JP2006036915A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂組成物を、平均粒子径0.1μm以上5μm以下、かつ、真球度0.8以上の球状シリカ粒子と、平均粒子径1nm以上50nm以下のシリカナノ粒子と、熱または光により硬化する硬化性樹脂、熱可塑性樹脂から選ばれる一種以上の樹脂と、を含むよう構成する。
【選択図】 なし
Description
本発明の樹脂組成物を構成する球状シリカ粒子の平均粒子径は、0.1μm以上5μm以下である。配合するフィラーの粒子径をできるだけ小さくするという観点から、球状シリカ粒子の平均粒子径を3μm以下とすると好適である。また、球状シリカ粒子の真球度は0.8以上とする。本発明の樹脂組成物の流動性や樹脂中における分散性を向上させるとともに、シリカフィラーをより最密充填状態に近づけるという観点から、真球度を0.9以上とするとよい。球状シリカ粒子を後述する樹脂に配合する場合、上記範囲内の平均粒子径を持ち、真球度0.8以上の球状シリカ粒子の粉体を一種類だけ配合してもよく、また、二種類以上を混合して配合してもよい。なお、必要に応じて、5μm以上、3μm以上等の粗粒を除去することが望ましい。
本発明の樹脂組成物を構成するシリカナノ粒子は、平均粒子径1nm以上50nm以下である。最密充填状態を形成し易くするという観点から、シリカナノ粒子の平均粒子径を5nm以上30nm以下とするとよい。シリカナノ粒子の製造方法は、特に限定されるものではない。例えば、乾式法として、上記VMC法やPVS(Physical Vapor Synthesis)法等の燃焼法が挙げられる。また、湿式法として、沈降法やゲル法が挙げられる。
球状シリカ粒子およびシリカナノ粒子は、後述する樹脂との密着性を向上させるため、表面処理が施されていることが望ましい。表面処理は、例えば、シラン系、チタネート系、アルミネート系、ジルコネート系の各種カップリング剤、カチオン、アニオン、両性、中性の各種界面活性剤、フェノール樹脂等の極性基を有する樹脂等を用いて行うことができる。例えば、シランカップリング剤による表面処理は、球状シリカ粒子、シリカナノ粒子からなる被処理粉体を処理容器に収容し、この被処理粉体を攪拌しながら気化させたシランカップリング剤と反応させればよい。
本発明の樹脂組成物を構成する樹脂は、熱または光により硬化する硬化性樹脂、熱可塑性樹脂から選ばれる一種以上とする。ここで、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ケイ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。また、光硬化性樹脂としては、アクリル樹脂(メタクリル樹脂)、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリイミド、ポリアミド樹脂(ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等)、ポリエステル(ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、全芳香族ポリエステル等)、ポリスルホン系樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。
(a)アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸等のα,β−不飽和カルボン酸、およびこれらの無水物、ハーフエステル化物。
(b)メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート等のα,β−不飽和カルボン酸エステル。
(c)スチレン、α−メチルスチレン、p−ビニルトルエン等のスチレン類。
(d)ヒドロキシメチルアクリレート、ヒドロキシメチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等の、アクリル酸と炭素数1〜10のグリコールとのモノエステル化物、およびエポキシエステル化合物等のヒドロキシル基含有モノマー。
(e)アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート。
球状シリカ粒子およびシリカナノ粒子を樹脂に配合して、本発明の樹脂組成物を調製する。この際、樹脂中にシリカナノ粒子を均一に分散させるため、予め、シリカナノ粒子を有機溶媒に分散させたスラリーを調製し、このスラリーに樹脂と球状シリカ粒子とを混合するとよい。例えば、シリカナノ粒子の粉体を使用する場合には、まず、シリカナノ粒子の粉体を有機溶媒に分散させてスラリーを調製する。次に、該スラリーに樹脂を混合し、有機溶媒を除去した後、球状シリカ粒子を混合すればよい。また、湿式法で製造されたシリカナノ粒子の分散液を使用する場合には、必要に応じて該分散液の溶媒置換を行い、それに樹脂を混合して溶媒を除去した後、球状シリカ粒子を混合すればよい。
まず、シリカ粉体(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL−50」、比表面積50m2/g、平均粒子径30nm)に表面処理を施して、シリカナノ粒子の粉体とした。表面処理は、シランカップリング剤のエポキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBM−403」、以下同様。)を用いて行った。使用したエポキシシラン量は、シリカ粉体の5重量%とした。
