JP2001288252A - エポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
性、耐熱性及び耐湿性等に優れる硬化物が得られるエポ
キシ樹脂用硬化剤を提供する。 【解決手段】 フェノール性水酸基の一部、特に10〜
70%がアントラニレート化されたノボラック型フェノ
ール樹脂からなるエポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹
脂組成物に関する。
Description
し、非ハロゲン化処方(ハロゲンフリー)で優れた難燃
性を付与する新規なエポキシ樹脂用硬化剤、及びエポキ
シ樹脂組成物に関する。詳しくは、難燃性、耐熱性、耐
湿性、金属との密着性に優れるために、半導体封止材
料、積層部品材料、電気絶縁材料、繊維強化複合材料、
塗装材料、成型材料、接着剤材料などに用途に使用で
き、とりわけ難燃性に優れるため、半導体封止材料及び
プリント配線積層板用組成物として有用なエポキシ樹脂
用組成物に関する。
用として広く用いられている。これら電気・電子材料で
は、高い難燃性が求められるため、通常ハロゲン化され
たエポキシ樹脂が用いられており、例えば、プリント配
線板では、FR−4グレードとして一般に臭素化された
ビスフェノールA型エポキシ樹脂を主原料成分とし、こ
れに種々のエポキシ樹脂を混合したエポキシ樹脂とジシ
アンジアミド等のエポキシ樹脂用硬化剤とを配合して用
いられている。また、半導体素子の封止用途では、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂及び臭素化フェノール
ノボラック型エポキシ樹脂を混合したエポキシ樹脂と、
フェノールノボラック樹脂等のエポキシ樹脂用硬化剤と
を配合して用いられている。
ン系難燃剤を含む廃棄物の棄却にともなう環境への影響
の問題から、ハロゲンを低減するか、ハロゲンを使用し
ない難燃処方が強く求められている。この様なハロゲン
に代わる難燃化処方として、従来より、無機系難燃剤、
リン化合物、窒素化合物を併用することが開示されてい
るが、難燃性を得るためには、いずれも多量の添加が必
要とされ、硬化物の耐熱性や耐湿性を著しく低下させる
ものであった。
わずに、エポキシ樹脂組成物が難燃性に優れ、その硬化
物が耐熱性、耐湿性等の物性が向上するエポキシ樹脂用
硬化剤及びエポキシ樹脂組成物を提供することを目的と
するものである。
記従来技術における欠点の存在を鑑み鋭意検討した結
果、フェノール性水酸基の一部をアントラニレート化し
たノボラック型フェノール樹脂をエポキシ樹脂の硬化剤
として用いた時、得られる硬化物が著しく難燃性に優れ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
基の一部がアントラニレート化されたノボラック型フェ
ノール樹脂からなるエポキシ樹脂用硬化剤(A)を提供
するものであり、また[II]本発明は、フェノール樹脂
が、全フェノール性水酸基の10〜70%をイサチン酸
無水物と反応させて得られるフェノール樹脂である上記
[I]記載のエポキシ樹脂用硬化剤(A)を提供するも
のであり、[III]本発明は、アントラニレート化され
たノボラック型フェノール樹脂が、ノボラック型フェノ
ール樹脂とイサチン酸無水物とを熔融混合することによ
り得られる上記[I]又は[II]記載のエポキシ樹脂用
硬化剤(A)を提供するものであり、さらに[IV]本発
明は、上記[I]〜[III]のいずれかに記載のエポキ
シ樹脂用硬化剤(A)とエポキシ樹脂(B)とを必須成
分として含有してなるエポキシ樹脂組成物を提供するも
のである。
の一部をアントラニレート化されたノボラック型フェノ
ール樹脂は、フェノール樹脂にイサチン酸無水物を開環
付加反応させれば容易に製造できる。この付加反応は、
フェノール性水酸基含有ノボラック型フェノール樹脂と
イサチン酸無水物とを熔融混合させるだけで、脱炭酸反
応にて無触媒下で進行する。
無水物による変性の割合には、特に制限がないが、フェ
ノール性水酸基の10〜70%をイサチン酸無水物と反
応させることが好ましい。変性の割合が10%に満たな
いと、難燃性の改善効果が少ない。また、フェノール性
水酸基の70%を越えて変性されると、硬化性が不良と
なる傾向がある。特開平4−226122号公報に開示
されている様に、フェノール性水酸基のすべてが変性さ
れている場合は、硬化性が著しく劣るものである。
ール樹脂としては、公知の原料であるフェノール類とホ
ルムアルデヒド類とを公知の方法により酸性触媒の存在
下に縮合させて製造することができる。フェノール類と
しては、例えばビスフェノールにて代表されるフェノー
ル2量体、クレゾール、PTBPのごときアルキル置換
フェノール類、レゾルシンのごときフェノール性水酸基
を2個以上含有する化合物、ヒドロキシナフタレンやジ
ヒドロキシナフタレンのようなナフトール系化合物など
フェノール性水酸基を分子中に含有する化合物を挙げる
ことができる。これらフェノール樹脂は2種類以上を混
合して用いることも可能である。るホルムアルデヒド類
