JP2010174134A - Epoxy resin, epoxy resin composition, and cured product thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高性能・高機能を有する新規エポキシ樹脂、とりわけ液晶性と高熱伝導性を示し、低融点化が達成されたエポキシ樹脂組成物及びその硬化物を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel epoxy resin having high performance and high function, in particular, an epoxy resin composition exhibiting liquid crystallinity and high thermal conductivity and achieving a low melting point, and a cured product thereof.
エポキシ樹脂は電気的、熱的及び力学的性質や接着性等種々の特性のバランスに優れた樹脂である。このため古くから塗料やコーティング剤、接着剤等の分野で用いられてきたが、最近では電気・電子部品製造用材料等の分野でも使用されており、ますますその応用範囲が広がりつつあることはよく知られている。この様な使用分野の拡大に伴い、エポキシ樹脂には更に高い性能と新しい機能の付与が要求されている。特に電気・電子部品製造用の材料には、これら部品が稼動する際に発生する熱を速やかに外部に放出することを目的に、高い熱伝導性を有するエポキシ樹脂硬化物が求められており、種々の新しいエポキシ樹脂の開発が積極的に進められているが未だ市場要求を満足するものは得られていない。
このような新しい高性能・高機能エポキシ樹脂の開発を目的とした研究の一つとして、エポキシ樹脂硬化物の網目構造へメソゲン基を導入することが試みられている。尚、ここでいうメソゲンは液晶相を形成するための中心となる原子団のことで、剛直な棒状あるいは平面状の構造を持ち、高い配列性を示すことが特徴である。
特許文献１には、種々のメソゲン基が導入されたエポキシ化合物が、又、特許文献２には、２官能のエポキシ樹脂を用いているにもかかわらず、その硬化物が高い耐熱性を示すエポキシ樹脂組成物が記載されている。
Epoxy resins are resins that have an excellent balance of various properties such as electrical, thermal and mechanical properties and adhesiveness. For this reason, it has been used for a long time in the fields of paints, coatings, adhesives, etc., but recently it has also been used in the fields of electrical and electronic parts manufacturing materials, and its application range is expanding. well known. With the expansion of such fields of use, epoxy resins are required to have higher performance and new functions. In particular, materials for manufacturing electrical and electronic parts are required to be cured epoxy resins having high thermal conductivity for the purpose of quickly releasing the heat generated when these parts are in operation. Various new epoxy resins have been actively developed, but no one satisfying the market demand has been obtained yet.
As one of the researches aimed at developing such new high-performance and high-performance epoxy resins, attempts have been made to introduce mesogenic groups into the network structure of cured epoxy resins. The mesogen referred to here is a central atomic group for forming a liquid crystal phase, and is characterized by having a rigid rod-like or planar structure and high alignment.
Patent Document 1 discloses an epoxy compound into which various mesogenic groups are introduced, and Patent Document 2 discloses an epoxy whose cured product exhibits high heat resistance despite the use of a bifunctional epoxy resin. A resin composition is described.
しかしながら、上記特許文献１に記載されているようなメソゲン基を有するエポキシ樹脂、及び特許文献２において用いられているエポキシ樹脂の融点は、それぞれ２５０〜３５０℃及び１６０〜１７０℃と一般的なエポキシ樹脂よりも高く、成型条件が非常に厳しいという課題があった。また上記特許文献１〜２には、これらエポキシ樹脂の硬化物が高い熱伝導率を有することは開示されていない。 However, the melting point of the epoxy resin having a mesogenic group as described in Patent Document 1 and the epoxy resin used in Patent Document 2 is 250 to 350 ° C. and 160 to 170 ° C., respectively. There was a problem that it was higher than the resin and the molding conditions were very severe. In addition, Patent Documents 1 and 2 do not disclose that these epoxy resin cured products have high thermal conductivity.
本発明者らは前記課題を解決するため鋭意研究の結果、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
（１）下記式（１）
The present inventors have completed the present invention as a result of intensive studies in order to solve the above problems.
That is, the present invention
(1) The following formula (1)
（式中、Ｒはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、Ｒ’はそれぞれ独立して水素原子、炭素数１〜８の炭化水素基、トリフルオロメチル基、アリール基又はメトキシ基を表す。ｎは平均値であり０．１以上９以下の正数を表す）で表されるエポキシ樹脂、
（２）式（１）におけるＲ及びＲ’が全て水素原子である前項（１）記載のエポキシ樹脂、
（３）前項（１）又は（２）記載のエポキシ樹脂及び硬化剤を含有してなるエポキシ樹脂組成物、
（４）硬化剤がジアミノジフェニルメタンである前項（３）記載のエポキシ樹脂組成物、
（５）無機充填剤を含有する前項（３）又は（４）記載のエポキシ樹脂組成物、
（６）硬化促進剤を含有する前項（３）〜（５）のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物、
（７）前項（３）〜（６）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、
に関する。
(In the formula, each R independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and each R ′ independently represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, a trifluoromethyl group, an aryl group, or a methoxy group. N is an average value and represents a positive number of 0.1 or more and 9 or less).
(2) The epoxy resin according to item (1), wherein R and R ′ in formula (1) are all hydrogen atoms,
(3) An epoxy resin composition comprising the epoxy resin and the curing agent according to (1) or (2) above,
(4) The epoxy resin composition according to item (3), wherein the curing agent is diaminodiphenylmethane,
(5) The epoxy resin composition according to item (3) or (4), which contains an inorganic filler,
(6) The epoxy resin composition according to any one of (3) to (5) above, which contains a curing accelerator,
(7) A cured product obtained by curing the epoxy resin composition according to any one of (3) to (6),
About.
本発明のエポキシ樹脂は、分子配向性が非常に高いにもかかわらず融点が低く、その硬化物は強靭性に優れると共に高い熱伝導性を示す。よって高信頼性半導体封止材料等の電気電子部品用絶縁材料、プリント配線板やビルドアップ基板等の積層版、ＣＦＲＰを始めとする各種複合材料、接着剤及び塗料等に有用である。 Although the epoxy resin of the present invention has a very high molecular orientation, its melting point is low, and its cured product has excellent toughness and high thermal conductivity. Therefore, it is useful for insulating materials for electrical and electronic parts such as highly reliable semiconductor encapsulating materials, laminated plates such as printed wiring boards and build-up substrates, various composite materials including CFRP, adhesives and paints.
本発明のエポキシ樹脂は、前記式（１）で表される構造を有する。
式（１）におけるＲ’が表す炭素数１〜８の炭化水素基とは、炭素数１〜８の飽和又は不飽和の、直鎖状、分岐鎖状又は環状の炭化水素基であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
式（１）におけるＲ’が表すアリール基の具体例としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。
これらのうち、本発明のエポキシ樹脂としては、エポキシ樹脂の配列を阻害しない点から式（１）におけるＲおよびＲ’の全てが水素原子であるものが好ましい。
式（１）におけるｎは０．１以上９以下の正数を表し、好ましくは０．１以上６以下の正数、より好ましくは０．１以上３以下の正数である。
The epoxy resin of the present invention has a structure represented by the formula (1).
