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JP7537028B2 - Epoxy resin, its hardened product, and method for producing epoxy resin - Google Patents
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JP7537028B2 - Epoxy resin, its hardened product, and method for producing epoxy resin - Google Patents

Epoxy resin, its hardened product, and method for producing epoxy resin Download PDF

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Description

本発明は、トルキシル酸エステル構造を有するエポキシ樹脂、及びその硬化体に関する。 The present invention relates to an epoxy resin having a truxillic acid ester structure and its cured product.

石油は、限りある資源であること、また、二酸化炭素の排出などの地球規模の環境問題が生じることから、代替資源の利用が近年求められている。石油の代替資源としては、バイオマスの利用が注目されている。バイオマスを利用した樹脂としては、ポリ乳酸やポリヒドロキシ酪酸が商業化しており、特にEUを中心とした需要拡大に生産量を増加している。 Because petroleum is a limited resource and causes global environmental problems such as carbon dioxide emissions, there has been a demand in recent years for the use of alternative resources. The use of biomass has attracted attention as an alternative resource to petroleum. Resins made from biomass, such as polylactic acid and polyhydroxybutyric acid, have been commercialized, and production is increasing due to expanding demand, particularly in the EU.

バイオマスとしては、取扱い性の観点などから可食性のバイオマスが主に利用されているが、可食性のバイオマスは食物としての利用と競合するため非可食性のバイオマスを利用することが求められつつあり、様々な研究がなされている。例えば、非特許文献1では、リグニンの解重合等により得ることが可能なフェルラ酸を用いて得られる二官能のエポキシ樹脂が、従来のビスフェノールA型エポキシ樹脂よりも高いガラス転移温度と優れた引張強度を示すことが開示されており、さらにフルフリルアルコールのグリシジルエーテルを複合化させることで性能が向上することが示されている。Edible biomass is mainly used as biomass from the viewpoint of ease of handling, but since edible biomass competes with the use of food, there is a growing demand to use non-edible biomass, and various researches are being conducted. For example, Non-Patent Document 1 discloses that a bifunctional epoxy resin obtained using ferulic acid, which can be obtained by depolymerization of lignin, shows a higher glass transition temperature and superior tensile strength than conventional bisphenol A type epoxy resins, and further shows that the performance is improved by compounding with glycidyl ether of furfuryl alcohol.

また、近年、微生物により有価物を生産することも検討されつつあり、例えば、p-クマル酸などのヒドロキシケイ皮酸構造を有する化合物をL-チロシンなどのバイオマス由来の化合物から微生物を使用して合成することが知られている。一般的に微生物反応は、高効率の反応でありながら、温和な環境で実施できる。 In recent years, the production of valuable materials using microorganisms has also been studied. For example, it is known that compounds having a hydroxycinnamic acid structure, such as p-coumaric acid, can be synthesized from biomass-derived compounds, such as L-tyrosine, using microorganisms. Generally, microbial reactions are highly efficient and can be carried out in a mild environment.

微生物により合成可能な化合物は、樹脂製造に利用することも検討されている。例えば、特許文献1では、p-ヒドロキシケイ皮酸にエピクロルヒドリンを反応させてエポキシ樹脂を合成し、得られたエポキシ樹脂をグリシジルフルフリルエーテルとともに、硬化剤により硬化することで、高いガラス転移温度、及び優れた機械強度を有することが開示されている。 Compounds that can be synthesized by microorganisms are also being considered for use in resin production. For example, Patent Document 1 discloses that an epoxy resin is synthesized by reacting p-hydroxycinnamic acid with epichlorohydrin, and the resulting epoxy resin is cured together with glycidyl furfuryl ether using a curing agent, resulting in a high glass transition temperature and excellent mechanical strength.

中国公開公報112409298号China Publication No. 112409298

Jiale Ye et al. “High-performance bio-based epoxies from ferulic acid and furfuryl alcohol: synthesis and properties”, Green Chem., 2021,23, 1772-1781Jiale Ye et al. “High-performance bio-based epoxies from ferulic acid and furfuryl alcohol: synthesis and properties”, Green Chem., 2021,23, 1772-1781

しかしながら、リグニンなどの非可食性のバイオマス由来の成分は分解性が低いことから、原料となる化合物を効率よく得ることが難しく、エポキシ樹脂を合成するためのプロセスが複雑になりやすい。また、バイオマスから得られる化合物は、一般的に石油化学品由来の重合物に比べると性能が劣るという問題がある。However, because non-edible biomass-derived components such as lignin are poorly degradable, it is difficult to efficiently obtain the raw material compounds, and the process for synthesizing epoxy resins tends to be complicated. In addition, compounds obtained from biomass generally have inferior performance compared to polymers derived from petrochemicals.

そこで、本発明は、バイオマスから得ることができる化合物でありながらも、容易に製造でき、かつ熱的性能も良好なエポキシ樹脂を提供することを課題とする。Therefore, the objective of the present invention is to provide an epoxy resin that is a compound that can be obtained from biomass, yet is easy to produce and has good thermal performance.

本発明者は、微生物による生産が容易なパラクマル酸の二量体であるジヒドロキシトルキシル酸から得られるエポキシ樹脂が上記課題を解決しうることを見いだし、本発明を完成させた。本発明は、以下の[1]~[13]を提供する。
[1]以下の式(1)で表される骨格を有するエポキシ樹脂。

Figure 0007537028000001

なお、式(1)において、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、アルコキシ基、及び-OGのいずれかである。*は他の構造との結合部位となってもよい。Gはグリシジル基を表す。
[2]以下の式(1-1)で表される構造を有する上記[1]に記載のエポキシ樹脂。
Figure 0007537028000002

なお、式(1-1)において、R及びRは、それぞれ独立にヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基、若しくはグリシジル基であり、Rはヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。各ベンゼン環においてそれぞれ独立に、R及びRのうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OGのいずれかである。nは0~100の整数である。
[3]以下の式(1-2)で表される構造を有する上記[1]に記載のエポキシ樹脂。
Figure 0007537028000003

なお、式(1-2)において、R及びRは、それぞれ独立にヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基、若しくはグリシジル基であり、Rはヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。nは0~100の整数である。
[4]R及びRがグリシジル基であり、nが0である上記[2]又は[3]に記載のエポキシ樹脂。
[5]R及びRが炭素数1~6のアルキル基であり、nが0である上記[2]又は[3]に記載のエポキシ樹脂。
[6]R及びRがメチル基である上記[2]又は[3]に記載のエポキシ樹脂。
[7]以下の式(1-3)で表される構造を有する上記[1]に記載のエポキシ樹脂。
Figure 0007537028000004

式(1-3)の各ベンゼン環において、それぞれ独立にR及びRのうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OGのいずれかである。また、Rが水素原子、-COOG、及び-COORのいずれかであり、Rが水素原子、-COOG、及び-COORのいずれかである。R及びRはアルキル基である。
[8]式(1)で表される骨格が、バイオマス由来である、上記[1]~[7]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂。
[9]上記[1]~[8]のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂を硬化させて得られた硬化体。
[10]以下の式(2)に示す骨格を有する化合物と、エピハロヒドリンを反応させてエポキシ樹脂を得る、エポキシ樹脂の製造方法。
Figure 0007537028000005

なお、式(2)において、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、アルコキシ基、及び-OHのいずれかである。*は他の構造との結合部位となってもよい。
[11]以下の式(2-1)に示す化合物と、エピハロヒドリンを反応させてエポキシ樹脂を得る、上記[10]に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
Figure 0007537028000006

上記式(2-1)において、R11、R13は、それぞれ独立に水素原子、又はヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基である。R12は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。各ベンゼン環において、それぞれ独立にR14及びR15のうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OHのいずれかである。mは0~100の整数である。
[12]以下の式(2-2)に示す化合物と、エピハロヒドリンを反応させてエポキシ樹脂を得る、上記[10]に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
Figure 0007537028000007

上記式(2-2)において、R11、R13は、それぞれ独立に水素原子、又はヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基である。R12は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。mは0~100の整数である。
[13]以下の式(2-3)に示す化合物と、エピハロヒドリンを反応させてエポキシ樹脂を得る、上記[10]に記載のエポキシ樹脂の製造方法。
Figure 0007537028000008

式(2-3)の各ベンゼン環において、それぞれ独立にR14及びR15のうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OHのいずれかである。R16が水素原子又は-COOR11であり、かつR17が水素原子又は-COOR13である。R11、R13は、それぞれ独立に水素原子、又はアルキル基である。 The present inventors have found that the above problems can be solved by an epoxy resin obtained from dihydroxytruxillic acid, which is a dimer of paracoumaric acid that can be easily produced by a microorganism, and have completed the present invention. The present invention provides the following [1] to [13].
[1] An epoxy resin having a skeleton represented by the following formula (1):
Figure 0007537028000001

In the formula (1), R4 and R5 are each independently any one of a hydrogen atom, an alkoxy group, and -OG. * may be a bonding site with other structures. G represents a glycidyl group.
[2] The epoxy resin according to the above [1], having a structure represented by the following formula (1-1):
Figure 0007537028000002

In formula (1-1), R1 and R3 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom, or a glycidyl group, and R2 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. In each benzene ring, one of R4 and R5 is independently a hydrogen atom, and the other is either a hydrogen atom, -OCH3 , or -OG. n is an integer from 0 to 100.
[3] The epoxy resin according to the above [1], having a structure represented by the following formula (1-2):
Figure 0007537028000003

In formula (1-2), R1 and R3 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom or a glycidyl group, R2 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom, and n is an integer from 0 to 100.
[4] The epoxy resin according to the above [2] or [3], wherein R 1 and R 3 are glycidyl groups and n is 0.
[5] The epoxy resin according to the above [2] or [3], wherein R 1 and R 3 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and n is 0.
[6] The epoxy resin according to the above [2] or [3], wherein R 1 and R 3 are methyl groups.
[7] The epoxy resin according to the above [1], having a structure represented by the following formula (1-3):
Figure 0007537028000004

In each benzene ring of formula (1-3), one of R4 and R5 is independently a hydrogen atom, and the other is any one of a hydrogen atom, -OCH3 , and -OG. R6 is any one of a hydrogen atom, -COOG, and -COOR1 , and R7 is any one of a hydrogen atom, -COOG, and -COOR3 . R1 and R3 are alkyl groups.
[8] The epoxy resin according to any one of the above [1] to [7], wherein the skeleton represented by formula (1) is derived from biomass.
[9] A cured product obtained by curing the epoxy resin according to any one of [1] to [8] above.
[10] A method for producing an epoxy resin, comprising reacting a compound having a skeleton represented by the following formula (2) with epihalohydrin to obtain an epoxy resin:
Figure 0007537028000005

In formula (2), R 14 and R 15 are each independently any one of a hydrogen atom, an alkoxy group, and -OH. * may be a bonding site with other structures.
[11] The method for producing an epoxy resin according to the above [10], comprising reacting a compound represented by the following formula (2-1) with epihalohydrin to obtain an epoxy resin.
Figure 0007537028000006

In the above formula (2-1), R 11 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. R 12 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. In each benzene ring, one of R 14 and R 15 is independently a hydrogen atom, and the other is either a hydrogen atom, -OCH 3 , or -OH. m is an integer of 0 to 100.
[12] The method for producing an epoxy resin according to the above [10], comprising reacting a compound represented by the following formula (2-2) with epihalohydrin to obtain an epoxy resin.
Figure 0007537028000007

In the above formula (2-2), R 11 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. R 12 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. m is an integer of 0 to 100.
[13] The method for producing an epoxy resin according to the above [10], comprising reacting a compound represented by the following formula (2-3) with epihalohydrin to obtain an epoxy resin.
Figure 0007537028000008

In each benzene ring of formula (2-3), one of R 14 and R 15 is independently a hydrogen atom, and the other is either a hydrogen atom, -OCH 3 , or -OH. R 16 is a hydrogen atom or -COOR 11 , and R 17 is a hydrogen atom or -COOR 13. R 11 and R 13 are independently a hydrogen atom or an alkyl group.

本発明では、バイオマスから得ることができる化合物でありながらも、容易に製造でき、かつ熱的性能も良好なエポキシ樹脂を提供できる。 The present invention provides an epoxy resin that is a compound that can be obtained from biomass, yet is easy to produce and has good thermal performance.

実施例1において合成された4,4’-ジヒドロキシトルキシル酸ジメチルのH-NMRスペクトルを示す。1 shows the 1 H-NMR spectrum of dimethyl 4,4′-dihydroxytruxillate synthesized in Example 1. 実施例1において合成されたエポキシ樹脂のH-NMRスペクトルを示す。1 shows the 1 H-NMR spectrum of the epoxy resin synthesized in Example 1.

<エポキシ樹脂>
以下、本発明について実施形態を用いてさらに詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂は、以下の式(1)で表される骨格を有する。以下の式(1)の骨格を有するエポキシ樹脂は、バイオマスから得ることができる化合物でありながらも、容易に製造でき、かつ熱的性能も良好である。
<Epoxy resin>
The present invention will be described in further detail below with reference to embodiments.
The epoxy resin of the present invention has a skeleton represented by the following formula (1). Although the epoxy resin having the skeleton of the following formula (1) is a compound that can be obtained from biomass, it can be easily produced and has good thermal performance.

Figure 0007537028000009

式(1)において、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、アルコキシ基、及び-OGのいずれかである。*は他の構造との結合部位となってもよい。Gはグリシジル基を表す。
Figure 0007537028000009

In formula (1), R4 and R5 each independently represent a hydrogen atom, an alkoxy group, or -OG. * may be a bonding site with other structures. G represents a glycidyl group.

上記式(1)において、R及びRのアルコキシ基は、例えば炭素数1~4のアルコキシ基であればよく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基などが挙げられ、これらの中でもメトキシ基(-OCH)が好ましい。
式(1)において、各ベンゼン環においてR及びRは、互いに同一であってもよいし、異なってもよいが、各ベンゼン環においてそれぞれ独立に、R及びRのうちいずれか一方が水素原子で、他方が水素原子、アルコキシ基、又は-OGのいずれかであることが好ましい。なお、一分子中においてR及びRのうちの他方は、同じ基であることが好ましい。
及びRのうちいずれか一方を水素原子とすると、後述する通りクマル酸又はクマル酸から酵素を用いた反応により得られた化合物により容易に製造することができる。
In the above formula (1), the alkoxy group of R4 and R5 may be, for example, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a sec-butoxy group, or a tert-butoxy group, and among these, a methoxy group ( -OCH3 ) is preferred.
In formula (1), R 4 and R 5 in each benzene ring may be the same or different, but it is preferable that, independently in each benzene ring, one of R 4 and R 5 is a hydrogen atom and the other is a hydrogen atom, an alkoxy group, or -OG. It is preferable that the other of R 4 and R 5 in one molecule is the same group.
When either one of R4 and R5 is a hydrogen atom, the compound can be easily produced from coumaric acid or a compound obtained by a reaction of coumaric acid using an enzyme, as described below.

*は、結合部位となる場合、連結基(例えば、後述する-COO-R-COO-)を介して、別の式(1)に示す骨格に結合されてもよいし、他の官能基(例えば、後述する-COOR,-COORで示される官能基)に結合されてもよい。また、結合部位とならない場合には、2つの水素原子に結合する部位となるとよい。 When * serves as a bonding site, it may be bonded to another skeleton represented by formula (1) via a linking group (for example, -COO-R 2 -COO- described below) or to another functional group (for example, functional groups represented by -COOR 1 and -COOR 3 described below). When * does not serve as a bonding site, it may serve as a site bonded to two hydrogen atoms.

本発明のエポキシ樹脂は、以下の式(1-1)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。

Figure 0007537028000010

式(1-1)において、R及びRは、それぞれ独立にヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基、若しくはグリシジル基であり、Rはヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。nは0~100の整数である。Gはグリシジル基を表す。
また、R及びRは、上記と同一である。したがって、各ベンゼン環においてそれぞれ独立に、R及びRのうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OGのいずれかであることが好ましい。なお、一分子中においてR及びRのうちの他方は、全て同じ基であることが好ましい。 The epoxy resin of the present invention is preferably a compound having a structure represented by the following formula (1-1).
Figure 0007537028000010

In formula (1-1), R1 and R3 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom, or a glycidyl group, and R2 represents a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. n represents an integer of 0 to 100. G represents a glycidyl group.
Furthermore, R 4 and R 5 are the same as above. Therefore, it is preferable that, independently in each benzene ring, one of R 4 and R 5 is a hydrogen atom and the other is any of a hydrogen atom, -OCH 3 , and -OG. It is preferable that the other of R 4 and R 5 in one molecule are all the same group.