としては、例えばホルムアルデヒド水溶液や、パラホル
ムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミン水溶液,1,
3ージオキソラン等が挙げられる。
用いることができる。変性剤としては、キシレン樹脂や
メシチレン樹脂等の如き芳香族炭化水素樹脂、桐油やカ
シュー油の如き油類、ゴム類、エポキシ樹脂、フルフラ
ール、メラミンやジシアンジアミドの如きアミノ化合
物、ほう酸や燐酸の如き無機酸等が挙げられる。
剤を加えたものも使用出来る。添加剤としては、例えば
フェノールとジメトキシキシリレンの反応によって合成
されるフェノールアラルキル樹脂、フェノールとジビニ
ルベンゼンの反応によって合成されるフェノール・ジビ
ニルベンゼン樹脂、フェノールとジシクロペンタジエン
の反応によって得られるフェノール・ジシクロペンタジ
エン樹脂、パラビニルフェノールやイソプロペニルフェ
ノール等を重合させて得られる樹脂等が挙げられる。
特に制限されないが、本発明がハロゲンフリーであって
も優れた難然効果を発現することからハロゲン元素非含
有のエポキシ樹脂が好ましい。ここで、ハロゲン元素非
含有のエポキシ樹脂とは、エポキシ樹脂を製造する際、
エピクロロヒドリンと反応させる原料フェノール樹脂中
にハロゲン元素が含まれていないか或いはハロゲン元素
で実質的に変性されていないエポキシ樹脂である。即
ち、通常、エピクロルヒドリン使用によりエポキシ樹脂
中には少量の塩素分が含まれているが、本発明の効果で
あるハロゲンフリー難燃性を付与する意味で、塩素分は
なるべく少ない方が好ましい。具体的にはハロゲン元素
量5000ppm以下であることが好ましい。
えば、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、ビスフェノールAD型エポキシ樹
脂、テトラメチルビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エ
ポキシ樹脂;レゾルシノールジグリシジルエーテル、ジ
メチルビスフェノールCジグリシジルエーテル等のその
他の2官能型エポキシ樹脂;1,6−ジヒドロキシナフ
タレンのジグリシジルエーテル、1,6−ジグリシジル
オキシナフタレン型エポキシ樹脂、1−(2,7−ジグ
リシジルオキシナフチル)−1−(2−グリシジルオキ
シナフチル)メタン、1,1−ビス(2,7−ジグリシ
ジルオキシナフチル)メタン、1,1−ビス(2,7−
ジグリシジルオキシナフチル)−1−フェニル−メタン
等の縮合環骨格を有するエポキシ樹脂;フェノールノボ
ラック型エポキシ樹脂、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ノボラック型エポキシ樹脂、
ビスフェノールADノボラ
フェノール−p−キシレングリコールジメチルエーテル
重縮合体のポリグリシジルエーテル等のフェノールアラ
ルキル型エポキシ樹脂;シクロヘキセンオキサイド基を
有するエポキシ樹脂、トリシクロデセンオキサイド基を
有するエポキシ樹脂、シクロペンテンオキサイド基を有
するエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンのエポキシ化
物等の環式脂肪族骨格を有するエポキシ樹脂;フタル酸
ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシ
ジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエス
テル、ジグリシジルp−オキシ安息香酸、ダイマー酸グ
リシジルエステル、トリグリシジルエステル等のグリシ
ジルエステル型エポキシ樹脂;ジグリシジルアニリン、
テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、トリグリシ
ジルp−アミノフェノール、テトラグリシジルメタキシ
リレンジアミン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリ
シジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジル
アミン型エポキシ樹脂;ジグリシジルヒダントイン、グ
リシジルグリシドオキシアルキルヒダントイン等のヒダ
ントイン型エポキシ樹脂、トリアリルイソシアヌレー
ト、トリグリシジルイソ
フロログリシノールトリグリシジルエーテル、トリヒド
ロキシビフェニルトリグリシジルエーテル、トリヒドロ
キシフェニルメタントリグリシジルエーテル、グリセリ
ントリグリシジルエーテル、2−[4−(2,3−エポ
キシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビ
ス[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]エ
チル]フェニル]プロパン、1,3−ビス[4−[1−
[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−1
