JP2010235838A - エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、着色が少なく、硬化性に優れたエポキシ樹脂、並びに耐熱性、光線透過率、耐光性および耐クラック性のいずれにも優れたエポキシ樹脂硬化物を提供することである。
【解決手段】一般式（１）で表され、過酸化物化が３０ｍｅｑ／ｋｇ以下であるエポキシ樹脂（Ａ）；前記エポキシ樹脂、並びに硬化剤（Ｈ１）および／または硬化触媒（Ｈ２）を含有するエポキシ樹脂組成物；前記エポキシ樹脂組成物より得られる硬化物である。
【化５】

［式中、Ｒ¹は炭素数１〜２０の直鎖または分岐アルキレン基を表す。］
【選択図】なし

Description

本発明は、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物およびその硬化物に関する。さらに詳細には、特定の脂環式構造を有する過酸化物価が低いエポキシ樹脂、該エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物、その硬化物、並びに前記エポキシ樹脂から得られる塗料、接着剤および成形体に関するものである。

従来、エポキシ樹脂は、注型、封止および積層板等の電気・電子分野、さらには粘接着剤、塗料および複合材料等の分野に広く使用されている。特に液状のエポキシ樹脂は、常温での作業性に優れるため建築物の防食塗料材料や注型用材料として、或いは、半導体素子に樹脂をコーティングして封止に用いる液状封止材料、ベアチップ封止材料や、ダイボンディング材料および銀ペースト用導電接着材料として半導体封止用に好適に使用されている。液状のエポキシ樹脂のうち、低粘度で光透過性や耐光性レベルが高いエポキシ樹脂としては、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート構造をもった脂環式エポキシ樹脂が知られている（非特許文献１）。しかし、このエポキシ樹脂は、耐クラック性が充分ではない。また、アミン系硬化剤やフェノール系硬化剤では反応が遅くて実使用には耐えられないものが多いという問題点があった。一方、アミン系硬化剤やフェノール系硬化剤での反応性も高い脂環式エポキシ樹脂として、ノルボルネン骨格を有するエポキシ樹脂が提案されている（特許文献１、２）。しかしながら、上記のいずれの脂環式エポキシ樹脂も通常は過酢酸などの強力な酸化剤を用いて製造されるため生産工程上の危険性を伴うことが多く、しかも、酸化反応後に残存もしくは副生する過酸化物を還元剤などで処理をおこなっても過酸化物が低減されにくく、かつ、残存する微量の還元剤が樹脂の着色原因となることが多かった。また、エポキシ樹脂の光透過性を向上させるために、前者のエポキシ樹脂（非特許文献１）のように低分子のものは蒸留精製されるが、蒸留時の加熱によって過酸化物が新たに発生するため、過酸化物の低減は困難であった。また、後者のエポキシ樹脂（特許文献１、２）のように蒸留精製が困難なものは、着色を改善することは困難であった。さらに、いずれの場合も保管中に過酸化物価が上昇し、金属の腐食や樹脂強度の劣化の原因となっている。すなわち、従来のエポキシ樹脂は、光透過性、耐光性および耐クラック性を満足するものはなく、これらを満足する液状の新規エポキシ樹脂が望まれていた。さらに、保管安定性や樹脂強度劣化の原因となる過酸化物価の低いエポキシ樹脂が求められていた。

「エポキシ樹脂ハンドブック」新保正樹、日刊工業新聞社 昭和６２年発行

米国特許第３，４５９，７７５号明細書 米国特許第３，９２７，１１６号明細書

本発明の課題は、着色が少なく、硬化性に優れたエポキシ樹脂、並びに耐熱性、光線透過率、耐光性および耐クラック性のいずれにも優れたエポキシ樹脂硬化物を提供することである。

本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、一般式（１）で表され、過酸化物価が３０ｍｅｑ／ｋｇ以下であるエポキシ樹脂（Ａ）；前記エポキシ樹脂、並びに硬化剤（Ｈ１）および／または硬化触媒（Ｈ２）を含有するエポキシ樹脂組成物；前記エポキシ樹脂より得られる硬化物、塗料、接着剤および成形体である。

