JP5616234B2 - エポキシ樹脂組成物、該エポキシ樹脂組成物の製造方法およびその硬化物 - Google Patents
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Description
しかし、さらに一層の吸湿性、耐熱性、接着特性、難燃性、速硬化、保存安定性などが向上した材料が望まれている。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、後述する一般式(6−1)で表されるビフェニリレン化合物及び/又は後述する一般式(6−2)で表されるキシリレン化合物と、フェノール化合物と、ホルムアルデヒドとを反応させて得られるフェノール樹脂組成物に、エピハロヒドリンを反応させて得られるエポキシ樹脂組成物である。
本発明の樹脂組成物は、BGA等、最新の半導体封止材料に対応できる。
好ましい範囲は、該エポキシ樹脂組成物の平均分子量(重合度:使用するフェノール化合物と一般式(4)のRを構成する架橋体及びホルムアルデヒドとの合計使用量とのモル比により異なる)により異なる。
上記一般式(4)で示されるフェノール樹脂組成物については、特開2008−189708号公報にその詳細が記載されている。
使用するフェノール化合物と一般式(4)のRを構成する架橋体及びホルムアルデヒドとの合計使用量とのモル比が、3.0以上〜10倍モル未満の場合、好ましくは3.0〜5倍モルの場合のフェノール樹脂組成物をグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂組成物では、150℃での溶融粘度は、10〜100mPa・sであり、さらに好ましくは30〜80mPa・sである。
これらのフェノール化合物は、単独でも2種以上を混合して用いても何ら問題はない。
具体的なフェノール化合物としては、例えばフェノール、クレゾール、エチルフェノール、プロピルフェノール、ブチルフェノール、ヘキシルフェノール、ノニルフェノール、キシレノール、ブチルメチルフェノール等の1価フェノールの他、カテコール、レゾルシン、ハイドロキノン等の2価フェノールも挙げられるが、特にフェノールが好ましい。
好ましくは、取り扱いの容易なホルムアルデヒド水溶液であり、市販品の42%ホルムアルデヒド水溶液をそのまま使用できる。
ここで、ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素が挙げられるが、塩素が好ましい。アルコキシル基としては、特に制限はないが、炭素数1〜6個の脂肪族アルコキシが好ましい。
式(6−1)及び(6−2)で表される化合物は、具体的には、4,4’−ジ(ハロゲノメチル)ビフェニル、2,4’−ジ(ハロゲノメチル)ビフェニル、2,2’−ジ(ハロゲノメチル)ビフェニル、4,4’−ジ(アルコキシメチル)ビフェニル、2,4’−ジ(アルコキシメチル)ビフェニル、2,2’−ジ(アルコキシメチル)ビフェニル、1,4−ジ(ハロゲノメチル)ベンゼン、1,4−ジ(アルコキシメチル)ベンゼン、1,2−ジ(ハロゲノメチル)ベンゼン、1,2−ジ(アルコキシメチル)ベンゼン、1,3−ジ(ハロゲノメチル)ベンゼンおよび1,3−ジ(アルコキシメチル)ベンゼン、あるいは、4,4’−ジ(ヒドロキシメチル)ビフェニル、2,4’−ジ(ヒドロキシメチル)ビフェニル、2,2’−ジ(ヒドロキシメチル)ビフェニル、1,4−ジ(ヒドロキシメチル)ベンゼン、1,3−ジ(ヒドロキシメチル)ベンゼンおよび1,2−ジ(ヒドロキシメチル)ベンゼンである。
式(6−1)及び(6−2)で表される化合物の好ましい具体的な化合物としては、4,4’−ジ(クロロメチル)ビフェニル、4,4’−ジ(メトキシメチル)ビフェニル、4,4’−ジ(エトキシメチル)ビフェニル、1,4−ジ(クロロメチル)ベンゼン、1,4−ジ(メトキシメチル)ベンゼン及び1,4−ジ(エトキシメチル)ベンゼンが挙げられる。
これら、(4)式中のRを構成する架橋体としては、ビフェニリレン基および/又はキシリレン基を単一でも混合して使用することも何ら問題ではない。しかし、混合して使用する場合では、その混合比率は、ビフェニリレン基1モルに対して20〜50モル%でキシリレン基を使用するのが好ましい。Rがビフェニリレン架橋基、特に4,4‘−ビフェニリレン架橋基を有することが好ましい。
一般式(4)に示すフェノール樹脂組成物の製法の一例を以下に示す。
一般式(5−1)及び一般式(5−2)のR4,R5における炭素数1〜6個のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖状アルキル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基等の分岐鎖状アルキル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基などが挙げられる。