また、式(1)、(1-1)において、バイオマスから容易に合成できる観点から、R及びRの両方が水素原子であることが好ましい。したがって、本発明のエポキシ樹脂は、以下の式(1-2)で表される構造を有することが好ましい。 In addition, in the formulas (1) and (1-1), from the viewpoint of ease of synthesis from biomass, it is preferable that both R 4 and R 5 are hydrogen atoms. Therefore, the epoxy resin of the present invention preferably has a structure represented by the following formula (1-2).

Figure 0007537028000011

なお、式(1-2)において、R及びRは、それぞれ独立にヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基、若しくはグリシジル基であり、Rはヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。nは0~100の整数である。Gはグリシジル基を表す。
Figure 0007537028000011

In formula (1-2), R1 and R3 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom, or a glycidyl group, and R2 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. n is an integer of 0 to 100. G represents a glycidyl group.

上記式(1-1)及び(1-2)それぞれにおいて、R及びRにおける炭素数1~20の1価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよいし、芳香環を有する芳香族炭化水素基であってもよい。これらはヘテロ原子を有してもよいし、有さなくてもよい。また、ヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、硫黄原子、酸素原子、ハロゲン原子及びリン原子が挙げられる。ヘテロ原子としては、特に限定されないが、例えば、エーテル結合、エステル結合、ケト基、アルコシキ基などを構成する酸素原子、スルホニル基、チオール結合などを構成する硫黄原子、炭化水素基の水素原子に置換されるハロゲン原子などが挙げられる。
1価の炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~10、より好ましくは1~6、更に好ましくは1~3である。
In the above formulas (1-1) and (1-2), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in R 1 and R 3 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group having an aromatic ring. These may or may not have a heteroatom. Examples of the heteroatom include a nitrogen atom, a sulfur atom, an oxygen atom, a halogen atom, and a phosphorus atom. Examples of the heteroatom are not particularly limited, but include an oxygen atom constituting an ether bond, an ester bond, a keto group, an alkoxy group, etc., a sulfur atom constituting a sulfonyl group, a thiol bond, etc., and a halogen atom substituted for a hydrogen atom of a hydrocarbon group.
The monovalent hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably 1 to 3 carbon atoms.

及びRにおける脂肪族炭化水素基は、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基のいずれでもよく、アルキル基、アルケニル基などが挙げられる。R及びRにおける1価の炭化水素基は、製造が容易であり、熱安定性なども向上しやすいことから、アルキル基であることが好ましい。アルキル基は、直鎖であってもよいし、分岐構造を有してもよいし、環状構造を有してもよい。具体的なアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種ヘプチル基、及び各種オクチル基等が挙げられる。なお、「各種」とは、直鎖(n-)に加え、sec-、tert-、iso-などを含む各種異性体を意味し、以下も同様である。また、アルキル基としては、シクロヘキシル基などの環状構造を有するものでもよい。
及びRにおけるアルキル基は、それぞれ独立に、炭素数1~10が好ましく、炭素数1~6がより好ましく、炭素数1~3がさらに好ましく、いずれもがメチル基であることが最も好ましい。
The aliphatic hydrocarbon group in R 1 and R 3 may be either a saturated or unsaturated hydrocarbon group, and examples thereof include an alkyl group and an alkenyl group. The monovalent hydrocarbon group in R 1 and R 3 is preferably an alkyl group, since it is easy to manufacture and the thermal stability is easily improved. The alkyl group may be linear, have a branched structure, or have a cyclic structure. Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, various pentyl groups, various hexyl groups, various heptyl groups, and various octyl groups. In addition, "various" means various isomers including sec-, tert-, iso-, and the like in addition to linear (n-), and the same applies below. The alkyl group may also have a cyclic structure, such as a cyclohexyl group.
The alkyl groups in R1 and R3 each independently preferably have 1 to 10 carbon atoms, more preferably have 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably have 1 to 3 carbon atoms, and most preferably both are a methyl group.

式(1-1)及び(1-2)それぞれにおいて、nは上記の通り0~100であるが、好ましくは0~50、より好ましくは0~10、さらに好ましくは0~5、特に好ましくは0である。nの数を小さくすることで、エポキシ樹脂が高分子量化することを防止でき、品質のばらつきが抑制され、取扱い性なども良好となる。In each of formulas (1-1) and (1-2), n is 0 to 100 as described above, but is preferably 0 to 50, more preferably 0 to 10, even more preferably 0 to 5, and particularly preferably 0. By making the number of n small, it is possible to prevent the epoxy resin from becoming too high in molecular weight, suppressing variation in quality and improving handleability.

における炭素数2~20の2価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよいし、芳香環を有する芳香族炭化水素基であってもよい。これらはヘテロ原子を有してもよいし、ヘテロ原子を有さなくてもよい。ヘテロ原子の詳細はR、Rにおいて述べた通りである。
における脂肪族炭化水素基は、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基のいずれでもよいが、飽和炭化水素基が好ましい。Rにおける飽和炭化水素基は、直鎖状であってもよいし、分岐構造を有してもよいし、環状構造を有してもよい。上記の通り飽和炭化水素基はヘテロ原子を有してもよいし、有さなくてもよいが、有さないことが好ましい。Rにおける2価の炭化水素基における炭素数は、好ましくは2~10、より好ましくは2~6、さらに好ましくは2~4である。
The divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms in R2 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group having an aromatic ring. These may or may not have a heteroatom. Details of the heteroatom are as described for R1 and R3 .
The aliphatic hydrocarbon group in R2 may be either a saturated or unsaturated hydrocarbon group, but is preferably a saturated hydrocarbon group. The saturated hydrocarbon group in R2 may be linear, may have a branched structure, or may have a cyclic structure. As described above, the saturated hydrocarbon group may or may not have a heteroatom, but it is preferable that it does not have one. The number of carbon atoms in the divalent hydrocarbon group in R2 is preferably 2 to 10, more preferably 2 to 6, and even more preferably 2 to 4.

また、Rにおけるヘテロ原子を有してもよい脂肪族炭化水素基は、上記以外にヒドロキシプロピレン基であることも好ましい。ヒドロキシプロピレン基とは、ヒドロキシプロパンから、炭素原子に結合する2個の水素原子を除去した官能基であり、ヒドロキシプロパンジイル基とも呼ばれる。ヒドロキシプロピレン基は、後述するエピハロヒドリン由来の構造単位である。
ヒドロキシプロピレン基は、除去する水素原子の位置、及び水酸基の位置は任意であるが、典型的には、2-ヒドロキシプロパン-1,3-ジイル基(-CHCHOHCH-)である。式(1-1)及び(1-2)それぞれに示す化合物は、Rが2-ヒドロキシプロパン-1,3-ジイル基であることで、後述するエピハロヒドリンと、式(2)に示す化合物(特に式(2-4)~(2-6)に示す化合物)から、容易に合成することができる。
なお、一分子中に複数のRがある場合、一分子中の複数のRは、互いに同一であってもよいし、異なってもよい。Rは、上記の中ではヒドロキシプロピレン基であることが好ましい。
In addition, the aliphatic hydrocarbon group in R2 which may have a heteroatom is preferably a hydroxypropylene group in addition to the above. A hydroxypropylene group is a functional group obtained by removing two hydrogen atoms bonded to a carbon atom from hydroxypropane, and is also called a hydroxypropanediyl group. A hydroxypropylene group is a structural unit derived from epihalohydrin, which will be described later.
The hydroxypropylene group is typically a 2-hydroxypropane-1,3-diyl group (-CH 2 CHOHCH 2 -), although the positions of the hydrogen atoms to be removed and the hydroxyl groups are arbitrary. Since R 2 is a 2-hydroxypropane-1,3-diyl group, the compounds represented by formulas (1-1) and (1-2) can be easily synthesized from an epihalohydrin described below and a compound represented by formula (2) (particularly the compounds represented by formulas (2-4) to (2-6)).
When there are multiple R2 in one molecule, the multiple R2 in one molecule may be the same or different. Among the above, R2 is preferably a hydroxypropylene group.

本発明において、式(1-1)及び(1-2)それぞれで示す構造は、R及びRの両方が、グリシジル基あることが好ましい。R及びRの両方が、グリシジル基あるエポキシ樹脂は、架橋密度が高いエポキシ硬化体を得やすくなる。R及びRの両方がグリシジル基である場合も、式(1-1)及び(1-2)それぞれに示す構造を有するエポキシ樹脂において、R、nは上記の通りである。したがって、R及びRの両方がグリシジル基あるエポキシ樹脂は、nが0であることが特に好ましい。 In the present invention, in the structures shown by formulae (1-1) and (1-2), it is preferable that both R 1 and R 3 are glycidyl groups. An epoxy resin in which both R 1 and R 3 are glycidyl groups is more likely to produce an epoxy cured product with high crosslink density. Even when both R 1 and R 3 are glycidyl groups, R 2 and n are as described above in the epoxy resins having the structures shown by formulae (1-1) and (1-2), respectively. Therefore, it is particularly preferable that n is 0 in the epoxy resin in which both R 1 and R 3 are glycidyl groups.

本発明において、式(1-1)及び(1-2)それぞれを示す化合物は、R及びRの両方が、ヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基である態様も好ましい。本態様に係る式(1-1)及び(1-2)それぞれに示す構造を有するエポキシ樹脂において、R、nは上記の通りであり、R及びRにおけるヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基の好ましい態様も上記の通りである。したがって、本態様において、R及びRは、いずれもがアルキル基であることが好ましく、アルキル基の炭素数は1~10が好ましく、より好ましくは1~6、さらに好ましくは1~3であり、最も好ましくはR及びRの両方がメチル基である。そして、本態様においても、nは上記のとおり0であることが特に好ましい。本態様におけるエポキシ樹脂は、比較的柔軟性に優れるエポキシ硬化体を得やすくなる。 In the present invention, the compounds represented by formulae (1-1) and (1-2) each preferably have an embodiment in which R 1 and R 3 are both monovalent hydrocarbon groups which may have a heteroatom. In the epoxy resins having the structures represented by formulae (1-1) and (1-2) according to this embodiment, R 2 and n are as described above, and the preferred embodiments of the monovalent hydrocarbon groups which may have a heteroatom in R 1 and R 3 are also as described above. Therefore, in this embodiment, it is preferable that both R 1 and R 3 are alkyl groups, and the number of carbon atoms in the alkyl group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, even more preferably 1 to 3, and most preferably both R 1 and R 3 are methyl groups. And, in this embodiment, n is particularly preferably 0 as described above. The epoxy resin in this embodiment makes it easier to obtain an epoxy cured product with relatively excellent flexibility.

本発明のエポキシ樹脂は、上記のとおりnが0であることが好ましく、したがって、以下の式(1-3)に示す構造を有する化合物であることも好ましい。

Figure 0007537028000012

式(1-3)において、Rは水素原子又は-COORであり、かつRは水素原子又は-COORである。R、R、R及びRは上記の通りである。 As described above, the epoxy resin of the present invention is preferably one in which n is 0, and therefore is also preferably a compound having a structure represented by the following formula (1-3).
Figure 0007537028000012

In formula (1-3), R 6 is a hydrogen atom or —COOR 1 , and R 7 is a hydrogen atom or —COOR 3. R 1 , R 3 , R 4 and R 5 are as defined above.

及びRの好ましい態様の詳細は、上記のとおりである。したがって、式(1-3)において、各ベンゼン環においてそれぞれ独立に、R及びRのうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OGのいずれかであることが好ましく、この際、一分子中においてR及びRの他方は、同じ官能基であることがより好ましい。そして、さらに好ましくはR及びRの両方が水素原子である。
また、R及びRの好ましい態様も上記の通りである。したがって、式(1-3)においても、Rが水素原子、-COOG、及び-COORのいずれかであり、Rが水素原子、-COOG、及び-COORのいずれかであり、R及びRはアルキル基であることが好ましい。中でも、R及びRは、いずれもが水素原子、-COOG、又は-COORであることがより好ましい。
The details of the preferred aspects of R 4 and R 5 are as described above. Therefore, in formula (1-3), it is preferred that, independently in each benzene ring, one of R 4 and R 5 is a hydrogen atom and the other is any one of a hydrogen atom, -OCH 3 , and -OG, and in this case, it is more preferred that the other of R 4 and R 5 in one molecule is the same functional group. And it is even more preferred that both R 4 and R 5 are hydrogen atoms.
The preferred embodiments of R 1 and R 3 are also as described above. Therefore, in formula (1-3), it is preferred that R 6 is any one of a hydrogen atom, -COOG, and -COOR 1 , R 7 is any one of a hydrogen atom, -COOG, and -COOR 3 , and R 1 and R 3 are alkyl groups. Of these, it is more preferred that R 6 and R 7 are both a hydrogen atom, -COOG, or -COOR.

上記式(1-3)の構造を示すエポキシ樹脂としては、以下の式(1-4)~(1-10)で表される構造を有する化合物が好ましく、中でも式(1-4)で表される構造を示す化合物がより好ましい。以下の式(1-4)~(1-10)で表される構造を有する化合物は、クマル酸、又はクマル酸を酵素変換反応して得られるフェルラ酸又はカフェ酸、クマル酸を酵素変換し、且つ脱炭素反応をすることで得られる4-ビニルフェノールから容易に合成することができるので、バイオマス原料から容易に製造することができる。As the epoxy resin having the structure of the above formula (1-3), compounds having structures represented by the following formulas (1-4) to (1-10) are preferred, and among these, compounds having a structure represented by formula (1-4) are more preferred. Compounds having structures represented by the following formulas (1-4) to (1-10) can be easily synthesized from coumaric acid, ferulic acid or caffeic acid obtained by enzymatic conversion reaction of coumaric acid, or 4-vinylphenol obtained by enzymatic conversion of coumaric acid and decarbonation reaction, and therefore can be easily produced from biomass raw materials.

Figure 0007537028000013

(なお、式(1-8)、(1-9)、及び(1-10)において、Rはアルキル基である。アルキル基の詳細は上記の通りである。)
Figure 0007537028000013

(In addition, in formulas (1-8), (1-9), and (1-10), R is an alkyl group. Details of the alkyl group are as described above.)

<エポキシ樹脂の製造方法>
本発明のエポキシ樹脂は、以下の式(2)で表される骨格を有する化合物(以下、原料化合物ともいう)と、エピハロヒドリンを反応させることで合成することができる。

Figure 0007537028000014

なお、式(2)において、R14及びR15はそれぞれ独立に、水素原子、アルコキシ基、及び-OHのいずれかである。*は他の構造との結合部位となってもよい。
上記式(2)において、R14及びR15のアルコキシ基は、上記したR及びRにおけるアルコキシ基と同じであり、好ましくはメトキシ基である。
式(2)において、各ベンゼン環においてR14及びR15は、互いに同一であってもよいし、異なってもよいが、各ベンゼン環においてそれぞれ独立に、R14及びR15のうちいずれか一方が水素原子で、他方が水素原子、メトキシ基などのアルコキシ基、-OHのいずれかであることが好ましい。なお、一分子中においてR14及びR15のうちの他方は、同じ基であることが好ましい。 <Method of manufacturing epoxy resin>
The epoxy resin of the present invention can be synthesized by reacting a compound having a skeleton represented by the following formula (2) (hereinafter also referred to as a raw material compound) with epihalohydrin.
Figure 0007537028000014

In formula (2), R 14 and R 15 are each independently any one of a hydrogen atom, an alkoxy group, and -OH. * may be a bonding site with other structures.
In the above formula (2), the alkoxy group of R 14 and R 15 is the same as the alkoxy group in R 4 and R 5 described above, and is preferably a methoxy group.
In formula (2), R 14 and R 15 in each benzene ring may be the same or different, but it is preferable that, independently in each benzene ring, one of R 14 and R 15 is a hydrogen atom and the other is a hydrogen atom, an alkoxy group such as a methoxy group, or -OH. It is preferable that the other of R 14 and R 15 in one molecule is the same group.