The C1-C8 hydrocarbon group represented by R 'in Formula (1) is a C1-C8 saturated or unsaturated, linear, branched or cyclic hydrocarbon group, Specific examples include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, hexyl group, octyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. It is done.
Specific examples of the aryl group represented by R ′ in Formula (1) include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a biphenylyl group, a naphthyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group.
Among these, as the epoxy resin of the present invention, one in which all of R and R ′ in the formula (1) are hydrogen atoms is preferable from the viewpoint of not inhibiting the arrangement of the epoxy resin.
N in Formula (1) represents a positive number of 0.1 or more and 9 or less, preferably 0.1 or more and 6 or less, more preferably 0.1 or more and 3 or less.
式（１）で表される本発明のエポキシ樹脂は、例えば、
（Ｉ）下記式（２）
The epoxy resin of the present invention represented by the formula (1) is, for example,
(I) The following formula (2)
（式中、Ｒ及びＲ’は式（１）におけるのと同じ意味を表す。）で表される多価フェノール化合物とエピハロヒドリン類とを反応させるグリシジル化反応や、
（ＩＩ）前記式（２）で表される多価フェノール化合物と下記式（３）
(Wherein R and R ′ represent the same meaning as in formula (1)), a glycidylation reaction in which a polyhydric phenol compound represented by epihalohydrins is reacted,
(II) The polyhydric phenol compound represented by the formula (2) and the following formula (3)
（式中、Ｒ及びＲ’は式（１）におけるのと同じ意味を表す。）で表されるエポキシ樹脂との反応により得られる。 (Wherein R and R ′ represent the same meaning as in formula (1)) and are obtained by reaction with an epoxy resin represented by formula (1).
本発明のエポキシ樹脂を得るために用いられる前記式（２）で表される多価フェノール化合物は、ヒドラジンと下記式（４） The polyhydric phenol compound represented by the formula (2) used for obtaining the epoxy resin of the present invention is hydrazine and the following formula (4).
（式中、Ｒ及びＲ’は式（１）におけるのと同じ意味を表す。）で表されるアルデヒド類またはケトン類との反応によって得られる。
式（２）で表される多価フェノール化合物は、ヒドラジンと式（４）で表されるアルデヒド類またはケトン類（以下単に「式（４）で表される化合物」と表現する）とをモル比１：２で反応させた構造を有する。よって、式（２）で表される多価フェノール類を合成する際のヒドラジンと式（４）で表される化合物との使用比率は前記モル比であることが好ましいが、必ずしもこれに限定されず、例えばヒドラジン過剰で合成を行い、合成終了後の反応液から未反応のまま残留しているヒドラジンを過熱、減圧下で留去することも出来る。しかしながら、式（４）で表される化合物は沸点が高く留去することが困難な為、式（４）で表される化合物を過剰に用いることは好ましくない。
(Wherein R and R ′ represent the same meaning as in formula (1)), and are obtained by reaction with aldehydes or ketones represented.
The polyhydric phenol compound represented by the formula (2) comprises hydrazine and aldehydes or ketones represented by the formula (4) (hereinafter simply referred to as “compound represented by the formula (4)”). It has a structure reacted at a ratio of 1: 2. Therefore, the use ratio of hydrazine to the compound represented by formula (4) when synthesizing the polyhydric phenol represented by formula (2) is preferably the molar ratio, but is not necessarily limited thereto. For example, the synthesis may be carried out in excess of hydrazine, and hydrazine remaining unreacted from the reaction solution after the synthesis can be distilled off under heating and reduced pressure. However, since the compound represented by the formula (4) has a high boiling point and is difficult to distill off, it is not preferable to use an excessive amount of the compound represented by the formula (4).
ヒドラジンと前記式（４）で表される化合物との反応は、通常溶媒中で行われる。ここで用いることができる溶媒は、原料であるヒドラジンと式（４）で表される化合物とを溶解可能で、かつ反応に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。反応に用い得る溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類やジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジオキサン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジグライム等の非プロトン性極性溶媒が好適であり、これらを混合して用いてもよい。溶媒の使用量は原料化合物に対し、通常５０〜１０００質量％、好ましくは１００〜５００質量％である。
反応には必要に応じて触媒を用いることができ、該触媒としては塩化亜鉛等が挙げられる。触媒量は、原料化合物に対して通常０．０１〜５質量％、好ましくは０．０５〜１質量％である。反応温度は通常−１０〜１２０℃、好ましくは２５〜８０℃である。反応時間は通常１〜１２時間、好ましくは２〜６時間である。
反応の際に用いた溶媒が揮発性の場合は、反応終了後溶媒を留去し、水洗、再結晶により多価フェノール化合物を得ることが出来る。反応の際に用いた溶媒が不揮発性の場合は、水洗及び溶媒抽出により多価フェノール化合物を得ることが出来る。
尚、式（４）で表される化合物としては、最終的に得られる式（１）で表されるエポキシ樹脂の配列を阻害しない点から、式（４）におけるＲおよびＲ’の全てが水素原子であるものが好ましい。
The reaction of hydrazine and the compound represented by the formula (4) is usually performed in a solvent. The solvent that can be used here is not particularly limited as long as it can dissolve the raw material hydrazine and the compound represented by the formula (4) and does not adversely influence the reaction. Examples of the solvent that can be used for the reaction include alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, dioxane, acetonitrile, and tetrahydrofuran. An aprotic polar solvent such as diglyme is suitable, and these may be mixed and used. The usage-amount of a solvent is 50-1000 mass% normally with respect to a raw material compound, Preferably it is 100-500 mass%.
A catalyst can be used for the reaction as necessary, and examples of the catalyst include zinc chloride. The amount of the catalyst is usually 0.01 to 5% by mass, preferably 0.05 to 1% by mass, based on the raw material compound. The reaction temperature is usually −10 to 120 ° C., preferably 25 to 80 ° C. The reaction time is usually 1 to 12 hours, preferably 2 to 6 hours.
When the solvent used in the reaction is volatile, the solvent can be distilled off after completion of the reaction, and a polyhydric phenol compound can be obtained by washing with water and recrystallization. When the solvent used in the reaction is nonvolatile, a polyhydric phenol compound can be obtained by washing with water and extracting with a solvent.
In addition, as a compound represented by Formula (4), all of R and R 'in Formula (4) are hydrogen from the point which does not inhibit the arrangement | sequence of the epoxy resin represented by Formula (1) finally obtained. Those that are atoms are preferred.
