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含硫醇基的化合物和單組分環(huán)氧樹脂組合物的制作方法_4

文檔序號:9568131閱讀:來源:國知局
例如可列舉出正丁基異氰酸酯、異丙基異氰酸酯、2-氯 乙基異氰酸酯、苯基異氰酸酯、對氯苯基異氰酸酯、芐基異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、 2-乙基苯基異氰酸酯、2, 6-二甲基苯基異氰酸酯、2, 4-甲苯二異氰酸酯、二苯乙烯二異氰 酸酯、2, 6-甲苯二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、二苯基甲烷-4, 4 ' -二異氰酸酯、聯(lián)甲苯胺 二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、對苯撐二異氰酸酯、雙環(huán)庚烷 三異氰酸酯等。
[0060] 作為上述羧酸,例如可列舉出:甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、己酸、辛酸等飽和脂肪族一 元酸;丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等不飽和脂肪族一元酸;單氯乙酸、二氯乙酸等鹵化脂 肪酸;乙醇酸、乳酸等一元羥基酸;乙醛酸、外消旋酒石酸等脂肪族醛酸和酮酸;草酸、丙二 酸、琥珀酸、馬來酸等脂肪族多元酸;苯甲酸、鹵化苯甲酸、甲苯酸、苯基乙酸、肉桂酸、扁桃 酸等芳香族一元酸;鄰苯二甲酸、苯均三酸等芳香族多元酸等。
[0061] 作為上述酸酐,例如可列舉出:琥珀酸酐、十二碳烯基琥珀酸酐、馬來酸酐、甲基環(huán) 戊二烯與馬來酸酐的加合物、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐等脂肪族或脂肪 族多元酸酐等;鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐、苯均四酸酐(無水匕°口 y y7卜酸)等芳香 族多元酸酐等。
[0062] 作為上述巰基有機酸,例如可列舉出:巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、巰基琥珀 酸、二巰基琥珀酸等巰基脂肪族單羧酸;由羥基有機酸與巰基有機酸的酯化反應所得的巰 基脂肪族單羧酸;巰基苯甲酸等巰基芳香族單羧酸等。
[0063] 作為成分(4),其中從通用性、安全性高、保存穩(wěn)定性提高的觀點出發(fā),優(yōu)選硼酸酯 化合物,更優(yōu)選硼酸三乙酯、硼酸三正丙酯、硼酸三異丙酯、硼酸三正丁酯,進一步優(yōu)選硼酸 三乙酯。成分(4)的含量只要樹脂的保存穩(wěn)定性提高則沒有特別限制,將成分(2)的環(huán)氧 樹脂的含量設(shè)為100質(zhì)量份的情況下,成分(4)的含量優(yōu)選為0. 001~50質(zhì)量份,更優(yōu)選為 0. 05~30質(zhì)量份,進一步優(yōu)選為0. 1~10質(zhì)量份。
[0064] 作為成分⑷在本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物中的配合方法,除了與成分(1)~(3)的 各成分同時配合以外,還可以預先將成分(3)的固體分散型潛伏性固化促進劑與成分(4) 混合。此時的混合方法,可以通過在甲基乙基酮、甲苯等溶劑中、或者在液態(tài)環(huán)氧樹脂中、亦 或在無溶劑條件下,使二者接觸進行混合。