Figure 0007537028000015
Figure 0007537028000015

上記式(2-1)において、R11、R13は、それぞれ独立に水素原子、又はヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基である。R12は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。ヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基、及びヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基の詳細は、上記の通りである。ただし、ヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基は、通常は後述するジヒドロキシ化合物由来の構造単位であり、したがって、通常はヒドロキシプロピレン基以外であり、例えば、ヘテロ原子を有しない飽和炭化水素基や、ヘテロ原子としてエーテル結合を有する飽和炭化水素基などが好ましい。
14及びR15は、上記で述べたとおりである。
式(2-1)において、mは0~100の整数であり、好ましくは0~50、より好ましくは0~10、さらに好ましくは0~5、特に好ましくは0である。
In the above formula (2-1), R 11 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. R 12 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. Details of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom and the divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom are as described above. However, the divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom is usually a structural unit derived from a dihydroxy compound described later, and therefore is usually other than a hydroxypropylene group, and for example, a saturated hydrocarbon group having no heteroatom or a saturated hydrocarbon group having an ether bond as a heteroatom is preferred.
R 14 and R 15 are as defined above.
In formula (2-1), m is an integer of 0 to 100, preferably 0 to 50, more preferably 0 to 10, still more preferably 0 to 5, and particularly preferably 0.

また、式(2)、(2-1)において、R14及びR15の両方が水素原子であることが好ましい。したがって、原料化合物は、以下の式(2-2)で表される構造を有することが好ましい。 In addition, in formulas (2) and (2-1), it is preferable that both R 14 and R 15 are hydrogen atoms. Therefore, it is preferable that the raw material compound has a structure represented by the following formula (2-2).

Figure 0007537028000016

式(2-2)に示す化合物において、R11、R12、R13及びmは、上記で述べたとおりである。
Figure 0007537028000016

In the compound represented by formula (2-2), R 11 , R 12 , R 13 and m are as defined above.

また、本発明の原料化合物は、上記のとおりmが0であることが好ましく、したがって、以下の式(2-3)に示す構造を有する化合物であることも好ましい。

Figure 0007537028000017

式(2-3)において、R16は水素原子又は-COOR11であり、かつR17は水素原子又は-COOR13である。R11、R13、R14及びR15は上記の通りである。 As described above, the starting compound of the present invention is preferably one in which m is 0, and therefore is preferably a compound having a structure represented by the following formula (2-3).
Figure 0007537028000017

In formula (2-3), R 16 is a hydrogen atom or —COOR 11 , and R 17 is a hydrogen atom or —COOR 13. R 11 , R 13 , R 14 and R 15 are as defined above.

14及びR15の好ましい態様は、上記のとおりである。したがって、式(2-3)において、各ベンゼン環においてそれぞれ独立に、R14及びR15のうち一方が水素原子であり、他方が水素原子、-OCH、及び-OHのいずれかであることが好ましく、この際、R14及びR15の他方は、同じ官能基であることがより好ましい。そして、さらに好ましくはR14及びR15の両方が水素原子である。
また、R11及びR13の好ましい態様も上記の通りである。そして、式(2-3)においても、R16は水素原子又は-COOR11であり、かつR17は水素原子又は-COOR13である。R11、R13は、それぞれ独立に水素原子、又はアルキル基である。中でも、R16及びR17は、いずれもが水素原子、-COOH、又は-COOR(Rはアルキル基)であることがより好ましい。
Preferred aspects of R 14 and R 15 are as described above. Therefore, in formula (2-3), it is preferred that, independently in each benzene ring, one of R 14 and R 15 is a hydrogen atom and the other is any one of a hydrogen atom, -OCH 3 , and -OH, and in this case, it is more preferred that the other of R 14 and R 15 is the same functional group. And it is even more preferred that both R 14 and R 15 are hydrogen atoms.
The preferred embodiments of R 11 and R 13 are also as described above. In formula (2-3), R 16 is a hydrogen atom or -COOR 11 , and R 17 is a hydrogen atom or -COOR 13. R 11 and R 13 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group. It is more preferable that R 16 and R 17 are both a hydrogen atom, -COOH, or -COOR (R is an alkyl group).

原料化合物は、より具体的には、以下の式(2-4)に示すジヒドロキシトルキシル酸、又はそのエステル化合物であることが好ましい。

Figure 0007537028000018
More specifically, the raw material compound is preferably dihydroxytruxillic acid represented by the following formula (2-4) or an ester compound thereof.
Figure 0007537028000018

上記式(2-4)に示すジヒドロキシトルキシル酸は、パラクマル酸二量体であり、パラクマル酸を二量化することで得ることができる。パラクマル酸を二量化する方法は、特に限定されないが、紫外線照射などの光照射により二量化する方法が挙げられる。パラクマル酸は、UV照射によりパラクマル酸のベータ位にある二重結合が開裂し、その分子同士が再結合することで二量化され、上記式(2-4)に示す構造を有するパラクマル酸二量体を得ることができる。Dihydroxytruxillic acid shown in the above formula (2-4) is a para-coumaric acid dimer, and can be obtained by dimerizing para-coumaric acid. The method for dimerizing para-coumaric acid is not particularly limited, but examples include a method of dimerization by light irradiation such as ultraviolet light irradiation. Para-coumaric acid is dimerized by cleaving the double bond at the beta position of para-coumaric acid upon UV irradiation, and the resulting molecules recombine with each other to obtain a para-coumaric acid dimer having the structure shown in the above formula (2-4).

また、原料化合物は、以下の式(2-5)~(2-7)のいずれかに示す化合物、又は(2-5)又は(2-6)に示す化合物のエステル化合物であってもよい。以下の式(2-5)~(2-7)の化合物はそれぞれ、フェルラ酸、カフェ酸及び4-ビニルフェノールを二量化することで得ることができるものである。二量化する方法は、特に限定されないが、パラクマル酸と同様に、紫外線照射などの光照射により二量化する方法が挙げられる。フェルラ酸、カフェ酸及び4-ビニルフェノールは、クマル酸を酵素変換反応して得られ、或いは、クマル酸を酵素変換し、且つ脱炭素反応をすることで得られるので、式(2-4)に示すジヒドロキシトルキシル酸と同様に、バイオマス原料から容易に製造できる。

Figure 0007537028000019
The raw material compound may be any of the compounds shown in the following formulas (2-5) to (2-7), or an ester compound of the compound shown in (2-5) or (2-6). Each of the compounds shown in the following formulas (2-5) to (2-7) can be obtained by dimerizing ferulic acid, caffeic acid, and 4-vinylphenol. The dimerization method is not particularly limited, but includes a method of dimerization by light irradiation such as ultraviolet irradiation, as in the case of paracoumaric acid. Ferulic acid, caffeic acid, and 4-vinylphenol can be obtained by enzymatic conversion reaction of coumaric acid, or by enzymatic conversion of coumaric acid and decarbonation reaction, and therefore can be easily produced from biomass raw materials, as in the case of dihydroxytruxillic acid shown in formula (2-4).
Figure 0007537028000019

上記した式(2-4)に示すジヒドロキシトルキシル酸のエステル化合物としては、好ましくは上記のジヒドロキシトルキシル酸をモノヒドロキシ化合物によりエステル化した以下の式(2-8)に示す構造を有する化合物が挙げられる。

Figure 0007537028000020
As the ester compound of dihydroxytruxillic acid represented by the above formula (2-4), a compound having a structure represented by the following formula (2-8) in which the above dihydroxytruxillic acid is esterified with a monohydroxy compound is preferably mentioned.
Figure 0007537028000020

上記式(2-8)において、R18、R19は、それぞれ独立にヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基である。ヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基の詳細は、上記の通りである。したがって、R18、R19は、それぞれ独立にアルキル基であることが好ましく、中でもより好ましくは炭素数1~10のアルキル基、さらに好ましくは炭素数1~6のアルキル基、よりさらに好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、R18、R19は、最も好ましくはいずれもメチル基である。 In the above formula (2-8), R 18 and R 19 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. Details of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom are as described above. Therefore, it is preferable that R 18 and R 19 are each independently an alkyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably both R 18 and R 19 are methyl groups.

また、上記した式(2-5)又は式(2-6)に示す化合物のエステル化合物としては、好ましくは式(2-9)に示す構造を有する化合物、式(2-10)に示す構造を有する化合物が挙げられる。

Figure 0007537028000021

上記式(2-9)、(2-10)において、R18、R19は、上記式(2-8)で述べたとおりである。 Preferable examples of the ester compound of the compound represented by the above formula (2-5) or (2-6) include a compound having a structure represented by formula (2-9) and a compound having a structure represented by formula (2-10).
Figure 0007537028000021

In the above formulas (2-9) and (2-10), R 18 and R 19 are as defined in the above formula (2-8).

また、式(2-4)に示すパラクマル酸のエステル化合物としては、上記のジヒドロキシトルキシル酸をジヒドロキシ化合物、又はジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物によりエステル化した化合物であってもよい。このように少なくともジヒドロキシ化合物によりエステル化した化合物は、式(2-1)又は式(2-2)においてmが1以上となる化合物である。
ジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物によりエステル化する場合、ジヒドロキシトルキシル酸をジヒドロキシ化合物によりエステル化した後に、モノヒドロキシ化合物によりさらにエステル化してもよいし、モノヒドロキシ化合物によりエステル化した後、ジヒドロキシ化合物によりエステル化してもよいし、ジヒドロキシ化合物によるエステル化と、モノヒドロキシ化合物によるエステル化を並行して行ってもよい。
ジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物によりエステル化する場合、式(2-1)又は(2-2)においてmが1以上となり、かつR11、R13のうち少なくとも一方がヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基となるが、R11、R13の両方がヘテロ原子を有してもよい1価の炭化水素基であることが好ましい。
The ester compound of paracoumaric acid represented by formula (2-4) may be a compound obtained by esterifying the dihydroxytruxillic acid with a dihydroxy compound, or with a dihydroxy compound and a monohydroxy compound. The compound esterified with at least a dihydroxy compound is a compound represented by formula (2-1) or formula (2-2) in which m is 1 or more.
When esterification is performed with a dihydroxy compound and a monohydroxy compound, dihydroxytruxillic acid may be esterified with a dihydroxy compound and then further esterified with a monohydroxy compound, or it may be esterified with a monohydroxy compound and then esterified with a dihydroxy compound, or esterification with a dihydroxy compound and esterification with a monohydroxy compound may be performed in parallel.
When esterification is performed with a dihydroxy compound and a monohydroxy compound, m in formula (2-1) or (2-2) is 1 or more, and at least one of R 11 and R 13 is a monovalent hydrocarbon group which may have a heteroatom, but it is preferable that both R 11 and R 13 are monovalent hydrocarbon groups which may have a heteroatom.

ジヒドロキシトルキシル酸をヒドロキシ化合物(モノヒドロキシ化合物、ジヒドロキシ化合物、又はこれらの両方)によりエステル化する方法は、特に限定されないが、カルボン酸とヒドロキシ化合物を酸触媒で縮合させる方法、ジヒドロキシトルキシル酸を酸塩化物などの酸ハロゲン化物にしてヒドロキシ化合物と反応させる方法などが挙げられるが、これらに限定されない。The method for esterifying dihydroxytruxillic acid with a hydroxy compound (monohydroxy compound, dihydroxy compound, or both) is not particularly limited, but includes, but is not limited to, a method in which a carboxylic acid and a hydroxy compound are condensed with an acid catalyst, and a method in which dihydroxytruxillic acid is converted into an acid halide such as an acid chloride and then reacted with a hydroxy compound.

上記エステル化に使用するモノヒドロキシ化合物としては、芳香族モノヒドロキシ化合物でもよいし、脂肪族モノヒドロキシ化合物であってもよいが、脂肪族モノヒドロキシ化合物が好ましく、中でもアルキルモノアルコールがより好ましい。アルキルモノアルコールは、直鎖アルコールであってもよいが、分岐構造を有してもよいし、環状構造を有していてもよい。
アルキルモノアルコールとしては、具体的には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-プロパノール、n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール、各種ペンタノール、各種ヘキサノール、各種へプタノール、各種オクタノール、各種ノナノール、各種デカノール、シクロペンタノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、シクロヘキサンメタノールなどが挙げられ、これらの中ではメタールが特に好ましい。
The monohydroxy compound used in the esterification may be an aromatic monohydroxy compound or an aliphatic monohydroxy compound, but is preferably an aliphatic monohydroxy compound, and more preferably an alkyl monoalcohol. The alkyl monoalcohol may be a straight-chain alcohol, but may have a branched structure or a cyclic structure.
Specific examples of alkyl monoalcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, various pentanols, various hexanols, various heptanols, various octanols, various nonanols, various decanols, cyclopentanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, and cyclohexanemethanol. Of these, methal is particularly preferred.

また、エステル化に使用するジヒドロキシ化合物としては、芳香族ジヒドロキシ化合物でもよいし、脂肪族ジヒドロキシ化合物であってもよいが、脂肪族ジヒドロキシ化合物が好ましく、中でもアルキルジオールがより好ましい。脂肪族ジヒドロキシ化合物は、直鎖アルコールであってもよいが、分岐構造を有してもよいし、環状構造を有していてもよい。
脂肪族ジヒドロキシ化合物の具体例としては、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、ネオペンチルグリコール、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などが挙げられる。これらの中では、エチレングリコールが好ましい。
The dihydroxy compound used in the esterification may be an aromatic dihydroxy compound or an aliphatic dihydroxy compound, but is preferably an aliphatic dihydroxy compound, and more preferably an alkyl diol. The aliphatic dihydroxy compound may be a straight-chain alcohol, but may have a branched structure or a cyclic structure.
Specific examples of the aliphatic dihydroxy compound include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, etc. Of these, ethylene glycol is preferred.

また、式(2-5)又は式(2-6)に示す化合物のエステル化合物としては、上記の式(2-5)又は式(2-6)に示す化合物をジヒドロキシ化合物、又はジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物によりエステル化した化合物であってもよい。このように少なくともジヒドロキシ化合物によりエステル化した化合物は、式(2-1)又は式(2-2)においてmが1以上となる化合物である。
式(2-5)又は式(2-6)に示す化合物をジヒドロキシ化合物、又はジヒドロキシ化合物及びモノヒドロキシ化合物によりエステル化した化合物の詳細は、式(2-4)に示す化合物の場合と同様であるので、その説明は省略する。
The ester compound of the compound represented by formula (2-5) or (2-6) may be a compound obtained by esterifying the compound represented by formula (2-5) or (2-6) with a dihydroxy compound, or with a dihydroxy compound and a monohydroxy compound. The compound esterified with at least a dihydroxy compound is a compound represented by formula (2-1) or (2-2) in which m is 1 or more.
The details of the compound obtained by esterifying the compound represented by formula (2-5) or formula (2-6) with a dihydroxy compound, or a dihydroxy compound and a monohydroxy compound are similar to those of the compound represented by formula (2-4), and therefore the description thereof will be omitted.

エポキシ樹脂の合成において使用できるエピハロヒドリンとしては、エピフルオロヒドリン、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、及びエピヨードヒドリンが挙げられ、これらの中では反応性及び経済性の点でエピクロルヒドリンが好ましい。Epihalohydrins that can be used in the synthesis of epoxy resins include epifluorohydrin, epichlorohydrin, epibromohydrin, and epiiodohydrin, of which epichlorohydrin is preferred in terms of reactivity and economy.