次に、前記式（２）で表される多価フェノール化合物のグリシジル化反応により本発明のエポキシ樹脂を得る方法（Ｉ）について説明する。
グリシジル化反応は、式（２）で表される多価フェノール化合物とエピハロヒドリン類との混合物に、触媒として水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の固体を添加し、または添加しながら２０〜１２０℃で０．５〜１０時間反応させる。アルカリ金属水酸化物は水溶液を使用してもよく、その場合は該アルカリ金属水酸化物を連続的に添加すると共に、反応混合物中から減圧下又は常圧下で連続的に水及びエピハロヒドリン類を留出せしめた後、分液により水を除去しエピハロヒドリン類のみを反応混合物中に連続的に戻す方法でもよい。
グリシジル化反応に使用されるエピハロヒドリン類としては、エピクロルヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン、エピヨードヒドリン等が挙げられ、エピクロルヒドリンやβ−メチルエピクロルヒドリンが好ましい。
Next, the method (I) for obtaining the epoxy resin of the present invention by the glycidylation reaction of the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) will be described.
In the glycidylation reaction, a solid of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is added to or added to the mixture of the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) and the epihalohydrin as a catalyst. The reaction is carried out at 20 to 120 ° C. for 0.5 to 10 hours. As the alkali metal hydroxide, an aqueous solution may be used. In this case, the alkali metal hydroxide is continuously added, and water and epihalohydrin are continuously distilled from the reaction mixture under reduced pressure or normal pressure. After letting out, water may be removed by liquid separation, and only the epihalohydrin may be continuously returned to the reaction mixture.
Examples of the epihalohydrins used in the glycidylation reaction include epichlorohydrin, β-methylepichlorohydrin, epibromohydrin, epiiodohydrin, and the like, and epichlorohydrin and β-methylepichlorohydrin are preferable.
エピハロヒドリン類を用いて式（２）で表される多価フェノール化合物をグリシジル化する場合、式（３）で表されるエポキシ樹脂が生成されると同時に、生成された式（３）で表されるエポキシ樹脂と式（２）で表される多価フェノール化合物との副反応が起り、その結果式（３）で表されるエポキシ樹脂中に式（１）におけるｎ≠０のエポキシ樹脂を含有する本発明のエポキシ樹脂が得られる。本発明のエポキシ樹脂中に含まれる式（３）で表されるエポキシ樹脂の含有量はグリシジル化の際に用いるエピハロヒドリン類の量によって制御可能であり、式（２）で表される多価フェノール化合物に対して用いるエピハロヒドリン類のモル倍率が高くなるほど式（３）で表されるエポキシ樹脂の含有量が増加する。従って、用いるエピハロヒドリン類のモル倍率が高すぎる場合には式（１）におけるｎの値が０．１未満となってしまい、本発明のエポキシ樹脂とはならない。
エピハロヒドリン類の好ましい使用量としては、式（２）で表される多価フェノール化合物の水酸基１モルに対して０．５〜６モル、より好ましくは０．５５〜３モルである。
アルカリ金属水酸化物の使用量は、式（２）で表される多価フェノール化合物中の水酸基１モルに対し通常０．５〜２．０モル、好ましくは０．７〜１．５モルである。
When the polyphenol compound represented by the formula (2) is glycidylated using epihalohydrins, an epoxy resin represented by the formula (3) is generated and at the same time, the formula (3) Side reaction between the epoxy resin and the polyhydric phenol compound represented by formula (2) occurs, and as a result, the epoxy resin represented by formula (3) contains an epoxy resin of n ≠ 0 in formula (1) The epoxy resin of the present invention is obtained. The content of the epoxy resin represented by the formula (3) contained in the epoxy resin of the present invention can be controlled by the amount of epihalohydrin used in the glycidylation, and the polyhydric phenol represented by the formula (2) The content of the epoxy resin represented by the formula (3) increases as the molar ratio of the epihalohydrin used for the compound increases. Therefore, when the molar ratio of the epihalohydrin used is too high, the value of n in the formula (1) becomes less than 0.1, and the epoxy resin of the present invention is not obtained.
As a preferable usage-amount of epihalohydrins, it is 0.5-6 mol with respect to 1 mol of hydroxyl groups of the polyhydric phenol compound represented by Formula (2), More preferably, it is 0.55-3 mol.
The usage-amount of an alkali metal hydroxide is 0.5-2.0 mol normally with respect to 1 mol of hydroxyl groups in the polyhydric phenol compound represented by Formula (2), Preferably it is 0.7-1.5 mol. is there.
グリシジル化反応は溶媒中で行っても良い。反応に用い得る溶媒としては、原料である式（２）で表される多価フェノール化合物を溶解可能で、かつ反応に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。該溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類やジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、ジオキサン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ジグライム等の非プロトン性極性溶媒が好適であり、これらを混合して用いてもよい。溶媒の使用量は式（２）で表される多価フェノール化合物に対し、通常５０〜１０００質量％、好ましくは１００〜５００質量％である。
また、反応に際してテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩を触媒として使用することもできる。この場合の第四級アンモニウム塩の使用量は、式（２）で表される多価フェノール化合物の水酸基１モルに対して通常０．００１〜０．２モル、好ましくは０．０５〜０．１モルである。これら触媒は上記の溶媒と併用してもよい。
The glycidylation reaction may be performed in a solvent. The solvent that can be used for the reaction is not particularly limited as long as it can dissolve the polyphenol compound represented by the formula (2) as a raw material and does not adversely influence the reaction. Examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol and propanol, dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, dioxane, acetonitrile, tetrahydrofuran, diglyme and the like. These aprotic polar solvents are suitable, and these may be used as a mixture. The usage-amount of a solvent is 50-1000 mass% normally with respect to the polyhydric phenol compound represented by Formula (2), Preferably it is 100-500 mass%.
In the reaction, a quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, trimethylbenzylammonium chloride can be used as a catalyst. In this case, the amount of the quaternary ammonium salt used is usually 0.001 to 0.2 mol, preferably 0.05 to 0.00 mol, based on 1 mol of the hydroxyl group of the polyhydric phenol compound represented by the formula (2). 1 mole. These catalysts may be used in combination with the above solvents.
反応終了後、反応混合物から本発明のエポキシ樹脂を含む析出物（場合により無機塩を含む）を濾別し、水洗及び必要により再結晶等の精製工程を経て、本発明のエポキシ樹脂を得ることができる。また、析出物を除去した濾液から無機塩のみを濾過や水洗又は両者の組み合わせにより除去し、加熱減圧下、過剰のエピハロヒドリン類を除去した後、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン等の溶媒に溶解し、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水溶液を加えて再び反応を行うと更に収率が向上する場合がある。この場合、アルカリ金属水酸化物の使用量は反応に用いた多価フェノール化合物のフェノール性水酸基１モルに対して通常０．０１〜０．２モル、好ましくは０．０５〜０．１モルである。反応温度は通常５０〜１２０℃、反応時間は通常０．５〜２時間である。反応の際に反応混合物中に新たに生じた無機塩は、反応終了後濾別もしくは水洗によって取り除くことが可能である。
尚、式（２）で表される多価フェノール化合物としては、最終的に得られる式（１）で表されるエポキシ樹脂の配列を阻害しない点から、式（２）におけるＲおよびＲ’の全てが水素原子であるものが好ましい。
After completion of the reaction, the precipitate containing the epoxy resin of the present invention (optionally containing an inorganic salt) is filtered from the reaction mixture, and washed with water and, if necessary, through purification steps such as recrystallization to obtain the epoxy resin of the present invention. Can do. In addition, only inorganic salts are removed from the filtrate from which precipitates have been removed by filtration, washing with water or a combination of both, and after removing excess epihalohydrins under reduced pressure, they are dissolved in a solvent such as toluene, xylene, methyl isobutyl ketone, etc. If the reaction is carried out again by adding an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, the yield may be further improved. In this case, the amount of alkali metal hydroxide used is usually 0.01 to 0.2 mol, preferably 0.05 to 0.1 mol, relative to 1 mol of the phenolic hydroxyl group of the polyhydric phenol compound used in the reaction. is there. The reaction temperature is usually 50 to 120 ° C., and the reaction time is usually 0.5 to 2 hours. Inorganic salts newly formed in the reaction mixture during the reaction can be removed by filtration or washing with water after completion of the reaction.