一般式(4)で示されるフェノール樹脂組成物の製造方法は、酸触媒存在下、一定量のフェノール化合物に対して、n倍モルのR、即ち4,4’−ビフェニリレン基または、2,4’−ビフェニリレン基または、2,2’−ビフェニリレン基および/又は1,4−キシリレン基または、1,2−キシリレン基または、1,3−キシリレン基等を含む架橋体とm倍モルのホルムアルデヒドを同時に添加して1段の縮合反応で行なうことができる。
この場合は一般式(4)中のRを構成する架橋体及びホルムアルデヒドの合計1モルに対し、フェノールの使用量の制限は特には設けないが、好ましくは1.3〜10倍モル、さらに好ましくは2.0〜5倍モルの範囲で使用すると共に、反応温度を低温(一例として100℃前後)にてフェノール化合物とホルムアルデヒドの反応を優先的に行ない、主として低分子量のメチレン架橋基のフェノール樹脂組成物を形成させ、次いで昇温または触媒を増量してメチレン架橋基フェノール樹脂組成物、一般式(4)中のRを構成する架橋体及びフェノールを反応させる方式を採用するのが好ましい。
用いる酸触媒としては、特に限定はなく、塩酸、蓚酸、硫酸、リン酸、パラトルエンスルホン酸など公知のものを単独であるいは2種以上併用して使用することができるが、硫酸、蓚酸又はパラトルエンスルホン酸が特に好ましい。
縮合反応の温度は、低温条件としては50〜120℃、好ましくは80〜110℃であり、昇温時での反応温度は130〜230℃、好ましくは150〜200℃である。
縮合反応の時間は、反応温度や使用する触媒の種類および量により変動するが、1〜24時間程度である。
反応圧力は、通常、常圧下にて行うが、若干の加圧下あるいは減圧下にて実施しても何ら問題はない。
一般式(4)中のRを構成する架橋体とホルムアルデヒドの合計1モルに対しフェノールの使用量を1.3倍モル未満にした場合には高分子量で溶融粘度の高いフェノール樹脂組成物が得られる傾向が認められる。
また、フェノールの使用量を10倍モルより多く使用すると2核体以下の低分子量成分が増加し、Tgの低下、機械強度の低下が生じるなど物性を低下させる傾向が認められ、フェノール使用量が増加しコスト高、環境負荷の面で問題となる。フェノールの使用量は、好ましくは、1.5〜10倍モルである。
具体的には、酸触媒の存在下で、予めフェノール化合物とホルムアルデヒドを縮合させ、次いで一般式(4)中のRを構成する4,4’−ビフェニリレン基または、2,4’−ビフェニリレン基または、2,2’−ビフェニリレン基および/又は1,4−キシリレン基または、1,2−キシリレン基または、1,3−キシリレン基等の架橋体を添加して縮合させる2段の縮合反応で製造することもできる。このような2段の縮合反応では、2段目の反応において新たにフェノール化合物を添加することができる。ただし、この場合も1段反応の場合と同様にフェノール化合物を過剰に使用することが好ましい。2段目の反応において追加するフェノール樹脂は、1〜2段反応のトータルで仕込む一般式(4)中のRを構成する架橋体とホルムアルデヒドの合計1モルに対して、1〜2段のトータルで仕込むフェノールが1.3モル倍以上、好ましくは2.3〜5倍モルの範囲で使用することが特に好ましい。このような2段反応で行なうと、アルキレン基含有架橋基型フェノール樹脂及びメチレン架橋基含有フェノール樹脂の各重合単位の重合度、すなわちn及びmの分布が狭くなり、分子量のコントロールが容易となり、所望の溶融粘度の重合体が得やすいので、本発明の目的のためには好ましい。
しかしながら、フェノール化合物、一般式(4)中のRを構成する4,4’−ビフェニリレン基または、2,4’−ビフェニリレン基または、2,2’−ビフェニリレン基および/又は1,4−キシリレン基または、1,2−キシリレン基または、1,3−キシリレン基等の架橋体の反応の後に、ホルムアルデヒドを添加することもできるが、この場合、フェノール化合物のトータルが、仕込む(1)式中のRを構成する架橋体とホルムアルデヒドの合計1モルに対して、1.3倍モル付近で合成すると高分子化が進み、低粘度化が進まず、好ましくないケースが起こる場合もある。
前記1段縮合反応及び2段縮合反応における酸触媒の使用量は、その種類によっても異なるが、蓚酸の場合は0.1〜2.0重量%程度、硫酸の場合は0.05〜0.5重量%程度、またパラトルエンスルホン酸の場合は0.02〜0.1重量%程度使用するのがよい。とくに2段縮合反応を行う場合では、2段目のビフェニリレン基またはキシリレン基含有架橋体をフェノール化合物及びメチレン架橋基フェノール樹脂と反応させる際には、硫酸又はパラトルエンスルホン酸を使用することが好ましい。また、反応温度はとくに限定はないが、60〜160℃程度の範囲に設定するのが好ましい。より好ましくは、80〜140℃である。
