JP6312711B2

JP6312711B2 - 破壊靭性が高い硬化性組成物

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Publication number: JP6312711B2
Application number: JP2015556432A
Authority: JP
Inventors: オアテルトマーティナ; フクスマンディアク; ラングカーベルアイケ; コールシュトルークブリッタ; カーンスカタリーナ
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: EP2953991B1; US9994671B2; ES2720798T3; JP2016507622A; EP2953991A1; CN105408385A; CN105408385B; TW201446871A; WO2014121987A1; US20150376327A1; TWI620782B

Description

本発明は、エポキシ樹脂少なくとも１種、開鎖ポリアミン、及び式（Ｉ）の化合物：

を含有する硬化性の、又は硬化された組成物に関し、
前記式中、基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０はそれぞれ相互に独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、及びアミンを含む群から選択され、
ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンである。本発明はまた、脂肪族ジアミンと、前記式（Ｉ）の化合物を含む硬化剤組合せ物を、エポキシ樹脂硬化のために用いる使用、（ａ）硬化性組成物を塗布する工程、及び（ｂ）硬化させる工程を有する、表面を被覆するため、又はテキスタイルの平面構造体を含浸するための方法、並びに硬化された組成物を含有する、表面、繊維複合材、被覆、又は接着剤に関する。

エポキシ樹脂は、１分子当たりエポキシ基を２個以上有する、ポリマー構成要素である。この樹脂が一連の硬化剤と反応することによって、架橋ポリマーとなり、これは工業的に大きな需要がある。これらのポリマーは熱硬化性であることがあり、例えば土木工学（土木建築）、特に工業的な床面被覆、封止剤、及びコンクリート補修製品、コンポジット（繊維複合材）、注封材料、塗料、及び接着剤で使用される。樹脂と硬化剤の概観、また土木工学分野におけるこれらの使用（特性含む）については、H. Schuhmann著、「Handbuch Betonschutz durch Beschichtungen」、Expert Verlag刊、1992年、p.396〜428に記載されている。コンポジット分野用の樹脂と硬化剤の使用については、P.K.Mallick著、「Fiber-Reinforced Composites, Materials, Manufacturing, and Design」、CRC Press刊、p.60〜76に記載されている。

エポキシ樹脂はしばしば、硬化され、架橋された形のみならず、硬化性組成物として、又はこのような組成物の個別の構成成分として販売される（これを利用者が所望の硬化開始直前に初めて１つに合わせる）。硬化性混合物は、１分子当たり反応性エポキシ基を少なくとも２個有するエポキシ樹脂を少なくとも１種、並びに硬化剤（しばしば１種以上のポリアミン）を少なくとも１種含有する。さらには多くの用途のために、助剤としての補助構成成分、例えば反応性希釈剤、触媒、顔料、難燃剤、溶剤、充填材、添加剤などが推奨される。適切な非反応性構成成分は従来技術に記載されており、例えばM. A. Boyle、C. J. Martin、及びJ. D. Neuner著、「Epoxy Resins, Composites, Vol 21」、ASM Handbook ASM International、2001年、p.78〜89に記載されている。

硬化されたエポキシ樹脂組成物の特性が、硬化剤として用いるアミンの選択によって大きく影響を受けることを、従来技術は教示している。イソホロンジアミン（＝ＩＰＤ、もっとも広く普及している脂環式アミン硬化剤）を用いることによって、比較的ガラス転移温度（Ｔｇ）が高い硬化された組成物につながるが、条件によっては破壊靭性が相対的に低くなる。これに対して、硬化剤として開鎖ポリアミンを用いることにより、硬化された組成物において破壊靭性は高くなるが、ガラス転移温度が明らかに低くなる。

破壊靭性が高く、ガラス転移温度が可能な限り低下していない、硬化性エポキシ樹脂組成物に対する需要は大きい。破壊靭性の向上はさらに、硬化された組成物の機械的なその他の特性（例えば弾性率、曲げ強度、及び耐腐食性、及び耐薬品性）に関する著しい欠点とは、結びついていないのが望ましい。最後に、アミン硬化剤の選択により、まだ硬化していない組成物の加工性と関連する特性（例えば粘性若しくは反応性）が影響を受ける。