−[4−[1−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)
フェニル]−1−メチルエチル]フェニル]エチル]フ
ェノキシ]−2−プロパノール等の3官能型エポキシ樹
脂;テトラヒドロキシフェニルエタンテトラグリシジル
エーテル、テトラグリシジルベンゾフェノン、ビスレゾ
ルシノールテトラグリシジルエーテル、テトラグリシド
キシビフェニル等の4官能型エポキシ樹脂などが挙げら
れる。これらのエポキシ樹脂は、その使用にあたって1
種類のみに限定されるものではなく、2種類以上の併用
または、各種変性されたものでも使用可能である。
顕著である点から縮合環骨格を有するエポキシ樹脂、フ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂が好ましい。
物によって異なるが、特に制限はなく、エポキシ樹脂用
硬化剤(A)のアントラニレート化されたノボラック型
フェノール樹脂中のエステル基とフェノール性水酸基及
びアミノ基(アミノ基は、2つの水素原子をいずれも活
性基とした)の活性基を合計し活性基当量とし、エポキ
シ樹脂中のエポキシ基1当量に対して、0.5〜2.0
当量となる割合で配合することが好ましい。
樹脂用硬化剤として用いることができる。必要に応じて
公知慣用のエポキシ樹脂用硬化剤と併用してもよい。公
知慣用のエポキシ樹脂硬化剤としては、例えばジシアン
ジアミド、ポリアルキレンポリアミン、ポリアミドポリ
アミン、マンニッヒ生成物、フェノールノボラック樹
脂、オルソクレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボ
ラック樹脂等が挙げられる。
上記各成分に加え更に、硬化促進剤を配合することが好
ましい。この硬化促進剤としては、例えば2−エチル−
4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、DB
U、ジメチルベンジルアミン、ジメチルアミノピリジン
などの強塩基性第三級アミン類、塩化テトラメチルアン
モニウム、塩化トリブチルベンジルアンモニウム等の第
四級アンモニウム塩、第三ホスフィン類、臭化テトラブ
チルホスホニウム塩更にジシアンジアミド、BF3アミ
ン錯体などがいずれも使用可能である。これらの硬化促
進剤の使用量は硬化性組成物の所望の硬化時間によって
適宜選択されるが、通常はエポキシ樹脂に対して0.0
1〜10phr、好ましくは、0.05〜5phrとな
る割合で配合することが好ましい。
じて公知慣例の難燃剤を併用することで、更に難燃性を
上げることができる。具体的には、9,10−ジヒドロ
−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−
オキシド、PX−200(大八化学工業(株)製)等のリ
ン化合物、水酸化アルミニウム、水酸化マグレシウム等
の無機充填剤が挙げられる。
必要に応じて、充填剤、カップリング剤、滑剤、離型
剤、可塑剤、着色剤、増粘剤等の各種添加剤を添加して
用いてもよい。
ば銅張り電気絶縁積層板及びその前駆体たるプリプレ
グ、被覆材、コーティング剤、成形材料等、従来通常の
ノボラック系樹脂をエポキシ樹脂硬化剤として使用して
きた用途分野において性能を向上させることが期待でき
るものである。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
樹脂、大日本インキ化学工業株式会社製)100部を1
20℃に加温して熔融させた後、イサチン酸無水物を2
0部を加えて混合した後、150℃にて1時間、170
℃にて1時間、さらに190℃にて1時間反応させてフ
ェノール性水酸基をアントラニレート化した合成樹脂
(a)を得た。この合成樹脂の性状値を表1に示す。
にして、フェノール性水酸基をアントラニレート化した
合成樹脂(b)を得た。この合成樹脂の性状値を表1に
示す。 実施例3 イサチン酸無水物を50部とした以外は実施例1と同様
にして、フェノール性水酸基をアントラニレート化した
合成樹脂(c)を得た。この合成樹脂の性状値を表1に
示す。
様にして、フェノール性水酸基をアントラニレート化し
た合成樹脂(d)を得た。この合成樹脂の性状値を表1
に示す。
記の如き条件で硬化させて両面銅張積層板を試作し、各
種の評価を行った。尚、表2及び表3中、「N−77
5」はフェノールノボラック型エポキシ樹脂[大日本イ
ンキ化学工業(株)製、商品名: EPICLON N−7
75、エポキシ当量 190g/eq]、「N−665
−EXP」はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂[大
日本インキ化学工業(株)製、商品名: EPICLON
N−665−EXP、エポキシ当量205g/eq]、
「TD−2131」はノボラック型フェノール樹脂[大
日本インキ化学工業(株)製、商品名: フェノライト T
D−2131]、「HCA」は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
シド(三光(株)製;商品名:HCA)を示す。 [ワニスの調整]ワニスは、予めエポキシ樹脂と硬化剤