In addition, as a polyhydric phenol compound represented by Formula (2), from the point which does not inhibit the arrangement | sequence of the epoxy resin represented by Formula (1) finally obtained, R and R 'in Formula (2) Those in which all are hydrogen atoms are preferred.
次に、前記式（２）で表される多価フェノール化合物と前記式（３）で表されるエポキシ樹脂とを反応させて本発明のエポキシ樹脂を得る方法（ＩＩ）について説明する。
式（３）で表されるエポキシ樹脂は、例えば特許３８９７２８１号記載の方法により得ることができる。
Next, the method (II) for obtaining the epoxy resin of the present invention by reacting the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) with the epoxy resin represented by the formula (3) will be described.
The epoxy resin represented by Formula (3) can be obtained, for example, by the method described in Japanese Patent No. 3897281.
式（２）で表される多価フェノール化合物と式（３）で表されるエポキシ樹脂との反応は、通常溶媒中で行われる。ここで用いることが出来る溶媒は、原料である式（２）で表される多価フェノール化合物と式（３）で表されるエポキシ樹脂とを溶解可能で、かつ反応に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。反応に用い得る溶媒としては、例えばメタノール、エタノール及びプロパノール等のアルコール類、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、ジグライム、トリグライム及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等の極性溶媒やエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸ブチル及びγ−ブチロラクトン等のエステル系の有機溶媒、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン及びシクロヘキサノン等のケトン系有機溶媒、トルエン及びキシレン等の芳香族系有機溶媒が挙げられる。これらの溶媒のうち、好ましくは極性溶媒であり、より好ましくはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、シクロペンタノン及びシクロヘキサノンである。
溶媒の使用量は、式（２）で表される多価フェノール化合物及び式（３）で表されるエポキシ樹脂の総量に対し通常５０〜１０００質量％、好ましくは１００〜３００質量％である。
Reaction of the polyhydric phenol compound represented by Formula (2) and the epoxy resin represented by Formula (3) is usually performed in a solvent. The solvent that can be used here can dissolve the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) and the epoxy resin represented by the formula (3), and does not adversely affect the reaction. If there is no particular limitation. Examples of the solvent that can be used for the reaction include alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, diglyme, triglyme, and propylene glycol monomethyl. Polar solvents such as ether, ethers, ester organic solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, butyl lactate and γ-butyrolactone, ketone organic solvents such as methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and cyclohexanone, toluene And aromatic organic solvents such as xylene. Of these solvents, preferred are polar solvents, and more preferred are N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, cyclopentanone and cyclohexanone.
The usage-amount of a solvent is 50-1000 mass% normally with respect to the total amount of the polyhydric phenol compound represented by Formula (2), and the epoxy resin represented by Formula (3), Preferably it is 100-300 mass%.
反応温度及び反応時間は、使用する溶媒量や触媒の種類と量により適宜選択する必要があり一概に規定できないが、反応時間は通常１〜２００時間、好ましくは１〜１００時
間であり、反応温度は通常０〜２５０℃、好ましくは３０〜１２０℃である。生産性の問題からは反応時間が短いことが好ましい。
反応に用いられる式（２）で表される多価フェノール化合物と式（３）で表されるエポキシ樹脂との使用量は、好ましくはモル比で多価フェノール化合物：エポキシ樹脂＝１：１．１〜１：１０である。
The reaction temperature and reaction time need to be appropriately selected depending on the amount of solvent used and the type and amount of the catalyst and cannot be defined unconditionally, but the reaction time is usually 1 to 200 hours, preferably 1 to 100 hours. Is usually 0 to 250 ° C, preferably 30 to 120 ° C. In view of productivity, it is preferable that the reaction time is short.
The amount of the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) used in the reaction and the epoxy resin represented by the formula (3) is preferably a molar ratio of polyhydric phenol compound: epoxy resin = 1: 1. 1-1: 10.
式（２）で表される多価フェノール化合物と式（３）で表されるエポキシ樹脂との反応には、必要により触媒を使用することができる。使用できる触媒の具体例としてはテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド及びトリメチルベンジルアンモニウムクロライド等の４級アンモニウム塩；トリフェニルホスホニウムクロライド及びトリフェニルホスホニウムブロマイド等の４級ホスフォニウム塩；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム及び炭酸セシウム等のアルカリ金属塩；２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール及び２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類；２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエチレンジアミン、トリエタノールアミン及び１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等の第３級アミン類；、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン及びトリブチルホスフィン等の有機ホスフィン類；オクチル酸スズ等の金属化合物；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート及びテトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート及びＮ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。
これら触媒は、その種類にもよるが、一般に原料である式（２）で表される多価フェノール化合物と式（３）で表されるエポキシ樹脂との総量に対して、通常１０〜３００００ｐｐｍ、好ましくは１００〜５０００ｐｐｍが必要に応じて用いられる。該反応は触媒を添加しなくても進行するので、触媒は反応温度、反応溶媒量を勘案して適宜使用する。
A catalyst can be used if necessary for the reaction between the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) and the epoxy resin represented by the formula (3). Specific examples of catalysts that can be used include quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide and trimethylbenzylammonium chloride; quaternary phosphonium salts such as triphenylphosphonium chloride and triphenylphosphonium bromide; sodium hydroxide, water Alkali metal salts such as potassium oxide, potassium carbonate and cesium carbonate; imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-phenylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole; 2- (dimethylaminomethyl) phenol , Tertiary amines such as triethylenediamine, triethanolamine and 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7; Organic phosphines such as ruphosphine and tributylphosphine; metal compounds such as tin octylate; tetrasubstituted phosphonium tetrasubstituted borates such as tetraphenylphosphonium tetraphenylborate and tetraphenylphosphonium ethyltriphenylborate, 2-ethyl-4 -Tetraphenylboron salts such as methylimidazole tetraphenylborate and N-methylmorpholine tetraphenylborate.
These catalysts are generally 10 to 30,000 ppm based on the total amount of the polyhydric phenol compound represented by the formula (2) and the epoxy resin represented by the formula (3), which are generally raw materials, depending on the type. Preferably 100-5000 ppm is used as needed. Since the reaction proceeds without adding a catalyst, the catalyst is appropriately used in consideration of the reaction temperature and the amount of the reaction solvent.