上記の通り、本発明のエポキシ樹脂は、式(2)に示す骨格を有する化合物と、エピハロヒドリンを反応させることで得ることができる。エポキシ樹脂は、式(2)に示す骨格を有する化合物と、エピハロヒドリンとは例えば反応器において混合させて反応させるとよい。
本製造方法では、反応系における式(2)に示す骨格を有する化合物に対する、エピハロヒドリンの添加量は、1当量以上とするとよい。エピハロヒドリンの添加量を1当量以上とすることで、式(1)に示す化合物を合成することができる。なお、当量とは、式(2)に示す骨格を有する化合物が有する官能基(水酸基及びカルボキシ基)に対する、モル当量であり、以下も同様である。
また、nの数を小さくし、nが小さい、好ましくはnが0の式(1)に示す化合物を高収率で合成するする観点から、上記エピハロヒドリンの添加量は大過剰とすることが好ましい。具体的には、2当量以上とすることが好ましく、より好ましくは5当量以上であり、さらに好ましくは8当量以上である。
また、反応後に未反応のエピハロヒドリンを除去しやすくし、また、生産効率を高める観点から、上記エピハロヒドリンの添加量は、式(2)に示す化合物の官能基に対して、好ましくは50当量以下、より好ましくは30当量以下、さらに好ましくは20当量以下、よりさらに好ましくは15当量以下である。
As described above, the epoxy resin of the present invention can be obtained by reacting a compound having the skeleton represented by formula (2) with epihalohydrin. The epoxy resin can be obtained by, for example, mixing and reacting the compound having the skeleton represented by formula (2) with epihalohydrin in a reactor.
In this production method, the amount of epihalohydrin added to the compound having the skeleton shown in formula (2) in the reaction system is preferably 1 equivalent or more. By adding the amount of epihalohydrin to be 1 equivalent or more, the compound shown in formula (1) can be synthesized. Note that the equivalent is the molar equivalent to the functional groups (hydroxyl group and carboxy group) of the compound having the skeleton shown in formula (2), and the same applies below.
In addition, from the viewpoint of reducing the number of n and synthesizing the compound represented by formula (1) in which n is small, preferably n is 0, in high yield, it is preferable that the amount of epihalohydrin added is in large excess. Specifically, it is preferably 2 equivalents or more, more preferably 5 equivalents or more, and even more preferably 8 equivalents or more.
Furthermore, from the viewpoints of facilitating removal of unreacted epihalohydrin after the reaction and increasing production efficiency, the amount of the epihalohydrin added is preferably 50 equivalents or less, more preferably 30 equivalents or less, even more preferably 20 equivalents or less, and still more preferably 15 equivalents or less, relative to the functional groups of the compound represented by formula (2).

原料化合物として、式(2-1)、式(2-2)又は式(2-3)(ただし、式(2-3)においては、R16、R17がそれぞれ-COOR11、-COOR13である場合)に示す化合物を使用し、R11、R13が水素原子であり(特に、原料として式(2-4)~(2-6)のいずれかの化合物を使用するとき)、nの数を大きくする場合には、エピハロヒドリンの添加量は、少なくしてもよく、例えば2当量以下としてもよい。R11、R13が水素原子である場合に、エピハロヒドリンの添加量を少なくすると、式(2)に示す骨格を有する化合物と、エピハロヒドリンのオリゴマー化が進みやすくなり、nの数が大きい式(1-1)又は式(1-2)に示す化合物が得やすくなる。 When a compound represented by formula (2-1), formula (2-2) or formula (2-3) (wherein in formula (2-3), R 16 and R 17 are --COOR 11 and --COOR 13 , respectively) is used as a raw material compound, R 11 and R 13 are hydrogen atoms (particularly when a compound represented by any of formulas (2-4) to (2-6) is used as a raw material), and the number of n is large, the amount of epihalohydrin added may be reduced, for example, to 2 equivalents or less. When R 11 and R 13 are hydrogen atoms and the amount of epihalohydrin added is reduced, oligomerization of the compound having the skeleton represented by formula (2) and epihalohydrin proceeds more easily, and a compound represented by formula (1-1) or formula (1-2) in which the number of n is large is more easily obtained.

上記式(2)に示す骨格を有する化合物と、エピハロヒドリンの反応は、触媒存在下で行うことが好ましい。触媒としては、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムフルオリド、テトラブチルアンモニウムブロミド等の第4級アンモニウム塩等が挙げられる。触媒は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。触媒の添加量は、式(2)に示す骨格を有する化合物1モルに対して、好ましくは0.01~2モル、より好ましくは0.05~1モル、さらに好ましくは0.1~0.5モルである。The reaction of the compound having the skeleton shown in formula (2) with epihalohydrin is preferably carried out in the presence of a catalyst. Examples of the catalyst include quaternary ammonium salts such as benzyltriethylammonium chloride, benzyltriethylammonium bromide, tetrabutylammonium fluoride, and tetrabutylammonium bromide. The catalyst may be used alone or in combination of two or more. The amount of catalyst added is preferably 0.01 to 2 moles, more preferably 0.05 to 1 mole, and even more preferably 0.1 to 0.5 moles, per mole of the compound having the skeleton shown in formula (2).

上記反応は、溶媒存在下でも実施してもよいが、無溶媒で実施してもよい。式(2)に示す骨格を有する化合物は、エピハロヒドリンを上記のとおり大過剰とすることで、エピハロヒドリンにより適度に希釈され、無溶媒で実施し、または溶媒を少量で実施しても適切に上記反応を進行させることができる。反応溶媒としては、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒などが利用可能である。
上記触媒存在下における反応は、例えば40~150℃、好ましくは60~120℃で、例えば30分~24時間、好ましくは2~12時間行う。
The above reaction may be carried out in the presence of a solvent, or may be carried out without a solvent. The compound having the skeleton shown in formula (2) is appropriately diluted with epihalohydrin by using a large excess of epihalohydrin as described above, and the above reaction can be carried out appropriately without a solvent or with a small amount of solvent. As the reaction solvent, an aliphatic hydrocarbon solvent, an aromatic hydrocarbon solvent, a halogen-based solvent, an ester-based solvent, an ether-based solvent, etc. can be used.
The reaction in the presence of the catalyst is carried out, for example, at 40 to 150° C., preferably 60 to 120° C., for example, for 30 minutes to 24 hours, preferably 2 to 12 hours.

また、本製造方法では、上記触媒に加えて反応系に塩基性化合物を添加することが好ましい。塩基性化合物を添加することで、脱ハロゲン化水素が進行しやすくなり、目的のエポキシ樹脂の収率を向上させることが可能になる。塩基性化合物は、上記した触媒存在下で一定時間反応した後に、反応系に添加し、さらに一定時間反応させることが好ましい。塩基性化合物添加後の反応は、例えば-10~30℃、好ましくは0~15℃で、例えば10分~24時間、好ましくは30分~12時間行う。In addition, in this production method, it is preferable to add a basic compound to the reaction system in addition to the above catalyst. By adding a basic compound, dehydrohalogenation proceeds more easily, making it possible to improve the yield of the desired epoxy resin. It is preferable that the basic compound is added to the reaction system after reacting for a certain period of time in the presence of the above catalyst, and then allowed to react for a further certain period of time. The reaction after the addition of the basic compound is carried out, for example, at -10 to 30°C, preferably 0 to 15°C, for example, for 10 minutes to 24 hours, preferably 30 minutes to 12 hours.

使用される塩基性化合物としては、塩基として働く化合物であれば特に限定されない。具体的には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、リチウムアルコキシド、ナトリウムアルコキシド、カリウムアルコキシド等の金属塩基が挙げられる。中でも、経済性及び入手容易性から、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムの少なくともいずれかを使用することが好ましい。
塩基性化合物は特に限定されないが、例えば水溶液として反応系に添加されてもよい。
前記塩基性化合物の添加量は、式(2)に示す骨格を有する化合物が有する官能基に対して、例えば1当量より多くすればよく、好ましくは1.5~20当量であり、より好ましくは2~15当量である。
The basic compound to be used is not particularly limited as long as it acts as a base.Specific examples include metal bases such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide, lithium hydride, sodium hydride, potassium hydride, lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate, lithium alkoxide, sodium alkoxide, and potassium alkoxide.Of these, it is preferable to use at least one of sodium hydroxide and potassium hydroxide from the viewpoint of economy and availability.
The basic compound is not particularly limited, and may be added to the reaction system, for example, as an aqueous solution.
The amount of the basic compound added may be, for example, more than 1 equivalent, preferably 1.5 to 20 equivalents, and more preferably 2 to 15 equivalents, relative to the functional group of the compound having the skeleton represented by formula (2).

本製造方法において、目的物であるエポキシ樹脂の精製は、エピハロヒドリンの留去、必要に応じて使用される反応溶媒の留去、水と疎水性溶媒を用いた抽出操作による目的のエポキシ樹脂と水溶性化合物の分離、抽出溶媒の留去、蒸留等の一般的な単位操作、又はこれらを適宜組み合わせて行うことができる。In this production method, the target epoxy resin can be purified by distilling off epihalohydrin, distilling off the reaction solvent used as necessary, separating the target epoxy resin from the water-soluble compound by an extraction operation using water and a hydrophobic solvent, distilling off the extraction solvent, or by other general unit operations such as distillation, or by an appropriate combination of these.

本発明のエポキシ樹脂は、少なくとも一部の原料がバイオマスから製造可能であり、バイオ率の高いエポキシ樹脂を得ることができる。具体的には、式(2-4)で示すジヒドロキシトルキシル酸は、バイオマス由来の化合物であるL-チロシンなどから微生物合成によりパラクマル酸を得て、パラクマル酸を上記の通り光二量化することで得ることができる。同様に、式(2-5)~(2-7)に示す化合物も上記の通りバイオマスから製造可能である。したがって、本発明の式(1)で示す骨格は、バイオマス由来、特に微生物により合成した化合物由来とすることができる。中でも、式(1-2)におけるジヒドロキシトルキシル酸由来の構造単位をバイオマス由来、特に微生物により合成した化合物由来とすることが好ましい。
また、微生物合成によりパラクマル酸を得る方法は、立体選択性があり、高収率でパラクマル酸を得ることができ、また、その後の二量化及びエポキシ化も比較的簡便であるので、本発明の式(1)で示す骨格を有するエポキシ樹脂は、バイオマスから得ることができる化合物でありながらも容易に製造できる。
At least a part of the raw materials of the epoxy resin of the present invention can be produced from biomass, and an epoxy resin with a high bio content can be obtained. Specifically, dihydroxytruxillic acid shown in formula (2-4) can be obtained by obtaining paracoumaric acid by microbial synthesis from L-tyrosine, a compound derived from biomass, and then photodimerizing the paracoumaric acid as described above. Similarly, the compounds shown in formulas (2-5) to (2-7) can also be produced from biomass as described above. Therefore, the skeleton shown in formula (1) of the present invention can be derived from biomass, particularly from a compound synthesized by a microorganism. Among them, it is preferable that the structural unit derived from dihydroxytruxillic acid in formula (1-2) is derived from biomass, particularly from a compound synthesized by a microorganism.
In addition, the method of obtaining para-coumaric acid by microbial synthesis has stereoselectivity and can obtain para-coumaric acid in high yield, and the subsequent dimerization and epoxidation are also relatively simple. Therefore, the epoxy resin having the skeleton represented by formula (1) of the present invention can be easily produced, even though it is a compound obtainable from biomass.

さらに、式(1-1)~(1-3)に示す化合物は、R及びRがモノヒドロキシ化合物由来であり、また、Rがジヒドロキシ化合物由来であることがあるが、原料となるモノヒドロキシ化合物、及びジヒドロキシ化合物をバイオマス由来とすることが好ましい。これらをバイオマス由来とすることでより一層バイオ率の高いエポキシ樹脂を得ることができる。具体的には、モノヒドロキシ化合物としては、バイオマス由来のメタノール、エタノール、ブタノールが知られており、また、ジヒドロキシ化合物としてもバイオマス由来のエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオールなどが知られており、これらを使用することで、エポキシ樹脂のバイオ率をより一層向上させることができる。 Furthermore, in the compounds shown in formulas (1-1) to (1-3), R 1 and R 3 are derived from a monohydroxy compound, and R 2 may be derived from a dihydroxy compound. However, it is preferable that the monohydroxy compound and dihydroxy compound used as raw materials are derived from biomass. By deriving these from biomass, an epoxy resin with an even higher bio content can be obtained. Specifically, known examples of monohydroxy compounds include methanol, ethanol, and butanol derived from biomass, and known examples of dihydroxy compounds include ethylene glycol, 1,3-propanediol, and 1,4-butanediol derived from biomass. By using these, the bio content of the epoxy resin can be further improved.

<硬化体>
本発明の硬化体(以下、「エポキシ硬化体」ともいう)は、上記のエポキシ樹脂を硬化させて得られるものである。エポキシ硬化体は、一般的に硬化剤により硬化されるとよく、したがって、エポキシ樹脂と硬化剤とを含む硬化性組成物の硬化体であるとよい。
エポキシ硬化体において使用できる硬化剤は、エポキシ樹脂を硬化させることが可能なものであれば特に制限はないが、エポキシ樹脂と反応して3次元網目構造(ネットワークポリマー)を形成する化合物が好ましい。
具体的な硬化剤としては、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ダイマー又はトリマー酸とポリアミンの縮合物であるポリアミド樹脂類、三フッ化ホウ素-アミン錯体等のルイス酸類、フェノールまたはその誘導体等が挙げられる。また、硬化剤としては、メルカプト系硬化剤も使用できる。
<Hardened body>
The cured product of the present invention (hereinafter also referred to as "epoxy cured product") is obtained by curing the above-mentioned epoxy resin. The epoxy cured product is generally cured with a curing agent, and therefore is preferably a cured product of a curable composition containing an epoxy resin and a curing agent.
There are no particular limitations on the curing agent that can be used in the epoxy cured product as long as it is capable of curing the epoxy resin, but a compound that reacts with the epoxy resin to form a three-dimensional network structure (network polymer) is preferred.
Specific examples of the curing agent include amine-based curing agents, acid anhydride-based curing agents, polyamide resins which are condensates of dimer or trimer acid and polyamine, Lewis acids such as boron trifluoride-amine complex, phenol or its derivatives, etc. Furthermore, mercapto-based curing agents can also be used as the curing agent.

アミン系硬化剤は、例えば、脂肪族ポリアミン、及び芳香族ポリアミン等のポリアミン類が挙げられる。上記脂肪族ポリアミンとしては、例えば、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、ジプロピレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ビスヘキサミチレントリアミン、シクロヘキシルアミノプロピルアミン、アミノエチルエタノールアミン、モノヒドロキシエチルジエチレントリアミン、ビスヒドロキシエチルジエチレントリアミン、N-(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、ジエチルアミノプロピルアミン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラスオキサスピロ[5,5]ウンデカン、メンタンジアミン、イソホロンジアミン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン、N-アミノエチルピペラジン等が挙げられる。
芳香族ポリアミンは、芳香環を有するアミンであり、具体的には、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノアニソール、トルエンジアミン、メタキシリレンジアミン等の各種のキシリレンジアミン、及びジアミノジフェニルスルフォンが挙げられる。
Examples of the amine-based curing agent include polyamines such as aliphatic polyamines and aromatic polyamines. Examples of the aliphatic polyamines include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, dipropylenetriamine, tetraethylenepentamine, dimethylaminopropylamine, bishexamethylenetriamine, cyclohexylaminopropylamine, aminoethylethanolamine, monohydroxyethyldiethylenetriamine, bishydroxyethyldiethylenetriamine, N-(2-hydroxypropyl)ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethyleneglycolbis(3-aminopropyl)ether, diethylaminopropylamine, 3,9-bis(3-aminopropyl)-2,4,8,10-tetrasoxaspiro[5,5]undecane, menthanediamine, isophoronediamine, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), bis(4-amino-3-methylcyclohexyl)methane, and N-aminoethylpiperazine.
The aromatic polyamine is an amine having an aromatic ring, and specific examples thereof include phenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminoanisole, toluenediamine, various xylylenediamines such as metaxylylenediamine, and diaminodiphenylsulfone.