[0065] ?成分(5) 除了上述組合物以外,從低溫固化性的觀點出發(fā),優(yōu)選配合與成分(1)不同的分子內(nèi) 具有2個以上硫醇基的化合物(成分(5))。
[0066] 作為分子內(nèi)具有2個以上硫醇基的化合物,例如可列舉出三羥甲基丙烷三(3-巰 基丙酸酯)、三羥甲基丙烷三(巰基乙酸酯)、季戊四醇四(巰基乙酸酯)、乙二醇二巰基乙 酸酯、三羥甲基丙烷三(β-巰基丙酸酯)、季戊四醇四(β-巰基丙酸酯)、二季戊四醇多 (β-巰基丙酸酯)等由多元醇與巰基有機酸的酯化反應所得的硫醇化合物。從保存穩(wěn)定性 的觀點出發(fā),優(yōu)選堿性雜質(zhì)含量極少的化合物,更優(yōu)選制備上無需使用堿性物質(zhì)的化合物, 例如三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)。
[0067] 另外,作為與成分(1)不同的分子內(nèi)具有2個以上硫醇基的化合物,也可以使用 1,4- 丁二硫醇、1,6-己二硫醇、1,10-癸二硫醇等烷基多硫醇化合物;含末端硫醇基的聚 醚;含末端硫醇基的聚硫醚;環(huán)氧化合物與硫化氫反應所得的硫醇化合物;多硫醇化合物 與環(huán)氧化合物反應所得的具有末端硫醇基的硫醇化合物等那樣的在其制備工序中使用堿 性物質(zhì)作為反應催化劑的化合物,但優(yōu)選進行脫堿處理,使堿金屬離子濃度達到50ppm以 下。
[0068] 作為使用堿性物質(zhì)作為反應催化劑制備的多硫醇化合物的脫堿處理方法,例如可 列舉出:將進行處理的多硫醇化合物溶解在丙酮、甲醇等有機溶劑中,加入稀鹽酸、稀硫酸 等酸進行中和后,通過萃取、洗滌等進行脫堿的方法;或者使用離子交換樹脂進行吸附的方 法、通過蒸餾進行純化的方法等,但并不限于此。
[0069] 將成分(2)的環(huán)氧樹脂的含量設(shè)為100質(zhì)量份的情況下,成分(5)的含量優(yōu)選為 20~100質(zhì)量份,更優(yōu)選為30~90質(zhì)量份,進一步優(yōu)選為45~80質(zhì)量份。
[0070] 本發(fā)明中使用成分(5)的情況下,成分(1)的質(zhì)量相對于成分(1)與成分(5)的 總質(zhì)量的比率[成分(IV(成分(1)十成分(5))]優(yōu)選為0.001~1.0。下限值更優(yōu)選為 0. 01,進一步優(yōu)選為0. 03,進一步更優(yōu)選為0. 1。上限值沒有特別限制,更優(yōu)選為1. 0,進一 步優(yōu)選為〇. 95,進一步更優(yōu)選為0. 9。
[0071] 成分(1)和成分(5)中所含硫醇基的總當量相對于成分(2)的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當 量的比率[硫醇基總當量數(shù)/環(huán)氧當量數(shù)]優(yōu)選為〇. 2~2. 0,更優(yōu)選為0. 4~1. 6,進一步優(yōu) 選為(X6~L2。
[0072] 以如上所述的成分(1)和成分(2)、以及作為任意成分的成分(3)、成分(4)和成 分(5)的各成分為原料制備本發(fā)明的單組分環(huán)氧樹脂組合物,沒有特別的難點,可以按照 現(xiàn)有公知的方法進行制備。例如,可以使用亨舍爾混合機等混合機將各成分混合,制備本發(fā) 明的單組分環(huán)氧樹脂組合物。
[0073] 另外,所得單組分環(huán)氧樹脂組合物的固化也沒有特別的難點,這也可以按照現(xiàn)有 公知的方法進行制備。例如,可以通過對所得單組分環(huán)氧樹脂組合物進行加熱來固化。加 熱適宜在例如70~150°C、優(yōu)選為75~120°C、更優(yōu)選為80~100°C的溫度下,進行例如1~60分 鐘、優(yōu)選為3~30分鐘、更優(yōu)選為5~15分鐘的時間。特別是,如果通過80°C或100°C下10分 鐘以下的加熱而固化,則可判斷為具有適度的低溫快速固化性。
