エポキシ樹脂の硬化メカニズムと硬化反応の定量化、解析技術

第1部 エポキシ樹脂の硬化メカニズムと硬化剤の特徴

(2018年3月7日 10:00〜11:30)

　エポキシ樹脂は、成形性、接着性、電気絶縁性、機械的強度、、、と様々な良い特徴を持ち、多くの分野で便利に用いられている。エポキシ樹脂は、主鎖となる樹脂だけでなく、硬化剤をいろいろと選ぶことができるのと同時に、その種類によって物性も大きく変わるので、適用されるアプリケーションによって適切に硬化剤を選択する必要がある。 　本講では、エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂に使われるさまざまな硬化剤の化学構造と、その硬化メカニズムの基礎を導入して、目的の物性に応じた材料設計について解説する。

1. エポキシ樹脂の化学構造と特徴
   1. エポキシ樹脂とその硬化物の構造
      1. エポキシ樹脂とは
      2. エポキシ環の反応性
      3. エポキシ樹脂硬化物の構造と特徴
   2. ビスフェノール型エポキシ樹脂の構造と特徴
      1. ビスフェノールA型樹脂の特徴と用途
      2. ビスフェノール型のバリエーション
   3. ノボラック型エポキシ樹脂の構造と特徴
   4. その他のエポキシ樹脂の構造と特徴
2. 主な硬化剤の特徴と硬化メカニズムの基礎
   1. 硬化剤の種類と活性水素
   2. アミン系硬化剤の種類と硬化反応
      1. 脂肪族ポリアミン
      2. 脂環式ポリアミン
      3. 芳香族ポリアミン
      4. 変性ポリアミン
   3. ポリチオール硬化剤の硬化反応と特徴
   4. 酸無水物系硬化剤の種類と硬化反応
   5. フェノール系硬化剤の硬化反応と特徴
   6. その他の硬化剤
      1. 触媒系硬化剤
      2. 潜在性硬化剤
• 質疑応答

第2部 エポキシ樹脂の構造制御による常温・速硬化技術

(2018年3月7日 12:10〜13:40)

　1%エポキシ樹脂速硬化技術は、近年重要な課題であり、複雑化するフォ-ミュレ-ションの中で 他 の要求性能を満たしつつ達成しなければのが現状です。常温硬化領域において、速硬化技術の 基礎 (特長・メリット・デメリット) を学び、今後の開発に活かして頂く。

1. エポキシ樹脂現状と速硬化の重要性
2. エポキシドの反応性エポキシ樹脂速硬化技術の分類
3. エポキシ樹脂速硬化技術の分類
   1. 反応促進
   2. 架橋度向上
   3. その他
4. 反応促進 ～高反応性素材の利用～
5. 反応促進 ～反応促進剤の併用～
6. 架橋度向上 ～多官能性素材の利用～
   1. エポキシ樹脂
   2. アミン類
7. 第3成分の併用
   1. アクリレ-ト類
   2. 芳香族エステル類
8. アミン系以外の素材 ～メルカプタン系硬化剤～
9. まとめ (一覧対比表)
10. エポキシ樹脂速硬化の今後の課題
• 質疑応答

第3部 反応速度式によるエポキシ樹脂の硬化反応度の定量化

(2018年3月7日 13:50〜15:20)

　本講座では、熱硬化性樹脂の代表的な反応評価技術を紹介し、得られた反応特性の定量化法として種々の反応速度式を紹介します。また、硬化反応速度式のパラメータの算出方法及び硬化反応式の応用、活用方法について実例を示しながら詳説します。さらに、特定の反応速度式を用いないModel-free kinetics法による硬化度定量化法の概要についても紹介します。

1. 代表的な硬化特性の評価方法とその特徴
   1. 力学的方法
   2. 誘電法
   3. DSC法
2. 硬化反応速度式
   1. n-th order model
   2. Autocatalytic model
   3. Kamal model
   4. Diffusion-control modeling
   5. Deng-Isayav model
3. 硬化反応速度式の誘導
   1. 反応速度パラメータの決定法
   2. 反応速度パラメータと硬化速度
4. 硬化反応速度式の活用
   1. 反応速度パターン、温度と反応速度
   2. 成形過程における硬化度の推定
   3. 硬化・流動性のCharacterization
5. Model-free kinetics法
   1. MFK法の概要
   2. MFK法の適用例
• 質疑応答

第4部 熱分解分析・質量分析によるエポキシ樹脂の硬化度・硬化反応解析

(2018年3月7日 15:30〜17:00)

　代表的な熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂は、一旦硬化するとあらゆる溶媒に不溶かつ不融となるため、その分析は一般に大変難しい。 　本講ではこのようなエポキシ樹脂の硬化度や硬化反応過程を解析する手法として、熱分解ガスクロマトグラフィーに代表されされる熱分解分析法、および必要に応じて分解反応処理を組み合わせたマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法を取り上げ、それぞれの原理や特徴、および代表的な応用例を紹介する。本講を通じて、これらの手法が実際の現場において活用されることを期待したい。

1. 熱分解分析による解析
   1. 樹脂材料分析における熱分解分析の位置づけ
   2. 熱分解ガスクロマトグラフィーの原理と特徴
   3. 熱分解ガスクロマログラフィーによるエポキシ樹脂硬化物の分析
   4. 熱分解ガスクロマログラフィーによるエポキシ樹脂硬化反応の解析
2. 質量分析法による解析
   1. 樹脂材料分析における質量分析の位置づけ
   2. マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析法 (MALDI-MS) の原理と特徴
   3. MALDI-MSによるエポキシ樹脂硬化初期反応の解析
   4. MALDI-MSと超臨界メタノール分析を組み合わせたエポキシ樹脂の硬化度・硬化反応過程の解析
• 質疑応答