従来技術では、エポキシ樹脂を硬化させるために、アミン硬化剤２種の組み合わせ、特に開鎖ポリアミン（例えばポリエーテルアミン）とＩＰＤとの組み合わせを用いることが、特に有利とされている。開鎖ポリアミンの含分は、ガラス転移温度が用途に応じて選択可能な臨界値を下回らないように調整できる。破壊靭性は、開鎖ポリアミンとＩＰＤとの選択した比から得られるが、開鎖ポリアミンの量によって特定された値を超えることは無い。

こうした背景のもと本発明の課題は、開鎖ポリアミンと、別種のアミン硬化剤との硬化剤組合せ物を提供することであり、この組合せ物は、硬化性組成物中でエポキシ樹脂と作用し、硬化されたエポキシ樹脂組成物は、できるだけ高いガラス転移温度で、特に高い破壊靭性を有するものである。

上記課題、及びその他の課題は、本願の対象、特に従属請求項の対象によって解決され、その実施形態は従属請求項から得られる。

第一の態様において、本発明の課題は、少なくとも１種のエポキシ樹脂、開鎖ポリアミン、及び下記式（Ｉ）の化合物を含有する硬化性の、又は硬化された組成物によって解決される：

前記式中、基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０はそれぞれ相互に独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、及びアミンを含む群から選択され、
ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、
前記エポキシ樹脂は好ましくは、１分子当たりエポキシ基を２個有し、特に好ましくは、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、及びビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテルを含む群から選択されており、
開鎖ポリアミンは好ましくは、炭素原子と水素原子のみから成る炭素鎖を有する脂肪族骨格に、第一級アミノ基を少なくとも２個有する。

第二の態様において、本発明の課題は、エポキシ樹脂硬化のために硬化剤組合せ物を用いることによって解決され、この組合せ物は、開鎖ポリアミン、及び下記式（Ｉ）の化合物を含有し：

前記式中、基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０はそれぞれ相互に独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、及びアミンを含む群から選択され、
ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、
開鎖ポリアミンは、炭素原子と水素原子のみから成る炭素鎖を有する脂肪族骨格に、第一級アミノ基を少なくとも２個有する。

第一若しくは第二の態様の第一の実施形態において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここでＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、ただ１つの基がアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、ただ１つの基がアミンである。

第一若しくは第二の態様の第二の実施形態（第一の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここでＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、ただ１つの基がアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、ただ１つの基がアミンであり、その他の基はそれぞれ、水素である。

第一若しくは第二の態様の第三の実施形態（第一若しくは第二の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここで式（Ｉ）の化合物は、ジアミノジシクロヘキシルメタンである。

第一若しくは第二の態様の第四の実施形態（第一から第三の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、前記開鎖ポリアミンが、全長が４〜８個、好ましくは６個の炭素原子である置換若しくは非置換の炭素鎖を有し、前記炭素鎖は好ましくは、アルキル基によって置換されている。

第一若しくは第二の態様の第五の実施形態（第一から第四の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、請求項１から６までのいずれか一項に記載の硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここで開鎖ポリアミンは、式Ｈ_２Ｎ−（ＣＨ_２）_ｚ−ＮＨ_２を有し、ｚが２〜１２である。

第一若しくは第二の態様の第六の実施形態（第一から第五の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここで開鎖ポリアミンは、ヘキサメチレンジアミン、又はトリメチルヘキサメチレンジアミンである。

第一若しくは第二の態様の第七の実施形態（第一から第六の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここで式（Ｉ）の化合物対開鎖ポリアミンの質量比は、少なくとも５０：５０である。

第一若しくは第二の態様の第八の実施形態（第一から第七の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物、又は使用によって解決され、ここで式（Ｉ）の化合物対開鎖ポリアミンの質量比は、７０：３０から９０：１０である。

第一若しくは第二の態様の第九の実施形態（第一から第八の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性の、若しくは硬化された組成物によって解決され、ここでエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、分子量が７００〜５０００の連鎖延長されたビスフェノールＡ樹脂、エポキシ化されたノボラック（Novolak）、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、テトラグリシジルメチレンジアニリン、及びヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、及び脂環式型をベースとするエポキシ樹脂を含む群から選択される。

第一の態様の第十の実施形態（第一から第九の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性組成物によって解決され、当該組成物はさらに、反応促進剤、好ましくは有機酸若しくは第三級アミンの群からの反応促進剤、反応性希釈剤、好ましくは単官能性若しくは多官能性の室温で液状のエポキシ化合物の群からの反応性希釈剤、溶剤、顔料、難燃剤、充填材、及び添加剤を含む群から選択されるさらなる物質を少なくとも１種、含有する。