［式中、Ｒ¹は炭素数１〜２０の直鎖または分岐アルキレン基を表す。］

本発明のエポキシ樹脂は、着色が少なく、かつさまざまな硬化剤との硬化性に優れる。さらに、本発明のエポキシ樹脂を用いた場合、光透過性、耐光性および耐クラック性のいずれにも優れるエポキシ樹脂硬化物が得られる。また、本発明のエポキシ樹脂は、不飽和化合物の酸化反応で得られるが、タングステン化合物と相間移動触媒の存在下で、過酸化水素で酸化反応させる方法で得られた場合は、不純物としての金属および過酸化物等の含
有量が特に少ない。

実施例１で得られたエポキシ樹脂（Ａ−１）の¹Ｈ−ＮＭＲチャートである。 実施例１で得られたエポキシ樹脂（Ａ−１）の¹³Ｃ−ＮＭＲチャートである。 実施例１で得られたエポキシ樹脂（Ａ−１）のＩＲチャートである。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）を表す一般式（１）において、Ｒ¹としては炭素数１〜２０の直鎖または分岐アルキレン基が挙げられる。直鎖アルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基、ノナデシレン基およびエイコシレン基等が挙げられる。分岐アルキレン基としては、イソプロピレン基、イソブチレン基および２-エチルヘキシレン基等が挙げられる。

エポキシ樹脂（Ａ）の具体例としては、エチレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル、プロピレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル、ブチレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル、ペンチレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル、オクチレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテルおよび２−エチルヘキシレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル等が挙げられる。これらのうち、耐熱性の観点から、エチレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル、プロピレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテルおよびブチレングリコール−ビス（２−エポキシビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテルが好ましい。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は、過酸化物価が３０ｍｅｑ／Ｋｇ以下であり、好ましくは２０ｍｅｑ／Ｋｇ以下、さらに好ましくは１０ｍｅｑ／Ｋｇ以下である。３０ｍｅｑ／Ｋｇ以下であると、金属の腐食や樹脂強度の低下が少なく、耐光性が良好であるため、防食塗料材料、光半導体用封止剤および光学部品用接着剤等の用途に適する。また、１０ｍｅｑ／Ｋｇ以下であると、耐光試験後の透過率の低下がさらに少なくなる。

過酸化物価（ｍｅｑ／Ｋｇ）の測定方法としては、日本油化学協会編「基礎油脂分析試験法」（１９９９年発行）に記載の方法に基づき、試料にヨウ化カリウムを加えた場合に遊離されたヨウ素のミリ当量数を試料１ｋｇ当たりに換算して求める方法などが挙げられる。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は、金属含量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。２０ｐｐｍ以下であると、着色がすくなく、電気特性等が良好になり、アンダーフィル剤、半導体用封止剤、ビルドアップ基板用樹脂および光半導体用封止剤等の用途に適する。含有する金属としては、各種の金属が挙げられるが、通常、ナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属、アルミニウムおよびカルシウムなどのアルカリ土類金属、並びにタングステン、モリブデンおよびチタンなど酸化触媒由来の金属などが挙げられる。金属含量（ｐｐｍ）の測定方法としては、ＩＣＰ発光分析などが挙げられる。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は、ハーゼン色数が５０以下であることが好ましく、３０以下であることがさらに好ましい。５０以下であると、顔料や染料を混合した場合の色再現性がよく、可視光透過性が高い。また、光を透過できるため、光硬化も可能である。そのため、マイクロレンズ、光半導体用封止剤、光学部品用接着剤、光ファイバー用コーティング剤および光造形用樹脂等の用途に適する。色数（ＡＰＨＡ）は、ＡＳＴＭ−Ｄ−１２０９に準拠して、ＡＰＨＡ標準液と目視比較することにより求めることができる。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は通常は２５℃で液状であり、かつ低粘度であり、粘度は２５℃で２００〜５００ｍＰａ・ｓである。粘度はＢ型回転粘度計を用いて測定できる。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）の製造法としては、以下の製法（１）〜製法（３）の３種の方法等が挙げられる。