本発明のエポキシ樹脂は非常に結晶性が高い。溶融状態から過冷却することでアモルファスな樹脂状固体とすることもできるが、徐冷することで結晶性を帯びた樹脂状固体とすることも出来る。また晶析を行うことで結晶化物とすることもできる。晶析方法としては温度差、溶解度差による晶析等が適応でき、具体的には例えば上述の反応溶媒に加熱溶解して冷却する、あるいは貧溶媒である水や高級アルコール類を添加するなどの手法により結晶を析出させ、結晶をろ過及び乾燥することで結晶状のエポキシ樹脂とすることができる。
こうして得られた本発明のエポキシ樹脂のＤＳＣ（示差走査熱量）測定においては、液晶性を有するものの特徴である融点付近での結晶構造が崩れることに起因する吸熱ピークと、その後の液晶状態で維持されていた配列が乱れ等方状態に転移することに起因する吸熱ピークの２つが観察される。
The epoxy resin of the present invention has very high crystallinity. An amorphous resinous solid can be obtained by supercooling from a molten state, but a crystalline resinous solid can also be obtained by slow cooling. Moreover, it can also be set as a crystallized substance by performing crystallization. As a crystallization method, crystallization by temperature difference, solubility difference, etc. can be applied. Specifically, for example, heating and dissolving in the above-mentioned reaction solvent and cooling, or adding a poor solvent such as water or higher alcohols, etc. Crystals can be deposited by a technique, and the crystals can be filtered and dried to obtain a crystalline epoxy resin.
In the DSC (Differential Scanning Calorimetry) measurement of the epoxy resin of the present invention thus obtained, the endothermic peak resulting from the collapse of the crystal structure near the melting point, which is characteristic of liquid crystallinity, and the subsequent liquid crystal state are maintained. Two endothermic peaks resulting from the transition of the arranged sequence to a disordered isotropic state are observed.
つぎに、本発明のエポキシ樹脂組成物について説明する。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明のエポキシ樹脂及び硬化剤を含有する。本発明のエポキシ樹脂組成物において、本発明のエポキシ樹脂は、単独でまたは他のエポキシ樹脂と併用して使用することができる。併用する場合、本発明のエポキシ樹脂の全エポキシ樹脂中に占める割合は３０質量％以上が好ましく、特に４０質量％以上が好ましい。
本発明のエポキシ樹脂と併用されうる他のエポキシ樹脂としては、前記式（３）で表されるエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、４，４−ビフェノール、２，２−ビフェノール、３，３，５，５−テトラメチル−［１，１−ビフェニル］−４，４−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス−（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、フェノール類（フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等）とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシアセトフェノン、ｏ−ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、４，４−ビス（クロルメチル）−１，１−ビフェニル、４，４−ビス（メトキシメチル）−１，１−ビフェニル、１，４−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、テトラブロモビスフェノールＡ等のハロゲン化ビスフェノール類又はアルコール類から誘導されるグリシジルエーテル化物、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂等の固形または液状エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
Next, the epoxy resin composition of the present invention will be described.
The epoxy resin composition of the present invention contains the epoxy resin of the present invention and a curing agent. In the epoxy resin composition of the present invention, the epoxy resin of the present invention can be used alone or in combination with other epoxy resins. When used in combination, the proportion of the epoxy resin of the present invention in the total epoxy resin is preferably 30% by mass or more, particularly preferably 40% by mass or more.
Other epoxy resins that can be used in combination with the epoxy resin of the present invention include the epoxy resin represented by the above formula (3), bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, terpene diphenol, 4,4-biphenol, 2,2-biphenol, 3,3,5,5-tetramethyl- [1,1-biphenyl] -4,4-diol, hydroquinone, resorcin, naphthalenediol, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1, 1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, phenols (phenol, alkyl-substituted phenol, naphthol, alkyl-substituted naphthol, dihydroxybenzene, dihydroxynaphthalene, etc.) and formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxy Benzaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxyacetophenone, o-hydroxyacetophenone, dicyclopentadiene, furfural, 4,4-bis (chloromethyl) -1,1-biphenyl, 4,4-bis (methoxymethyl) -1, Polycondensates with 1-biphenyl, 1,4-bis (chloromethyl) benzene, 1,4-bis (methoxymethyl) benzene and the like, modified products thereof, halogenated bisphenols such as tetrabromobisphenol A or alcohols Examples thereof include, but are not limited to, solid or liquid epoxy resins such as glycidyl etherified products, alicyclic epoxy resins, glycidylamine epoxy resins, and glycidyl ester epoxy resins. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明のエポキシ樹脂組成物が含有する硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物、フェノール系化合物などが挙げられる。用いうる硬化剤の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアンジアミド、リノレン酸の２量体とエチレンジアミンより合成されるポリアミド樹脂、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、前記式（２）で表される多価フェノール化合物、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、４，４−ビフェノール、２，２−ビフェノール、３，３，５，５−テトラメチル−［１，１−ビフェニル］−４，４−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス−（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、フェノール類（フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、カテコール、レゾルシン、ヒドロキノン、ジヒドロキシナフタレン等）とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｏ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシアセトフェノン、ｏ−ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、４，４−ビス（クロルメチル）−１，１−ビフェニル、４，４−ビス（メトキシメチル）−１，１−ビフェニル、１，４−ビス（クロロメチル）ベンゼン、１，４−ビス（メトキシメチル）ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、テトラブロモビスフェノールＡ等のハロゲン化ビスフェノール類、イミダゾール、ＢＦ3−アミン錯体、グアニジン誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。
これらのうち、本発明のエポキシ樹脂組成物が含有する硬化剤としてはジアミノジフェニルメタンが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物において硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基１当量に対して０．５〜２．０当量が好ましく、０．６〜１．５当量が特に好ましい。エポキシ基１当量に対して０．５当量に満たない場合、あるいは２．０当量を超える場合は硬化が不完全になり良好な硬化物性が得られない恐れがある。
Examples of the curing agent contained in the epoxy resin composition of the present invention include amine compounds, acid anhydride compounds, amide compounds, and phenol compounds. Specific examples of the curing agent that can be used include diaminodiphenylmethane, diethylenetriamine, triethylenetetramine, diaminodiphenylsulfone, isophoronediamine, dicyandiamide, polyamide resin synthesized from linolenic acid and ethylenediamine, phthalic anhydride, trimellitic anhydride Acid, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, polyvalent represented by the above formula (2) Phenol compound, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, terpene diphenol, 4,4-biphenol, 2,2-biphenol, 3,3,5,5-tetramethyl- [ , 1-biphenyl] -4,4-diol, hydroquinone, resorcin, naphthalenediol, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, phenols (phenol Alkyl-substituted phenol, naphthol, alkyl-substituted naphthol, catechol, resorcin, hydroquinone, dihydroxynaphthalene, etc.) and formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxyacetophenone, o-hydroxyacetophenone, dicyclo Pentadiene, furfural, 4,4-bis (chloromethyl) -1,1-biphenyl, 4,4-bis (methoxymethyl) -1,1-biphenyl, 1,4- Scan (chloromethyl) benzene, 1,4-bis polycondensate of (methoxymethyl) benzene and modified products thereof, halogenated bisphenols such as tetrabromobisphenol A, imidazole, BF 3 - amine complex, guanidine derivatives However, it is not limited to these. These may be used alone or in combination of two or more.
