JP2001019742A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
明材料、塗料及びその他の電機絶縁材料等として有用な
エポキシ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 下記(A)成分及び(B)成分を含有す
るエポキシ樹脂組成物。 (A)成分:芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られた
水素化エポキシ樹脂 (B)成分:カチオン重合開始剤 水素化エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エ
ポキシ樹脂等を水素化して得られる、エポキシ当量が1
50〜1000の範囲内のエポキシ樹脂が好ましい。
Description
レジストインキ、接着剤、透明材料、塗料及びその他の
電機絶縁材料等の分野で利用でき、特に、光半導体用封
止材として有用なエポキシ樹脂組成物に関するものであ
る。
性、機械的強度及び電気特性等に優れていることから、
接着剤、塗料、土木建築用材料、電気・電子部品の絶縁
材料等、様々の分野で使用されている。使用されている
エポキシ樹脂としては、ビスフェノ−ルAのジグリシジ
ルエ−テル、ビスフェノ−ルFのジグリシジルエ−テ
ル、フェノ−ル又はクレゾールノボラクラック型エポキ
シ樹脂等の芳香族エポキシ樹脂が一般的である。
源、交通信号、大型ディスプレイ用ユニット等に実用化
されている発光ダイオード(LED)等の発光装置は、
大部分が樹脂封止によって製造されている。ここに使用
されている封止用の樹脂は、上記の芳香族エポキシ樹脂
と、硬化剤として脂環式酸無水物を含むものが一般的で
ある。しかし、この樹脂系は、酸無水物が酸に変質しや
すいことや、硬化に長時間を要することが知られてい
る。更に硬化した樹脂封止が屋外に放置される場合や紫
外線を発生する光源に曝される場合に、黄変色を起こす
などの問題を有している。
ロオレフィンを過酢酸等でエポキシ化した脂環式エポキ
シ樹脂又はアクリル樹脂を、カチオン重合開始剤を用い
LED等の樹脂封止を行う方法が試みられている(特開
昭59−54277号公報、特開昭61−112334
号公報及び特開平2−289611号公報を参照)。し
かし、上記カチオン重合した硬化樹脂は非常に脆いた
め、加熱によって亀裂破壊を生じ易い。また、従来の芳
香族エポキシ樹脂−酸無水物硬化系に比べ、硬化後の封
止樹脂の着色が著しいという重大な欠点を有している。
そのため、無色透明性を要求されるLEDの用途には不
向きであった。
靭性及び着色が改良され、耐候性に優れた硬化物を与え
ることができる、水素化エポキシ樹脂及びカチオン重合
開始剤を含有する、エポキシ樹脂組成物を提供しようと
するものである。
を包含する。
有するエポキシ樹脂組成物。 (A)成分:芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られた
エポキシ樹脂、 (B)成分:カチオン重合開始剤。
脂100重量部に対し、(B)成分のカチオン重合開始
剤が0. 01〜15重量部の割合で配合されていること
を特徴とする、(1) 項記載のエポキシ樹脂組成物。
脂は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルF型エポキシ樹脂及びノボラック型エポキシ樹脂を水
素化して得られたエポキシ樹脂から選ばれたエポキシ当
量が150〜1000の範囲内のエポキシ樹脂であるこ
とを特徴とする、(1) 項又は(2) 項に記載のエポキシ樹
脂組成物。
脂は、芳香環の水素化率が85%以上の水素化エポキシ
樹脂であることを特徴とする、(1) 項〜(3) 項のいずれ
か1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 (5) 前記(B)成分のカチオン重合開始剤が芳香族オ
ニウム塩であることを特徴とする、(1) 項〜(4) 項のい
ずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
脂100重量部、(B)成分のカチオン重合開始剤0.