また、アミン系硬化剤は、イミダゾール系硬化剤、アミドアミン系硬化剤などであってもよい。イミダゾール系硬化剤としては、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2,4-ジメチルイミダゾール、2-へプタデシルイミダゾール、1,2-ジメチルイミダゾール、1,2-ジエチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、2,4,5-トリフェニルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-アリール-4,5-ジフェニルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1)’]-エチル-S-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-エチル-4’-メチルイミダゾリル-(1)’]-エチル-S-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-[2’-メチルイミダゾリル-(1)’]-エチル-S-トリアジンイソシアヌール酸付加物、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾールなどが挙げられる。アミドアミン系硬化剤としては、ジシアンジアミドなども挙げられる。The amine-based curing agent may be an imidazole-based curing agent, an amidoamine-based curing agent, etc. Examples of the imidazole-based curing agent include 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-undecylimidazole, 2,4-dimethylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 1,2-dimethylimidazole, 1,2-diethylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 2,4,5-triphenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimid ... Examples of the aryl-2-methylimidazole include 2-phenyl-4,5-dihydroxymethylimidazole, 2-aryl-4,5-diphenylimidazole, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1)']-ethyl-S-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-ethyl-4'-methylimidazolyl-(1)']-ethyl-S-triazine, 2,4-diamino-6-[2'-methylimidazolyl-(1)']-ethyl-S-triazine isocyanuric acid adduct, and 2-phenyl-4-methyl-5-hydroxymethylimidazole. Examples of the amidoamine curing agent include dicyandiamide.

酸無水物系硬化剤としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノン無水テトラカルボン酸、無水クロレンド酸、ドデシニル無水コハク酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸で代表されるメチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
フェノール誘導体としては、ビスフェノールF、ビスフェノールAなどのビスフェノール類及びその誘導体、トリ(ヒドロキシフェニル)メタン、トリ(ヒドロキシフェニル)エタンなどの3官能のフェノール類及びその誘導体、フェノールノボラックなどのフェノール類とホルムアルデヒドとを反応させることで得られる化合物が挙げられる。
メルカプト系硬化剤としては、1,4-ビス(3-メルカプトブチリルオキシ)ブタンなどの分子内にメルカプト基を2つ有する化合物や、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)などのメルカプト基を3つ以上有する化合物も使用できる。
硬化剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the acid anhydride curing agent include phthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic anhydride, chlorendic anhydride, dodecynyl succinic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylendomethylenetetrahydrophthalic anhydride, and methylhexahydrophthalic anhydride represented by 4-methylhexahydrophthalic anhydride.
Examples of the phenol derivatives include bisphenols such as bisphenol F and bisphenol A and derivatives thereof, trifunctional phenols such as tri(hydroxyphenyl)methane and tri(hydroxyphenyl)ethane and derivatives thereof, and compounds obtained by reacting phenols such as phenol novolak with formaldehyde.
As the mercapto-based curing agent, a compound having two mercapto groups in the molecule, such as 1,4-bis(3-mercaptobutyryloxy)butane, or a compound having three or more mercapto groups, such as pentaerythritol tetrakis(3-mercaptobutyrate), can also be used.
The curing agent may be used alone or in combination of two or more kinds.

硬化剤としては、上記した中では、アミン系硬化剤が好ましく、中でもポリアミン類が好ましい。ポリアミン類は、一分子中に1級アミノ基及び2級アミノ基を合計で2つ以上有することが好ましく、また、1級アミノ基を少なくとも1つ有することが好ましく、より好ましく1級アミノ基を2つ以上有する。ポリアミン類における一分子中の1級アミノ基及び2級アミノ基の合計数は、特に限定されないが、例えば8以下、好ましくは5以下、より好ましくは3以下である。As the curing agent, among the above, amine-based curing agents are preferred, and polyamines are particularly preferred. Polyamines preferably have a total of two or more primary amino groups and secondary amino groups in one molecule, and preferably have at least one primary amino group, and more preferably have two or more primary amino groups. The total number of primary amino groups and secondary amino groups in one molecule of polyamines is not particularly limited, but is, for example, 8 or less, preferably 5 or less, and more preferably 3 or less.

硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば、1~100質量部、好ましくは2~50質量部である。これら下限値以上とすると適切に硬化でき、例えば、三次元網目構造が形成される場合、その構造が強固となり、機械的物性、熱的性質が良好となりやすい。また、これら上限値以下とすることで、硬化剤の量が必要以上に多くなることを防止して、機械的物性、熱的性質が良好となりやすい。
硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂のエポキシ当量、さらにはアミン系硬化剤を使用する場合には、アミン系硬化剤の活性水素量(すなわち、アミノ基において窒素原子に結合する水素原子)にあわせて適宜調整すればよい。例えば、エポキシ基の数に対する活性水素量の数の比が1又は1に近似するように調整するとよく、具体的には0.5~2、好ましくは0.75~1.5、より好ましくは0.9~1.1である。
The amount of the curing agent is, for example, 1 to 100 parts by mass, preferably 2 to 50 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the epoxy resin. If the amount is equal to or more than these lower limits, the curing agent can be appropriately cured, and for example, when a three-dimensional network structure is formed, the structure becomes strong, and the mechanical properties and thermal properties tend to be good. Furthermore, if the amount is equal to or less than these upper limits, the amount of the curing agent is prevented from becoming greater than necessary, and the mechanical properties and thermal properties tend to be good.
The amount of the curing agent may be appropriately adjusted according to the epoxy equivalent of the epoxy resin, and further, in the case of using an amine-based curing agent, according to the amount of active hydrogen of the amine-based curing agent (i.e., hydrogen atoms bonded to nitrogen atoms in amino groups). For example, it may be adjusted so that the ratio of the number of active hydrogens to the number of epoxy groups is 1 or close to 1, specifically 0.5 to 2, preferably 0.75 to 1.5, and more preferably 0.9 to 1.1.

エポキシ硬化体の示差走査熱量計で測定したガラス転移温度(Tg)は、好ましくは150℃以上である。150℃以上とすることで、熱的性能を良好にでき、エポキシ硬化体の耐熱性が良好となる。また、エポキシ硬化体のガラス転移温度(Tg)は、より好ましくは160℃以上、さらに好ましくは170℃以上である。エポキシ硬化体のガラス転移温度(Tg)は、特に限定されないが、例えば300℃以下である。
また、エポキシ硬化体の動的粘弾性装置で測定したガラス転移温度(Tg)は、同様の観点から、好ましくは150℃以上、より好ましくは160℃以上、さらに好ましくは170℃以上であり、また、例えば300℃以下である。
The glass transition temperature (Tg) of the epoxy cured product measured by a differential scanning calorimeter is preferably 150° C. or higher. By setting the temperature to 150° C. or higher, the thermal performance can be improved, and the heat resistance of the epoxy cured product becomes good. The glass transition temperature (Tg) of the epoxy cured product is more preferably 160° C. or higher, and further preferably 170° C. or higher. The glass transition temperature (Tg) of the epoxy cured product is not particularly limited, but is, for example, 300° C. or lower.
From the same viewpoint, the glass transition temperature (Tg) of the epoxy cured product measured with a dynamic viscoelasticity apparatus is preferably 150° C. or higher, more preferably 160° C. or higher, and even more preferably 170° C. or higher, and is, for example, 300° C. or lower.

エポキシ硬化体は、特に限定されないが、エポキシ樹脂と、硬化剤とを混合することで硬化性組成物を得て、必要に応じて加熱することで製造できる。加熱温度は、特に限定されないが、例えば室温(23℃)~300℃、好ましくは40℃~250℃であり、上記温度範囲内で例えば10分~13時間、好ましくは1~6時間加熱すればよい。加熱温度は、硬化が進むにつれて、段階的に上昇させてもよい。また、エポキシ樹脂と、硬化剤とを含む硬化性組成物は、溶剤などを添加して希釈してもよいし、適宜他の成分を含有してもよい。溶剤により希釈される場合、上記加熱により溶剤を適宜乾燥させて除去すればよい。 The epoxy cured product can be produced by, but is not limited to, mixing an epoxy resin with a curing agent to obtain a curable composition, and heating it as necessary. The heating temperature is, but is not limited to, for example, room temperature (23°C) to 300°C, preferably 40°C to 250°C, and heating may be performed within the above temperature range for, for example, 10 minutes to 13 hours, preferably 1 to 6 hours. The heating temperature may be increased stepwise as the curing progresses. In addition, the curable composition containing an epoxy resin and a curing agent may be diluted by adding a solvent or the like, or may contain other components as appropriate. When diluted with a solvent, the solvent may be removed by drying appropriately by heating as described above.

硬化性組成物には、本発明のエポキシ樹脂、硬化剤以外にも硬化促進剤が含有されてもよい。
硬化促進剤は、硬化剤による硬化を促進する成分である。例えば、硬化剤のうちジシアンジアミド等は単独では硬化温度が高いため、ジシアンジアミド等の硬化活性を高めるために、硬化促進剤を用いることができる。ジシアンジアミドの硬化促進剤としては、例えば尿素系、イミダゾール系、3級アミン系、カプロラクタム等が挙げられる。これらの中でも、尿素系、イミダゾール系が好ましく、2,4-ジアミノ-6-(2-メチルイミダゾリル-(1))-エチル-s-トリアジン、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア、3-(3,4-ジクロロフェニル)-1,1-ジメチルウレア)がより好ましい。硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば0.1~10質量部程度である。
The curable composition may contain a curing accelerator in addition to the epoxy resin and curing agent of the present invention.
The curing accelerator is a component that accelerates the curing by the curing agent. For example, since dicyandiamide and the like among the curing agents have a high curing temperature when used alone, a curing accelerator can be used to enhance the curing activity of dicyandiamide and the like. Examples of the curing accelerator for dicyandiamide include urea-based, imidazole-based, tertiary amine-based, and caprolactam. Among these, urea-based and imidazole-based are preferred, and 2,4-diamino-6-(2-methylimidazolyl-(1))-ethyl-s-triazine, 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, and 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea) are more preferred. The content of the curing accelerator is, for example, about 0.1 to 10 parts by mass relative to 100 parts by mass of the epoxy resin.

本発明のエポキシ樹脂及びエポキシ硬化体は、様々な分野で使用可能であり、特に限定されないが、電気分野、輸送分野、土木分野、建築分野、機械分野、医療分野等のいかなる分野でも使用可能である。本発明のエポキシ樹脂及びエポキシ硬化体は、例えば各種成形品、接着剤、塗料、充填材、フィルム、粉体、複合材、発泡体など様々な形態で使用可能である。
より具体的には、異種材料接着剤、ゴム-樹脂間接着剤、ウエルボンド用途、ダイアタッチなどの基板と半導体素子との接合用、ボンディングフィルムなどのフレキシブル基板接着用、建築、土木用途の各種接着剤などの接着剤用途、防曇用塗料、電着塗装用塗料、防食用塗料、塗り床剤、その他の建築、土木用途の塗料などの各種塗料用途、被覆電線封止用などの封止材、繊維集束剤、プリプレグ用などの繊維強化用、電子部品用の電気絶縁材料や保護材料、感光性樹脂、レンズ用途、歯科用材料などの各種用途に使用できるが、これら用途に限定されない。
The epoxy resin and epoxy cured product of the present invention can be used in various fields, including, but not limited to, any field such as the electrical field, the transportation field, the civil engineering field, the architectural field, the mechanical field, the medical field, etc. The epoxy resin and epoxy cured product of the present invention can be used in various forms, such as various molded products, adhesives, paints, fillers, films, powders, composite materials, and foams.
More specifically, the composition can be used for various applications such as adhesives for dissimilar materials, rubber-resin adhesives, well bonds, bonding between substrates and semiconductor elements such as die attach, bonding films for bonding flexible substrates, various adhesives for construction and civil engineering applications, various paint applications such as anti-fogging paints, paints for electrodeposition coating, anti-corrosion paints, floor coating agents, and other paints for construction and civil engineering applications, sealing materials for sealing coated electric wires, fiber bundling agents, fiber reinforcement such as for prepregs, electrical insulating materials and protective materials for electronic components, photosensitive resins, lens applications, and dental materials, but is not limited to these applications.

本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂含有組成物は、用途に応じて様々な成分を配合することが可能である。そのような成分としては、上記した硬化剤、硬化促進剤以外にも、本発明のエポキシ樹脂以外の樹脂、ラテックス、フィラー、顔料、シランカップリング剤、界面活性剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、安定化剤、可塑剤、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、難燃剤、滑剤、分散剤などが挙げられる。
以下、各用途に使用される本発明のエポキシ樹脂を含有する組成物(以下「エポキシ樹脂含有組成物」ともいう)、及び本発明のエポキシ樹脂由来の成分を有する組成物についてさらに詳細に説明するが、以下の各組成物は、必要に応じて、以下で具体的に説明した成分以外の成分を適宜含有してもよい。
The epoxy resin-containing composition containing the epoxy resin of the present invention can contain various components depending on the application. In addition to the above-mentioned curing agent and curing accelerator, such components include resins other than the epoxy resin of the present invention, latex, filler, pigment, silane coupling agent, surfactant, UV absorber, antioxidant, stabilizer, plasticizer, leveling agent, defoamer, antistatic agent, flame retardant, lubricant, dispersant, etc.
The compositions containing the epoxy resin of the present invention (hereinafter also referred to as "epoxy resin-containing compositions") used for various applications and compositions having components derived from the epoxy resin of the present invention will be described in more detail below. However, each of the compositions below may appropriately contain components other than the components specifically described below, as necessary.

(接着剤用途)
例えば、接着剤として使用される場合、エポキシ樹脂含有組成物は、エポキシ樹脂及び硬化剤を含有すればよいが、これらに加えて、フィラー成分として、接着剤の接着強度の向上や衝撃特性の付与の観点から、例えば、ポリマー微粒子を含有してもよい。ポリマー微粒子を含有する場合、接着剤は自動車などの分野における異種材料接着剤用途や、ウエルボンド用途に使用されることが好ましい。異種接着剤用途における異種材料としては、各種鋼材、アルミニウム、アルミニウム合金、炭素繊維やガラス繊維等の繊維強化プラスチック(FRP)板や炭素繊維強化プラスチック(CFRP)等の各種材料から選ばれる2種の組み合わせが挙げられる。また、上記接着剤用途に使用されるエポキシ樹脂含有組成物は、本発明のエポキシ樹脂に加えて、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含有してもよい。
(Adhesive applications)
For example, when used as an adhesive, the epoxy resin-containing composition may contain an epoxy resin and a curing agent, but in addition to these, from the viewpoint of improving the adhesive strength of the adhesive and imparting impact properties, for example, polymer fine particles may be contained as a filler component. When the polymer fine particles are contained, the adhesive is preferably used for dissimilar material adhesive applications in fields such as automobiles and for weld bond applications. Examples of dissimilar materials in dissimilar adhesive applications include combinations of two types selected from various materials such as various steel materials, aluminum, aluminum alloys, fiber-reinforced plastic (FRP) plates such as carbon fiber and glass fiber, and carbon fiber reinforced plastic (CFRP). In addition, the epoxy resin-containing composition used for the above adhesive application may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention in addition to the epoxy resin of the present invention.

ポリマー微粒子は、コアシェル構造を有するポリマー微粒子であることが好ましい。コアシェル構造を有するポリマー微粒子は、中央部(コア部)と外周部(シェル部)で分子構造が異なるポリマー粒子のことを意味する。
コアシェル構造を有するポリマー微粒子のコア部を構成する成分としては、例えば、ブタジエンゴム(BR)、アクリルゴム(ACM)、シリコーンゴム(Si)、ブチルゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、エチレンプロピレンゴム(EPR)等が挙げられる。なかでもブタジエンゴムが好ましい。コアシェル構造を有するポリマー微粒子のシェル部を構成する成分は、前記したコア部にグラフト重合されており、コア成分を構成するポリマーと共有結合していることが好ましい。シェル部を構成する成分としては、例えばアクリル酸エステル系モノマー、およびメタクリル酸エステル系モノマー、および芳香族系ビニルモノマー等が挙げられる。
ポリマー微粒子の含有量は、硬化性組成物に含有されるエポキシ樹脂100質量部に対して、例えば1~100質量部、好ましくは2~80質量部、より好ましくは4~60質量部である。コアシェル構造を有するポリマー微粒子は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
The polymer particles are preferably polymer particles having a core-shell structure. The polymer particles having a core-shell structure refer to polymer particles having different molecular structures at the center (core) and the outer periphery (shell).
Examples of components constituting the core of the polymer microparticles having a core-shell structure include butadiene rubber (BR), acrylic rubber (ACM), silicone rubber (Si), butyl rubber (IIR), nitrile rubber (NBR), styrene butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), and ethylene propylene rubber (EPR). Among these, butadiene rubber is preferred. The components constituting the shell of the polymer microparticles having a core-shell structure are preferably graft-polymerized to the core and covalently bonded to the polymer constituting the core component. Examples of components constituting the shell include acrylic acid ester monomers, methacrylic acid ester monomers, and aromatic vinyl monomers.
The content of the polymer fine particles is, for example, 1 to 100 parts by mass, preferably 2 to 80 parts by mass, and more preferably 4 to 60 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin contained in the curable composition. The polymer fine particles having a core-shell structure may be used alone or in combination of two or more kinds.