第一の態様の第十一の実施形態（第一から第十の実施形態の実施形態の１つでもある）において、本発明の課題は、硬化性組成物によって解決され、当該組成物はさらに、反応性希釈剤を含有し、ここでエポキシ樹脂対反応性希釈剤の質量比は、７５：２５から９５：５、好ましくは８０：２０から９０：１０である。

第三の態様において本発明の課題は、以下の工程（ａ）及び（ｂ）：
（ａ）本発明の第一の態様による硬化性組成物を塗布する工程、及び
（ｂ）硬化させる工程
を有する表面を被覆するための、又はテキスタイルの平面構造体を含浸するための方法によって解決される。

第四の態様において本発明の課題は、本発明の第一の態様による硬化された組成物を含有する、表面、繊維複合材、被覆、又は接着剤によって解決される。

本発明は、硬化性組成物において、イソホロンジアミン（ＩＰＤ）を式（Ｉ）の化合物に置き換え、補助硬化剤として開鎖ポリアミン、及びエポキシ樹脂とともに用いることにより、硬化された組成物が、明らかに有利な材料特性（特に、明らかにより高いガラス転移温度で、明らかにより高い破壊靭性）を有することにつながるという発明者らの意想外の知見に基づく。

本発明による硬化性の、又は硬化された組成物はまず、エポキシ樹脂を含有する。好ましい実施形態において、ここで用いるように「エポキシ樹脂」という用語は、硬化剤（好ましくはアミン硬化剤）と反応可能なエポキシ基を少なくとも２個有する有機化合物を言う。エポキシ樹脂は好ましくは、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテル、及び脂環式型をベースとするエポキシ樹脂を含む群から選択される。脂環式型とは例えば、３，４−エポキシシクロヘキシルエポキシエタン、又は３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシ−シクロヘキサンカルボキシレートである。本発明により使用可能なエポキシ樹脂のさらなる例には、分子量が７００〜５０００の連鎖延長されたビスフェノールＡ樹脂、エポキシ化されたノボラック、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノール、テトラグリシジルメチレンジアニリン、及びヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルが含まれる。好ましい実施形態においてエポキシ樹脂は、炭素−炭素結合が同一分子内でより大きな脂肪族環の一部では無いエポキシ基を、少なくとも２個有する。ビスフェノールＡをベースとするエポキシ樹脂、及びビスフェノールＦをベースとするエポキシ樹脂が、本発明によれば特に好ましい。従来技術には、多数のさらなる適切な開鎖エポキシドが記載されている（例えばUS 6,248,204）。このような化合物は、市販で手に入る。本発明による組成物はまた、エポキシ樹脂を１種より多く含有することもできる。硬化性組成物が反応性成分以外に、さらなる添加剤（例えば溶剤若しくは充填材）を含有する場合、エポキシ樹脂及びアミン硬化剤の合計割合は、組成物に対して好ましくは少なくとも１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、又は９９質量％である。エポキシ樹脂は好ましくは、１分子当たりエポキシ基を１．５〜２．５個、さらに好ましくは２個有する。さらに好ましい実施形態では、１分子あたりエポキシ基を平均で１．５〜２．５個、さらに好ましくは１．８〜２．２個、最も好ましくは２個有するエポキシ樹脂を１種より多く含有する混合物を使用する。さらに好ましい実施形態において少なくとも１種のエポキシ樹脂は、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、及びビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテルを含む群から選択される。

本発明による硬化性の、又は硬化された組成物は、２種ある必須アミン硬化剤の１つとして、開鎖ポリアミンを含有する。好ましい実施形態において、ここで用いるように「開鎖ポリアミン」とは、エポキシ反応性アミノ基を少なくとも２個、好ましくはちょうど２個有する、直鎖構造の有機化合物であると理解され、ここで置換及び分枝は、例えば１個以上のアルキル基によって可能となる。ポリアミンがアミノ基をちょうど２個有する場合、そのうちの少なくとも１個が第一級アミノ基であるのが好ましい。開鎖アミンの骨格は、脂肪族のものであってよいが、また１種以上の第二級アミンから成る骨格を有するポリエーテル又はポリアミンであってもよい。従来技術には、多数のさらなる適切な開鎖ポリアミンが記載されている（例えばUS 6,248,204）。