実施例1で使用した液状エポキシ樹脂(東都化成株式会社製「ZX−1059」)100重量部と、第一の球状シリカ粒子の粉体601重量部と、第二の球状シリカ粒子の粉体132重量部と、硬化触媒の2−PHZ5重量部とを混合し、60℃に加熱して、三本ロールで分散させた。しかし、ロールは全く通らず、樹脂組成物を得ることはできなかった。本比較例1におけるシリカフィラー配合量は87.5重量%である。
VMC法で製造されたシリカ粉体(株式会社アドマテックス製「アドマファインSC2500−SEF」、平均粒子径0.5μm、真球度0.95)に表面処理を施して、第三の球状シリカ粒子の粉体とした。表面処理は、エポキシシランを用いて行った。使用したエポキシシラン量は、シリカ粉体の0.6重量%とした。
実施例1で使用した液状エポキシ樹脂(東都化成株式会社製「ZX−1059」)100重量部と、実施例2で使用した第三の球状シリカ粒子の粉体614重量部と、硬化触媒の2−PHZ5重量部とを混合し、60℃に加熱して、三本ロールで分散させた。しかし、ロールは全く通らず、樹脂組成物を得ることはできなかった。本比較例2におけるシリカフィラー配合量は85.4重量%である。
湿式法で得られたシリカゾルを溶媒置換し、さらにその溶媒をエポキシ樹脂で置換した液状組成物(hanse chenie社製「NANOPOX XP 0525」、シリカナノ粒子の固形分40重量%)100重量部に、実施例1で使用した第一の球状シリカ粒子の粉体328重量部と、第二の球状シリカ粒子の粉体72重量部と、硬化触媒の2−PHZ2.5重量部とを混合し、60℃に加熱して、三本ロールで分散させた。すると、流動性のある樹脂組成物が得られた。得られた樹脂組成物の灰分測定を行ったところ、シリカフィラー固形分は87.2重量%であった。シリカフィラー中、シリカナノ粒子の配合量は、球状シリカ粒子の配合量の10.0重量%である。この樹脂組成物を120℃で3時間、さらに150℃で1時間保持すると硬化し、樹脂成形物が得られた。
実施例3で使用した液状組成物(hanse chenie社製「NANOPOX XP 0525」)と同等の液状エポキシ樹脂(東都化成株式会社製「YDF−8170C」、BisFタイプ)100重量部と、実施例1で使用した第一の球状シリカ粒子の粉体601重量部と、第二の球状シリカ粒子の粉体132重量部と、硬化触媒の2−PHZ5重量部とを混合し、60℃に加熱して、三本ロールで分散させた。しかし、ロールは全く通らず、樹脂組成物を得ることはできなかった。本比較例3におけるシリカフィラー配合量は87.5重量%である。
湿式法で得られたシリカゾルを溶媒置換し、さらにその溶媒をモノマー(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)で置換した液状組成物(hanse chenie社製「NANOPOX XP 0746」、シリカナノ粒子の固形分50重量%)100重量部に、実施例1で使用した第一の球状シリカ粒子の粉体328重量部と、第二の球状シリカ粒子の粉体72重量部とを混合し、60℃に加熱して、三本ロールで分散させた。すると、流動性のある樹脂組成物が得られた。得られた樹脂組成物の灰分測定を行ったところ、シリカフィラー固形分は89.6重量%であった。シリカフィラー中、シリカナノ粒子の配合量は、球状シリカ粒子の配合量の12.5重量%である。
メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(関東化学株式会社製)100重量部と、実施例1で使用した第一の球状シリカ粒子の粉体601重量部と、第二の球状シリカ粒子の粉体132重量部とを混合し、60℃に加熱して、三本ロールで分散させた。しかし、ロールは全く通らず、樹脂組成物を得ることはできなかった。本比較例4におけるシリカフィラー配合量は88.0重量%である。
以上、実施例1〜4に示したように、本発明の樹脂組成物は、シリカフィラーを87重量%以上と多量に配合しても流動性を有し、かつ、良好な樹脂成形物を成形できることが確認された。一方、比較例1〜4に示したように、シリカナノ粒子を配合しない場合には、シリカフィラーを多量に配合した樹脂組成物を得ることができなかった。
Claims (6)
- 平均粒子径0.1μm以上5μm以下、かつ、真球度0.8以上の球状シリカ粒子と、
平均粒子径1nm以上50nm以下のシリカナノ粒子と、
熱または光により硬化する硬化性樹脂、熱可塑性樹脂から選ばれる一種以上の樹脂と、
を含む樹脂組成物。 - 前記球状シリカ粒子は、シリコン粉末を燃焼して製造されたものである請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記球状シリカ粒子および前記シリカナノ粒子の合計配合量は、当該樹脂組成物の全体重量を100重量%とした場合の85重量%以上である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記シリカナノ粒子の配合量は、前記球状シリカ粒子の配合量の1重量%以上40重量%以下である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂は、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
- さらに、硬化剤、硬化触媒を含む請求項1に記載の樹脂組成物。
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