エポキシ樹脂の硬化促進剤

　エポキシ樹脂の硬化剤については、フェノール系、酸無水物系、アミン系の硬化剤に分けて紹介しました。今回は硬化促進剤の紹介です。

　硬化促進剤は、エポキシ樹脂と硬化剤を混合したワニスや粉体などに混ぜて、硬化反応を促進するために使われます。硬化剤と硬化促進剤の主な違いは以下の通りです。

　◎硬化剤

 　・硬化物の主骨格を形成する．

 　・硬化物物性に大きな影響を与える．

 　・活性水素当量がエポキシ基に対して，ほぼ当量．

　◎硬化促進剤

 　・硬化速度を制御する．

 　・硬化温度を制御する．

 　・エポキシ樹脂の質量に対して，0.1～2.0%．

　液状のアミン類などの硬化剤は室温でも反応が始まるので、硬化促進剤を必要としない場合が多いですが、同じ液状の硬化剤の酸無水物の場合には、比較的反応が遅いので、硬化促進剤を用いるのが普通です。

　硬化促進剤は、第三級アミン類、イミダゾール類、リン化合物に分類されます。これらはどの種類の硬化剤に対しても促進作用を示します。硬化剤と硬化促進剤の組合せで、特に相性がいいという話はあまり聞いたことがありません。どのような組み合わせでも、促進剤として有効だと思います。

　硬化促進剤として使える化合物は数多くありますので、分かりやすくするために、それぞれの分類で最低限の具体例を紹介します。

　最初は第三級アミン類です。

DMP-30：2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール

(2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl)phenol)

　DMP-30は昔から有名な硬化促進剤で、1967年に出版された Henry Lee，Kris Neville，”Handbook of Epoxy Resins” にも載っています。

　液状ですが揮発性が低く、アミン類としては臭いもそれほど刺激性はありません。欠点としては、他の第三級アミンよりも、価格が高いことです。しかし、使う量はエポキシ樹脂に対して、通常1%以下ですから、組成物全体に対する価格への影響は僅かです。

 DBU：1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン

(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene)

　DBUもDMP-30と同じくらい有名で、よく使われています。

　性状もDMP-30に似ていて、毒性も低いようです。

　次はイミダゾール類です。

2E4MZ-CN：1-(2-シアノエチル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール

(1-(2-Cyanoethyl)-2-ethyl-4-methylimidazole)

2PZ-CN：1-(2-シアノエチル)-2-フェニルイミダゾール

(1-(2-Cyanoethyl)-2-phenylimidazole)

　どちらもイミダゾール類の中では使いやすい硬化促進剤です。2E4MZ-CNは融点が30℃ほどの半固形、2PZ-CNはさらさらの粉末です。これらのイミダゾール類が使いやすいのは、シアノエチル基のお蔭で、結晶性が弱く、エポキシ樹脂に溶けやすいことです。汎用溶媒にもよく溶けますので、ワニスにするときも簡単です。

　最後はリン化合物です。

TPP：トリフェニルホスフィン

(Triphenylphosphine)

　硬化促進剤に多用されるリン化合物といえばTPPです。フェノール系硬化剤を使用するときは、特に多用されているようです。もちろん、他の硬化剤にも使えます。

　融点が約80℃の粉末で、毒性も低く、扱いやすいです。

　ここに挙げた硬化促進剤を試してみて、望ましい結果が得られた促進剤と同種類の化合物を、いくつか比較してみるといいと思います。