上記異種材料接着剤用途或いはウエルボンド用途の接着剤において、エポキシ樹脂含有組成物は、硬化剤としては、上記列挙したものが適宜使用されるが、中でもジシアンジアミドを含有することが好ましい。硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01~30質量部、より好ましくは0.1~25質量部、さらに好ましくは1~20質量部である。
また、上記接着剤をウエルボンド用として使用する場合、エポキシ樹脂含有組成物は、ブロックドウレタンを含有することが好ましい。ブロックドウレタンは、エラストマー型であって、ウレタン基および/または尿素基を含有し、かつ、末端にイソシアネート基を有する化合物の当該末端イソシアネート基の全部または一部が活性水素基を有する種々のブロック剤でキャップされた化合物を意図する。特に、当該末端イソシアネート基の全部がブロック剤でキャップされた化合物が好ましい。ブロックドウレタンの具体例としては、国際公開2016/163491号に記載の化合物を挙げることができる。
エポキシ樹脂含有組成物におけるブロックドウレタンの含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、1~50質量部が好ましく、2~40質量部がより好ましく、5~30質量部がさらに好ましい。
In the adhesive for the above-mentioned dissimilar material adhesive or weld bond application, the epoxy resin-containing composition may appropriately use the above-mentioned curing agents, among which it is preferable to contain dicyandiamide. The content of the curing agent is preferably 0.01 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 25 parts by mass, and even more preferably 1 to 20 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the epoxy resin.
In addition, when the adhesive is used for weld bonding, the epoxy resin-containing composition preferably contains a blocked urethane. The blocked urethane is intended to be an elastomer type compound that contains a urethane group and/or a urea group and has an isocyanate group at its end, and in which all or a part of the terminal isocyanate group of the compound is capped with various blocking agents having an active hydrogen group. In particular, a compound in which all of the terminal isocyanate groups are capped with a blocking agent is preferred. Specific examples of blocked urethane include the compounds described in International Publication WO 2016/163491.
The content of the blocked urethane in the epoxy resin-containing composition is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 2 to 40 parts by mass, and even more preferably 5 to 30 parts by mass, based on 100 parts by mass of the epoxy resin.

また、エポキシ樹脂含有組成物は、タイヤなどにおいてゴム-樹脂間接着剤として使用してもよい。ゴム-樹脂間接着剤の一例としては、本発明のエポキシ樹脂の他に、合成ゴムラテックスを含む硬化性組成物が挙げられる。
合成ゴムラテックスとしては、特に限定されるものではないが、不飽和ジエンを有するものが挙げられ、スチレン-ブタジエン共重合体ゴムラテックス、ビニルピリジン-スチレン-ブタジエン共重合体ゴムラテックス、カルボキシル基変性スチレン-ブタジエン共重合体ゴムラテックス、ニトリルゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス等を挙げることができる。これらを1種単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
ゴム-樹脂間接着剤に使用されるエポキシ樹脂含有組成物において、上記合成ゴムラテックスの含有量は、特に限定されるものではないが、固形分基準で、例えば25~80質量%、好ましくは35~75質量%、より好ましくは55~75質量%ある。
The epoxy resin-containing composition may also be used as a rubber-resin adhesive in tires, etc. An example of a rubber-resin adhesive is a curable composition containing a synthetic rubber latex in addition to the epoxy resin of the present invention.
The synthetic rubber latex is not particularly limited, but examples thereof include those having an unsaturated diene, such as styrene-butadiene copolymer rubber latex, vinylpyridine-styrene-butadiene copolymer rubber latex, carboxyl group-modified styrene-butadiene copolymer rubber latex, nitrile rubber latex, chloroprene rubber latex, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
In the epoxy resin-containing composition used in the rubber-resin adhesive, the content of the synthetic rubber latex is not particularly limited, but is, for example, 25 to 80 mass %, preferably 35 to 75 mass %, and more preferably 55 to 75 mass %, based on the solid content.

また、合成ゴムラテックスを含む硬化性組成物は、さらに水溶性カルボジイミドを含有することが好ましい。水溶性カルボジイミドは、水に可溶なカルボジイミドのことを意味し、水性であり部分的に水溶性であるカルボジイミドを含む。該水溶性カルボジイミドは、分子内に、カルボジイミド(化学式:-N=C=N-)と、親水性セグメントと、を有する化合物である。水溶性カルボジイミドは、水溶液中に含まれる化合物のCOOH基とOH基もしくはアミノ基とのエステル結合もしくはアミド結合の形成が可能である脱水縮合剤として使用することができる。例えば、1-エチル-3-(3-(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(WSC)は、カルボキシル基を活性化し、その活性中間体は、アミノ基および水酸基と反応し、アミドおよびエステルを形成することが知られている。In addition, it is preferable that the curable composition containing synthetic rubber latex further contains a water-soluble carbodiimide. Water-soluble carbodiimide means a carbodiimide that is soluble in water, and includes carbodiimides that are aqueous and partially water-soluble. The water-soluble carbodiimide is a compound having a carbodiimide (chemical formula: -N=C=N-) and a hydrophilic segment in the molecule. The water-soluble carbodiimide can be used as a dehydration condensation agent that can form an ester bond or an amide bond between a COOH group and an OH group or an amino group of a compound contained in an aqueous solution. For example, 1-ethyl-3-(3-(dimethylaminopropyl)carbodiimide (WSC) is known to activate a carboxyl group, and the active intermediate reacts with an amino group and a hydroxyl group to form an amide and an ester.

水溶性カルボジイミドは、不飽和ジエンを有する合成ゴムラテックスの表面を架橋しながら被覆し、かつ本発明のエポキシ樹脂と複合して、被着体の樹脂をゴムと接着することができるものと推定される。
水溶性カルボジイミドは、塩酸塩、硫酸塩等の水溶性塩類であることが好ましい。水溶性カルボジイミドとして、より具体的には、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC);1-シクロへキシル-3-(2-モルホリノエチル)カルボジイミド-メト-p-トルエン硫酸塩等の1-シクロヘキシル-3-(2-モルホリノエチル)カルボジイミドの水溶性塩類;4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)等のトリアジン系縮合剤類;等を例示することができ、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)が好適に使用される。
ゴム-樹脂間接着剤として使用される熱硬化性組成物において、水溶性カルボジイミドの含有量は、特に限定はされるものではないが、固形分基準で、0.1~15質量%が好ましく、0.3~10質量%がより好ましく、0.5~7質量%がさらに好ましく、0.5~5質量%がよりさらに好ましい。
It is presumed that the water-soluble carbodiimide coats the surface of the synthetic rubber latex having an unsaturated diene while crosslinking, and combines with the epoxy resin of the present invention to bond the resin of the adherend to the rubber.
The water-soluble carbodiimide is preferably a water-soluble salt such as a hydrochloride or a sulfate. More specifically, examples of the water-soluble carbodiimide include 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC); water-soluble salts of 1-cyclohexyl-3-(2-morpholinoethyl)carbodiimide such as 1-cyclohexyl-3-(2-morpholinoethyl)carbodiimide-meth-p-toluene sulfate; triazine-based condensing agents such as 4-(4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl)-4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM); and the like. Of these, 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride (EDC) is preferably used.
In the thermosetting composition used as a rubber-resin adhesive, the content of the water-soluble carbodiimide is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 15 mass %, more preferably 0.3 to 10 mass %, even more preferably 0.5 to 7 mass %, and even more preferably 0.5 to 5 mass %, based on the solid content.

また、ゴム-樹脂間接着剤において使用される本発明のエポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有すればよいが、好ましくは1分子中に4個以上のエポキシ基を含有するとよい。
ゴム-樹脂間接着剤のエポキシ樹脂含有組成物において、エポキシ樹脂の含有量は、特に限定はされるものではないが、固形分基準で、0.1~40質量%であることが好ましく、更に好ましくは0.4~40質量%で、特に好ましくは1.0~30質量%である。
ゴム-樹脂間接着剤用のエポキシ樹脂含有組成物は、特に限定されないが、各成分が水に分散又は溶解させて分散液として使用されることが好ましい。
The epoxy resin of the present invention used in the rubber-resin adhesive may have two or more epoxy groups in one molecule, but preferably contains four or more epoxy groups in one molecule.
In the epoxy resin-containing composition of the rubber-resin adhesive, the content of the epoxy resin is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 40 mass %, more preferably 0.4 to 40 mass %, and particularly preferably 1.0 to 30 mass %, based on the solid content.
The epoxy resin-containing composition for use as a rubber-resin adhesive is not particularly limited, but it is preferable that each component is dispersed or dissolved in water and used as a dispersion.

接着剤用途では、電子機器用途で使用してもよく、例えば、基材と半導体素子との接合に使用される用途に使用されてもよい。より具体的には、ダイアタッチ用途などで使用されてもよく、また、例えば銀粒子が配合されて銀ペースト材料として使用されてもよい。
銀ペースト材料として使用される場合、エポキシ樹脂含有組成物は、銀粒子と、本発明のエポキシ樹脂と、硬化剤とを含むとよく、また、該組成物は、溶剤により希釈されて使用されるとよい。エポキシ樹脂含有組成物は、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含んでもよい。また、硬化剤としては、フェノール誘導体、ジシアンジアミドが好ましく、これらは併用してもよい。
エポキシ樹脂含有組成物において、銀粒子の含有量は、固形分基準で、例えば、70~98質量%、好ましくは75~95質量%以下である。また、エポキシ樹脂の含有量は、固形分基準で、例えば1~20質量%、好ましくは2~15質量%である。また、硬化剤の含有量は、例えば0.1~1.5質量%、好ましくは0.2~1.0質量%である。
In adhesive applications, the adhesive may be used in electronic devices, for example, for bonding a substrate and a semiconductor element. More specifically, the adhesive may be used in die-attach applications, or may be used as a silver paste material by mixing silver particles therein.
When used as a silver paste material, the epoxy resin-containing composition may contain silver particles, the epoxy resin of the present invention, and a curing agent, and the composition may be diluted with a solvent before use. The epoxy resin-containing composition may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention. In addition, the curing agent is preferably a phenol derivative or dicyandiamide, and these may be used in combination.
In the epoxy resin-containing composition, the content of the silver particles is, for example, 70 to 98 mass %, preferably 75 to 95 mass %, based on the solid content. The content of the epoxy resin is, for example, 1 to 20 mass %, preferably 2 to 15 mass %, based on the solid content. The content of the curing agent is, for example, 0.1 to 1.5 mass %, preferably 0.2 to 1.0 mass %.

接着剤用途として使用される場合、フレキシブル基板用に使用されてもよい。フレキシブル基板用の接着剤としては、例えば銅箔と、基板を構成するポリイミドフィルムを接着するために使用され、例えば、ボンディングフィルムとして使用されてもよい。
フレキシブル基板用のエポキシ樹脂含有組成物は、本発明のエポキシ樹脂と、硬化剤を含有する硬化性樹脂組成物であるとよく、また、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂や、エポキシ樹脂以外の樹脂を含有してもよく、そのような樹脂としては、ポリエステルポリウレタン樹脂などのポリエステル系重合体などが挙げられる。なお、ポリエステルポリウレタン樹脂は、その原料としてポリエステルポリオールと、ポリイソシアネートと、ポリエステルポリオール以外のジオール化合物などの鎖延長剤とを少なくとも反応させてなる樹脂であるとよい。また、ポリエステルポリウレタン樹脂に加えて、カルボキシ基又はカルボン酸無水物構造を有する樹脂を含有してもよい。
また、硬化剤としては、上記したものを適宜使用してもよいが、上記以外でもイミダゾールシラン化合物などのイミダゾール誘導体を使用してもよい。
さらに、以上のフレキシブル基板用におけるエポキシ樹脂含有組成物は、有機フィラー、金属フィラー、金属フィラー以外の無機フィラーなどを含んでいてもよい。
以上のフレキシブル基板用に使用されるエポキシ樹脂含有組成物において、エポキシ樹脂の含有量は、上記したフィラー以外の成分の合計量基準で、1~60質量%であることが好ましく、2~40質量%であることがより好ましく、3~20質量%であることがさらに好ましい。
When used as an adhesive, it may be used for flexible substrates. As an adhesive for flexible substrates, it may be used to bond, for example, copper foil and a polyimide film constituting the substrate, and may be used, for example, as a bonding film.
The epoxy resin-containing composition for flexible substrates may be a curable resin composition containing the epoxy resin of the present invention and a curing agent, and may also contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention or a resin other than the epoxy resin. Examples of such resins include polyester-based polymers such as polyester polyurethane resins. The polyester polyurethane resin may be a resin obtained by reacting at least polyester polyol, polyisocyanate, and a chain extender such as a diol compound other than polyester polyol as raw materials. In addition to the polyester polyurethane resin, a resin having a carboxy group or a carboxylic anhydride structure may also be contained.
As the curing agent, the above-mentioned compounds may be used appropriately, but imidazole derivatives such as imidazole silane compounds may also be used.
Furthermore, the epoxy resin-containing composition for the flexible substrate may contain an organic filler, a metal filler, an inorganic filler other than a metal filler, or the like.
In the above-mentioned epoxy resin-containing composition used for a flexible substrate, the content of the epoxy resin is preferably 1 to 60 mass %, more preferably 2 to 40 mass %, and even more preferably 3 to 20 mass %, based on the total amount of components other than the above-mentioned filler.

(塗料用途)
本発明のエポキシ樹脂は、塗料用途に使用してもよく、塗料用のバインダー樹脂として使用してもよい。具体的には、例えば防曇用塗料として使用される場合には、本発明のエポキシ樹脂と、シリカ粒子とを含む塗料組成物などにおいて使用すればよい。本塗料組成物においては、適宜シランカップリング剤などが含有されていてもよい。防曇用塗料として使用される場合、塗料組成物は、各成分を水などの液状媒体に分散又は溶解させて分散液として使用されることが好ましい。また、バインダー樹脂としては、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂や、エポキシ樹脂以外の樹脂を含んでもよい。
シリカ粒子としては、水分散シリカが好ましく、また、コロイダルシリカなどを使用することが好ましい。また、液状媒体としては、水、有機溶剤が挙げられ、水、或いは、水と有機溶剤の混合溶剤が好ましく、混合溶媒の場合には有機溶剤としては、シリカを分散できるものであればよく、例えばエチレングリコールモノブチルエーテルなどが使用されるとよい。上記塗料用組成物において、エポキシ樹脂の含有量は、シリカ粒子100質量部に対して、0.1~1000質量部であってもよく、0.5~500質量部であってもよく、1~100質量部であってもよい。
(Paint applications)
The epoxy resin of the present invention may be used for coating applications, or may be used as a binder resin for coatings. Specifically, for example, when used as an anti-fog coating, it may be used in a coating composition containing the epoxy resin of the present invention and silica particles. The coating composition may contain a silane coupling agent or the like as appropriate. When used as an anti-fog coating, the coating composition is preferably used as a dispersion in which each component is dispersed or dissolved in a liquid medium such as water. In addition, the binder resin may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention, or a resin other than an epoxy resin.
As the silica particles, water-dispersed silica is preferred, and it is also preferred to use colloidal silica. As the liquid medium, water and organic solvents can be mentioned, and water or a mixed solvent of water and an organic solvent is preferred. In the case of a mixed solvent, the organic solvent may be any solvent capable of dispersing silica, for example, ethylene glycol monobutyl ether, etc. may be used. In the coating composition, the content of the epoxy resin may be 0.1 to 1000 parts by mass, 0.5 to 500 parts by mass, or 1 to 100 parts by mass, relative to 100 parts by mass of the silica particles.