をメチルエチルケトンに溶解し、硬化促進剤(2−エチ
ル−4−メチルイミダゾ−ル)を加え、最終的に組成物
の不揮発分(N.V.)が58%となるように調整し
た。
脂、硬化剤の合計)100部に対して1部となる割合と
した。 [積層板作製条件] 基材 :180μm; 日東紡績株式会社製 ガラスクロス「WEA 7628 H258」 プライ数 :8 プリプレグ化条件:160℃/3分 銅 箔 :35μm; 古河サ−キットホイ−ル株式会社製 硬化条件 :180℃、40kg/cm2で2時間 成型後板厚 :1.6mm 樹脂含有量 :40% [物性試験条件] 燃焼試験 : UL−94垂直試験に準拠。
箔除去した後、DMA法にて測定: 昇温スピード3℃/
min ピール強度: JIS−K6481に準拠した。
係る合成樹脂をエポキシ樹脂硬化剤を用いて硬化したエ
ポキシ樹脂硬化物は、従来の硬化剤を用いて硬化した硬
化物に比べて難燃性に極めて優れている。
窒素元素と分解すると炭酸ガスを生じるエステル構造を
有するために、従来のフェノール樹脂に比べて、難燃性
能に優れるという格別顕著な効果を奏する。本エポキシ
樹脂用硬化剤を用いると難燃性に優れたエポキシ樹脂硬
化物が得られる。
9)
基の一部がアントラニレート化されたノボラック型フェ
ノール樹脂からなるエポキシ樹脂用硬化剤(A)を提供
するものであり、また[II]本発明は、アントラニレー
ト化されたノボラック型フェノール樹脂が、全フェノー
ル性水酸基の10〜70%をイサト酸無水物と反応させ
て得られるフェノール樹脂である上記[I]記載のエポ
キシ樹脂用硬化剤(A)を提供するものであり、[II
I]本発明は、アントラニレート化されたノボラック型
フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂とイサ
ト酸無水物とを熔融混合することにより得られる上記
[I]又は[II]記載のエポキシ樹脂用硬化剤(A)を
提供するものであり、さらに[VI]本発明は、上記
[I]〜[III]のいずれか記載のエポキシ樹脂用硬化
剤(A)とエポキシ樹脂(B)とを必須成分として含有
してなるエポキシ樹脂組成物を提供するものである。
の一部をアントラニレート化されたノボラック型フェノ
ール樹脂は、フェノール樹脂にイサト酸無水物を開環付
加反応させれば容易に製造できる。この付加反応は、フ
ェノール性水酸基含有ノボラック型フェノール樹脂とイ
サト酸無水物とを熔融混合させるだけで、脱炭酸反応に
て無触媒下で進行する。
水物による変性の割合には、特に制限がないが、フェノ
ール性水酸基の10〜70%をイサト酸無水物と反応さ
せることが好ましい。変性の割合が10%に満たない
と、難燃性の改善効果が少ない。また、フェノール性水
酸基の70%を越えて変性されると、硬化性が不良とな
る傾向がある。特開平4−226122号公報に開示さ
れている様に、フェノール性水酸基のすべてが変性され
ている場合は、硬化性が著しく劣るものである。
樹脂、大日本インキ化学工業株式会社製)100部を1
20℃に加温して熔融させた後、イサト酸無水物を20
部加えて混合した後、150℃にて1時間、170℃に
て1時間、さらに190℃にて1時間反応させてフェノ
ール性水酸基をアントラニレート化した合成樹脂(a)
を得た。この合成樹脂の性状値を表1に示す。
フェノール性水酸基をアントラニレート化した合成樹脂
(b)を得た。この合成樹脂の性状値を表1に示す。 実施例3 イサト酸無水物を50部とした以外は実施例1と同様に
して、フェノール性水酸基をアントラニレート化した合
成樹脂(c)を得た。この合成樹脂の性状値を表1に示
す。
にして、フェノール性水酸基をアントラニレート化した
合成樹脂(d)を得た。この合成樹脂の性状値を表1に
示す。
Claims (4)
- 【請求項1】 フェノール性水酸基の一部がアントラニ
レート化されたノボラック型フェノール樹脂からなるエ
ポキシ樹脂用硬化剤(A)。 - 【請求項2】 アントラニレート化されたノボラック型
フェノール樹脂が、全フェノール性水酸基の10〜70
%をイサチン酸無水物と反応させて得られるフェノール
樹脂である請求項1記載のエポキシ樹脂用硬化剤
(A)。 - 【請求項3】 アントラニレート化されたノボラック型
フェノール樹脂が、ノボラック型フェノール樹脂とイサ
チン酸無水物とを熔融混合することにより得られる請求
項1又は2記載のエポキシ樹脂用硬化剤(A)。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載のエポ
キシ樹脂用硬化剤(A)とエポキシ樹脂(B)とを必須
成分として含有してなるエポキシ樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000106324A JP2001288252A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | エポキシ樹脂用硬化剤及びエポキシ樹脂組成物 |
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