製法（１）：タングステン化合物（Ｄ）と相間移動触媒（Ｅ）の存在下で、一般式（２）で表される不飽和化合物（Ｂ）を過酸化水素（Ｃ）で酸化反応させる方法

式中、Ｒ¹は炭素数１〜２０の直鎖または分岐アルキル基を表し、一般式（１）におけるＲ¹と同様の基である。

製法（２）：一般式（２）で表される不飽和化合物（Ｂ）または不飽和化合物（Ｂ）を含む溶液を有機過酸化物（例えば過安息香酸、過ギ酸、過フタル酸、過プロピオン酸、過酢酸あるいはトリフルオロ過酢酸など）で酸化した後、揮発分を共弗除去し、得られた粗エポキシ樹脂を蒸留精製し、さらには残存する酸化剤を還元剤（例えばヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、ボラン、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸ナトリウム、水素化アルミニウムリチウムおよびチオ硫酸ナトリウムなど）での還元−活性炭吸着−ろ過を繰り返し行い精製する方法

製法（３）：チタンゼオライトと分子状酸素を用いて不飽和化合物（Ｂ）を酸化する方法

これらのうち好ましいのは製法（１）の方法である。製法（１）の方法は、安価で取り扱いのし易い過酸化水素を使用し、不飽和基を高選択的に酸化し、かつ副生物が少なく、精製工程も比較的容易である。しかも得られたエポキシ樹脂（Ａ）は、色相が良好で、金属含量も少なく、かつ過酸化物が少ない。また、通常、酸化反応で得られたエポキシ樹脂は、原因は不明であるが、室温での保管中（特に太陽光下）に次第に過酸化物価が上昇する傾向が見られ、金属の腐食や樹脂強度の劣化の原因となりやすいが、製法（１）で得られたエポキシ樹脂は、過酸化物価の上昇が非常に少ない傾向にあり特に好ましい。
また、製法（１）は、製法（３）に比べて、分子状酸素による酸化反応ではないので、不飽和基のエポキシ基への転化率が高く、かつ反応がエポキシ基でとどまりやすく開環してグリコールにまでなりにくいという観点で好ましい。

以下において、製法（１）について詳述する。
製法（１）において原料となる一般式（２）で表される不飽和化合物（Ｂ）は、前記一般式（１）におけるエポキシ基がビニル基である化合物であり、例えば、エチレングリコール−ビス（２−ビニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテル、プロピレングリコール−ビス（２−ビニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテルおよびブチレングリコール−ビス（２−ビニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５（６）−イル）エーテルなどが挙げられる。

不飽和化合物（Ｂ）の製造法としては、２−ビニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−エンのシクロ環の二重結合に、酸触媒下でアルキレングリコールのプロトンを付加させてエーテル化する方法、並びに２−ビニルビシクロ［２．２．１］ヘプト−５−オールとアルキレングリコールを酸触媒下で減圧脱水し、エーテル化する方法などが挙げられる。
これらのエーテル化反応の反応条件は、例えば特開昭６１−５１５７０号公報などに記載されており、酸触媒としては、三フッ化ホウ素・ＴＨＦ錯体、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯体、三塩化アルミ、ヘテロポリ酸、ベンゼンスルホン酸またはメタロシリケートなどが使用できる。また、前者の反応温度は４０〜１６０℃が好ましく、後者の場合は１００〜１８０℃が好ましい。

製法（１）において使用されるタングステン化合物（Ｄ）としては、タングステン酸（Ｄ１）、タングステン酸塩（Ｄ２）およびこれらの併用が挙げられる。

タングステン酸（Ｄ１）としては、タングステン酸（Ｈ₂ＷＯ₄）ケイタングステン酸（Ｈ₄［ＳｉＷ₁₂Ｏ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）、リンタングステン酸 （Ｈ₃［ＰＷ₁₂Ｏ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）、リンバナドタングステン酸（Ｈ_3+m［ＰＶ_mＷ_12-mＯ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）、ケイモリブドタングステン酸（Ｈ₄［ＳｉＭｏ_mＷ_12-mＯ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）、リンモリブドタングステン酸（Ｈ₃［ＰＭｏ_mＷ_12-mＯ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）（ただし、ｍは１〜１１の整数を、ｘは１以上の整数を示す。）等が挙げられる。これらのタングステン酸（Ｄ１）のうち好ましいのはタングステン酸（Ｈ₂ＷＯ₄）、ケイタングステン酸（Ｈ₄［ＳｉＷ₁₂Ｏ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）およびリンタングステン酸（Ｈ₃［ＰＷ₁₂Ｏ₄₀］．ｘＨ₂Ｏ）である。

