JP2003012767A - 硬化性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

硬化性エポキシ樹脂組成物

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JP2003012767A JP2001199185A JP2001199185A JP2003012767A JP 2003012767 A JP2003012767 A JP 2003012767A JP 2001199185 A JP2001199185 A JP 2001199185A JP 2001199185 A JP2001199185 A JP 2001199185A JP 2003012767 A JP2003012767 A JP 2003012767A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形性が良好であり、優れた難燃性を有する
硬化物を形成し、ハロゲン化エポキシ樹脂やアンチモン
系酸化物を含有しないので、人体・環境に対する悪影響
がない硬化性エポキシ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 (A)結晶性エポキシ樹脂、(B)フェノー
ル樹脂、および(C)平均単位式で示されるエポキシ基含
有有機基およびフェニル基を有するシリコーンレジン
{(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.
1〜500重量部}から少なくともなる硬化性エポキシ
樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は硬化性エポキシ樹脂
組成物に関し、詳しくは、成形性が良好であり、優れた
難燃性を有する硬化物を形成し、ハロゲン化エポキシ樹
脂やアンチモン系酸化物を含有しないので、人体・環境
に対する悪影響がない硬化性エポキシ樹脂組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】ハロゲン化エポキシ樹脂を含有したり、
また、三酸化アンチモン等のアンチモン系酸化物を含有
する硬化性エポキシ樹脂組成物は、その硬化物が難燃性
を有するが、燃焼時に有毒ガスを発生したり、また、三
酸化アンチモン自体に毒性があるため、人体、環境に対
して悪影響があるという問題があった。また、水酸化ア
ルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、リ
ン系難燃剤等を含有する硬化性エポキシ樹脂組成物は、
成形性が低下したり、硬化物の耐湿性が低下するという
問題があった。
【0003】一方、エポキシ樹脂、硬化剤、およびエポ
キシ基含有有機基とフェニル基を含有するシリコーンレ
ジンからなる硬化性エポキシ樹脂組成物(特開平6−2
98897号公報参照)、エポキシ樹脂、硬化剤、およ
びエポキシ基含有有機基を含有するシリコーンレジンか
らなる硬化性エポキシ樹脂組成物(特開平9−2088
06号公報参照)、エポキシ樹脂、硬化剤、フェニル基
およびアルコキシ基を含有するシリコーンレジン、およ
び無機質充填剤からなる硬化性エポキシ樹脂組成物(特
開平11−323086号公報参照)が知られている。
【0004】しかし、本発明者らは特開平6−2988
97号により提案された硬化性エポキシ樹脂組成物につ
いて検討したところ、エポキシ樹脂として結晶性エポキ
シ樹脂を用い、硬化剤としてフェノール樹脂を用いた場
合に特に難燃性が優れることを見出した。また、本発明
者らは特開平9−208806号により提案された硬化
性エポキシ樹脂について検討したところ、シリコーンレ
ジン中の全有機基に対してフェニル基の含有量が10モ
ル%未満であると、このシリコーンレジンがエポキシ樹
脂中によく分散せず、得られる硬化物に十分な難燃性を
付与できないことが分った。さらに、本発明者らは特開
平11−323086号により提案された硬化性エポキ
シ樹脂組成物について検討したころ、成型時にシリコー
ンレジンがブリードして金型汚れが発生したりして、成
形性が悪く、また、得られる硬化物の難燃性も十分でな
いことが分った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
課題を解決するため鋭意努力した結果、本発明に到達し
た。すなわち、本発明の目的は、成形性が良好であり、
優れた難燃性を有する硬化物を形成し、ハロゲン化エポ
キシ樹脂やアンチモン系酸化物を含有しないので、人体
・環境に対する悪影響がない硬化性エポキシ樹脂組成物
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)結晶性エ
ポキシ樹脂、(B)フェノール樹脂、および(C)平均単位
式: (R1SiO3/2)a(R23SiO2/2)b(R456SiO1/2)
c(SiO4/2)d(XO1/2)e {式中、R1、R2、R3、R4、R5、およびR6は同じ
か、または相異なる一価炭化水素基もしくはエポキシ基
含有有機基であり、但し、分子中のR1〜R6の合計数に
対して0.1〜40モル%は前記エポキシ基含有有機基
であり、10モル%以上はフェニル基であり、Xは水素
原子またはアルキル基であり、aは正数であり、bは0
または正数であり、cは0または正数であり、dは0ま
たは正数であり、eは0または正数であり、かつb/a
は0〜10の数であり、c/aは0〜0.5の数であ
り、d/(a+b+c+d)は0〜0.3の数であり、e
/(a+b+c+d)は0〜0.4の数である。}で示さ
れるシリコーンレジン{(A)成分と(B)成分の合計10
0重量部に対して0.1〜500重量部}から少なくと
もなる硬化性エポキシ樹脂組成物に関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の硬化性エポキシ樹脂組成
物を詳細に説明する。 (A)成分の結晶性エポキシ樹脂は、本組成物の主剤であ
り、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、スチル
ベン型エポキシ樹脂、ビフェニルエーテル型エポキシ樹
脂、ビフェニルスルホン型エポキシ樹脂が例示され、具
体的には、一般式:
【化1】 で示されるビフェニル型エポキシ樹脂、一般式:
【化2】 で示されるビフェニル型エポキシ樹脂、一般式:
【化3】 で示されるビスフェノールA型エポキシ樹脂、一般式:
【化4】 で示されるビスフェノールF型エポキシ樹脂、一般式:
【化5】 で示されるスチルベン型エポキシ樹脂、一般式:
【化6】 で示されるビフェニルエーテル型エポキシ樹脂、一般
式:
【化7】 で示されるビフェニルスルホン型エポキシ樹脂が例示さ
れる。上式中、Rは同じか、または相異なる水素原子も
しくはアルキル基であり、Rのアルキル基としては、メ
チル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、n−
ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基が例示され
る。また、上式中nは正の整数である。(A)成分の結晶
性エポキシ樹脂としては、本組成物の成形性が良好で、
かつ、得られる硬化物の難燃性が良好であることから、
ビフェニル型エポキシ樹脂が好ましい。このビフェニル
型エポキシ樹脂としては、4,4'−ビス(2,3−エポキ
シプロポキシ)ビフェニル、4,4'−ビス(2,3−エポ
キシプロポキシ)−3,3',5,5'−テトラメチルビフェ
ニル、4,4'−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,
3',5,5'−テトラエチルビフェニル、4,4'−ビス
(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3',5,5'−テトラ
ブチルビフェニルが例示され、例えば、油化シェルエポ
キシ株式会社製のYX4000HKとして入手可能であ
る。
【0008】(B)成分は本組成物の硬化剤として作用す
るフェノール樹脂であり、フェノールノボラック型フェ
ノール樹脂、クレゾールノボラック型フェノール樹脂、
レゾール型フェノール樹脂、トリフェニルアルカン型エ
ポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹
脂、フェノールアラルキル型フェノール樹脂、ビフェノ
ール型フェノール樹脂、ナフトールアラルキル型フェノ
ール樹脂が例示される。(B)成分のフェノール樹脂とし
ては、本組成物を硬化して得られる硬化物の難燃性が優
れることから、フェノールアラルキル型フェノール樹脂
が好ましい。このフェノールアラルキル型フェノール樹
脂としては、一般式:
【化8】 で示されるフェノールアラルキル型フェノール樹脂、一
般式:
【化9】 で示されるフェノールアラルキル型フェノール樹脂、一
般式:
【化10】 で示されるフェノールアラルキル型フェノール樹脂、一
般式:
【化11】 で示されるフェノールアラルキル型フェノール樹脂が例
示される。上式中のnは正の整数である。このようなフ
ェノールアラルキル型フェノール樹脂は、例えば、三井
化学株式会社製のミレックスXLC−3Lとして入手可
能である。
【0009】本組成物において、(B)成分の含有量は限
定されず、(A)成分を硬化し得る量であればよく、好ま
しくは、(A)成分中のエポキシ基に対する(B)成分中の
フェノール性水酸基のモル比が0.5〜2.5となる量で
あり、さらに好ましくは、0.5〜1.5となる量であ
る。
【0010】(C)成分のシリコーンレジンは、本組成物
の成形性を低下させることなく、本組成物を硬化して得
られる硬化物の難燃性を向上させるための成分であり、
平均単位式: (R1SiO3/2)a(R23SiO2/2)b(R456SiO1/2)
c(SiO4/2)d(XO1/2)e で示される。上式中、R1、R2、R3、R4、R5、およ
びR6は同じか、または相異なる一価炭化水素基もしく
はエポキシ基含有有機基である。この一価炭化水素基と
しては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、
ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基;
ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキ
セニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キ
シリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フ
ェネチル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−ク
ロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、
ノナフルオロブチルエチル基等の置換アルキル基が例示
される。また、このエポキシ含有有機基としては、2,
3−エポキシプロピル基、3,4−エポキシブチル基、
4,5−エポキシペンチル基等のエポキシアルキル基;
2−グリシドキシエチル基、3−グリシドキシプロピル
基、4−グリシドキシブチル基等のグリシドキシアルキ
ル基:;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル
基、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基
等のエポキシシクロヘキシルアルキル基が例示される。
但し、分子中のR1〜R6の合計数に対して0.1〜40
モル%は前記エポキシ基含有有機基であることが必要で
ある。これは、エポキシ基含有有機基の含有量が上記範
囲の下限未満であると、得られる硬化性エポキシ樹脂組
成物の成形時にブリードしたり、また、得られる硬化物
の可撓性、耐湿性、および耐熱衝撃性が低下する傾向が
あるからであり、一方、上記範囲の上限を超えると、得
られる硬化物の機械的特性が低下する傾向があるからで
ある。また、(A)成分と(B)成分との親和性が優れ、こ
れらによく分散でき、得られる硬化性エポキシ樹脂組成
物の硬化物に難燃性を付与できることから、R1〜R6
合計に対して10モル%以上がフェニル基であることが
必要であり、特に、R1の10モル%以上がフェニル基
であることが好ましく、さらには、R1の30モル%以
上がフェニル基であることが好ましい。また、上式中の
Xは水素原子またはアルキル基であり、このアルキル基
としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル
基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基が例示され
る。
【0011】また、上式中のaは正数であり、bは0ま
たは正数であり、cは0または正数であり、dは0また
は正数であり、eは0または正数であり、かつb/aは
0〜10の数であり、c/aは0〜0.5の数であり、
d/(a+b+c+d)は0〜0.3の数であり、e/(a
+b+c+d)は0〜0.4の数である。これは、b/a
が10を超えるシリコーンレジンは、その軟化点が著し
く低くなったり、また、(A)成分や(B)成分との親和性
が低くなるからである。また、c/(a+b+c)が0.