01〜15重量部を配合した組成物に、リン化合物が
0. 01〜10重量部の割合で配合されていることを特
徴とする、(1) 項〜(5) 項のいずれか1項に記載のエポ
キシ樹脂組成物。
から選ばれる酸化防止剤であることを特徴とする、(6)
項記載のエポキシ樹脂組成物。 (8) 前記リン化合物が、オキサホスファフェナントレ
ンオキサイド類から選ばれる着色防止剤であることを特
徴とする、(6) 項記載のエポキシ樹脂組成物。
化して得られるエポキシ樹脂としては、2,2-ビス[4-
(2,3-エポキシプロポキシ)シクロヘキシル] プロパ
ン、2,2-ビス[3,5- ジメチル-4- (2,3-エポキシプロポ
キシ)シクロヘキシル] プロパン、ビス [o, o- (2,
3-エポキシプロポキシ)シクロヘキシル] メタン、ビス
[o, p- (2,3-エポキシプロポキシ)シクロヘキシ
ル] メタン、ビス [p, p- (2,3-エポキシプロポキ
シ)シクロヘキシル] メタン、ビス[3,5-ジメチル-4-
(2,3-エポキシプロポキシ)シクロヘキシル] メタン、
水添ビフェノール型エポキシ樹脂、水添フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、水添クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂、ビスフェノールAの水添ノボラック型エポ
キシ樹脂、水添ナフタレン型エポキシ樹脂、トリスフェ
ノールメタンから得られるエポキシ樹脂の水添エポキシ
等が挙げられる。
キシ当量が150〜1000の範囲内のビスフェノール
A型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂又
はフェノール類とアルデヒド類から得られるノボラック
フェノールのエポキシ化物であるノボラック型エポキシ
樹脂を水素化したエポキシ樹脂を用いるのが、本発明組
成物を透明性材料用エポキシ樹脂組成物として用いた
時、硬化体の透明性が良く、ガラス転移温度が高いとい
う点で好ましい。また、芳香環の水素化率は、芳香環が
脂環構造に変化した割合であり、核磁気共鳴分析により
求められ、水素化率は85%以上であるのが好ましい。
芳香環の水素化率が85%未満であると、エポキシ樹脂
硬化物の耐候性が低下するため好ましくない。
シ樹脂の製造方法は、芳香族エポキシ樹脂を無溶剤又は
テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系の有機
溶剤を用いて、ロジウム又はルテニウムをグラファイト
(六方晶結晶の黒鉛)に担持した触媒の存在下で、芳香
環を選択的に水素化反応し脂環式エポキシ樹脂を得る方
法が、芳香環の水素化の選択率が良いという点で好まし
い。
剤としては、活性エネルギー線によりカチオン種又はル
イス酸を発生する、活性エネルギー線カチオン重合開始
剤、又は熱によりカチオン種又はルイス酸を発生する熱
カチオン重合開始剤を使用することができる。
ては、米国特許第3379653号に記載されたような
金属フルオロ硼素錯塩及び三弗化硼素錯化合物;米国特
許第3586616号に記載されたようなビス(ペルフ
ルオルアルキルスルホニル)メタン金属塩;米国特許第
3708296号に記載されたようなアリールジアゾニ
ウム化合物;米国特許第4058400号に記載された
ようなV1a族元素の芳香族オニウム塩;米国特許第4
069055号に記載されたようなVa族元素の芳香族
オニウム塩;米国特許第4068091号に記載された
ようなllla〜Va族元素のジカルボニルキレート;米
国特許第4139655号に記載されたようなチオピリ
リウム塩;米国特許第4161478号に記載されたよ
うなMF 6 -陰イオン(ここでMは燐、アンチモン及び
砒素から選択される)の形のV1b元素;米国特許第42
31951号に記載されたようなアリールスルホニウム
錯塩;米国特許第4256828号に記載されたような
芳香族ヨードニウム錯塩及び芳香族スルホニウム錯塩;
W.R.Wattらによって「ジャーナル・オブ・ポリ
マー・サイエンス(Journal of Polymer Science)、ポ
リマー・ケミストリー(Polymer Chemistry )版」、第
22巻、1789頁(1984年)に記載されたようなビ
ス [4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル] スルフィ
ド−ビス−ヘキサフルオロ金属塩(例えば燐酸塩、砒酸
塩、アンチモン酸塩等)の一種以上が包含される。
オン重合開始剤には、アリールスルホニウム錯塩、ハロ
ゲン含有錯イオンの芳香族スルホニウム又はヨードニウ
ム塩並びにll族、V族及びV1族元素の芳香族オニウム
塩が包含される。これらの塩のいくつかは、FX−51
2(3M社)、UVR−6990及びUVR−6974
〔ユニオン・カーバイド(Union Carbide )社〕、UV
E−1014及びUVE−1016〔ジェネラル・エレ
