JP2002128987A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

熱硬化性樹脂組成物

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JP2002128987A
JP2002128987A JP2000331232A JP2000331232A JP2002128987A JP 2002128987 A JP2002128987 A JP 2002128987A JP 2000331232 A JP2000331232 A JP 2000331232A JP 2000331232 A JP2000331232 A JP 2000331232A JP 2002128987 A JP2002128987 A JP 2002128987A
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thermosetting resin
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cationic polymerization
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Koji Amano
浩治 天野
Tamotsu Orihara
保 織原
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械特性、電気特性、及び難燃性に優れ、且
つ硬化速度も速い、ジヒドロベンゾオキサジン化合物を
用いた熱硬化性樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 ジヒドロベンゾオキサジン化合物
(A)、ノボラック型フェノール樹脂(B)、及びカチ
オン重合開始剤(C)を必須成分とし、好ましくは、
(A)33〜55重量%、(B)45〜67重量%、及
び(C)0.05〜5重量%の配合割合とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料工業、印刷工
業、機械工業、電子工業などに広い利用分野を持ち、特
に、半導体封止用材料、高機能成形材料、プリント基板
材料に用いられる、熱硬化性樹脂組成物に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性樹脂としては一般に、エポキシ
樹脂やフェノール樹脂等が、耐熱性、機械特性、電気特
性に優れていることから広く普及している。これに対し
て、特開昭49−47387号公報に示されている様
な、ジヒドロベンゾオキサジン化合物の硬化物は、エポ
キシ樹脂やフェノール樹脂の様な熱硬化性樹脂と比べ
て、耐熱性、難燃性、機械特性、電気特性等により優れ
ている反面、硬化速度に関して言えば極めて遅く、生産
性が悪いという問題点を有している。
【0003】また、特開平7−188364号公報によ
ると、ジヒドロベンゾオキサジン化合物の合成時に、一
部のフェノール性水酸基を未反応のまま残した場合、得
られるジヒドロベンゾオキサジン化合物の硬化性が改善
されるが、そのようなジヒドロベンゾオキサジン化合物
の合成は困難であるという問題を有している。
【0004】さらに、特開平9−272786号公報で
は、ジヒドロベンゾオキサジン化合物にノボラック型フ
ェノール樹脂を硬化剤として配合することによって、硬
化性がいくらか改善される、とされているが十分ではな
い。また、特開2000−34339号公報では、ジヒ
ドロベンゾオキサジン化合物にカチオン重合触媒を反応
させる重合方法が開示されているが、硬化性は不十分で
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械特性、
電気特性、及び難燃性に優れ、且つ硬化速度も速い、ジ
ヒドロベンゾオキサジン化合物を用いた熱硬化性樹脂組
成物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな問題点に鑑み鋭意検討を重ねた結果、ジヒドロベン
ゾオキサジン化合物に、ノボッラック型フェノール樹脂
とカチオン重合開始剤とを同時に配合することにより、
フェノール樹脂あるいはカチオン重合開始剤をそれぞれ
単独で加えた物よりも、硬化速度が速くなることを見い
出し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち本発明は、ジヒドロベンゾオキサジン
化合物(A)、ノボラック型フェノール樹脂(B)、及
びカチオン重合開始剤(C)を必須成分とすることを特