3を超えるシリコーンレジンは(A)成分や(B)成分に対
する分散性が低下する傾向があるからである。
【0012】このような(C)成分の分子量は限定されな
いが、その重量平均分子量が500〜50,000の範
囲内であることが好ましく、さらには、500〜10,
000の範囲内であることが好ましい。また、(C)成分
のシリコーンレジンの軟化点は25℃〜150℃の範囲
内であることが好ましい。これは、軟化点が上記範囲の
下限未満であるシリコーンレジンは、硬化性エポキシ樹
脂組成物の成形時にブリードして金型を汚染したり、前
記組成物を硬化して得られる硬化物の機械的特性を低下
させる傾向があるからであり、一方、上記範囲の上限を
超えるシリコーンレジンは、(A)成分や(B)成分に均一
に分散させることが困難となる傾向があるからである。
また、(C)成分のシリコーンレジンは、160℃で20
分間保持したときの溶融粘度の変化率:
【式1】 が10%以下であることが好ましい。これは、(C)成分
を(A)成分や(B)成分に混合する際に加熱混合する必要
があるが、その際、(C)成分が160℃で20分間保持
したときの溶融粘度の変化率が10%を超えるシリコー
ンレジンであると、分散性が低下して、硬化性エポキシ
樹脂組成物を硬化して得られる硬化物に難燃性を十分に
付与できなくなる恐れがあるからである。(C)成分の溶
融粘度の変化率を小さくするためには、(C)成分中のイ
オン性不純物を水洗等により除去する方法が例示され
る。
【0013】このような(C)成分のシリコーンレジンを
調製する方法は限定されないが、例えば、(I)(i)式: R7SiO3/2 (式中、R7は一価炭化水素基である。)で示される単
位、(ii)式: R89SiO2/2 (式中、R8、およびR9は同じか、または相異なる一価
炭化水素基である。)で示される単位、(iii)式: R101112SiO1/2 (式中、R10、R11、およびR12は同じか、または相異
なる一価炭化水素基である。)で示される単位、および
(iv)式: SiO4/2 で示される単位からなる群より選択される少なくとも1
種の単位を有するシランもしくはシロキサンの1種また
は2種以上の混合物と、(II)一般式: R1314 fSi(OR15)(3- f ) (式中、R13はエポキシ基含有有機基であり、R14は一
価炭化水素基であり、R15はアルキル基であり、fは
0、1、または2である。)で示されるエポキシ基含有
アルコキシシランもしくはその部分加水分解物を塩基性
触媒により反応させる方法が好ましい。
【0014】上記の製造方法において、(I)成分は主原
料であり、上記(i)〜(iv)で示される単位からなる群よ
り選択される少なくとも1種の単位を有するシランもし
くはシロキサンの1種または2種以上の混合物である。
このような(I)成分としては、(i)で示される単位のみ
からなるシランまたはシロキサン、(iii)で示される単
位のみからなるシランまたはシロキサン、(iv)で示され
る単位のみからなるシランまたはシロキサン、(i)で示
される単位と(ii)で示される単位からなるシロキサン、
(i)で示される単位と(iii)で示される単位からなるシ
ロキサン、(i)で示される単位と(iv)で示される単位か
らなるシロキサン、(i)で示される単位と(ii)で示され
る単位と(iii)で示される単位からなるシロキサン、
(i)で示される単位と(ii)で示される単位と(iv)で示さ
れる単位からなるシロキサン、(i)で示される単位と(i
i)で示される単位と(iii)で示される単位と(iv)で示さ
れる単位からなるシロキサンが例示される。なお、式中
のR7、R8、R9、R10、R1 1、およびR12は同じか、
または相異なる一価炭化水素基であり、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル
基、ヘプチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、
ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニ
ル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基
等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基等のアラル
キル基;クロロメチル基、3−クロロプロピル基、3,
3,3−トリフルオロプロピル基、ノナフルオロブチル
エチル基等の置換アルキル基が例示される。ここで、R
7の10モル%以上がフェニル基であることが好まし
く、特に、R7の30モル%以上がフェニル基であるこ
とが好ましい。
【0015】このような(I)成分のシランもしくはシロ
キサンとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルト
リエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチル
トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロ
ピルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、
メチルフェニルジメトキシシラン、メチルビニルジメト
キシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメチルジ
エトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプ
ロポキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、これら
の加水分解縮合物が例示される。
【0016】また、上記の製造方法において、(II)成分
はエポキシ基含有有機基を導入するための成分であり、
一般式: R1314 fSi(OR15)(3- f ) で示されるエポキシ基含有アルコキシシランもしくはそ
の部分加水分解物である。式中のR13はエポキシ基含有
有機基であり、2,3−エポキシプロピル基、3,4−エ
ポキシブチル基、4,5−エポキシペンチル基等のエポ
キシアルキル基;2−グリシドキシエチル基、3−グリ
シドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基等のグ
リシドキシアルキル基:;2−(3,4−エポキシシクロ
ヘキシル)エチル基、3−(3,4−エポキシシクロヘキ
シル)プロピル基等のエポキシシクロヘキシルアルキル
基が例示される。また、式中のR14は一価炭化水素基で