特に好ましい実施形態において「開鎖ポリアミン」とは、脂肪族骨格に第一級アミノ基を少なくとも２個、好ましくはちょうど２個有する化合物であるか、又はこれらのアミノ基と脂肪族骨格とから成る化合物であり、ここで脂肪族骨格とは好ましくは、分枝鎖状若しくは直鎖状の、しかしながら環状ではない炭化水素鎖であり、ここで炭化水素鎖は、炭素原子と水素原子のみから成るものである。

非常に好ましい実施形態において開鎖ポリアミンは、ヘキサメチレンジアミン、又はトリメチルヘキサメチレンジアミンである。これは、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、若しくは２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンであるか、又は特に好ましくは、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンと、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンとの混合物であり得る。

本発明による硬化性組成物については、使用するエポキシ樹脂全体を含有するエポキシ樹脂割合と、使用するアミン硬化剤全体を含有する硬化剤割合との比率を、本発明による組成物に対して、エポキシ基とアミン基が化学量論的な比で存在するように、また、化学量論を下回る比、若しくは上回る比で存在するように選択できる。反応の時間的な推移という観点で、潜在性が望ましい場合には、化学量論を下回る比（すなわち、エポキシ基が過剰で存在）が好ましい。

硬化性の、又は硬化された組成物が、エポキシ樹脂、硬化剤、及びさらなる物質を「含有する」とは、好ましい実施形態において、ここで用いるように、硬化性の（すなわちまだ反応していない、又はまだ完全には反応していない）組成物の場合には、相応する物質を遊離した、反応性の形態で含有するということであり、硬化された組成物の場合には、構成成分が反応した形で、硬化の際に生じる架橋されたポリマーの構成成分として含まれているということである。本発明による硬化された組成物は例えばまた、遊離アミノ基を有さずに、樹脂成分のエポキシ基と反応したアミノ基を有する開鎖ポリアミンを含有する。

本発明による硬化性の、又は硬化された組成物は、２種ある必須アミン硬化剤のうち第二のものとして、式（Ｉ）の化合物を含有する：

前記式中、基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０はそれぞれ相互に独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、及びアミンを含む群から選択され、
ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンである。好ましい実施形態において、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、１つの基だけがアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、１つの基だけがアミンである。ここで特に好ましい実施形態では、基Ｒ^２、Ｒ^４、Ｒ^６、Ｒ^８、Ｒ^１０、Ｒ^１２、Ｒ^１４、Ｒ^１６、Ｒ^１８、及びＲ^２０は全て、水素である。

最も好ましい実施形態において、式（Ｉ）の化合物は、ジアミノジシクロヘキシルメタンである。このジアミノジシクロヘキシルメタンには、一連の様々な異性体と、これらの混合物が含まれる。特に好ましい実施形態においてジアミノジシクロヘキシルメタンは、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタンである。様々な異性体が様々な製造元から、市販名「ＰＡＣＭ」として混合物の形で市販されており、これらは本発明におけるジアミノジシクロヘキシルメタンとして使用可能であり、こうした混合物は例えば、トランス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタンを１５〜６０質量％、シス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタンを３０〜６０質量％、シス，シス−ジアミノジシクロヘキシルメタンを５〜４０質量％、オルト，パラ−ジアミノジシクロヘキシルメタンを１〜１０質量％含有する。本発明による使用には、上記異性体のいずれも適している。特に好ましくは、トランス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタン、又はシス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタンを本発明に従い、式（Ｉ）の化合物として使用する。トランス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタン、シス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタン、シス，シス−ジアミノジシクロヘキシルメタン、又はオルト，パラ−ジアミノジシクロヘキシルメタンとは異なる異性体を含有する混合物を使用することができる。好ましい実施形態では式（Ｉ）の化合物として、ジアミノジシクロヘキシルメタンの異性体混合物を使用し、ここでトランス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタンの異性体の割合は１７〜２４質量％であり、特に好ましくはシス，トランス−ジアミノジシクロヘキシルメタン、シス，シス−ジアミノジシクロヘキシルメタン、及び２，４−ジアミノジシクロヘキシルメタンの割合が、４０〜４５質量％、２０〜２５質量％、又は１０〜１４質量％である。相応する異性体混合物は、「Vestamin PACM」という市販名で手に入る。