フェノール化合物の除去方法は、減圧下あるいは不活性ガスを吹き込みながら熱をかけ、フェノール化合物を蒸留し系外へ除去する方法が一般的である。酸触媒の除去は、水洗などの洗浄による方法が挙げられる。
R4,R5の炭素数1〜6個のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖状アルキル基、イソプロピル基、ターシャリーブチル基等の分岐鎖状アルキル基などが挙げられ、アリール基としては、フェニル基などが挙げられる。
一般式(1)で示されるエポキシ樹脂組成物の製造方法は、一般式(4)で示されるフェノール樹脂組成物をエピハロヒドリン中で水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下、10℃〜120℃でグリシジルエーテル化することで得ることができる。このグリシジルエーテル化については従来公知の方法が利用でき特に制限されるものではない。
エピハロヒドリンとしてはエピクロルヒドリン、α―メチルエピクロルヒドリン、γ―メチルエピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン等が使用可能であるが、工業的に入手が容易であり、水酸基との反応性が良好であるエピクロルヒドリンを用いることが好ましい。
以下、硬化剤及び硬化促進剤を記載する。
使用する硬化剤としては例えばフェノール系化合物、アミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物等が挙げられる。
硬化促進剤としては、エポキシ樹脂組成物をフェノール系硬化剤で硬化させるための公知の硬化促進剤を用いることが出来る。このような硬化促進剤としては例えば有機ホスフィン化合物およびそのボロン塩、3級アミン、4級アンモニウム塩、イミダゾール類及びそのテトラフェニルボロン塩などを挙げることができるが、この中でも、硬化性や耐湿性の点から、トリフェニルホスフィン及び1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7(DBU)が好ましい。また、より高流動性にするためには、加熱により活性が発現する熱潜在性の硬化促進剤がより好ましく、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレートなどのテトラフェニルホスフォニウム誘導体が好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、無機充填剤、離型剤、着色剤、難燃剤、低応力剤等を、添加または予め反応して用いることができる。とくに半導体封止用に使用する場合は、無機充填剤の添加は必須である.このような無機充填剤の例として、非晶性シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、ガラス、珪酸カルシウム、石膏、炭酸カルシウム、マグネサイト、クレー、タルク、マイカ、マグネシア、硫酸バリウムなどを挙げることができるが、とくに非晶性シリカ、結晶性シリカなどが好ましい.これら添加剤の使用量は、従来の半導体封止用エポキシ樹脂組成物における使用量と同様でよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化物とすることができる。エポキシ樹脂組成物の硬化物は本発明のエポキシ樹脂組成物と、硬化剤としてのフェノール樹脂組成物と、硬化促進剤とを混合し、その混合物を100〜250℃の温度範囲で硬化させることにより得られる。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物を100〜250℃の温度範囲で硬化させることにより硬化物を得ることもできる。
(1) エポキシ当量
JIS K−7236に準拠した方法で測定した。
(2) 150℃溶融粘度:ICI溶融粘度計を用い、150℃でのエポキシ樹脂組成物の溶融粘度を測定した。
ICI粘度の測定方法は以下の通りである。
ICIコーンプレート粘度計 MODEL CV−1S TOA工業(株)
ICI粘度計のプレート温度を150℃に設定し、試料を所定量、秤量した。
プレート部に秤量した樹脂組成物を置き、上部よりコーンで押えつけ、90sec放置する。コーンを回転させて、そのトルク値をICI粘度として読み取った。
(3)ゲルタイム
エポキシ樹脂組成物とフェノール樹脂組成物とを1:1の当量になるように試験管に仕込み、さらにTPPをエポキシに対して0.12wt%になるよう計量し、試験管に仕込んだ。
湯温を150℃、175℃に設定したゲルタイマー(東芝社製時間計 SF0−304M)に試験管を設置し、SUS攪拌棒を使い、1秒間に1回転の攪拌を行った。
はじめは粘度が低く液状であるが、一定時間が経過すると、樹脂組成物の粘度が急激に上昇し、ゲル状となる。この時間をゲルタイムとした。この時間が速いほど、硬化性が良好という指標になる。
(4)吸水率