(電着塗装用)
例えば、電着塗装用途に使用される場合には、エポキシ樹脂をアミンと反応させてアミン化エポキシ樹脂として使用してもよい。ここで、アミンの具体例としては、ブチルアミン、オクチルアミン、モノエタノールアミンなどの一級アミン;ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、ジエタノールアミン、N-メチルエタノールアミンなどの二級アミン;ジエチレントリアミンなどの複合アミンが挙げられる。上記一級アミンは、ケトン化合物を用いてケチミン基を形成して、いわゆるブロック化により反応を制御することが可能である。また、アミンとしては、三級アミンを使用してもよく、その具体例として、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミンなどが挙げられる。
電着塗装用の塗料組成物は、例えばアミン化エポキシ樹脂と、ブロック化ポリイソシアネート硬化剤などの硬化剤を含むとよく、また、必要に応じて、さらに顔料分散ペーストを含んでもよい。顔料分散ペーストは、顔料分散樹脂および顔料を含む。電着塗装用の塗料組成物は、エマルションなどとして使用されてもよい。
(For electrocoating)
For example, when used for electrodeposition coating, the epoxy resin may be reacted with an amine to be used as an aminated epoxy resin. Specific examples of the amine include primary amines such as butylamine, octylamine, and monoethanolamine; secondary amines such as diethylamine, dibutylamine, methylbutylamine, diethanolamine, and N-methylethanolamine; and complex amines such as diethylenetriamine. The primary amines can form ketimine groups using ketone compounds to control the reaction by so-called blocking. In addition, tertiary amines may be used as the amine, and specific examples thereof include triethylamine, N,N-dimethylbenzylamine, and N,N-dimethylethanolamine.
The coating composition for electrodeposition coating may contain, for example, an aminated epoxy resin and a curing agent such as a blocked polyisocyanate curing agent, and may further contain a pigment dispersion paste as necessary. The pigment dispersion paste contains a pigment dispersion resin and a pigment. The coating composition for electrodeposition coating may be used as an emulsion or the like.

(防食用塗料)
塗料用途において、塗料組成物は、本発明のエポキシ樹脂と、硬化剤とを含む硬化組成物であってもよい。このような塗料用組成物は、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含有してもよく、また、顔料や顔料分散剤が含まれてもよく、接着性向上のためにシランカップリング剤などを含有してもよい。また、一般的に有機溶剤に希釈されて使用されてもよい。エポキシ樹脂と、硬化剤とを含む塗料組成物は、例えば防食用塗料組成物に使用されることが好ましく、中でも船舶の防食用に使用されることが好ましい。塗料用組成物において、エポキシ樹脂の含有量は、固形分基準で、好ましくは1~60質量%、より好ましくは5~50質量%である。
(Anti-corrosion paint)
In the coating application, the coating composition may be a cured composition containing the epoxy resin of the present invention and a curing agent. Such a coating composition may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention, a pigment or a pigment dispersant, or a silane coupling agent for improving adhesion. In addition, it may be generally used after being diluted with an organic solvent. The coating composition containing the epoxy resin and the curing agent is preferably used, for example, in a corrosion prevention coating composition, and is preferably used for corrosion prevention of ships. In the coating composition, the content of the epoxy resin is preferably 1 to 60 mass%, more preferably 5 to 50 mass%, based on the solid content.

(塗り床剤)
本発明のエポキシ樹脂は、建築、土木用途に使用されてもよく、例えば、塗り床剤などとして使用されてもよい。塗り床剤として使用される場合のエポキシ樹脂含有組成物は、本発明のエポキシ樹脂、硬化剤を含むとよいが、さらに、無機充填剤を含むことが好ましい。無機充填剤としては、カーボンナノチューブ、シリカ、珪砂、バライト、炭酸カルシウム、タルク等の塗り床剤として使用される公知の無機充填剤が使用されるとよい。また、これら無機充填剤以外にも着色剤として使用される顔料なども適宜配合されてもよい。また、エポキシ樹脂としては、本発明以外のエポキシ樹脂を含有してもよい。
塗り床剤用のエポキシ樹脂含有組成物において、無機充填剤の含有量は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば1~1000質量部程度、好ましくは10~200質量部、より好ましくは20~100質量部である。
もちろん、エポキシ樹脂含有組成物は、建築、土木用途において、塗り床剤以外において使用されてもよく、タンク用塗料、パイプ内装用塗料、外装用塗料等として使用されてもよい。また、建築、土木用途における接着剤として使用されてもよく、例えば各種構造物を接着されるために使用されもて良い。
(Floor coating agent)
The epoxy resin of the present invention may be used for construction and civil engineering applications, and may be used, for example, as a floor coating agent. The epoxy resin-containing composition used as a floor coating agent may contain the epoxy resin of the present invention and a curing agent, but preferably further contains an inorganic filler. As the inorganic filler, a known inorganic filler used as a floor coating agent such as carbon nanotubes, silica, silica sand, barite, calcium carbonate, talc, etc. may be used. In addition to these inorganic fillers, pigments used as colorants may also be appropriately blended. The epoxy resin may also contain an epoxy resin other than that of the present invention.
In the epoxy resin-containing composition for floor coating agents, the content of the inorganic filler is, for example, about 1 to 1,000 parts by mass, preferably 10 to 200 parts by mass, and more preferably 20 to 100 parts by mass, per 100 parts by mass of the epoxy resin.
Of course, the epoxy resin-containing composition may be used in construction and civil engineering applications other than floor coating agents, and may be used as a paint for tanks, paint for pipe interiors, paint for exteriors, etc. Also, it may be used as an adhesive in construction and civil engineering applications, for example, to bond various structures.

(封止材用途)
本発明のエポキシ樹脂は、封止材用途、好ましくは被覆電線封止用に使用される場合、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤とを含む硬化性組成物として使用されるとよい。封止材用途において使用される硬化剤は、上記硬化剤が適宜使用できるが、アミン系硬化剤、メルカプト系硬化剤が好ましく使用できる。また、封止材用途に使用される硬化性組成物は、シランカップリング剤を含有することが好ましい。
(For sealing purposes)
When the epoxy resin of the present invention is used for sealing material applications, preferably for sealing coated electric wires, it may be used, for example, as a curable composition containing an epoxy resin and a curing agent. The curing agent used in sealing material applications may be any of the above-mentioned curing agents, but amine-based curing agents and mercapto-based curing agents are preferably used. In addition, the curable composition used for sealing material applications preferably contains a silane coupling agent.

(繊維集束剤)
本発明のエポキシ樹脂は、繊維集束剤として使用される場合、スルホン酸塩基を有するポリエステル樹脂と併用されるとよい。スルホン酸塩基を有するポリエステル樹脂としてては、芳香族ポリエステル樹脂や脂肪族ポリエステル樹脂等を使用することができるが、芳香族ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。芳香族ポリエステル樹脂としては、イソフタル酸、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸由来の構造単位を有することが好ましい。
また、繊維集束剤用のエポキシ樹脂含有組成物は、上記したエポキシ樹脂及びスルホン酸塩基を有するポリエステル樹脂に加えて、界面活性剤を含有することが好ましく、界面活性剤としては、芳香族非イオン界面活性剤が好ましい。芳香族非イオン界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシアルキレンベンジルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンクミルフェニルエーテ、ポリオキシアルキレンナフチルフェニルエーテ、ポリオキシアルキレンスチレン化(アルキルフェニルエーテル)などが挙げられ、これらの中では、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンスチレン化フェニルエーテが好ましい。
繊維集束剤用のエポキシ樹脂含有組成物は、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含有してもよい。
繊維集束剤用のエポキシ樹脂含有組成物は、水性の組成物として使用されることが好ましく、例えば水系分散剤として使用されることが好ましい。
繊維集束剤用のエポキシ樹脂含有組成物において、エポキシ樹脂の含有量は、固形分基準で、例えば75~95質量%であるが、好ましくは80~95質量%が好ましい。
(Fiber sizing agent)
When the epoxy resin of the present invention is used as a fiber bundling agent, it is preferable to use it in combination with a polyester resin having a sulfonate group. As the polyester resin having a sulfonate group, an aromatic polyester resin or an aliphatic polyester resin can be used, but it is preferable to use an aromatic polyester resin. As the aromatic polyester resin, it is preferable to have a structural unit derived from an aromatic dicarboxylic acid such as isophthalic acid or terephthalic acid.
In addition, the epoxy resin-containing composition for fiber sizing agents preferably contains a surfactant in addition to the above-mentioned epoxy resin and polyester resin having a sulfonate group, and the surfactant is preferably an aromatic nonionic surfactant. Examples of the aromatic nonionic surfactant include polyoxyalkylene alkyl phenyl ether, polyoxyalkylene styrenated phenyl ether, polyoxyalkylene benzyl phenyl ether, polyoxyalkylene cumyl phenyl ether, polyoxyalkylene naphthyl phenyl ether, and polyoxyalkylene styrenated (alkyl phenyl ether), and among these, polyoxyalkylene styrenated phenyl ether such as polyoxyethylene styrenated phenyl ether is preferred.
The epoxy resin-containing composition for a fiber sizing agent may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention.
The epoxy resin-containing composition for a fiber sizing agent is preferably used as an aqueous composition, for example, as an aqueous dispersant.
In the epoxy resin-containing composition for a fiber sizing agent, the content of the epoxy resin is, for example, 75 to 95 mass % on a solid content basis, and preferably 80 to 95 mass %.

(プリプレグ用途)
本発明のエポキシ樹脂は、プリプレグ用途に使用してもよく、プリプレグ用途に使用される強化繊維などの繊維材料に含浸されるマトリクス樹脂として使用されるとよい。
マトリクス樹脂として使用される場合、エポキシ樹脂含有組成物は、硬化性組成物であればよく、本発明のエポキシ樹脂と硬化剤を含有すればよい。
また、エポキシ樹脂含有組成物において、本発明のエポキシ樹脂は樹脂成分として単独で使用されてもよいが、他の樹脂成分と併用されてもよく、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂、多官能(メタ)アクリレート化合物、シアナト基を2つ以上含有するシアネートエステル樹脂などが含有されてもよい。また、エポキシ樹脂含有組成物は、熱可塑性樹脂が含有されることも好ましい。また、プリプレグ用途に使用されるエポキシ樹脂含有組成物は、難燃剤を含有してもよい。難燃剤としては、リン酸エステルなどのリン含有化合物、赤リン、メラミン、メラミンシアヌレート、メラミンイソシアヌレートなどの窒素含有化合物、金属水酸化物、金属酸化物などが挙げられる。
プリプレグ用途に使用されるエポキシ樹脂含有組成物において、エポキシ樹脂の含有量は20~99質量%程度であることが好ましく、50~80質量%程度であることがより好ましい。また硬化剤の含有量は、1~25質量%が好ましく、2~20質量%がより好ましい。
(Prepreg applications)
The epoxy resin of the present invention may be used in prepreg applications, and may be used as a matrix resin to be impregnated into fibrous materials such as reinforcing fibers used in prepreg applications.
When used as a matrix resin, the epoxy resin-containing composition may be any curable composition that contains the epoxy resin of the present invention and a curing agent.
In addition, in the epoxy resin-containing composition, the epoxy resin of the present invention may be used alone as a resin component, or may be used in combination with other resin components, and may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention, a polyfunctional (meth)acrylate compound, a cyanate ester resin containing two or more cyanate groups, etc. In addition, it is also preferable that the epoxy resin-containing composition contains a thermoplastic resin. In addition, the epoxy resin-containing composition used for prepreg applications may contain a flame retardant. Examples of the flame retardant include phosphorus-containing compounds such as phosphoric acid esters, nitrogen-containing compounds such as red phosphorus, melamine, melamine cyanurate, and melamine isocyanurate, metal hydroxides, metal oxides, etc.
In the epoxy resin-containing composition used for prepreg applications, the content of the epoxy resin is preferably about 20 to 99% by mass, more preferably about 50 to 80% by mass, and the content of the curing agent is preferably about 1 to 25% by mass, more preferably about 2 to 20% by mass.

(電気絶縁材料及び保護材料)
本発明のエポキシ樹脂は、電子基板などにおいて使用されてもよく、具体的には、保護材料や、電気絶縁層などを形成するための電気絶縁材料に使用されてもよい。
電気絶縁材料や保護材料に使用される場合には、本発明のエポキシ樹脂と、硬化剤に加えて、フィラーを含有する硬化性樹脂組成物とよい。フィラーは絶縁性を有するとよい。そのようなフィラーとしては、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素等が挙げられる。また、フィラーとしては、上記した無機フィラー以外を使用してもよく、有機フィラーを使用してもよい。硬化性樹脂組成物において、フィラーの含有量は、固形分基準で、例えば50~90質量%、好ましくは65~85質量%である。
(Electrical insulating and protective materials)
The epoxy resin of the present invention may be used in electronic substrates and the like, specifically, it may be used as a protective material or an electrical insulating material for forming an electrical insulating layer and the like.
When used as an electrical insulating material or a protective material, the curable resin composition preferably contains a filler in addition to the epoxy resin of the present invention and a curing agent. The filler preferably has insulating properties. Examples of such fillers include silica, alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, and silicon nitride. In addition, fillers other than the inorganic fillers described above may be used, and organic fillers may also be used. In the curable resin composition, the content of the filler is, for example, 50 to 90 mass%, preferably 65 to 85 mass%, based on the solid content.

電気絶縁材料や保護材料用途に使用される硬化性樹脂組成物は、本発明のエポキシ樹脂以外の樹脂を含有してもよく、例えば、共役ジエン系ゴムなどのゴム状高分子化合物を含有してもよい。ゴム状高分子化合物の含有量は、フィラー以外の成分全量の固形分基準で、例えば30~70質量%、好ましくは40~60質量%である。また、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂を含有してよく、フェノキシ樹脂などのエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を含有してよい。また、シランカップリング剤なども含有してもよい。
電気絶縁材料や保護材料に使用される硬化性樹脂組成物においてエポキシ樹脂の含有量は、フィラー以外の成分全量の固形分基準で、例えば20~70質量%、好ましくは25~40質量%である。
The curable resin composition used for electrical insulating materials and protective materials may contain a resin other than the epoxy resin of the present invention, for example, a rubbery polymer compound such as a conjugated diene rubber. The content of the rubbery polymer compound is, for example, 30 to 70 mass%, preferably 40 to 60 mass%, based on the solid content of the total amount of components other than the filler. In addition, the composition may contain an epoxy resin other than the epoxy resin of the present invention, and may contain a thermosetting resin other than the epoxy resin, such as a phenoxy resin. In addition, the composition may contain a silane coupling agent, etc.
In the curable resin composition used for the electrical insulating material or protective material, the content of the epoxy resin is, for example, 20 to 70 mass %, preferably 25 to 40 mass %, based on the solid content of the total amount of components other than the filler.

(感光性樹脂)
電子基板の電気絶縁材料や保護材料として使用される場合には、エポキシ樹脂含有組成物は、光感光性樹脂組成物として使用されてもよく、そのような場合には、エポキシ樹脂に加えて、カルボキシル基含有感光性樹脂などの感光性樹脂、光重合開始剤、反応性希釈剤、感光性モノマー、フィラーなどを含有する組成物であってもよい。
また、感光性樹脂組成物として使用される場合には、上記した電子基板の保護材料や電気絶縁材料以外の用途に使用されてもよい。感光性樹脂組成物に使用される場合、本発明のエポキシ樹脂は、ヨードニウム塩類、スルホニウム塩類、ピリジニウム塩類等光酸発生剤と併用して使用されてもよい。光酸発生剤は、光照射によって酸を発生する剤であり、エポキシ樹脂は、光酸発生剤の分解によって生じる酸によって重合するとよい。
また、上記の通りに感光性樹脂組成物として使用される場合の用途としては、特に限定されないが、歯科用が挙げられ、より具体的には損傷をうけた歯牙の修復に用いる充填修復材料や、義歯床の裏装材、歯冠修復用のハイブリッドセラミックス等が挙げられる。また、以下で説明するレンズ用途などに使用されてもよい。
(Photosensitive resin)
When used as an electrical insulating material or protective material for electronic substrates, the epoxy resin-containing composition may be used as a photosensitive resin composition. In such a case, the composition may contain, in addition to the epoxy resin, a photosensitive resin such as a carboxyl group-containing photosensitive resin, a photopolymerization initiator, a reactive diluent, a photosensitive monomer, a filler, and the like.
In addition, when used as a photosensitive resin composition, it may be used for applications other than the above-mentioned electronic substrate protective material and electrical insulating material. When used in a photosensitive resin composition, the epoxy resin of the present invention may be used in combination with a photoacid generator such as an iodonium salt, a sulfonium salt, or a pyridinium salt. The photoacid generator is an agent that generates an acid by irradiation with light, and the epoxy resin may be polymerized by the acid generated by decomposition of the photoacid generator.
In addition, when used as a photosensitive resin composition as described above, the applications include, but are not limited to, dental applications, more specifically, filling and restorative materials used to repair damaged teeth, denture base lining materials, hybrid ceramics for crown restoration, etc. In addition, it may be used for lenses, etc., as described below.