式（Ｉ）の化合物は市販で手に入るか、又は相応する芳香族前駆体から水素化によって得られる。水素化のための適切な方法は、EP 1 519 912に記載されている。

開鎖ポリアミンは好ましくは、全長が１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、又は２０個（好ましくは４〜８個、最も好ましくは６個）の炭素原子である置換若しくは非置換の炭素鎖を有する。置換された炭素鎖の場合、この置換基は好ましくは、アルキル置換基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル、及びイソプロピルである。

開鎖ポリアミンは好ましくは、式Ｈ_２Ｎ−（ＣＨ_２）_ｚ−ＮＨ_２の化合物であり、ここでｚは１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０であり、好ましくは２〜１２である。

式（Ｉ）の化合物、及び開鎖ポリアミンは好ましくは、相互に任意の質量比で使用するのではなく、式（Ｉ）の化合物を優位に含有する混合物で使用する。式（Ｉ）の化合物対開鎖ポリアミンの質量比は、好ましくは５０超：５０、好ましくは６０：４０から９５：５、さらに好ましくは６５：３５から９２．５：７．５、最も好ましくは７０：３０から９０：１０である。好ましい実施形態において、化合物（Ｉ）対開鎖ポリアミンの比は、５０超：５０であり、組成物における化合物（Ｉ）の質量は、開鎖ポリアミンの質量を上回る。組成物中において例えば、化合物（Ｉ）が５１質量部、そして開鎖ポリアミンが５０質量部、含有されていてよい。

本発明による硬化性組成物は、エポキシ樹脂、開鎖ポリアミン、及び式（Ｉ）の化合物以外に、反応性希釈剤を含有するのが好ましい。反応性希釈剤は、製造、均質化、加工、又は使用に適切な粘度の調整に役立つことがある。反応性希釈剤は好ましくは、単官能性、二官能性、若しくは多官能性の、室温で液状のエポキシ化合物から成る群から、例えばブチルグリシドエーテル、フェニルグリシドエーテル、バーサチック酸のグリシドエーテル、Ｃ_１２〜Ｃ_１４グリシドエーテル、Ｃ_１３〜Ｃ_１５グリシドエーテル、ｐ−ｔ−ブチルフェニルグリシドエーテル、１，６−ヘキサンジグリシドエーテル、１，４−ブタンジグリシドエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシドエーテル、グリセリントリグリシドエーテル、ペンタエリトロポリグリシドエーテル、トリメチロールプロパントリグリシドエーテル、及びクレシルグリシドエーテルから成る群から選択される。

反応性希釈剤をエポキシ樹脂に対して、組成物が加工可能であるように充分に反応性希釈剤を含有する混合比で使用する場合が有利である。エポキシ樹脂対反応性希釈剤の質量比は好ましくは、７５：２５から９５：５、さらに好ましくは８０：２０から９０：１０である。

さらに好ましい実施形態において、本発明による硬化性組成物は、少なくとも１種の反応促進剤を含有し、この反応促進剤は好ましくは、有機酸若しくは第三級アミン、例えばサリチル酸、アミノエチルピペラジン、トリス−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル）フェノールの群から選択される。さらなる適切な反応促進剤は、従来技術に記載されている（例えばUS 3,261, 809）。

さらなる好ましい実施形態において、本発明による硬化性組成物は、少なくとも１種の溶剤（例えばキシレン、アセトン、又は酢酸ブチル）を含有する。

さらなる好ましい実施形態において、本発明による硬化性の、又は硬化された組成物は、顔料、充填材、及び／又は添加剤を含有する。

表面を本発明による硬化性の、若しくは硬化された組成物で被覆したい場合、又はテキスタイルの平面構造体を本発明による硬化性の、若しくは硬化された組成物で含浸したい場合にはまず、液状の、まだ硬化状態では無い組成物を、表面又はテキスタイルの平面構造体に塗布する。この塗布には、表面のみと接触させること（例えば刷毛塗り）、また対象物全体の処理（例えば浸漬若しくは流し塗り）も含まれることがある。硬化性の、又は硬化された組成物は、様々な材料製の多くの表面を処理するために適している。同様に、様々なテキスタイルの平面構造体を含浸することができる。好ましい実施形態において、「テキスタイルの平面構造体」とは、ここで用いるように、エポキシ樹脂組成物で濡らすことができる繊維製のあらゆる構造体であると理解され、例えば織布、多軸繊維布、一方向性（ＵＤ）繊維布、ＵＤテープ、不織布（例えばフリース）、紙、ガラスファイバーマット、及び連続（ロービング）マットである。これらの繊維は例えば、ガラス、炭素、アラミド、若しくはバサルト、又は他の天然繊維（例えば木綿若しくは麻）から成っていてよい。