あり、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペ
ンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基等のアルキル基;ビ
ニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセ
ニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシ
リル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェ
ネチル基等のアラルキル基;クロロメチル基、3−クロ
ロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、ノ
ナフルオロブチルエチル基等の置換アルキル基が例示さ
れる。また、式中のR15はアルキル基であり、メチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘ
キシル基、ヘプチル基が例示される。また、式中のfは
0、1、または2であり、好ましくは0である。
【0017】このようなエポキシ基含有アルコキシシラ
ンとしては、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジメト
キシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジエト
キシシラン、3−グリシドキシプロピル(メチル)ジブト
キシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エ
チル(メチル)ジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシ
シクロヘキシル)エチル(フェニル)ジエトキシシラン、
2,3−エポキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、
2,3−エポキシプロピル(フェニル)ジメトキシシラ
ン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3
−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリ
シドキシプロピルトリブトキシシラン、2−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2
−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキ
シシラン、2,3−エポキシプロピルトリメトキシシラ
ン、2,3−エポキシプロピルトリエトキシシランが例
示される。
【0018】上記の製造方法では、(I)成分と(II)成分
を塩基性触媒により反応させる。この塩基性触媒は、
(I)成分と(II)成分を共加水分解したり、縮合反応させ
たり、さらには平衡反応させるための触媒であり、例え
ば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウ
ム等のアルカリ金属の水酸化物;ナトリウム−t−ブト
キシド、カリウム−t−ブトキシド、セシウム−t−ブ
トキシド等のアルカリ金属のアルコキシド;ナトリウム
シラノレート化合物、カリウムシラノレート化合物、セ
シウムシラノレート化合物等のアルカリ金属のシラノー
ル化合物が挙げられ、好ましくは、カリウム系あるいは
セシウム系の塩基性触媒である。(I)成分と(II)成分を
共加水分解・縮合反応させるために、必要に応じて水を
添加してもよい。また、(I)成分と(II)成分を反応させ
た後、必要に応じて有機溶剤により反応系中の固形分濃
度を調節し、さらに反応させてもよい。
【0019】上記の製造方法では、平衡化反応により、
シロキサン結合の切断および再結合がランダムに起こ
り、その結果、得られたエポキシ基含有シリコーンレジ
ンは平衡状態となる。この反応温度は、反応温度が低い
と平衡化反応が十分に進行せず、また反応温度が高すぎ
るとケイ素原子結合有機基が熱分解することから、80
℃〜200℃であることが好ましく、特に100℃〜1
50℃であることが好ましい。また、80〜200℃の
沸点を有する有機溶剤を選択することにより、還流温度
で容易に平衡化反応を行うことができる。なお、平衡化
反応は、塩基性触媒を中和することにより停止すること
ができる。この中和のため、炭酸ガス、カルボン酸等の
弱酸を添加することが好ましい。中和により生成した塩
は、濾過または水洗することにより簡単に除去すること
ができる。
【0020】本組成物において、(C)成分の含有量は、
(A)成分と(B)成分の合計100重量部に対して0.1
〜500重量部であり、好ましくは0.5〜100重量
部である。これは(C)成分の含有量が上記範囲の下限未
満であると、得られる硬化物の難燃性が低下する傾向が
あるからであり、一方、上記範囲の上限を超えると、得
られる硬化物の機械的特性が低下する傾向があるからで
ある。
【0021】本組成物には、本発明の目的を損なわない
限りその他任意の成分として、(D)無機充填剤を含有し
てもよい。このような(D)成分としては、ガラス繊維、
石綿、アルミナ繊維、アルミナとシリカを成分とするセ
ラミック繊維、ボロン繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ
素繊維、金属繊維の繊維状充填剤;溶融シリカ、結晶性
シリカ、沈澱シリカ、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、
酸化亜鉛、焼成クレイ、カーボンブラック、ガラスビー
ズ、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、水酸
化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、
二酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケ
イ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタ
ン、酸化ベリリウム、カオリン、雲母、ジルコニア等の
粉粒体状充填剤、およびこれらの2種以上の混合物が例
示される。また、(D)成分の平均粒径や形状は限定され
ないが、成形性が優れることから、(D)成分として、平
均粒径5〜40μmの球状溶融シリカが好ましい。
【0022】本組成物において、(D)成分の含有量は限
定されないが、(A)成分〜(C)成分の合計100重量部