徴とする熱硬化性樹脂組成物である。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明で用いられるジヒドロベン
ゾオキサジン化合物(A)は、式1(a)に示すような
ジヒドロベンゾオキサジン環構造を有し、ジヒドロベン
ゾオキサジン環の開環により重合する化合物であれば、
特に限定されるものではなく、例えば式1のように、フ
ェノール性水酸基を有する化合物と、1級アミンおよび
ホルマリンの反応により合成される。
【0009】
【化1】 式中、Rはメチル基、フェニル基、又は少なくとも1つ
の炭素数1〜3のアルキル基若しくはアルコキシル基で
置換されたフェニル基である。
【0010】式1の反応に用いるフェノール性水酸基を
有する化合物は、芳香環のフェノール性水酸基に対し
て、オルソ位のどちらか一方に水素が結合している必要
があり、また、一分子中にフェノール性水酸基が複数個
ある、いわゆる多官能フェノール類が好ましい。そのよ
うな化合物の例としては、カテコール、レゾルシノー
ル、ハイドロキノン、1,5−ジヒドロキシナフタレ
ン、2,6−ジヒドロキシナフタレン等のジヒドロキシ
ナフタレン類、4,4'−ジヒドロキシスチルベン等のジ
ヒドロキシスチルベン類、ビスフェノール−A、ビスフ
ェノール−F等のビスフェノール類、ノボラック型及び
レゾール型フェノール樹脂、メラミンフェノール樹脂、
アルキルフェノール樹脂等の、フェノール樹脂類が挙げ
られる。
【0011】また、一級アミンの例としては、アニリ
ン、トルイジン等の芳香族アミンと、メチルアミン、エ
チルアミン等の脂肪族アミンとが挙げられるが、芳香族
アミンの方が、熱硬化性樹脂組成物とした際の硬化速度
が遅い傾向にあるが、逆に耐熱性が高くなる傾向にあ
る。
【0012】ホルムアルデヒドとしては、ホルムアルデ
ヒド水溶液であるホルマリン、あるいはその重合物であ
るパラホルムアルデヒドのいずれも使用することができ
る。
【0013】式1の反応に用いる反応溶媒としては、1
-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、1,
4-ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレン
グリコールモノブチルエーテルなどの、単独もしくは混
合溶媒を使用することができる。
【0014】フェノール性水酸基のすべてを反応せるた
め、フェノール性水酸基1モルに対して、一級アミン1
モル、およびホルムアルデヒド2モル以上を用いるのが
望ましい。反応温度は、100℃以上130℃以下で行
なうのが望ましい。反応温度が100℃より低い場合は
反応が進行せず、130℃より高温では、一旦生成した
ベンゾオキサジン環が開環し、別のフェノール性水酸基
近辺との間で結合反応を生じて、副反応のオリゴマー化
が促進されるので好ましくない。また、反応時間は反応
温度にもよるが、2時間から6時間で完結する。
【0015】反応終了後、溶媒を留去した後、必要に応
じてアルカリ洗浄操作を行ない、減圧乾燥操作を行な
い、未反応のフェノール類、一級アミン類、ホルムアル
デヒド、溶媒を除去することにより、ジヒドロベンゾオ
キサジン化合物が得られる。
【0016】次に、本発明に用いられるノボラック型フ
ェノール樹脂(B)としては、フェノールノボラック樹
脂を初め、ビスフェノールノボラック樹脂、フェノール
変性キシレン樹脂、アルキルフェノール樹脂が挙げられ
る。これらの中では、フェノール性水酸基当量が150
以下であるノボラック型フェノール樹脂が、熱硬化性樹
脂組成物の硬化速度が速く、好ましい。また、ノボラッ
ク型フェノール樹脂の中では、メチレン橋架け結合のo
−o'結合が50%以上であるハイオルソノボッラック
が、熱硬化性樹脂組成物の硬化速度が速く、好ましい。
【0017】本発明に用いられるカチオン重合開始剤
(C)の例としては、硫酸、パラトルエンスルホン酸、
トリフルオロ酢酸等のプロトン酸、パラトルエンスルホ
ン酸メチル、トリフルオロメタンスルホン酸メチル等の
スルホン酸エステル、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル
錯体、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体等の三フッ
化ホウ素化合物、塩化アルミニウム(III)、塩化スズ
(IV)等の金属ハロゲン化物、チタニウムテトラブト
キシド、アルミニウムトリイソプロポキシド等の金属ア
ルコキシド化合物、トリフルオロメタンスルホン酸スカ