本発明による方法の工程ｂ）における、本発明による硬化性組成物の硬化は、選択した硬化性の各組成物の硬化が可能な条件で進める。これらの条件は、具体的な組成に従って調整でき、当業者は自身の専門知識に基づき、又は型にはまった実験をすることによって、適切な条件を容易に見出すことができる。例えば高温と反応促進剤の存在が、組成物の硬化を促進する。さらなる方法、また硬化を制御するために留意すべき要因は、従来技術に、例えばLee & Neville著、"Handbook of Epoxy resins"、McGraw Hill Inc.刊、1967年、Chapter 6 'Characterization of Epoxy-Resin Curing Agent Systems', p. 6-1から6-20に記載されている。

本発明を以下の図及び実施例によりさらに説明するが、これによって本発明が何らかの制限を受けることはなく、ここから本発明のさらなる特徴、実施形態、態様、及び利点を読み取ることができる。

実施例
以下の実施例により、開鎖ポリアミン、及び式（Ｉ）の化合物を含有する本発明による硬化剤組合せ物を用いた場合、意外なことに、硬化したエポキシドの破壊靭性が、他の材料特性（例えばガラス転移温度Ｔｇ、強度、及び弾性率）については同等の値のまま、大きく向上することが分かる。開鎖ポリアミンとしては、トリメチルヘキサメチレンジアミン（VESTAMIN TMD、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンと２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミンとの混合物）、ヘキサメチレンジアミン（ＨＤＡ）、又はDytec-A（２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、Invista社の市販品）を使用する。式（Ｉ）の化合物としては、４，４’−ジアミノジシクロヘキシルメタン（ＰＡＣＭ）を使用する。さらに、VESTAMIN IPD（イソホロンジアミン）、及びEPIKOTE Resin 828、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテルを使用する。

試験の実施：
必要であればまず、硬化剤混合物を製造し（ガラス製ビーカー、マグネチックスターラー）、エポキシ樹脂含分と合わせる。この調製物を、Hauschild社のDAC600.1 VAC-P型スピードミキサーにより１０００回転／分で２０秒間、そして１５００回転／分で１００秒間、真空下で混合する。こうして得られた脱気した混合物を、硬化温度（この例では１２０℃）に予熱した２つの鋼製型（寸法は２００×２００×６ｍｍと、２００×２００×４ｍｍ）に注ぐ。型の表面を事前に、離型剤のACMOScoat 82-7008で処理した。続いて、樹脂／硬化剤混合物が充填された型を１２０℃で３０分、空気強制循環式乾燥機に放置して、硬化させる。硬化終了後、炉のスイッチを切り、扉を開けて、型を冷却する。４ｍｍのプレートについて、ＤＳＣ測定により加熱速度１０Ｋ／分でガラス転移温度（Ｔｇ）を測定し、DIN EN ISO 178に従って曲げ強度を測定する。６ｍｍのプレートについて、ASTM D 5045（Ｗが３５ｍｍのＣＴ試験体）に従い破壊靭性（Ｋ１ｃ）を、DE 100 23 752に記載した手法で測定する。

結果の考察：
Vestamin TMDで硬化させたエポキシ樹脂調製物は、硬化させた調製物の破壊靭性は高いが、Ｔｇが低いことが分かった（比較例４）。Vestamin PACM又はVestamin IPDで硬化させた組成物の破壊靭性を、これらの硬化剤とVestamin TMDを有する適切な調製物によって改善しようとする試験の場合、意外なことに、ＰＡＣＭベースの調製物では破壊靭性（Ｋ１ｃ）と破断点伸びが上昇する一方、ガラス転移温度は著しく低下しないことが判明した。同様に、曲げ強度と曲げ弾性率は、試験変動の範囲内でほぼ同一である（例１及び２）。同様の効果が、開鎖ポリアミンとしてＨＤＡを用いた場合にも観察できる（例３）。しかしながらVestamin IPDとVestamin TMDから、割合的には同一（ここでは８０：２０質量部）の硬化剤混合物を作成した場合、破壊靭性について改善は見られないが、予測されたように熱的特性（ガラス転移温度）と機械的特性の明らかな低下が見られた（比較例３）。