に対して400〜1,200重量部であることが好まし
い。これは、(D)成分の含有量が上記範囲の下限未満で
あると、得られる硬化物の熱膨張係数が大きくなり、応
力によりクラックが発生しやすくなったり、難燃性が低
下する傾向があるからであり、一方、上記範囲の上限を
超えると、得られる組成物の成形性が低下する傾向があ
るからである。
【0023】本組成物において、(A)成分と(D)成分の
分散性、あるいは接着性を向上させるためシランカップ
リング剤、チタネートカップリング剤等のカップリング
剤を用いることができる。このようなシランカップリン
グ剤としては、3−グリシドキシプロピルトリメトキシ
シラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシ
ラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルト
リメトキシシラン等のエポキシ基含有アルコキシシラ
ン;N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン等のアミノ基含有アルコキシシラン;3−メルカプ
トプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有ア
ルコキシシランが例示される。また、チタネートカップ
リング剤としては、i−プロポキシチタントリ(i−イ
ソステアレート)が例示される。
【0024】また、本組成物には、(A)成分と(B)成分
の硬化反応を促進させるための硬化促進剤を含有するこ
とが好ましい。この硬化促進剤としては、例えば、トリ
フェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p
−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(ノニルフェニル)
ホスフィン、トリフェニルホスフイン・トリフェニルボ
レート、テトラフェニルホスフィン・テトラフェニルボ
レート等のリン系化合物;トリエチルアミン、ベンジル
ジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、
1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等の
第3級アミン化合物;2−メチルイミダゾール、2−フ
ェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダ
ゾール等のイミダゾール化合物が挙げられる。
【0025】本組成物には、必要に応じて、熱可塑性樹
脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、シリコーン
系等の低応力化剤;カルナバワックス、高級脂肪酸、合
成ワックス等のワックス類;カーボンブラック等の着色
剤;ハロゲントラップ剤等を含有してもよい。
【0026】本組成物を調製する方法は限定されない
が、(A)成分〜(C)成分、およびその他任意の成分を均
一に混合することにより調製できる。また、任意の成分
として(D)成分を配合する場合には、(A)成分に(D)成
分を混合した後、(B)成分、(C)成分、その他任意の成
分を均一に混合する方法が例示され、その際、(A)成分
と(D)成分にカップリング剤を添加してインテグラルブ
レンドする方法、予め(D)成分をカップリング剤で表面
処理した後、(A)成分と混合する方法が例示される。ま
た、本組成物を調製するための装置としては、一軸また
は二軸の連続混合機、二本ロール、ロスミキサー、ニー
ダミキサーが例示される。
【0027】本組成物は成形性が優れているので、トラ
ンスファーモールドやインジェクションモールドにより
成形することができ、また、硬化物の難燃性が優れてい
るので、電気・電子素子封止用硬化性エポキシ樹脂組成
物として有用である。
【0028】
【実施例】本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物を実施例
により詳細に説明する。なお、式中、Meはメチル基を
示し、Phはフェニル基を示し、Epは3−グリシドキシ
プロピル基を示し、Prはイソプロピル基を示す。ま
た、実施例中の粘度は25℃における値である。硬化性
エポキシ樹脂組成物、およびその硬化物の特性は次の方
法により測定した。なお、硬化性エポキシ樹脂組成物
は、175℃、2分間、70kgf/cm2の条件下でトラン
スファープレス成形した後、180℃、5時間のポスト
キュアして硬化させた。
【0029】[成形性] ・スパイラルフロー:175℃、70kgf/cm2の条件
で、EMMI規格に準じた方法により測定した。 ・金型汚れ評価:直径50mm、厚さ2mmの円盤を5ショ
ット連続で成型した後、金型のクロムメッキ表面の曇り
を観察し、金型汚れがない場合を○、金型表面に薄く曇
りがある場合を△、金型表面に汚れがある場合を×、と
して評価した。 ・バリ評価:バリ測定金型(20μm深さの溝)での成型
時のバリ長さを観察して、バリが2mm以下である場合を
○、バリが2mmを超え、10mm以下である場合を△、バ
リが10mmを超える場合を×、として評価した。 [難燃性] ・LOI:厚さ1/16inch(約1.6mm)の試験片を作成
し、酸素指数測定機により燃焼するために必要な最低酸
素濃度を測定した。試験片5個についての最低酸素濃度
の平均値を求めた。 ・燃焼時間:Underwriters Laboratories Inc.が規定し
ている規格UL94(Standard for test for flammability
of plastic materials for parts in devices and appl
iances)に準拠して、厚さ1/16inch(約1.6mm)の試験
片を作成し、その燃焼時間(秒)を測定した。試験片5個
についての燃焼時間の平均値を求めた。
【0030】また、シリコーンレジンの特性を次のよう
にして測定した。 ・軟化点:融点測定機(株式会社柳本製作所製のmicro m
elting point apparatus)を用い、1℃/分で昇温し、
シリコーンレジンが融解し液滴に変化した時点を軟化点
とした。 ・溶融粘度の変化率:Brokfield社製モデルDV−III
Programable Rheometerを使用してシリコーンレジンを
室温から昇温速度2℃/1分で加熱し、100℃で20
分間保持した後、120℃まで加熱し、120℃で20
分間保持した後、140℃に加熱し、140℃で20分
間保持した後、160℃に昇温した。160℃に達した