タングステン酸塩（Ｄ２）としては、上記タングステン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、銅塩、金塩、ガリウム塩およびアンモニウム塩が挙げられる。タングステン酸塩（Ｄ２）の好ましい例としては、上記の好ましいタングステン酸のナトリウム塩、カリウム塩、バリウム塩、セシウム塩、カルシウム塩およびアンモニウムなどが挙げられる。

タングステン化合物（Ｄ）の使用量は、二重結合に対してタングステン原子の当量が０．００１当量〜０．１当量であり、好ましくは０．０１当量〜０．０５当量である。

製法（１）で必須の過酸化水素（Ｃ）は、１重量％〜６０重量％の過酸化水素水として使用されるのが好ましい。

製法（１）では、タングステン化合物（Ｄ）と過酸化水素（Ｃ）以外に、さらに反応収率を向上させるために、相間移動触媒（Ｅ）を併用する。相間移動触媒（Ｅ）としては、第四級アンモニウム塩（Ｅ１）および第四級ホスホニウム塩（Ｅ２）などが挙げられる。

第四級アンモニウム塩（Ｅ１）としては、アルキル基の炭素数が１〜１８の、ハロゲン化テトラアルキルアンモニウム、ハロゲン化ベンジルトリアルキルアンモニウム、リン酸水素化テトラアルキルアンモニウム、リン酸水素化ベンジルトリアルキルアンモニウム、硫酸水素化テトラアルキルアンモニウムおよび硫酸水素化ベンジルトリアルキルアンモニウムなどが挙げられる。

第四級ホスホニウム塩（Ｅ２）としては、例えばアルキル基の炭素数が１〜１８の、ハロゲン化テトラアルキルホスホニウム、ハロゲン化テトラフェニルホスホニウム、リン酸水素化テトラアルキルホスホニウム、リン酸水素化テトラフェニルホスホニウム、硫酸水素化テトラアルキルホスホニウムおよび硫酸水素化テトラフェニルホスホニウムなどが挙げられる。

これらの相間移動触媒（Ｅ）のうちの好ましいのは、反応速度の観点から、硫酸水素化トリオクチルメチルアンモニウム、硫酸水素化ジラウリルジメチルアンモニウム、硫酸水素化ラウリルトリメチルアンモニウム、硫酸水素化ステアリルトリメチルアンモニウム、硫酸水素化ラウリルジメチルベンジルアンモニウム、硫酸水素化ステアリルジメチルアンモニウム、硫酸水素化トリカプリルメチルアンモニウム、硫酸水素化ジデシルジメチルアンモニウム、硫酸水素化テトラブチルアンモニウム、硫酸水素化ベンジルトリメチルアンモニウムおよび硫酸水素化ベンジルトリエチルアンモニウムである。

製法（１）では、さらにリン酸塩（Ｆ）を共存させると、活性の高いリンタングステンクラスターが反応系中に得られ、反応速度が向上するため、併用することが好ましい。この目的で使用できるリン酸塩（Ｆ）としては、アニオン成分がＰＯ₄ ^3-で表される化合物であればよく、有機リン酸塩（Ｆ１）および無機リン酸塩（Ｆ２）が挙げられる。

有機リン酸塩（Ｆ１）としては、リン酸三（テトラアルキルアンモニウム）、リン酸水素二（テトラアルキルアンモニウム）およびリン酸二水素（テトラアルキルアンモニウム）などが挙げられる。

無機リン酸塩（Ｆ２）としては、ポリリン酸、ピロリン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素アンモニウムおよびリン酸二水素アンモニウムなどが挙げられる。