各組成物を150℃×5Hr.+180℃×3Hr.にて注型し、下記サイズに硬化させて、試料を作成した。
サイズ;(φ50±1)×(3±0.2)(径×厚;mm)
前記試料の表面をクロスで良く拭き取り、試料の重量を測定した。
前記試料を100mlの瓶に入れ、純水80mlを加えた。
前記瓶を熱風循環式乾燥器中にて、95℃×24Hr.放置した。
前記瓶を熱風循環式乾燥器より取り出し、低温恒温水槽に浸けて25℃に冷却した。
冷却後、表面に付着した水分を良く拭き取り重量を測定した。
次式を用いて、吸水率を求めた。
吸水率[%]=((B−A)/A)×100
A:吸水前重量[g]
B:吸水後重量[g]
(5)Tg(ガラス転位温度)
各組成物を150℃×5Hr.+180℃×3Hr.にて注型、硬化させ、下記サイズにカットして、試料を作成した。
サイズ;(50±1)×(40±1)×(100±1)(縦×横×高;mm)
前記試料を熱機械分析装置(TMA−60(SHIMADZU製))にセットし、N2雰囲気下にて測定した。
測定は、昇温速度=5℃/min.で350℃まで測定し、変曲点の温度を求めガラス転位温度(Tg)とした。
(6)強度
JIS K 7171に準じて測定した。
(7)スパイラルフロー
低圧トランスファー成形機を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型に、金型温度175℃、注入圧力6.8MPa、保圧時間120秒の条件でEMC組成物を注入し、流動長を測定した。
(8)難燃性(UL−94)
UL−94に準じて測定した。
合成例1
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール564g(6.00モル)、4,4’−ジ(メトキシメチル)ビフェニル(以下、4,4’−BMMBと略記する。)202.60g(0.84モル)、42%ホルマリン水溶液40.0g(0.56モル)、50%硫酸水溶液0.28gを仕込み、100℃で3時間反応させた。
その後、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより330gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は39mPa・s、アセチル化法によるOH当量は166g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール470g(5.00モル)、4,4’−BMMB 233.44g(0.96モル)、42%ホルマリン水溶液45.71g(0.64モル)、50%硫酸水溶液0.26gを仕込み、100℃で3時間反応させた。
その後、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより360gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は70mPa・s、アセチル化法によるOH当量は164g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール470g(5.00モル)、4,4’−BMMB 288.10g(1.19モル)、42%ホルマリン水溶液56.43g(0.79モル)、50%硫酸水溶液0.29gを仕込み、100℃で3時間反応させた。
その後、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより450gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は75mPa・s、アセチル化法によるOH当量は171g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール404.2g(4.30モル)、4,4’−ジ(クロロメチル)ビフェニル(以下、4,4’−BCMBと略記する。)150.7g(0.60モル)を仕込み、100℃で3時間反応させ、その後42%ホルマリン水溶液28.57g(0.40モル)を添加し、その後100℃で3時間反応させた。その間、生成する塩酸を留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより251gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は40mPa・s、アセチル化法によるOH当量は166g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール470g(5.00モル)、4,4’−BMMB 