ときのシリコーンレジンの粘度に対して、160℃で2
0分間保持した後のシリコーンレジンの溶融粘度の変化
率を式:
【式2】 により求めた。
【0031】[参考例1]温度計と還流冷却管を取り付
けた2000mlのフラスコに、水250gとトルエン
400gを投入し、10℃に調節した状態でフェニルト
リクロロシラン300gとトルエン200gの混合液を
滴下した。滴下終了後、6時間加熱還流し、次いで、ト
ルエン溶液を分離した。このトルエン溶液を300gの
水により洗液が中性になるまで繰り返し水洗した。その
後、このトルエン溶液を減圧下で加熱することによりト
ルエンを留去して白色固体177.7gを得た。
【0032】温度計とDean−Stark管と還流冷却管を取
り付けた500mlのフラスコに、上記白色固体11
6.0gと3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシ
シラン20.2gとジメチルジメトキシシラン12.3g
とジフェニルシランジオール12.2gとトルエン15
0gと水酸化セシウム0.15gを投入した。さらに、
水10.0gを投入した。次いで、この系を加熱しなが
ら生成したメタノールと水を留去した。水の留出がなく
なってから、この系を冷却し、この系にさらに水10.0
gを加えた。次いで、この系を加熱しながら生成したメ
タノールと水を留去し、更に、6時間加熱還流した。冷
却後、この系に酢酸0.08gを投入して中和処理し
た。次いで、生成塩を濾過し、濾液を減圧下で加熱する
ことによりトルエンを留去して無色透明固体145gを
得た。この無色透明固体は、重量平均分子量=228
0、軟化点=79℃、エポキシ当量=1690であり、
29Si−核磁気共鳴スペクトル分析により、下記の構造
式で示される3−グリシドキシプロピル基含有シリコー
ンレジン(ケイ素原子結合全有機基に対して、3−グリ
シドキシプロピル基の含有量は7モル%であり、フェニ
ル基の含有量は72モル%である。)であることが確認
された。 (PhSiO3/2)0.78(Me2SiO2/2)0.09(Ph2SiO2/2)
0.05(EpMeSiO2/2)0.0 8
【0033】[参考例2]参考例1で調製したシリコー
ンレジン30gをトルエン70gに溶解させた。これを
50mlの水で3回水洗した。トルエン溶液を、Dean−
Stark管を取り付けた200mlのフラスコに投入し、
共沸脱水した。冷却後、不純物を濾過し、濾液を減圧下
で加熱することによりトルエンを留去して無色透明固体
19gを得た。この無色透明固体の構造は参考例1で示
される3−グリシドキシプロピル基含有シリコーンレジ
ンと同じであり、また、その重量平均分子量、軟化点、
およびエポキシ当量も同じであった。
【0034】[参考例3]温度計と還流冷却管を取り付
けた2000mlのフラスコに、水250gとトルエン
400gを投入し、10℃に調節した状態でフェニルト
リクロロシラン300gとトルエン200gの混合液を
滴下した。滴下終了後、6時間加熱還流し、次いで、ト
ルエン溶液を分離した。このトルエン溶液を300gの
水により洗液が中性になるまで繰り返し水洗した。その
後、このトルエン溶液を減圧下で加熱することによりト
ルエンを留去して白色固体177.7gを得た。
【0035】温度計とDean−Stark管と還流冷却管を取
り付けた500mlのフラスコに、上記白色固体11
6.0gと3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシ
シラン20.2gとジメチルジメトキシシラン19.1g
とトルエン150gと水酸化セシウム0.15gを投入
した。この系の水10.0gを加えた。次いで、この系
を加熱しながら生成したメタノールと水を留去した。水
の留出がなくなってから、この系を冷却し、この系にさ
らに水10.0gを加えた。次いで、この系を加熱しな
がら生成したメタノールと水を留去し、更に、6時間加
熱還流した。冷却後、この系に酢酸0.08gを投入し
て中和処理した。次いで、これを80mlの水で3回水
洗した。トルエン溶液を、Dean−Stark管を取り付けた
500mlのフラスコに投入し、共沸脱した。不純物を
濾過し、濾液を減圧下で加熱することによりトルエンを
留去して無色透明固体140gを得た。この無色透明固
体は、重量平均分子量=2600、軟化点=73℃、エ
ポキシ当量=1620であり、 29Si−核磁気共鳴スペ
クトル分析により、下記の構造式で示される3−グリシ
ドキシプロピル基含有シリコーンレジン(ケイ素原子結
合全有機基に対して、3−グリシドキシプロピル基の含
有量は7モル%であり、フェニル基の含有量は64モル
%である。)であることが確認された。 (PhSiO3/2)0.78(Me2SiO2/2)0.14(EpMeSi
2/2)0.08
【0036】
【表1】
【0037】[参考例4]攪拌装置、冷却装置、滴下ロー
ト、温度計を取り付けた2000mlの4つ口フラスコ
にトルエン180g、イソプロピルアルコール60gと
水250gを入れ、氷浴で冷却しながらフェニルトリク
ロロシラン147g、イソプロピルトリクロロシラン5
2.8gの混合溶液を滴下した。滴下終了後室温で30
分攪拌した後、加水分解を完全に進行させるため3時間
還流した。静置して水層を除去した。引き続き水を加え
て攪拌し静置して水層を除去する水洗操作を洗浄液が中
性になるまで繰り返した。得られたトルエン溶液を共沸
脱水した。冷却後、濾過して不溶物を除去し、濾液を減
圧下で加熱してトルエンを留去して無色透明固体11
5.2gを得た。この無色透明固体は、重量平均分子量
=1600、軟化点=80℃、29Si−核磁気共鳴スペ
クトル分析により、下記の構造式で示されるシリコーン
レジンであることが確認された。 (PhSiO3/2)0.70(PrSiO3/2)0.30(HO1/2)0.43
【0038】[実施例1]結晶性のビフェニル型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製のエピコートY
X4000H;エポキシ当量=190、融点105℃)
46.9重量部、フェノールアラルキル型フェノール樹
脂(三井化学株式会社製のミレックスXLC−3L;フ
ェノール性水酸基当量=168)43.1重量部(前記エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂
中のフェノール性水酸基のモル比が1.0となる量)、参
考例1で調製したシリコーンレジン9重量部、平均粒径
14μmの非晶性球状シリカ(電気化学工業株式会社製
のFB−48X)510重量部、カーボンブラック0.4