リン酸塩（Ｆ）のうちの好ましいのは、酸化反応中のｐＨが安定化するという観点から、リン酸ナトリウム、リン酸カリウムおよびリン酸アンモニウムであり、特に好ましくはリン酸アンモニウムである。

製法（１）における各原料の投入方法は、全ての原料を一括して系内に投入してもよいし、任意の２つ以上を混合し、その混合物を系内に投入してもよいし、それらを滴下してもよい。

酸化反応は、溶媒の存在下または非存在下のいずれで行ってもよい。溶媒は、有機基質並びに目的生成物の種類、その溶解性および沸点などにより適宜選択できる。溶媒としては、通常の化学反応に使用される芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、ケトン、アミド、ニトリルおよび鎖状もしくは環状エーテルなどが挙げられる。これらの溶媒は一種で、または二種以上混合して用いられる。

酸化反応温度は、反応基質や反応の種類などに応じ、反応速度および反応選択性を考慮して適宜選択できるが、例えば、０〜１００℃、好ましくは５０〜８０℃程度である。反応は常圧で行ってもよく、加圧下に行ってもよい。また、反応はバッチ式、セミバッチ式または連続式などの何れの方法で行ってもよい。

酸化反応によって得られた化合物は、抽出、分液、ろ過、遠心分離および／または蒸留などの通常の方法によって精製分離される。製法（１）における酸化反応用触媒は、水に対する溶解性が高く、疎水性の有機溶媒への溶解性が低いため、抽出、分液、吸着およびろ過などによる方法が好ましい。特に好ましいのは、アルカリ水溶液で水洗した後、分液し、有機相の不純物を吸着剤で吸着してろ過する方法である。アルカリ水溶液としては、５〜５０重量％の水酸化ナトリウムや水酸化カリウムの水溶液が使用できる。吸着剤としては、アルミナおよびシリカなどが挙げられる。

製法（１）により、過酸化物価が３０ｍｅｑ／Ｋｇ以下で、金属含量が２０ｐｐｍ以下、かつハーゼン色数が５０以下のエポキシ樹脂（Ａ）を安価で汎用性の高い酸化触媒で高選択的に比較的容易な工程で製造することが可能である。

本発明のエポキシ樹脂（Ａ）は、前記製法（２）でも製造することができる。ただし、製法（２）は、粗エポキシ樹脂の蒸留精製の後、残存する酸化剤の還元−活性炭吸着−ろ過を繰り返し行い精製する必要があり、比較的煩雑な精製工程が必要であり、前記製法（１）の方が好ましい。なお、製法（２）における粗エポキシ樹脂の蒸留精製工程までは、特許文献１および２の方法であり、製法（２）で、酸化剤の還元−活性炭吸着−ろ過の繰り返しを行わなければ、過酸化物価が３０ｍｅｑ／Ｋｇを超え、しかも着色が非常に強い（例えば色数２４０以上）エポキシ樹脂が得られるのみである。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、前記エポキシ樹脂（Ａ）、並びに硬化剤（Ｈ１）および／または硬化触媒（Ｈ２）を含有するエポキシ樹脂組成物である。

硬化剤（Ｈ１）としては通常のエポキシ樹脂用硬化剤が挙げられ、例えば、アミン系硬化剤、カルボン酸系硬化剤、塩基性活性水素化合物、イミダゾール類、ポリメルカプタン系硬化剤、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂および潜在性硬化剤などが挙げられる。

アミン系硬化剤としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびテトラエチレンペンタミンなどのポリメチレンジアミン；メンセンジアミン、イソフォロンジアミン、ビス（４−アミノ−３−メチルシクロヘキシル）メタン、Ｎ−アミノエチルピペラジンおよびジアミノジシクロヘキシルメタンなどの脂環式ポリアミン；メタキシリレンジアミンなどの芳香環を含む脂肪族ポリアミン；芳香族ポリアミン；アミンアダクト（ポリアミンエポキシ樹脂アダクト）；およびケチミン；などが挙げられる。