Of these, diaminodiphenylmethane is preferable as the curing agent contained in the epoxy resin composition of the present invention.
In the epoxy resin composition of the present invention, the amount of the curing agent used is preferably 0.5 to 2.0 equivalents, particularly preferably 0.6 to 1.5 equivalents, based on 1 equivalent of the epoxy group of the epoxy resin. When it is less than 0.5 equivalent to 1 equivalent of epoxy group, or when it exceeds 2.0 equivalent, curing may be incomplete and good cured properties may not be obtained.
また上記硬化剤を用いる際に硬化促進剤を併用しても差し支えない。用いうる硬化促進剤としては、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、トリエチレンジアミン、トリエタノールアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等の第３級アミン類、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン等の有機ホスフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。硬化促進剤はエポキシ樹脂１００質量部に対して０．０１〜１５質量部が必要に応じ用いられる。 Moreover, when using the said hardening | curing agent, a hardening accelerator may be used together. Examples of the curing accelerator that can be used include imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, triethylenediamine, Triethanolamine, tertiary amines such as 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, organic phosphines such as triphenylphosphine, diphenylphosphine and tributylphosphine, metal compounds such as tin octylate, Tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate, tetrasubstituted phosphonium / tetrasubstituted borate such as tetraphenylphosphonium / ethyltriphenylborate, 2-ethyl-4-methylimidazole / tetraphenylborate, N-methylmol Such as tetraphenyl boron salts such as phosphorus-tetraphenylborate and the like. 0.01-15 mass parts is used for a hardening accelerator as needed with respect to 100 mass parts of epoxy resins.
更に、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やシランカップリング剤、離型剤、顔料等の種々の配合剤、各種熱硬化性樹脂を添加することができる。無機充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネル、チタニア、タルク等の粉体またはこれらを球形化したビーズ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。無機充填剤は、エポキシ樹脂組成物中で通常１０〜９５質量％を占める割合で使用する。 Furthermore, an inorganic filler, a silane coupling agent, a mold release agent, various compounding agents such as a pigment, and various thermosetting resins can be added to the epoxy resin composition of the present invention as necessary. Examples of inorganic fillers include crystalline silica, fused silica, alumina, zircon, calcium silicate, calcium carbonate, silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, zirconia, fosterite, steatite, spinel, titania, talc, and the like. However, the present invention is not limited to these. These may be used alone or in combination of two or more. An inorganic filler is normally used in the ratio which occupies 10-95 mass% in an epoxy resin composition.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記各成分を均一に混合することにより得られる。本発明のエポキシ樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法で容易にその硬化物とすることが出来る。例えば、本発明のエポキシ樹脂と硬化剤、並びに必要により硬化促進剤、無機充填剤、配合剤及び各種熱硬化性樹脂とを必要に応じて押出機、ニーダ、ロール等を用いて均一になるまで充分に混合して得られた本発明のエポキシ樹脂組成物を、溶融注型法あるいはトランスファー成型法やインジェクション成型法、圧縮成型法等によって成型し、更に８０〜２００℃で２〜１０時間加熱することにより本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物を得ることが出来る。 The epoxy resin composition of the present invention can be obtained by uniformly mixing the above components. The epoxy resin composition of the present invention can be easily made into a cured product by a method similar to a conventionally known method. For example, until the epoxy resin of the present invention and a curing agent, and if necessary, a curing accelerator, an inorganic filler, a compounding agent and various thermosetting resins are made uniform using an extruder, a kneader, a roll or the like as necessary The epoxy resin composition of the present invention obtained by thorough mixing is molded by a melt casting method, a transfer molding method, an injection molding method, a compression molding method, or the like, and further heated at 80 to 200 ° C. for 2 to 10 hours. Thus, a cured product of the epoxy resin composition of the present invention can be obtained.
また本発明のエポキシ樹脂組成物は場合により溶媒を含んでいてもよい。溶媒を含むエポキシ樹脂組成物（エポキシ樹脂ワニス）をガラス繊維、カ−ボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アルミナ繊維、紙などの基材に含浸させて加熱乾燥して得たプリプレグを熱プレス成形することにより、本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物とすることができる。溶媒を含む場合の溶媒の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該溶媒の総量に対して通常１０〜７０質量％、好ましくは１５〜７０質量％程度である。また、該溶媒を含むエポキシ樹脂組成物は下記ワニスとしても使用できる。該溶媒としては例えばγ−ブチロラクトン類、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン等のアミド系溶媒、テトラメチレンスルフォン等のスルフォン類、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のエーテル系溶媒、好ましくは低級アルキレングリコールモノ又はジ低級アルキルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、好ましくは２つのアルキル基が同一でも異なってもよいジ低級アルキルケトン、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶媒が挙げられる。これら溶媒は単独で用いても、また２種以上を混合して用いてもよい。また、剥離フィルム上に前記ワニスを塗布して加熱下で溶媒を除去し、Ｂステージ化を行うことによりシート状の接着剤を得ることが出来る。このシート状接着剤は多層基板などにおける層間絶縁層として使用することが出来る。 The epoxy resin composition of the present invention may optionally contain a solvent. A prepreg obtained by impregnating a base material such as glass fiber, carbon fiber, polyester fiber, polyamide fiber, alumina fiber or paper with an epoxy resin composition (epoxy resin varnish) containing a solvent and drying by heating is subjected to hot press molding. By doing, it can be set as the hardened | cured material of the epoxy resin composition of this invention. When the solvent is included, the content of the solvent is usually about 10 to 70% by mass, preferably about 15 to 70% by mass with respect to the total amount of the epoxy resin composition of the present invention and the solvent. Moreover, the epoxy resin composition containing this solvent can be used also as the following varnish. Examples of the solvent include amide solvents such as γ-butyrolactone, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylimidazolidinone, and sulfones such as tetramethylene sulfone. , Ether solvents such as diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether monoacetate, propylene glycol monobutyl ether, preferably ketones such as lower alkylene glycol mono or di-lower alkyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone System solvents, preferably dialkyl alkyl ketones in which two alkyl groups may be the same or different, toluene, xylene, etc. Aromatic solvents can be mentioned. These solvents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, a sheet-like adhesive agent can be obtained by apply | coating the said varnish on a peeling film, removing a solvent under heating, and performing B-stage. This sheet-like adhesive can be used as an interlayer insulating layer in a multilayer substrate or the like.