(レンズ用途)
レンズ用途において、本発明のエポキシ樹脂は、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂やオキタセン化合物などの樹脂成分と併用してもよく、したがって、レンズ用途におけるエポキシ樹脂含有組成物は、本発明のエポキシ樹脂に加えて、他のエポキシ樹脂やオキタセン化合物などを含有してもよい。他のエポキシ樹脂としては、ビスフェノール骨格を有するジグリシジルエーテル化合物、ビスフェノール骨格を有しない2官能脂環式エポキシ化合物、イソシアヌレート環構造を有する3官能以上の多官能エポキシ化合物などが挙げられる。また、レンズ用途に使用される場合、エポキシ樹脂含有組成物は、感光性樹脂組成物であることが好ましく、例えば上記した光酸発生剤を含有すればよい。
なお、以上で説明した各用途、及び各用途の具体的な配合は、一例にすぎず、上記で説明した用途以外で使用されてもよいし、各用途において各組成物の配合は、上記配合以外でもよい。
(For lenses)
In lens applications, the epoxy resin of the present invention may be used in combination with resin components such as epoxy resins other than the epoxy resin of the present invention and oxacene compounds, and therefore, the epoxy resin-containing composition for lens applications may contain other epoxy resins and oxacene compounds in addition to the epoxy resin of the present invention. Examples of other epoxy resins include diglycidyl ether compounds having a bisphenol skeleton, bifunctional alicyclic epoxy compounds not having a bisphenol skeleton, and polyfunctional epoxy compounds having an isocyanurate ring structure and having three or more functional groups. In addition, when used in lens applications, the epoxy resin-containing composition is preferably a photosensitive resin composition, and may contain, for example, the above-mentioned photoacid generator.
The uses and the specific formulations for each use described above are merely examples, and the composition may be used for uses other than those described above, and the formulation of each composition in each use may be other than the above formulation.

本発明を以下に実施例により説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。なお、以下の実施例における各測定条件は、以下のとおりである。
<測定条件>
H-NMRスペクトル測定〕
日本電子株式会社製NMR測定装置「ECX-400」を用い、重ジメチルスルホキシド(重DMSO)又はTHFを溶媒とし、23℃で測定した。
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The measurement conditions in the following examples are as follows.
<Measurement conditions>
[ 1H -NMR Spectral Measurement]
The measurements were carried out at 23° C. using an NMR spectrometer "ECX-400" manufactured by JEOL Ltd. and deuterated dimethyl sulfoxide (deuterated DMSO) or THF as a solvent.

〔ガラス転移温度(Tg)〕
株式会社島津製作所製の示差走査熱量計(商品名「DSC-60」)を用い、アルゴン雰囲気下、10℃/分の昇温条件で測定し、ベースラインの変位の中点をガラス転移温度とした。このとき、10℃/分の条件で、250℃まで昇温させた後に30℃まで降温し、再び昇温させるときにガラス転移温度を測定した。
株式会社ユービーエム製の動的粘弾性装置(商品名「Rheogel-E4000」)を用い、窒素雰囲気下、3℃/分の昇温条件で測定し、tanδのピークトップ温度をガラス転移温度とした。
[Glass transition temperature (Tg)]
Using a differential scanning calorimeter (trade name "DSC-60") manufactured by Shimadzu Corporation, measurements were performed under an argon atmosphere at a temperature rise rate of 10°C/min, and the midpoint of the baseline shift was taken as the glass transition temperature. At this time, the glass transition temperature was measured when the temperature was raised to 250°C at a rate of 10°C/min, then lowered to 30°C, and then raised again.
Using a dynamic viscoelasticity device manufactured by UBM Corporation (product name "Rheogel-E4000"), measurements were performed in a nitrogen atmosphere at a temperature increase rate of 3°C/min, and the peak top temperature of tan δ was taken as the glass transition temperature.

合成例1
[パラクマル酸二量体の合成]
パラクマル酸(東京化成社製)をヘキサンに懸濁し、懸濁溶液に白熱水銀灯でUV照射を行った。UV照射によりパラクマル酸のベータ位にある二重結合が開裂し、その分子同士が再結合することで二量化させた。反応液からヘキサンを除去後、エタノールに再懸濁させ、フィルターろ過した。濾過膜上に残った粉末をパラクマル酸二量体として得た。なお、濾過膜上に残った粉末は、H-NMR測定を行ったところ、式(2-1)で示すパラクマル酸二量体(4,4’-ジヒドロキシトルキシル酸)であることが確認できた。
Synthesis Example 1
[Synthesis of para-coumaric acid dimer]
Para-coumaric acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was suspended in hexane, and the suspension was irradiated with UV light from an incandescent mercury lamp. The double bond at the beta position of para-coumaric acid was cleaved by UV irradiation, and the molecules were recombined to dimerize. After removing hexane from the reaction solution, the solution was resuspended in ethanol and filtered. The powder remaining on the filtration membrane was obtained as para-coumaric acid dimer. When the powder remaining on the filtration membrane was subjected to 1 H-NMR measurement, it was confirmed that it was para-coumaric acid dimer (4,4'-dihydroxytruxillic acid) represented by formula (2-1).

[エポキシ樹脂の合成]
実施例1
合成例1で得られたパラクマル酸二量体5gを50mlのメタノールと濃硫酸0.3mlで懸濁し、80℃で6時間反応させた。反応終了後、メタノールを除去、乾固させた。乾固したメチルエステル体を50ml酢酸エチルで溶解させた後、5質量%のNaHCO溶液で2回洗浄した。更に飽和食塩水で2回洗浄し、酢酸エチル層を回収した。得られた有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水した後、酢酸エチルおよび残存揮発分を除去しメチルエステル体(4,4’-ジヒドロキシトルキシル酸ジメチル)3.31gを得た(収率61.0%)。構造の同定はTHF中のH-NMR測定により行った。図1にH-NMRスペクトルを示す。
[Synthesis of epoxy resin]
Example 1
5 g of the paracoumaric acid dimer obtained in Synthesis Example 1 was suspended in 50 ml of methanol and 0.3 ml of concentrated sulfuric acid, and reacted at 80° C. for 6 hours. After the reaction was completed, methanol was removed and the mixture was dried. The dried methyl ester was dissolved in 50 ml of ethyl acetate, and then washed twice with a 5% by mass NaHCO 3 solution. It was further washed twice with saturated saline, and the ethyl acetate layer was recovered. Anhydrous magnesium sulfate was added to the obtained organic phase for dehydration, and then ethyl acetate and remaining volatiles were removed to obtain 3.31 g of a methyl ester (dimethyl 4,4'-dihydroxytruxillate) (yield 61.0%). The structure was identified by 1 H-NMR measurement in THF. The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 1.

上記の方法で得られたメチルエステル体1g、エピクロルヒドリン5.2g(メチルエステル体に対して10当量)、テトラブチルアンモニウムブロミド0.18gを、100℃で5時間反応させた。反応終了後、溶液を氷冷しながら40質量%水酸化ナトリウム水溶液2.5mlを滴下し、その後氷冷水中で1時間反応させた。反応後の溶液にイオン交換水20mlを加えて析出した塩を溶解させた後、酢酸エチル30mlを加えてよく混合し水相を分離した。得られた有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水した後、酢酸エチルおよび残存揮発分を除去し目的のエポキシ樹脂0.57gを得た(収率44.0%)。構造の同定はTHF中のH-NMR測定により行った。図2にH-NMRスペクトルを示す。また、実施例1における反応式を以下に示す。

Figure 0007537028000022
1 g of the methyl ester obtained by the above method, 5.2 g of epichlorohydrin (10 equivalents relative to the methyl ester), and 0.18 g of tetrabutylammonium bromide were reacted at 100° C. for 5 hours. After the reaction was completed, 2.5 ml of 40% by mass aqueous sodium hydroxide solution was dropped while cooling the solution with ice, and then the reaction was carried out in ice-cold water for 1 hour. 20 ml of ion-exchanged water was added to the solution after the reaction to dissolve the precipitated salt, and then 30 ml of ethyl acetate was added and mixed well to separate the aqueous phase. Anhydrous magnesium sulfate was added to the obtained organic phase for dehydration, and then ethyl acetate and remaining volatiles were removed to obtain 0.57 g of the desired epoxy resin (yield 44.0%). The structure was identified by 1 H-NMR measurement in THF. The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 2. The reaction formula in Example 1 is also shown below.
Figure 0007537028000022

[エポキシ硬化体の作製]
実施例2
実施例1で得られたエポキシ樹脂4.64gと、イソホロンジアミン0.85gを混合した。その後、100℃で1時間、160℃で1時間、次いで200℃で1時間加熱して硬化体を作製した。得られた硬化体を細かく砕き、示差走査熱量計(DSC)によりTgを測定したところ、Tgは165℃であり、良好な耐熱性を示した。
[Preparation of epoxy cured body]
Example 2
4.64 g of the epoxy resin obtained in Example 1 was mixed with 0.85 g of isophoronediamine. The mixture was then heated at 100° C. for 1 hour, at 160° C. for 1 hour, and then at 200° C. for 1 hour to produce a cured product. The cured product obtained was crushed into small pieces, and the Tg was measured by a differential scanning calorimeter (DSC), which was 165° C., indicating good heat resistance.

実施例3
[エポキシ樹脂の合成]
合成例1で得られたパラクマル酸二量体5g、エピクロルヒドリン56.4g(パラクマル酸二量体に対して10当量)、テトラブチルアンモニウムブロミド1gを、100℃で5時間反応させた。反応終了後、溶液を氷冷しながら40質量%水酸化ナトリウム水溶液2.5mlを滴下し、その後氷冷水中で1時間反応させた。反応後の溶液にイオン交換水20mlを加えて析出した塩を溶解させた後、酢酸エチル30mlを加えてよく混合し水相を分離した。得られた有機相に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水した後、酢酸エチルおよび残存揮発分を除去し目的のエポキシ樹脂5.42gを得た(収率63.3%)。構造の同定は重DMSO中のH-NMR測定により行ったところ目的のエポキシ樹脂が合成できていることが確認できた。実施例3における反応式を以下に示す。
Example 3
[Synthesis of epoxy resin]
5 g of the paracoumaric acid dimer obtained in Synthesis Example 1, 56.4 g of epichlorohydrin (10 equivalents relative to the paracoumaric acid dimer), and 1 g of tetrabutylammonium bromide were reacted at 100° C. for 5 hours. After the reaction was completed, 2.5 ml of a 40% by mass aqueous sodium hydroxide solution was dropped while cooling the solution on ice, and then the reaction was carried out in ice-cold water for 1 hour. 20 ml of ion-exchanged water was added to the solution after the reaction to dissolve the precipitated salt, and then 30 ml of ethyl acetate was added and mixed well to separate the aqueous phase. Anhydrous magnesium sulfate was added to the obtained organic phase for dehydration, and then ethyl acetate and remaining volatiles were removed to obtain 5.42 g of the desired epoxy resin (yield 63.3%). The structure was identified by 1 H-NMR measurement in deuterated DMSO, and it was confirmed that the desired epoxy resin was synthesized. The reaction formula in Example 3 is shown below.

Figure 0007537028000023
Figure 0007537028000023

[エポキシ硬化体の作製]
実施例4
実施例3で得られたエポキシ樹脂5.52gと、イソホロンジアミン1.70gを混合した。その後、100℃で1時間、160℃で1時間、次いで200℃で1時間加熱して硬化体を作製した。得られた硬化体を細かく砕き、示差走査熱量計(DSC)によりTgを測定したところ、明確なTgを示すことができなかった。そこで、動的粘弾性法(DMA)で測定し、tanδのピークトップ温度からTgを251℃と読み取ることができた。良好な耐熱性を示した。
[Preparation of epoxy cured body]
Example 4
5.52 g of the epoxy resin obtained in Example 3 was mixed with 1.70 g of isophorone diamine. The mixture was then heated at 100°C for 1 hour, at 160°C for 1 hour, and then at 200°C for 1 hour to produce a cured product. The cured product was crushed into small pieces, and the Tg was measured by a differential scanning calorimeter (DSC), but no clear Tg was observed. Therefore, the product was measured by a dynamic viscoelasticity method (DMA), and the Tg was found to be 251°C from the peak top temperature of tan δ. Good heat resistance was observed.

比較例1
石油由来のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名「jER828」、三菱ケミカル社製)に、硬化剤としてイソホロンジアミンをエポキシ基:NH基=1:1となるように混合し、実施例2と4と同じ条件にて硬化を行い、硬化体を作製した。得られた硬化体を細かく切断し、示差走査熱量計(DSC)によりTgを測定した結果、Tg152℃であった。
Comparative Example 1
A petroleum-derived bisphenol A epoxy resin (product name "jER828", manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was mixed with isophoronediamine as a curing agent in an epoxy group:NH group ratio of 1:1, and curing was carried out under the same conditions as in Examples 2 and 4 to produce a cured product. The resulting cured product was cut into small pieces, and the Tg was measured by a differential scanning calorimeter (DSC), resulting in a Tg of 152°C.

Claims (7)

以下の式(1-2)で表される構造を有するエポキシ樹脂。
なお、式(1-2)において、R及びRは、それぞれ独立にヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基、若しくはグリシジル基であり、Rはヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。nは0~100の整数である。Gはグリシジル基を表す。
An epoxy resin having a structure represented by the following formula (1-2).
In formula (1-2), R1 and R3 are each independently a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom, or a glycidyl group, and R2 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. n is an integer of 0 to 100. G represents a glycidyl group.
及びRがグリシジル基であり、nが0である請求項1に記載のエポキシ樹脂。 2. The epoxy resin according to claim 1, wherein R1 and R3 are glycidyl groups and n is 0. 及びRが炭素数1~6のアルキル基であり、nが0である請求項1に記載のエポキシ樹脂。 2. The epoxy resin according to claim 1, wherein R 1 and R 3 are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and n is 0. 及びRがメチル基である請求項3に記載のエポキシ樹脂。 The epoxy resin according to claim 3, wherein R1 and R3 are methyl groups. 前記エポキシ樹脂は、ジヒドロキシトルキシル酸を原料化合物とするものであり、当該ジヒドロキシトルキシル酸、バイオマス由来である、請求項1~4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂。 The epoxy resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the epoxy resin is made from dihydroxytruxillic acid as a raw material compound, and the dihydroxytruxillic acid is derived from biomass. 請求項1~4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂を硬化させて得られた硬化体。 A cured product obtained by curing the epoxy resin according to any one of claims 1 to 4. 以下の式(2-2)に示す化合物と、エピハロヒドリンを反応させてエポキシ樹脂を得る、エポキシ樹脂の製造方法。
上記式(2-2)において、R11、R13は、それぞれ独立に水素原子、又はヘテロ原子を有してもよい炭素数1~20の1価の炭化水素基である。R12は、ヘテロ原子を有してもよい炭素数2~20の2価の炭化水素基である。mは0~100の整数である。
A method for producing an epoxy resin, comprising reacting a compound represented by the following formula (2-2) with epihalohydrin to obtain an epoxy resin:
In the above formula (2-2), R 11 and R 13 are each independently a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. R 12 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may have a heteroatom. m is an integer of 0 to 100.
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