ンジウム、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン等の
希土類トリフラート化合物等のルイス酸が挙げられる。
これらの中でも、パラトルエンスルホン酸メチル及び希
土類トリフラート錯体は、効果が大きい。
【0018】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、用途や要
求特性に依るが、ジヒドロベンゾオキサジン化合物
(A)33〜55重量%、ノボラック型フェノール樹脂
(B)45〜67重量%、及びカチオン重合開始剤
(C)0.05〜5重量%の割合で配合するのがより望
ましい。
【0019】ジヒドロベンゾオキサジン化合物(A)の
割合が33%未満であった場合は、ノボラック型フェノ
ール樹脂の、ジヒドロベンゾオキサジン化合物による架
橋の密度が高くならないため、機械特性が低下する。一
方、55%を超過する場合は、硬化速度が低下する。ま
た、カチオン重合開始剤(C)の割合が0.05%未満
であった場合は、硬化速度の向上が小さく、5%を超過
する場合は、熱硬化性樹脂組成物の電気特性を低下させ
る。
【0020】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、前記の各
成分を、粉砕して粉体のまま混合する方法、溶融して混
合する方法、溶剤を用いて溶解して混合する方法などに
より得られる。
【0021】また、本発明による熱硬化性樹脂組成物
を、半導体封止用材料や回路基板等の電子材料などに用
いるには、必要に応じて、無機フィラー、有機フィラ
ー、色素、離型剤など、当業者に公知の各種充填剤や添
加剤を使用してもかまわない。
【0022】
【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制約され
るものではない。予め合成したジヒドロベンゾオキサジ
ン化合物を用いて調製した、実施例および比較例の各組
成物について、特性評価のため、ゲルタイム、機械特性
として曲げ強さ及びシャルピー衝撃強さ、電気特性とし
て絶縁破壊電圧、および難燃性を測定した。各特性の測
定方法は次の通りとした。
【0023】〔ゲルタイムの測定〕所定の割合で配合・
調製された粉状の熱硬化性樹脂組成物を、175℃の熱
板上に乗せ、薬さじにより練り、樹脂組成物が糸を引か
なくなるまでの時間を測定した。
【0024】〔機械特性の測定〕所定の割合で配合・調
製された粉状の熱硬化性樹脂組成物15gに付き、85
gのシリカフィラー(電気化学工業(株)製 商品名FB
−10S)を加え、95℃のロールにて混練を行い、得
られたシートを粉砕して粉体とした。この粉体を、試験
片成形用金型を用いて、温度175℃、圧力350N/
cm2で90秒間成形を行った後、185℃で90分間
後硬化させて試験片を作成し、JIS−K−6911に
準拠して、曲げ強さとシャルピー衝撃強さを測定した。
【0025】〔電気特性の測定〕機械特性の測定に用い
たのと同じ、熱硬化性樹脂組成物の成形用粉体を用い
て、同じ成形・処理条件により試験片を作成し、JIS
−K−6911に準拠して、絶縁破壊電圧を測定した。
【0026】〔難燃性の測定〕機械特性の測定に用いた
のと同じ、熱硬化性樹脂組成物の成形用粉体を用いて、
同じ成形・処理条件により試験片を作成し、UL−94
に準拠して、難燃性を測定した。
【0027】〔合成例1〕フラスコに、1−プロパノー
ル300重量部と、37%ホルマリン324重量部を入
れ、液温を5℃に保ち、撹拌しながら、1−プロパノー
ル200重量部とアニリン186重量部との混合液を、
滴下して加えた。さらに、ビスフェノールF(本州化学
工業(株)製 商品名ビスフェノールFD)200重量部
を、1−プロパノール1000重量部に溶解した溶液
を、同様に滴下して加え、滴下終了後、還流温度まで昇
温し、そのまま2時間反応を続けた。その後溶媒を留去
し、目的のジヒドロベンゾオキサジン化合物Iを得た。
【0028】〔合成例2〕合成例1において、1−プロ
パノール200重量部とアニリン186重量部との混合
液の代わりに、1−プロパノール100重量部とメチル
アミン62重量部との混合液を用いた以外は、すべて合
成例1と同様にして、目的のジヒドロベンゾオキサジン
化合物IIを得た。
【0029】〔実施例1〜11、および比較例1〜3〕
表1及び表2に示した実施例の配合組成、および、表3
に示した比較例の配合組成により、それぞれ調製した熱
硬化性樹脂組成物、及びそれを用いて調製した成形用粉
体により、特性の評価を行なった。評価結果は、表4及
び表5にまとめて示した。
【0030】
【表1】 ランダムノボラック:フェノール性水酸基当量=10