Claims

少なくとも１種のエポキシ樹脂、開鎖ポリアミン、及び式（Ｉ）の化合物

を含有する硬化性組成物であって、
前記式中、
基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０はそれぞれ相互に独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、及びアミンを含む群から選択され、
ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、
前記エポキシ樹脂は、１分子あたりエポキシ基を２個有しており、
前記開鎖ポリアミンは、炭素原子と水素原子のみから成る炭素鎖を有する脂肪族骨格に、第一級アミノ基を少なくとも２個有する、前記組成物、ただし、少なくとも１種の第一級ジアミンと少なくとも１種の芳香族モノエポキシドとの少なくとも１種の付加体を含有する組成物を除く。
エポキシ樹脂を硬化させるための、開鎖ポリアミン、及び式（Ｉ）の化合物：

を含有する硬化剤組合せ物の使用であって、
前記式中、
基Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０はそれぞれ相互に独立して、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、及びアミンを含む群から選択され、
ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうち、少なくとも１つの基はアミンであり、
前記開鎖ポリアミンは、炭素原子と水素原子のみから成る炭素鎖を有する脂肪族骨格に、第一級アミノ基を少なくとも２個有する、前記使用。
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうちただ１つの基がアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうちただ１つの基がアミンである、請求項１に記載の硬化性組成物。
Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７、Ｒ^８、Ｒ^９、及びＲ^１０を含む群のうちただ１つの基がアミンであり、かつＲ^１１、Ｒ^１２、Ｒ^１３、Ｒ^１４、Ｒ^１５、Ｒ^１６、Ｒ^１７、Ｒ^１８、Ｒ^１９、及びＲ^２０を含む群のうちただ１つの基がアミンであり、かつその他の基がそれぞれ水素である、請求項１、又は請求項３に記載の硬化性組成物。
前記式（Ｉ）の化合物が、ジアミノジシクロヘキシルメタンである、請求項１、又は請求項３から４までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
前記開鎖ポリアミンが、全長が４〜８個の炭素原子である置換若しくは非置換の炭素鎖を有する、請求項１、又は請求項３から５までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
前記開鎖ポリアミンが、式Ｈ_２Ｎ−（ＣＨ_２）_ｚ−ＮＨ_２を有し、ｚが２〜１２である、請求項１、又は請求項３から５までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
前記開鎖ポリアミンが、ヘキサメチレンジアミン、又はトリメチルヘキサメチレンジアミンである、請求項１、又は請求項３から５までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
前記式（Ｉ）の化合物対前記開鎖ポリアミンの質量比が、少なくとも５０：５０である、請求項１、又は請求項３から８までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
前記式（Ｉ）の化合物対前記開鎖ポリアミンの質量比が、７０：３０から９０：１０である、請求項９に記載の硬化性組成物。
前記エポキシ樹脂が、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテル、及びビスフェノールＦ−ジグリシジルエーテルを含む群から選択されている、請求項１、又は請求項３から１０までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
さらに、反応促進剤、反応性希釈剤、溶剤、顔料、充填材、難燃剤、及び添加剤を含む群から選択されるさらなる物質を少なくとも１種含有する、請求項１、又は請求項３から１１までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
さらに反応性希釈剤を含有し、前記エポキシ樹脂対前記反応性希釈剤の質量比が、７５：２５から９５：５である、請求項１、又は請求項３から１２までのいずれか１項に記載の硬化性組成物。
表面を被覆するため、又はテキスタイルの平面構造体を含浸するための方法であって、以下の工程（ａ）及び（ｂ）：
（ａ）請求項１、又は請求項３から１３までのいずれか１項に記載の硬化性組成物を塗布する工程、及び
（ｂ）硬化させる工程、
を有する、前記方法。
請求項１、又は請求項３から１３までのいずれか１項に記載の硬化性組成物を硬化した硬化物。
請求項１５に記載の硬化物を含有する、表面、繊維複合材、被覆、又は接着剤。