クトリック(General Electric)社〕、KI−85〔デ
グッサ(Degussa )社〕、SP−150及びSP−17
0(旭電化社)並びにサンエイドSI−60L、SI−
80L及びSI−100L(三新化学工業社)として商
品として入手できる。
酸(Triflic acid)塩、三弗化硼素エーテル錯化合物、
三弗化硼素等のようなカチオン系又はプロトン酸触媒が
用いることができる。好ましい熱カチオン重合開始剤
は、トリフル酸塩であり、例としては、3M社からFC
−520として入手できるトリフル酸ジエチルアンモニ
ウム、トリフル酸トリエチルアンモニウム、トリフル酸
ジイソプロピルアンモニウム、トリフル酸エチルジイソ
プロピルアンモニウム等〔これらの多くはR.R.Al
mによって1980年10月発行のモダン・コーティン
グス(Modern Coatings )に記載されている。〕があ
る。
開始剤としても用いられる芳香族オニウム塩のうち、熱
によりカチオン種を発生するものがあり、これらも熱カ
チオン重合開始剤として用いることができる。例として
は、サンエイドSI−60L、SI−80L及びSI−
100L(三新化学工業社)がある。これらのカチオン
重合開始剤の中で、芳香族オニウム塩が、取り扱い性及
び潜在性と硬化性のバランスに優れるという点で好まし
い。カチオン重合開始剤の使用量は、(A)成分のエポ
キシ樹脂100重量部に対して、0.0 1〜15重量%、
より好ましくは0.1 〜10重量%の量で添加するのが好
ましい。上記範囲を外れると、エポキシ樹脂硬化物の耐
熱性及び耐湿性のバランスが悪くなるため好ましくな
い。
より硬化させ、透明性を特に要求される用途で使用する
時は、光又は熱による硬化後の色相を改善するために、
リン化合物を配合して使用するのが好ましい。リン化合
物の具体例としては、トリフェニルホスファイト、ジフ
ェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシル
ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイ
ト、ジイソデシルペンタエリスリトールジホスファイ
ト、トリス(2,4-ジ-t- ブチルフェニル)ホスファイ
ト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタ
デシルホスファイト)、サイクリックネオペンタンテト
ライルビス(2,4-ジ-t- ブチルフェニル)ホスファイ
ト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(2,6-ジ
-t- ブチル-4- メチルフェニル)ホスファイト、ビス[2
-t- ブチル-6- メチル-4- {2-(オクタデシルオキシカ
ルボニル)エチル}フェニル] ヒドロゲンホスファイト
等のホスファイト類から選ばれる酸化防止剤、又は、9,
10- ジヒドロ-9- オキサ-10-ホスファフェナントレン-1
0-オキサイド、10- (3,5-ジ-t- ブチル-4- ヒドロキシ
ベンジル)-9,10-ジヒドロ-9- オキサ-10-ホスファフェ
ナントレン-10-オキサイド、10- デシロキシ-9,10-ジヒ
ドロ-9- オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサ
イド等のオキサホスファフェナントレンオキサイド類か
ら選ばれる着色防止剤が好ましく使用される。
キシ樹脂100重量部に対して、0.01〜10重量部
が好ましく、より好ましくは0.1〜7重量部の量で添
加する。リン化合物の使用量が0.01重量部より少な
いと、色相の改善効果が少なくなる。また、10重量部
より多く添加すると、硬化物の耐水性が悪くなるため好
ましくない。
には、必要に応じて次の成分を添加配合することができ
る。 (1) 粉末状の補強剤や充填剤、たとえば酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土
粉、塩基性ケイ酸マグネシウム、焼成クレイ、微粉末シ
リカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、水
酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、カオリン、マイ
カ、石英粉末、二硫化モリブデン等である。これらはエ
ポキシ樹脂100重量部に対して、5〜200重量部配
合される。 (2) 着色剤、顔料、難燃剤、たとえば二酸化チタン、鉄
黒、モリブデン赤、紺青、群青、カドミウム黄、カドミ
ウム赤等である。これらはエポキシ樹脂100重量部に
対して、0. 1〜20重量部配合される。
品などにおける樹脂の性質を改善する目的で種々の硬化
性モノマ−、オリゴマ−及び合成樹脂を配合することが
できる。たとえば、モノエポキシ等のエポキシ樹脂用希
釈剤、(メタ)アクリレート類、ビニルエーテル類、フ
ッ素樹脂、シリコ−ン樹脂、ポリエステル樹脂等の1種