本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される各種用途に使用できる。具体的な用途としては、例えば、接着剤、塗料、コーティング剤、成形材料（シート、フィルム、ＲＰ等を含む）、絶縁材料（プリント基板、電線被覆等を含む）、封止剤の他、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。
接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、ＢＧＡ補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）、異方性導電性ペースト（ＡＣＰ）等の実装用接着剤等が挙げられる。
封止剤としては、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、ＩＣ、ＬＳＩ等用のポッティング、ディッピング、トランスファーモールド封止、ＩＣ、ＬＳＩ類のＣＯＢ、ＣＯＦ、ＴＡＢ等用のポッティング封止、フリップチップ等用のアンダーフィル、ＱＦＰ、ＢＧＡ、ＣＳＰ等のＩＣパッケージ類実装時の封止（補強用アンダーフィルを含む）等を挙げることができる。
The cured product of the epoxy resin composition of the present invention can be used for various applications in which a thermosetting resin such as an epoxy resin is used. Specific applications include, for example, adhesives, paints, coating agents, molding materials (including sheets, films, RP, etc.), insulating materials (including printed circuit boards, wire coatings, etc.), sealants, etc. Examples include additives to resins and the like.
Examples of the adhesive include civil engineering, architectural, automotive, general office, and medical adhesives, and electronic material adhesives. Among these, adhesives for electronic materials include interlayer adhesives for multilayer substrates such as build-up substrates, die bonding agents, semiconductor adhesives such as underfills, BGA reinforcing underfills, anisotropic conductive films ( ACF) and an adhesive for mounting such as anisotropic conductive paste (ACP).
Sealing agents include capacitors, transistors, diodes, light emitting diodes, potting, dipping, transfer mold sealing for ICs, LSIs, potting sealings for ICs, LSIs such as COB, COF, TAB, flip chips, etc. Underfill, and sealing (including reinforcing underfill) when mounting IC packages such as QFP, BGA, and CSP.
以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお、分析に用いた機器及び諸条件は以下のとおりである。
融点（ＤＳＣ測定の吸熱ピーク）
測定機器 ：ＤＳＣ６２００（セイコー電子工業株式会社製）
昇温速度 ：１０℃／ｍｉｎ
パン ：Ａｌパン
ＮＭＲ（核磁気共鳴）
測定機器 ：Ｇｅｍｉｎｉ３００（バリアン社製）
使用溶媒 ：ＤＭＳＯ−ｄ６
測定温度 ：２５℃
熱伝導率
測定機器 ：ＵＮＩＴＨＥＲＭ ＭＯＤＥＬ２０２２（ＴＨＥＲＭＡＬ
ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ社製）
測定温度 ：３０℃
ガラス転移点
測定機器 ：ＤＭＡ２９８０（ＴＡｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）
昇温速度 ：２℃／ｍｉｎ
ゲルパーミエイションクロマトグラフィー
ポンプ ：Ｌ−６０００型（日立製作所製）
カラム ：Ｓｈｏｄｅｘ ＫＦ−８０２＋ＫＦ−８０２．５＋ＫＦ−８０３（昭和電
工製）
検出器 ：ＲＩ検出器・Ｓｈｏｄｅｘ ＲＩ−１０１（昭和電工製）
溶離液 ：テトラヒドロフラン
流量 ：１ｍｉｎ／ｍｉｎ
温度 ：４０℃
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The equipment and conditions used for the analysis are as follows.
Melting point (endothermic peak of DSC measurement)
Measuring instrument: DSC6200 (manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.)
Temperature increase rate: 10 ° C / min
Pan: Al pan NMR (nuclear magnetic resonance)
Measuring instrument: Gemini 300 (manufactured by Varian)
Solvent used: DMSO-d6
Measurement temperature: 25 ° C
Thermal conductivity measuring instrument: UNITHERM MODEL 2022 (THERMAL
CONDUCTIVITY INSTRUMENT
Measurement temperature: 30 ° C
Glass transition point measuring instrument: DMA2980 (TAinstruments)
Temperature increase rate: 2 ° C / min
Gel permeation chromatography pump: L-6000 type (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Column: Shodex KF-802 + KF-802.5 + KF-803 (Showa Denden
Craft)
Detector: RI detector / Shodex RI-101 (Showa Denko)
Eluent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1 min / min
Temperature: 40 ° C
合成例１（式（２）におけるＲ及びＲ’が全て水素原子である多価フェノール化合物の合成）
攪拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド２４４ｇ（２ｍｏｌ）、ヒドラジン一水和物（純度８０％）６２．６ｇ（１ｍｏｌ）、エタノール４００ｇ、塩化亜鉛０．２ｇを仕込み、攪拌しながら７０℃まで昇温して溶解させた。７０℃で４時間反応させた後、室温まで冷却して析出した結晶を濾過し、エタノールで洗浄して得られた結晶を真空乾燥することにより多価フェノール化合物（ａ）を２１０ｇ得た。得られた多価フェノール化合物（ａ）の融点は２３０℃であった。
Synthesis Example 1 (Synthesis of a polyhydric phenol compound in which R and R ′ in formula (2) are all hydrogen atoms)
A flask equipped with a stirrer, reflux condenser, and stirrer was charged with 244 g (2 mol) of p-hydroxybenzaldehyde, 62.6 g (1 mol) of hydrazine monohydrate (purity 80%), 400 g of ethanol, and 0.2 g of zinc chloride. The solution was heated to 70 ° C. with stirring and dissolved. After making it react at 70 degreeC for 4 hours, it cooled to room temperature, the crystal | crystallization which precipitated was filtered, and 210g of polyhydric phenol compounds (a) were obtained by vacuum-drying the crystal | crystallization obtained by wash | cleaning with ethanol. The melting point of the obtained polyhydric phenol compound (a) was 230 ° C.
実施例１（式（１）におけるＲ及びＲ’が全て水素原子でありｎが０．９であるエポキシ樹脂の合成）
攪拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、合成例１で得られた多価フェノール化合物（ａ）１２０ｇ（０．５ｍｏｌ）、エピクロルヒドリン１８６ｇ（２ｍｏｌ）、水１９．８ｇ（１．１ｍｏｌ）、メタノール３００ｇを仕込み、攪拌しながら６０℃まで昇温して溶解させた。これにフレーク状水酸化ナトリウム（純度９９％）４４ｇ（１．１ｍｏｌ）を６０分間かけて添加し、その後６０℃で３時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却して析出した結晶および無機塩を濾過し、水洗を繰り返すことで無機塩を除去して得られた結晶を真空乾燥することにより本発明のエポキシ樹脂（Ａ）を１２０ｇ得た。
エポキシ樹脂（Ａ）のＤＳＣ測定の結果、１２７℃と１３８℃に吸熱ピークが観察された。得られたエポキシ樹脂（Ａ）の1Ｈ−ＮＭＲスペクトルを図１に示す。
塩酸−ジオキサン法で測定したエポキシ樹脂（Ａ）のエポキシ当量は３０９ｇ／ｅｑ．であった。また、ゲルパーミエイションクロマトグラフィーの測定結果を元に、ｎ＝０成分とｎ＝１成分のＲＩ検出器による面積比から算出したエポキシ樹脂（Ａ）の式（１）におけるｎの値は０．９であった。
Example 1 (Synthesis of epoxy resin in which R and R ′ in formula (1) are all hydrogen atoms and n is 0.9)
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a stirrer, the polyphenol compound (a) 120 g (0.5 mol) obtained in Synthesis Example 1, 186 g (2 mol) epichlorohydrin, 19.8 g (1.1 mol) water Then, 300 g of methanol was charged, and the mixture was heated to 60 ° C. and dissolved while stirring. 44 g (1.1 mol) of flaky sodium hydroxide (purity 99%) was added to this over 60 minutes, and then reacted at 60 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the crystals and inorganic salts precipitated by cooling to room temperature are filtered, and the crystals obtained by removing the inorganic salts by repeated washing with water are vacuum dried to obtain 120 g of the epoxy resin (A) of the present invention. Obtained.