302.5g(1.25モル)、50%硫酸水溶液0.28gを仕込み、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより380gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は115mPa・s、アセチル化法によるOH当量は202g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール470g(5.00モル)、4,4’−BMMB 389.1g(1.61モル)、50%硫酸水溶液0.28gを仕込み、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより470gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は130mPa・s、アセチル化法によるOH当量は208g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール274.5g(2.92モル)、4,4’−BMMB 290.4g(1.23モル)、42%ホルマリン水溶液57.14g(0.82モル)、50%硫酸水溶液0.22gを仕込み、100℃で3時間反応させた。
その後、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより370gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は90mPa・s、アセチル化法によるOH当量は188g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール685g(7.27モル)、4,4’−BMMB 151.15g(0.62モル)、42%ホルマリン水溶液29.7g(0.4モル)、50%硫酸水溶液0.34gを仕込み、100℃で3時間反応させた。
その後、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより250gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は40mPa・s、アセチル化法によるOH当量は164g/eqであった。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール141g(1.5モル)、4,4’−BMMB 248.6g(1.03モル)、50%硫酸水溶液0.16gを仕込み、反応温度を125℃に保ちながら2時間反応させその後165℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。反応終了後、得られた反応溶液を冷却し、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより280gのフェノール樹脂組成物を得た。
得られたフェノール樹脂組成物のICI粘度は150℃で測定不可能、アセチル化法によるOH当量は240g/eqであった。
合成例1〜9で得られたフェノール樹脂組成物の合成条件および物性値を表1にまとめて示した。なお、フェノール樹脂組成物中の一般式(5−1)及び(5−2)の化合物の含有量(%)は、上記数平均分子量の測定方法で得られたチャートのフェノール樹脂(すなわち、添加物を除いたもの)の全ピーク面積中の一般式(5−1)及び(5−2)の化合物に相当するピーク面積の割合から求めた。
撹拌装置、コンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応釜に、フェノール470.00g(5.00モル)、1,4−ジ(メトキシメチル)ベンゼン(以下1,4−PXDMと略記する) 276.67g(1.67モル)、50%硫酸水溶液0.33gを仕込み、130℃で1時間反応させた。
その後、反応温度を160℃に昇温し、3時間反応を行った。その間、生成するメタノールを留去した。その後80℃まで冷却し、42%ホルマリン水溶液83.44g(1.17モル)を滴下投入した。投入後100℃に昇温し、1時間反応を行った。反応終了後、水洗を3回行った。油層を分離し、減圧蒸留により未反応フェノールを留去することにより430gのフェノール樹脂を得た。
合成例1〜10で得られたフェノール樹脂組成物を用いて、実施例1〜6及び比較例1〜5のエポキシ樹脂組成物を合成した。エポキシ樹脂組成物について、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を以下の方法で測定した。
ゲル浸透クロマトグラフィー(HCL−8220(東ソー社製)を用いて、下記の条件で標準物質を測定した結果を用いて検量線を作成し、各樹脂組成物のポリスチレン換算数平均分子量(Mn)と、重量平均分子量(Mw)とを求めた。
カラム:
TSK−GEL Hタイプ
G2000H×L 4本
G3000H×L 1本
G4000H×L 1本
を直列につないで使用した。
カラム圧力:13.5MPa
溶解液:テトラヒドロフラン(THF)
フローレート:1ml/min.