又は2種以上の組み合わせを挙げることができる。これ
ら樹脂類の配合割合は、本発明の樹脂組成物の本来の性
質を損なわない範囲の量、すなわちエポキシ樹脂100
重量部に対して、50重量部以下が好ましい。本発明の
水素化エポキシ樹脂、カチオン重合開始剤、リン化合物
及び任意成分の配合手段としては、攪拌による混合、ニ
ーダー等を用いての溶融混練等が挙げられる。
さらに詳しく説明する。なお、例中の部は重量部を意味
する。 実施例1 エピコート828EL(油化シェルエポキシ社商品名;
ビスフェノールAのジグリシジルエーテル)を水素化し
た液状の水素化エポキシ樹脂(エポキシ当量;200g
/eq.、水素化率;ほぼ100%、エポキシ基の損失
率;4. 0%、全塩素量;0. 11重量%)100g中
に、サンエイドSI-100L (三新化学工業社商品名;芳香
族スルホニウム塩型カチオン重合開始剤)0. 5g及び
HCA(三光化学社商品名;9,10- ジヒドロ-9- オキサ
-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド)0. 5g
を80℃の温度で加え、混合し、脱泡後、均一な溶液と
しエポキシ樹脂組成物を得た。次いで、上記組成物を型
の中に流し込み、90℃で2時間、さらに180℃で1
時間オーブン中にて硬化を行い無色透明な硬化物を得
た。この硬化物の物性値を表1に示す。表1において、
「水素化E828」は上記水素化エポキシ樹脂を意味し
ている。
シ社商品名;ビスフェノールFのジグリシジルエーテ
ル)を水素化した液状の水素化エポキシ樹脂(エポキシ
当量;181g/eq.、水素化率;ほぼ100%、エ
ポキシ基の損失率;2. 8%、全塩素量;0. 23重量
%)100gに変える以外は、実施例1と同様の操作を
行いエポキシ樹脂組成物を得、更に硬化物を得た。物性
値を表1に示す。表1において、「水素化E807」
は、上記水素化エポキシ樹脂を意味している。
1のように変える以外は、実施例1と同様の操作を行い
エポキシ樹脂組成物を得、更に硬化物を得た。物性値を
表1に示す。
を、カチオン重合開始剤で硬化させることにより、無色
透明の強靭なエポキシ樹脂硬化物が得られる。また、リ
ン化合物を併用して硬化させると、色相が更に改善され
るため、広範な用途に応用展開が可能であり、特に、光
半導体封止材の用途において有利に使用できる。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記(A)成分及び(B)成分を含有す
るエポキシ樹脂組成物。 (A)成分:芳香族エポキシ樹脂を水素化して得られた
水素化エポキシ樹脂 (B)成分:カチオン重合開始剤 - 【請求項2】 前記(A)成分の水素化エポキシ樹脂1
00重量部に対し、(B)成分のカチオン重合開始剤が
0. 01〜15重量部の割合で配合されていることを特
徴とする、請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項3】 前記(A)成分の水素化エポキシ樹脂
は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノール
F型エポキシ樹脂及びノボラック型エポキシ樹脂を水素
化して得られたエポキシ樹脂から選ばれたエポキシ当量
が150〜1000の範囲内のエポキシ樹脂であること
を特徴とする、請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組
成物。 - 【請求項4】 前記(A)成分の水素化エポキシ樹脂
は、芳香環の水素化率が85%以上の水素化エポキシ樹
脂であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1
項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】 前記(B)成分のカチオン重合開始剤が
芳香族オニウム塩であることを特徴とする、請求項1〜
4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項6】 前記(A)成分の水素化エポキシ樹脂1
00重量部、(B)成分のカチオン重合開始剤0. 01
〜15重量部を配合した組成物に、リン化合物が0. 0
1〜10重量部の割合で配合されていることを特徴とす
る、請求項1〜5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂
組成物。 - 【請求項7】 前記リン化合物が、ホスファイト類から
選ばれる酸化防止剤であることを特徴とする、請求項6
記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項8】 前記リン化合物が、オキサホスファフェ
ナントレンオキサイド類から選ばれる着色防止剤である
ことを特徴とする、請求項6記載のエポキシ樹脂組成
物。
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