As a result of DSC measurement of the epoxy resin (A), endothermic peaks were observed at 127 ° C and 138 ° C. A 1 H-NMR spectrum of the obtained epoxy resin (A) is shown in FIG.
The epoxy equivalent of the epoxy resin (A) measured by the hydrochloric acid-dioxane method was 309 g / eq. Met. Moreover, the value of n in the formula (1) of the epoxy resin (A) calculated from the area ratio by the RI detector of n = 0 component and n = 1 component based on the measurement result of gel permeation chromatography is 0. .9.
実施例２（本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物の熱伝導率の測定）
実施例１で得られたエポキシ樹脂（Ａ）１０．４ｇと硬化剤としてジアミノジフェニルメタン２ｇとを混合し、１７５℃で硬化して硬化物を得た。この硬化物の３０℃における熱伝導率は０．４６Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、ガラス転移点は２０３℃であった。
Example 2 (Measurement of thermal conductivity of cured product of epoxy resin composition of the present invention)
10.4 g of the epoxy resin (A) obtained in Example 1 and 2 g of diaminodiphenylmethane as a curing agent were mixed and cured at 175 ° C. to obtain a cured product. The cured product had a thermal conductivity at 30 ° C. of 0.46 W / (m · K) and a glass transition point of 203 ° C.
比較例１（比較用エポキシ樹脂組成物の硬化物の熱伝導率の測定）
下記式（５）及び（６）で示されるエポキシ樹脂を等モルづつ含有するビフェニル型エポキシ樹脂（商品名：ＹＬ６１２１Ｈ、ジャパンエポキシレジン株式会社製、エポキシ当量１７５ｇ／ｅｑ．）１８０ｇと、硬化剤としてジアミノジフェニルメタンを５１ｇとを混合し、１７５℃で硬化して硬化物を得た。この硬化物の３０℃における熱伝導率は０．３１Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、ガラス転移点は１９２℃であった。
Comparative Example 1 (Measurement of thermal conductivity of cured product of comparative epoxy resin composition)
180 g of biphenyl type epoxy resin (trade name: YL6121H, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent 175 g / eq.) Containing an epoxy resin represented by the following formulas (5) and (6) in equimolar amounts, Diaminodiphenylmethane was mixed with 51 g and cured at 175 ° C. to obtain a cured product. The cured product had a thermal conductivity of 0.31 W / (m · K) at 30 ° C. and a glass transition point of 192 ° C.
合成例２（式（１）におけるＲ及びＲ’が全て水素原子でありｎが０である比較用エポキシ樹脂の合成）
攪拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、合成例１で得られた多価フェノール化合物（ａ）４８ｇ（０．２ｍｏｌ）、エピクロルヒドリン７３９ｇ（７．９ｍｏｌ）、水７．６ｇ（０．４２ｍｏｌ）、メタノール２８８ｇを仕込み、攪拌しながら６０℃まで昇温して溶解させた。これにフレーク状水酸化ナトリウム（純度９９％）１６ｇ（０．４ｍｏｌ）を６０分間かけて添加し、その後６０℃で３時間反応させた。反応終了後、室温まで冷却して析出した結晶および無機塩を濾過し、水洗を繰り返すことで無機塩を除去して得られた結晶を真空乾燥することにより比較用のエポキシ樹脂（Ｂ）を４５ｇ得た。
エポキシ樹脂（Ｂ）のＤＳＣ測定の結果、１６２℃及び１７９℃に吸熱ピークが観察された。また、ゲルパーミエイションクロマトグラフィーの測定結果から、エポキシ樹脂（Ｂ）は式（１）におけるｎ＝０成分のみであった。
Synthesis Example 2 (Synthesis of comparative epoxy resin in which R and R ′ in formula (1) are all hydrogen atoms and n is 0)
In a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a stirrer, 48 g (0.2 mol) of the polyphenol compound (a) obtained in Synthesis Example 1, 739 g (7.9 mol) of epichlorohydrin, 7.6 g of water (0. 42 mol) and 288 g of methanol were charged and dissolved by heating to 60 ° C. with stirring. To this, 16 g (0.4 mol) of flaky sodium hydroxide (purity 99%) was added over 60 minutes, and then reacted at 60 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, the crystals and inorganic salts deposited by cooling to room temperature are filtered, and the crystals obtained by removing the inorganic salts by repeated washing with water are vacuum dried to obtain 45 g of a comparative epoxy resin (B). Obtained.
As a result of DSC measurement of the epoxy resin (B), endothermic peaks were observed at 162 ° C. and 179 ° C. Moreover, from the measurement result of the gel permeation chromatography, the epoxy resin (B) was only n = 0 component in Formula (1).
比較例２（比較用のエポキシ樹脂（Ｂ）を用いた組成物の硬化物の熱伝導率の測定）
合成例２で得られたエポキシ樹脂（Ｂ）３９．６ｇと硬化剤としてジアミノジフェニルメタン１１．２ｇとを混合し、１７５℃で硬化して硬化物を得た。この硬化物の３０℃における熱伝導率は０．３９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、ガラス転移点は２２５℃であった。
Comparative Example 2 (Measurement of thermal conductivity of cured product of composition using comparative epoxy resin (B))
39.6 g of the epoxy resin (B) obtained in Synthesis Example 2 and 11.2 g of diaminodiphenylmethane as a curing agent were mixed and cured at 175 ° C. to obtain a cured product. The cured product had a thermal conductivity at 30 ° C. of 0.39 W / (m · K) and a glass transition point of 225 ° C.
本発明のエポキシ樹脂は２官能であるにもかかわらず融点が低く、また該エポキシ樹脂を含有する本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物は高い耐熱性を示すと共に従来のエポキシ樹脂の硬化物よりも極めて高い熱伝導率を示す。従って、電気・電子部品製造用の材料やＣＦＲＰを始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に使用する場合に極めて有用である。 The epoxy resin of the present invention has a low melting point in spite of being bifunctional, and the cured product of the epoxy resin composition of the present invention containing the epoxy resin exhibits high heat resistance and is higher than the cured product of the conventional epoxy resin. Also exhibits extremely high thermal conductivity. Therefore, it is extremely useful when used for materials for electrical / electronic parts production, various composite materials including CFRP, adhesives, paints and the like.
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