重量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
1重量部、カルナバワックス0.9重量部、トリフェニ
ルホスフィン0.66重量部を熱2本ロールにて均一に
溶融混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。こ
の硬化性エポキシ樹脂組成物およびその硬化物について
評価して、それらの結果を表2に示した。
【0039】[実施例2]結晶性のビフェニル型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製のエピコートY
X4000H;エポキシ当量=190、融点105℃)
46.9重量部、フェノールアラルキル型フェノール樹
脂(三井化学株式会社製のミレックスXLC−3L;フ
ェノール性水酸基当量=168)43.1重量部(前記エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂
中のフェノール性水酸基のモル比が1.0となる量)、参
考例1で調製したシリコーンレジン18重量部、平均粒
径14μmの非晶性球状シリカ(電気化学工業株式会社
製のFB−48X)510重量部、カーボンブラック0.
4重量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン1重量部、カルナバワックス0.9重量部、トリフェ
ニルホスフィン0.66重量部を熱2本ロールにて均一
に溶融混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。
この硬化性エポキシ樹脂組成物およびその硬化物につい
て評価して、それらの結果を表2に示した。
【0040】[実施例3]結晶性のビフェニル型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製のエピコートY
X4000H;エポキシ当量=190、融点105℃)
41.7重量部、フェノールアラルキル型フェノール樹
脂(三井化学株式会社製のミレックスXLC−3L;フ
ェノール性水酸基当量=168)39.4重量部(前記エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂
中のフェノール性水酸基のモル比が1.1となる量)、参
考例2で調製したシリコーンレジン9重量部、平均粒径
14μmの非晶性球状シリカ(電気化学工業株式会社製
のFB−48X)510重量部、カーボンブラック0.4
重量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
1重量部、カルナバワックス0.9重量部、トリフェニ
ルホスフィン0.66重量部を熱2本ロールにて均一に
溶融混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。こ
の硬化性エポキシ樹脂組成物およびその硬化物について
評価して、それらの結果を表2に示した。
【0041】[実施例4]結晶性のビフェニル型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製のエピコートY
X4000H;エポキシ当量=190、融点105℃)
36.5重量部、フェノールアラルキル型フェノール樹
脂(三井化学株式会社製のミレックスXLC−3L;フ
ェノール性水酸基当量=168)35.6重量部(前記エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂
中のフェノール性水酸基のモル比が1.1となる量)、参
考例3で調製したシリコーンレジン18重量部、平均粒
径14μmの非晶性球状シリカ(電気化学工業株式会社
製のFB−48X)510重量部、カーボンブラック0.
4重量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン1重量部、カルナバワックス0.9重量部、トリフェ
ニルホスフィン0.66重量部を熱2本ロールにて均一
に溶融混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。
この硬化性エポキシ樹脂組成物およびその硬化物につい
て評価して、それらの結果を表2に示した。
【0042】[比較例1]結晶性のビフェニル型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製のエピコートY
X4000H;エポキシ当量=190、融点105℃)
46.9重量部、フェノールアラルキル型フェノール樹
脂(三井化学株式会社製のミレックスXLC−3L;フ
ェノール性水酸基当量=168)43.1重量部(前記エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂
中のフェノール性水酸基のモル比が1.0となる量)、平
均粒径14μmの非晶性球状シリカ(電気化学工業株式
会社製のFB−48X)510重量部、カーボンブラッ
ク0.4重量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシラン1重量部、カルナバワックス0.9重量部、ト
リフェニルホスフィン0.66重量部熱2本ロールにて
均一に溶融混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製し
た。この硬化性エポキシ樹脂組成物およびその硬化物に
ついて評価して、それらの結果を表2に示した。
【0043】[比較例2]結晶性のビフェニル型エポキ
シ樹脂(油化シェルエポキシ株式会社製のエピコートY
X4000H;エポキシ当量=190、融点105℃)
46.9重量部、フェノールアラルキル型フェノール樹
脂(三井化学株式会社製のミレックスXLC−3L;フ
ェノール性水酸基当量=168)43.1重量部(前記エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂
中のフェノール性水酸基のモル比が1.0となる量)、参
考例4で調製したシリコーンレジン9重量部、平均粒径
14μmの非晶性球状シリカ(電気化学工業株式会社製
のFB−48X)510重量部、カーボンブラック0.4
重量部、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
1重量部、カルナバワックス0.9重量部、トリフェニ
ルホスフィン0.66重量部を熱2本ロールにて均一に
溶融混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。こ
の硬化性エポキシ樹脂組成物およびその硬化物について
