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Cycro脂肪族エポキシ樹脂の硬化方法

ビスフェノールA型エポキシ樹脂とは異なり、脂環式エポキシ樹脂は電子が豊富な状態のエポキシ基を持っているため、求核剤との反応が困難です。立体障害の存在により、求核剤は炭素原子を攻撃するのが困難である。したがって、それらの反応性は末端エポキシ基よりもはるかに遅く、脂環式エポキシ樹脂はアミンおよびイミダゾール硬化剤と反応しにくくなります。

ただし、求電子剤と反応する場合、求電子剤は酸素原子を攻撃するため、脂環式エポキシ樹脂は立体障害を経験しません。したがって、脂環式エポキシ樹脂は、ポリオール、無水物、およびカチオン性硬化剤と容易に反応します。

	アミン	フェノール	無水物	カチオン
治療の難しさ	★☆ ☆ ☆ ☆	★★☆ ☆ ☆	★★★☆ ☆	★★★★★
硬化した樹脂のTg	★☆ ☆ ☆ ☆	★★☆ ☆ ☆	★★★★★	★★★★☆
カラー	★☆ ☆ ☆ ☆	★★☆ ☆ ☆	★★★★★	★★★★☆
機械特性	★☆ ☆ ☆ ☆	★★☆ ☆ ☆	★★★★☆	★★★☆ ☆

シクロ脂肪族エポキシ樹脂とアミン硬化

図1は、脂環式エポキシ樹脂S-06E、ビスフェノールA型128エポキシ樹脂、および脂環式アミン1,3-BACの硬化速度曲線を比較しています。図から、立体障害効果のために、求核剤は炭素原子を攻撃するのが難しく、S-06Eと1,3-BACが反応しにくくなることが明らかです。初期反応温度およびピーク反応温度は、どちらも128 + 1,3 − BACよりもはるかに高い。

図1

シクロ脂肪族エポキシ樹脂と水素化物硬化

図2

無水物によるエポキシ樹脂の硬化中に、プロモーターとしての第三級アミンまたは第四級アンモニウム塩の影響下で次の反応が起こります。

無水素化物は三次アミンと反応してカルボン酸アニオンを形成する

カルボン酸アニオンリング-エポキシ基を開いてオキシアニオンを形成する

オキシアニオンは無水物と反応してエステル構造を形成する

図2は、脂環式エポキシ樹脂S-06E、ビスフェノールA型128エポキシ樹脂、およびメチルヘキサヒドロフタル酸無水物の硬化速度曲線を比較しています。図から、適切なプロモーターと高用量 (4% TEAB) を選択すると、例えば、無水硬化剤とのS-06Eの初期反応温度およびピーク反応温度は、128樹脂のそれに近い。

アミン硬化剤と比較して、無水硬化剤は毒性が低く、揮発性が低いですが、まだいくつかの欠点があります。

無水物は空気から水分を吸収しやすく、硬化速度と硬化製品の性能に影響を与える遊離酸を生成します。

無水物とエポキシとの反応性は比較的低く、室温での硬化が困難です。

エポキシと無水物の量は、正確に化学量論的に測定する必要があります。エポキシ基含有量が高すぎると、硬化物のTgが低下し、一方、無水物の含有量が高すぎると、硬化生成物のより深い色や透明性の低下などの問題が生じる。