6、o−o'メチレン橋架け結合=27%、重量平均分
子量=5200
【0031】
【表2】 XL−225−3L:三井化学(株)製 フェノールノ
ボラック、フェノール性水酸基当量=174、重量平均
分子量=3200 ハイオルソノボラック:フェノール性水酸基当量=10
6、o−o'メチレン橋架け結合=59%、重量平均分
子量=4400
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】
【表5】
【0035】表4及び表5に示した評価結果から分かる
ように、本発明の熱硬化性樹脂組成物は、硬化速度、難
燃性、機械特性、電気特性の各項目の全般に亙って優
れ、バランスの取れた特性を示している。
【0036】また、実施例2,3,および7〜11の硬
化性樹脂組成物は、ジヒドロベンゾオキサジン化合物3
3〜55重量%、ノボラック型フェノール樹脂45〜6
7重量%、及びカチオン重合開始剤0.05〜5重量%
からなる場合に該当し、その効果がひときわ高くなるこ
とが分かる。
【0037】さらに実施例1〜7,10および11の硬
化性樹脂組成物は、ノボラック型フェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基当量が150以下である場合で、実施例
9は、ノボラック型フェノール樹脂のメチレン橋架け結
合のo−o'結合が50%以上である場合、実施例1〜9
は、カチオン重合開始剤がパラトルエンスルホン酸メチ
ルである場合、実施例10は、カチオン重合開始剤が希
土類トリフラート化合物である場合に該当し、いずれも
効果がひときわ高くなることが分かる。
【0038】
【発明の効果】本発明の硬化性樹脂組成物は、硬化速度
が速く、且つ機械特性、電気特性、及び難燃性に優れた
硬化物を与え、半導体封止用材料、高機能成形材料、プ
リント基板材料等として有用である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジヒドロベンゾオキサジン化合物
    (A)、ノボラック型フェノール樹脂(B)、及びカチ
    オン重合開始剤(C)を必須成分とすることを特徴とす
    る熱硬化性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 ジヒドロベンゾオキサジン化合物33〜
    55重量%、ノボラック型フェノール樹脂45〜67重
    量%、及びカチオン重合開始剤0.05〜5重量%から
    なることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 ノボラック型フェノール樹脂のフェノー
    ル性水酸基当量が150以下であることを特徴とする、
    請求項1または請求項2記載の熱硬化性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 ノボラック型フェノール樹脂のメチレン
    橋架け結合のo−o'結合が50%以上であることを特
    徴とする、請求項1または請求項2記載の熱硬化性樹脂
    組成物。
  5. 【請求項5】 カチオン重合開始剤が、パラトルエンス
    ルホン酸メチルであることを特徴とする、請求項1乃至
    請求項4のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 カチオン重合開始剤が、希土類トリフラ
    ート化合物であることを特徴とする、請求項1乃至請求
    項4のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008056795A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Toray Ind Inc プリプレグおよび繊維強化複合材料
JP2009173807A (ja) * 2008-01-25 2009-08-06 Akebono Brake Ind Co Ltd 摩擦材用バインダー樹脂組成物、それを含む熱硬化性樹脂複合材料および摩擦材
JP2010504386A (ja) * 2006-09-21 2010-02-12 ヘンケル・アクチェンゲゼルシャフト・ウント・コムパニー・コマンディットゲゼルシャフト・アウフ・アクチェン 低温重合性/硬化性ベンゾオキサジン含有処方物
JP2018527425A (ja) * 2015-06-29 2018-09-20 テーザ・ソシエタス・ヨーロピア 特に電子的装置のカプセル化のための接着剤

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