、反応容器内の温度を160℃に保持した。該反応容器に、ラジカル発生剤として、ジ−tert−ブチルパーオキサイド5.5mmolを少量の1−エチルアダマンタンに溶解させた溶液を3時間かけて滴下して反応を行った。滴下終了から3時間で反応を終了して反応生成物を得た。得られた反応生成物を減圧蒸留することにより対応する目的物(モノエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物)を得た。反応終了後、得られたエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物のGC収率は63mol%(無水マレイン酸基準)であった。後述の実施例及び比較例において、得られたエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物をエポキシ樹脂硬化剤として用いた。 なお、得られたモノエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物は、核磁気共鳴スペクトル(1H−NMR、JEOL社製、100MHz)により同定した。該同定結果を以下に示す。 1H−NMR(CCl4/TMS)δ 0.90(t、3H,CH3);1.1−1.7(m,16H);2.0−2.7(m,3H,CH2,CH)実施例1(DMAMA/BisA型エポキシ樹脂) 上記合成実施例1で調製したジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物(DMAMA)35.1質量部と、BisA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)社製、jER828)27.7質量部と、第4級ホスホニウムブロマイド(サンアプロ(株)社製、U−CAT5003)0.146質量部と、フェノール系酸化防止剤AO−50((株)ADEKA社製)0.509質量部とを混合して樹脂組成物(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量=0.90)を得た。得られた樹脂組成物を用いて、上述の硬化方法により硬化物を得た。 得られた硬化物のTgは138℃であった。比較例1(MH700G/BisA型エポキシ樹脂) ヘキサヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の混合物(新日本理化(株)社製、MH700G)30.0質量部と、BisA型エポキシ樹脂(三菱化学(株)社製、jER828)37.2質量部と、第4級ホスホニウムブロマイド(サンアプロ(株)社製、U−CAT5003)0.197質量部と、フェノール系酸化防止剤AO−50((株)ADEKA社製)0.544質量部とを混合して樹脂組成物(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量=0.90)を得た。得られた樹脂組成物を用いて、上述の硬化方法により硬化物を得た。 得られた硬化物のTgは122℃であった。実施例2(DMAMA/脂環式エポキシ樹脂) 上記合成実施例1で調製したジメチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物(DMAMA)42.0質量部と、脂環式エポキシ樹脂(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート:ダイセル化学工業株式会社製、CEL2021P)22.5質量部と、第4級ホスホニウムブロマイド(サンアプロ(株)社製、U−CAT5003)0.175質量部、と、フェノール系酸化防止剤AO−50((株)ADEKA社製)0.526重量部とを混合して樹脂組成物(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量=0.90)を得た。得られた樹脂組成物を用いて、上述の硬化方法により硬化物を得た。 得られた硬化物の耐UV着色性試験を実施したところ、硬化物の400nmにおける光線透過率が70%以下となるまでの照射時間は、450時間であった。 また、得られた硬化物の鉛筆硬度については、3Hであった。実施例3(ETAMA/脂環式エポキシ樹脂) 上記合成実施例2で調製したモノエチルアダマンタン無水マレイン酸1付加物(ETAMA)25.4質量部と、脂環式エポキシ樹脂(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート:ダイセル化学工業株式会社製、CEL2021P)13.6質量部と、第4級ホスホニウムブロマイド(サンアプロ(株)社製、U−CAT5003)0.110質量部と、フェノール系酸化防止剤AO−50((株)ADEKA社製)0.313質量部とを混合して樹脂組成物(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量=0.90)を得た。得られた樹脂組成物を用いて、上述の硬化方法にて硬化物を得た。 得られた硬化物の耐UV着色性試験を実施したところ、硬化物の400nmにおける光線透過率が70%となるまでの照射時間は、460時間であった。 また、得られた硬化物の鉛筆硬度については、3Hであった。比較例2(MH700G/脂環式エポキシ樹脂) ヘキサヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸の混合物(新日本理化(株)社製 MH700G)36.0質量部と、脂環式エポキシ樹脂(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート:ダイセル化学工業株式会社製、CEL2021P)30.0質量部と、第4級ホスホニウムブロマイド(サンアプロ(株)社製、U−CAT5003)0.229重量部と、フェノール系酸化防止剤AO−50((株)ADEKA社製)0.534質量部とを混合して樹脂組成物(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量=0.90)を得た。得られた樹脂組成物を用いて、上述の硬化操作方法により硬化物を得た。 得られた硬化物の耐UV着色性試験を実施したところ、硬化物の400nmにおける光線透過率が70%となるまでの照射時間は、220時間であった。当該照射時間は実施例2の場合の約半分であった。 また、得られた硬化物の鉛筆硬度については、2Hであった。 本発明のエポキシ樹脂硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物を用いることにより、高い表面硬度、優れた耐UV着色性、高Tgを発現する硬化物を得ることが可能である。また、該硬化物はLED封止材用途、接着剤用途、塗料用途等の分野において好適に適用され得る。 下記式(1)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤。(式(1)中、Rは、メチル基、エチル基又は水酸基を示し、nは1〜3の整数である。) 前記式(1)で表される化合物が下記式(2)で表される化合物である請求項1記載のエポキシ樹脂硬化剤。(式(2)中、X、Y及びZは、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基又は水酸基を示す。) 前記式(2)で表される化合物が下記式(3)で表される化合物である請求項2記載のエポキシ樹脂硬化剤。 前記式(2)で表される化合物が下記式(4)で表される化合物である請求項2記載のエポキシ樹脂硬化剤。 エポキシ樹脂と、請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化剤とを含むエポキシ樹脂組成物。 前記エポキシ樹脂が、脂環式エポキシ樹脂、核水添BisA型ジグリシジルエーテル及びBisA型ジグリシジルエーテルからなる群より選択される少なくとも1種である請求項5記載のエポキシ樹脂組成物。 前記エポキシ樹脂に対する前記硬化剤の当量比(硬化剤の当量/エポキシ樹脂の当量)が0.5〜1.2である請求項5又は6記載のエポキシ樹脂組成物。 硬化促進剤をさらに含む請求項5〜7のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 酸化防止剤をさらに含む請求項5〜8のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 UV吸収剤をさらに含む請求項5〜9のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 無機充填材をさらに含む請求項5〜10のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 請求項5〜11のいずれか一項に記載の樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物。 請求項12記載の硬化物を含む成形体。 【課題】本発明の目的は、脂環式エポキシ樹脂を用いた場合、得られる硬化物(成形体)の表面硬度及び耐UV着色性を更に向上させ、該成形体の適用範囲を更に広げることにある。また、BisA型ジグリシジルエーテルを用いた場合、得られる硬化物(成形体)の物性値のひとつであるTgを向上させることにある。【解決手段】下記式(1)で表される化合物を含むエポキシ樹脂硬化剤を用いる。【化1】(式(1)中、Rは、メチル基、エチル基又は水酸基を示し、nは1〜3の整数である。)【選択図】なし