測定温度:40℃
検出器:スペクトロフォトメーター(UV−8020)
RANGE:2.56 WAVE LENGTH 254nm & RI
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例1で得られたフェノール樹脂組成物298.8g(1.80モル)、エピクロルヒドリン999.0g(10.80モル)、メタノール93.75gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム75g(1.80モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを480g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液28.80g(0.18モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで382gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は34mPa・sであり、エポキシ当量は233g/eqであった。得られたエポキシ樹脂組成物のMn及びMwは、それぞれ、682及び835であった。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例2で得られたフェノール樹脂組成物278.8g(1.70モル)、エピクロルヒドリン943.5g(10.20モル)、メタノール88.54gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム70.83g(1.70モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを450g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液27.20g(0.17モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで364gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は56mPa・sであり、エポキシ当量は239g/eqであった。得られたエポキシ樹脂組成物のMn及びMwは、それぞれ、775及び1017であった。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例3で得られたフェノール樹脂組成物290.7g(1.70モル)、エピクロルヒドリン943.5g(10.20モル)、メタノール88.54gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム70.83g(1.70モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを450g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液27.20g(0.17モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで380gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は64mPa・sであり、エポキシ当量は244g/eqであった。得られたエポキシ樹脂組成物のMn及びMwは、それぞれ、873及び1274であった。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例4で得られたフェノール樹脂組成物232.4g(1.40モル)、エピクロルヒドリン777.0g(8.40モル)、メタノール72.92gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム58.33g(1.40モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを373g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液22.40g(0.14モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで290gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は33mPa・sであり、エポキシ当量は233g/eqであった。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例7で得られたフェノール樹脂組成物282g(1.5モル)、エピクロルヒドリン832.5g(9.0モル)、メタノール78.13gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム62.5g(1.5モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを500g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液24.0g(0.1モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで340gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は82mPa・sであり、エポキシ当量は250g/eqであった。
撹拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例10で得られたフェノール樹脂272g(2.0モル)、エピクロルヒドリン1110g(12.0モル)、メタノール88.00gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム83.33g(2.0モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを480g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液32.0g(0.2モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで340gのエポキシ樹脂を得た。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例5で得られたフェノール樹脂組成物303.0g(1.50モル)、エピクロルヒドリン832.5g(9.0モル)、メタノール78.13gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム62.50g(1.50モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを460g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液24.00g(0.15モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで380gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は100mPa・sであり、エポキシ当量は273g/eqであった。得られたエポキシ樹脂組成物のMn及びMwは、それぞれ、732及び940であった。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例6で得られたフェノール樹脂組成物312.0g(1.50モル)、エピクロルヒドリン832.5g(9.0モル)、メタノール78.13gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム62.50g(1.50モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを460g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液24.00g(0.15モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで380gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は103mPa・sであり、エポキシ当量は276g/eqであった。得られたエポキシ樹脂組成物のMn及びMwは、それぞれ、822及び1152であった。