評価して、それらの結果を表2に示した。
【0044】[比較例3]非晶性のオルソクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製のEOC
N1020;エポキシ当量=195、軟化点=70℃)
60重量部、フェノールノボラック型フェノール樹脂
(昭和高分子株式会社製のBTRG558;フェノール
性水酸基当量=100)30重量部(前記エポキシ樹脂中
のエポキシ基に対するこのフェノール樹脂中のフェノー
ル性水酸基のモル比が1.0となる量)、参考例1で調製
したシリコーンレジン9重量部、平均粒径14μmの非
晶性球状シリカ(電気化学工業株式会社製のFB−48
X)510重量部、カーボンブラック0.4重量部、3−
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン1重量部、カ
ルナバワックス0.9重量部、トリフェニルホスフィン
0.66重量部を熱2本ロールにて均一に溶融混合して
硬化性エポキシ樹脂組成物を調製した。この硬化性エポ
キシ樹脂組成物およびその硬化物について評価して、そ
れらの結果を表2に示した。
【0045】
【表2】
【0046】
【発明の効果】本発明の硬化性エポキシ樹脂組成物は、
成形性が良好であり、優れた難燃性を有する硬化物を形
成し、ハロゲン化エポキシ樹脂やアンチモン系酸化物を
含有しないので、人体・環境に対する悪影響がないとい
う特徴がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 康二 千葉県市原市千種海岸2番2 東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社研究開発 本部内 (72)発明者 古川 晴彦 千葉県市原市千種海岸2番2 東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社研究開発 本部内 Fターム(参考) 4J002 CC042 CC052 CC062 CD051 CD071 CD153 CE002 DA036 DA066 DE076 DE096 DE106 DE136 DE146 DE236 DF016 DJ006 DJ016 DJ036 DJ046 DJ056 DK006 DL006 FA046 FD016 FD142 4J036 AA05 AD07 AD08 AD10 AD15 AD20 AK17 DC05 DC40 DC46 DD07 FA02 FA03 FA04 FA05 FB06 FB08

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)結晶性エポキシ樹脂、(B)フェノー
    ル樹脂、および(C)平均単位式: (R1SiO3/2)a(R23SiO2/2)b(R456SiO1/2)
    c(SiO4/2)d(XO1/2)e {式中、R1、R2、R3、R4、R5、およびR6は同じ
    か、または相異なる一価炭化水素基もしくはエポキシ基
    含有有機基であり、但し、分子中のR1〜R6の合計数に
    対して0.1〜40モル%は前記エポキシ基含有有機基
    であり、10モル%以上はフェニル基であり、Xは水素
    原子またはアルキル基であり、aは正数であり、bは0
    または正数であり、cは0または正数であり、dは0ま
    たは正数であり、eは0または正数であり、かつb/a
    は0〜10の数であり、c/aは0〜0.5の数であ
    り、d/(a+b+c+d)は0〜0.3の数であり、e
    /(a+b+c+d)は0〜0.4の数である。}で示さ
    れるシリコーンレジン{(A)成分と(B)成分の合計10
    0重量部に対して0.1〜500重量部}から少なくと
    もなる硬化性エポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 (A)成分がビフェニル型エポキシ樹脂で
    あることを特徴とする、請求項1記載の硬化性エポキシ
    樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 (B)成分がフェノールアラルキル型フェ
    ノール樹脂であることを特徴とする、請求項1記載の硬
    化性エポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 (C)成分の軟化点が25℃〜150℃で
    あることを特徴とする、請求項1記載の硬化性エポキシ
    樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 (C)成分が160℃で20分間保持した
    ときの溶融粘度の変化率が10%以下であるシリコーン
    レジンであることを特徴とする、請求項1記載の硬化性
    エポキシ樹脂組成物。
  6. 【請求項6】 (C)成分の重量平均分子量が500〜5
    0,000であることを特徴とする、請求項1記載の硬
    化性エポキシ樹脂組成物。
  7. 【請求項7】 (C)成分が、(I)(i)式: R7SiO3/2 (式中、R7は一価炭化水素基である。)で示される単
    位、(ii)式: R89SiO2/2 (式中、R8、およびR9は同じか、または相異なる一価
    炭化水素基である。)で示される単位、(iii)式: R101112SiO1/2 (式中、R10、R11、およびR12は同じか、または相異
    なる一価炭化水素基である。)で示される単位、および
    (iv)式: SiO4/2 で示される単位からなる群より選択される少なくとも1
    種の単位を有するシランもしくはシロキサンの1種また
    は2種以上の混合物と、(II)一般式: R1314 fSi(OR15)(3- f ) (式中、R13はエポキシ基含有有機基であり、R14は一
    価炭化水素基であり、R 15はアルキル基であり、fは
    0、1、または2である。)で示されるエポキシ基含有
    アルコキシシランもしくはその部分加水分解物を塩基性
    触媒により反応させたシリコーンレジンであることを特
    徴とする、請求項1記載の硬化性エポキシ樹脂組成物。
  8. 【請求項8】 さらに、(D)無機充填剤を、(A)成分〜
    (C)成分の合計100重量部に対して400〜1,20
    0重量部含有することを特徴とする、請求項1記載の硬
    化性エポキシ樹脂組成物。
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