[0074] 本發(fā)明的單組分環(huán)氧樹脂組合物中,可以根據(jù)需要添加本發(fā)明的領(lǐng)域中常用的填 充劑、稀釋劑、溶劑、顏料、撓性賦予劑、偶聯(lián)劑、抗氧化劑、觸變性賦予劑、分散劑等各種添 加劑。
[0075] 本發(fā)明還包括通過對上述單組分環(huán)氧樹脂組合物進行加熱而得到的環(huán)氧樹脂固 化物,還包括含有該環(huán)氧樹脂固化物的功能性產(chǎn)品。作為功能性產(chǎn)品,例如可列舉出粘接 劑、鑄塑劑、封閉劑、密封劑、纖維強化用樹脂、涂布劑、或者涂料等。 實施例
[0076] 以下,根據(jù)實施例對本發(fā)明進行更具體的說明,但本發(fā)明并不限于以下實施例。應 予說明,以下記載中的"份"是指"質(zhì)量份"。
[0077] 〈合成例1> 如下所述,制備本發(fā)明的含硫醇基的化合物即2-乙基-2-{{{3-[ (3-巰基丙酰基)硫 基]丙?;鶀氧基}甲基}丙烷-1,3-二基雙(3-巰基丙酸酯)。
[0078] 即,首先向反應容器中添加1,1,1-三(羥甲基)丙烷800g(5.96mol)、3_巰基丙 酸569. 6g(5. 37mol)、對甲苯磺酸一水合物8. 0g(4. 21mmol),進行攪拌。確認反應后,將所 得反應物溶解在丙酮8L中,添加對甲苯磺酸一水合物40g(21. 05mmol),攪拌得到粗產(chǎn)物。 所得粗產(chǎn)物進而用硅膠柱純化,得到引入1個硫醇基且2個羥基被保護的化合物。
[0079] 接著,向上述所得化合物中加入三苯甲基保護的3-巰基丙酸314. lg(0. 90mol)、 乙腈600ml、N-甲基咪唑(201. 8g、2.46mol)進行攪拌,得到粗產(chǎn)物。所得粗產(chǎn)物進而用娃 膠柱純化,得到硫酯化的化合物。
[0080] 進而,向所得化合物400g(675mmol)中加入甲醇1.5L和水267ml,進而加入鹽酸 41ml進行攪拌,實施羥基的脫保護,得到380g粗品。向所得粗品中加入三苯甲基保護的 3_巰基丙酸189g(543mmol)、乙腈350ml、N-甲基咪唑(134g、1.63mol)進行攪拌,然后一邊 保持〇~5°C (平均3°C ) -邊滴加在乙腈500ml中溶解了對甲苯磺酰氯124g(651mmol)制 成的溶液。所得粗產(chǎn)物用硅膠純化,得到向剩余羥基中引入硫醇基的化合物的純化物。
[0081] 向所得上述化合物中加入三氟乙酸,進行脫三苯甲基化,對脫三苯甲基化后的粗 產(chǎn)物進行硅膠純化,得到94g的目標產(chǎn)物(2-乙基-2-{{{3-[(3-巰基丙?;┝蚧鵠丙酰 基}氧基}甲基}丙烷-1,3-二基雙(3-巰基丙酸酯))。所得目標產(chǎn)物的NMR數(shù)據(jù)如下 所示,
[0082] 實施例中使用的原料的簡稱如下所示, 成分(2):環(huán)氧樹脂: "工匕° 3 -卜828EL"(三菱化學公司商品名);雙酚A型環(huán)氧樹脂 環(huán)氧當量184~194 成分(5):多硫醇化合物: "TMTP"(西格瑪奧德里奇(Sigma-Aldrich)公司商品名);三羥甲基丙烷三(3-巰基 丙酸酯) 成分(3):固體分散型固化促進劑: " 7 S ? 1 7 PN-23"(味之素精細化學(味①素7 7 〇亍夕7 )公司
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