エポキシ樹脂として、オルソクレゾールとホルマリンから合成された市販のフェノール樹脂をエポキシ化したエポキシ樹脂(EOCN−1020−55:日本化薬株式会社製)を用いた。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例8で得られたフェノール樹脂組成物278.8g(1.70モル)、エピクロルヒドリン943.5g(10.20モル)、メタノール88.54gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム70.83g(1.70モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを450g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液27.20g(0.17モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで360gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は30mPa・sであり、エポキシ当量は230g/eqであった。
攪拌装置、及びコンデンサー、及び窒素ガス導入管を備えたガラス製反応容器に、合成例9で得られたフェノール樹脂組成物240g(1.0モル)、エピクロルヒドリン555g(6.0モル)、メタノール78.13gを仕込み、均一に溶解させた。50℃で固形の96%水酸化ナトリウム41.7g(1.0モル)を90分かけて分割投入した。その後50℃で2時間反応させ、70℃昇温後さらに2時間反応を継続した。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを減圧下において除去した。
釜残にメチルイソブチルケトンを500g投入し溶解させた。25%水酸化ナトリウム水溶液16.0g(0.1モル)を添加し70℃で1時間反応させた。反応終了後、水層が中性になるまで水洗処理を5回繰り返した。加熱減圧下メチルイソブチルケトンを留去することで300gのエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物の150℃におけるICI粘度は測定不可能であり、エポキシ当量は320g/eqであった。
実施例1〜6および比較例1〜5のエポキシ樹脂組成物、および、硬化剤として明和化成株式会社製HF−3M(水酸基当量107g/eq)の汎用フェノールノボラック樹脂、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン(TPPと略記することもある。)を使用した。
具体的には、上記エポキシ樹脂組成物および上記硬化剤を、フェノール水酸基当量とエポキシ当量比が1:1となるように配合し、TPP触媒は、該配合のエポキシ樹脂組成物重量に対して0.15wt%仕込んだ。これらを、150℃に加熱して溶融混合し、真空脱泡した後に150℃の金型(厚さ4mm)に注型し、150℃、5時間で硬化させた後、さらに180℃、8時間かけて硬化して成形体を試作した。
得られた成形体(硬化物)の各種物性の試験方法は前記の通りである。
実施例1〜6および比較例1〜5のエポキシ樹脂組成物の物性値、および以下に示した方法で得られたエポキシ樹脂組成物の硬化物2の配合割合と硬化物2の特性を表3にまとめて示した。
実施例1〜6および比較例1〜5のエポキシ樹脂組成物および上記硬化剤を、フェノール水酸基当量とエポキシ当量比が1:1となるように配合し、TPP触媒は、該配合のエポキシ樹脂組成物重量に対して2.3wt%仕込んだ。これに83wt%になるように充填剤を加え、これらを、100℃〜110℃の条件で2軸ニーダで混練後粉砕しEMC粉体を調整した。
得られたEMC粉体を用いてタブレットを作成し、スパイラルフロー測定を行った。
また、トランスファー成形機にて上記のEMC粉体を用いて試験片を作成し、180℃ 8hrのポストキュアを行い、吸水率、強度、難燃評価用のテストピースを得た。
上記表2及び表3中、比較例5の150℃でのICI粘度は、各樹脂組成物の粘度が高すぎて、測定できなかった。
本発明の実施例で得られたエポキシ樹脂組成物は、高ガラス転移温度、低吸湿性、高密着性、耐熱性、速硬化、及び難燃性を維持しつつ、低溶融粘度を有するエポキシ樹脂組成物であることが明らかとなった。
Claims (8)
- 下記一般式(1):
(式中、Rは下記一般式(2−1)及び(2−2):
で示されるビフェニリレン基及びキシリレン基から選ばれる少なくとも一つの架橋基を表し、R1、R2及びR3は同一でも異なっていてもよく、それぞれ、炭素数1〜6個のアルキル基、又はアリール基であり、p、q、rはそれぞれ0〜2の整数である。また、mおよびnは、正の数値であり、Gはグリシジル基を表す。)の成分を含有し、下記一般式(3−1)及び(3−2):
(式中、Gはグリシジル基を表し、R4,R5は同一でも異なっていてもよく、それぞれ、水素原子、炭素数1〜6個のアルキル基又はアリール基を表す。)で表される化合物の含有割合が50%以下であり、
150℃における溶融粘度が5mPa・s以上100mPa・s未満である、エポキシ樹脂組成物。 - m/nが0.04〜20である、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。
- Rが少なくともビフェニリレン架橋基を含有する請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 該ビフェニリレン架橋基が4,4‘−ビフェニリレン架橋基を含有する請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物。
- さらに、硬化剤、必要により硬化促進剤を含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
- 下記一般式(4):
(式中、Rは下記一般式(2−1)及び(2−2):
で示されるビフェニリレン基及びキシリレン基から選ばれる少なくとも一つの架橋基を表し、R1、R2及びR3は同一でも異なっていてもよく、それぞれ、炭素数1〜6個のアルキル基、又はアリール基であり、p、q、rはそれぞれ0〜2の整数である。また、mおよびnは、正の数値を表す。)の成分を含有し、下記一般式(5−1)及び(5−2):
(式中、R4,R5は同一でも異なっていてもよく、それぞれ、水素原子、炭素数1から6個のアルキル基又はアリール基を表す。)で表される化合物の含有割合が50%以下であるフェノール樹脂組成物と、エピハロヒドリンとをアルカリ金属水酸化物の存在下において反応させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物の製造方法。
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