カルボン酸系硬化剤としては、アジピン酸などのポリカルボン酸系硬化剤；並びに、無水フタル酸、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、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、メチル無水ハイミック酸、無水ナジック酸および無水トリメリット酸などの酸無水物系硬化剤が挙げられる。

塩基性活性水素化合物としては、ジシアンジアミドおよび有機酸ジヒドラジドなどが挙げられる。イミダゾール類としては、２−メチルイミダゾールなどが挙げられる。ポリメルカプタン系硬化剤、多価フェノール類および潜在性硬化剤としては、例えば特開２００７−２６２２０４号公報記載のものが挙げられる。本発明のエポキシ樹脂組成物には、これら硬化剤（Ｈ１）の１種または２種以上を混合して用いることができる。

硬化剤（Ｈ１）のうち、透明性の観点から、酸無水物系硬化剤が好ましく、さらにはテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸およびメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましい。

硬化触媒（Ｈ２）としては、通常のエポキシ樹脂に使用される、硬化促進剤、光カチオン重合開始剤および熱カチオン重合開始剤などが挙げられる。

硬化促進剤としては、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類およびルイス酸などが挙げられる。光カチオン重合開始剤および熱カチオン重合開始剤としては、炭化水素基を有するオニウム塩、アレン−イオン錯体、シラノールまたはフェノール類／キレート化合物触媒、スルホン酸エステルおよびイミドスルホネートなどが挙げられ、その他、国際公開パンフレットＷＯ２００５−０９０３２５号記載のものが挙げられる。

本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらにその他の添加物を含有してもよい。その他の添加物としては無機充填剤、顔料、難然剤、揺変性付与剤、流動性向上剤、離型剤（カルナバワックスおよびＯＰワックスなど）、カップリング剤（γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなど）、着色剤（カーボンブラックなど）、難燃剤（三酸化アンチモンなど）、低応力化剤（シリコンオイルなど）および滑剤（ステアリン酸カルシウムなど）などを使用できる。

本発明のエポキシ樹脂組成物において、硬化剤（Ｈ１）はエポキシ基に対して通常０．５〜３当量部の配合比率であり、硬化触媒（Ｈ２）は、エポキシ樹脂１００重量部に対して通常０．２〜５重量部の配合比率である。

また、エポキシ樹脂組成物には、本発明のエポキシ樹脂以外に、分子中にエポキシ基を２個以上有する通常のエポキシ樹脂を併用してもよい。例を挙げれば；２価フェノール類のジグリシジルエーテル、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、フルオレンビスフェノール、４，４’−ビフェノール、２，２’−ビフェノール、ハイドロキノンおよびレゾルシンなどのジグリシジルエーテル；３価以上のフェノール類のポリグリシジルエーテル、例えば、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、フェノールノボラックおよびｏ−クレゾールノボラックなどのポリグリシジルエーテル；並びに、テトラブロモビスフェノールＡなどのハロゲン化ビスフェノール類のグルシジルエーテル；がある。これらの通常のエポキシ樹脂は１種または２種以上を混合して用いることができる。本発明のエポキシ樹脂組成物におけるエポキシ樹脂（Ａ）の配合量はエポキシ樹脂全体中、５０〜１００重量％、好ましくは７０〜１００重量％、より好ましくは９０〜１００重量％の範囲である。

本発明のエポキシ樹脂硬化物は、前記エポキシ樹脂組成物を硬化させて得られるエポキシ樹脂硬化物である。硬化反応のエネルギー源としては加熱または光照射が挙げられる。硬化物を得るための方法としてはトランスファー成形、圧縮成形、注型等、塗布およびディッピングなどの方法が用いられ、加熱硬化の際の温度としては、通常１４０〜２３０℃の範囲である。

本発明のエポキシ樹脂硬化物は全光線透過率が８０％以上であることが好ましい。全光線透過率が８０％以上の硬化物を作るには、色数の低い硬化剤である酸無水物硬化剤や脂環式アミンを使用すると好ましい。さらに硬化反応中の着色を抑制するため、窒素雰囲気下で硬化したり、硬化温度をできるだけ下げ、酸化防止剤を添加してもかまわない。

本発明の塗料は前記エポキシ樹脂を含有する塗料である。本発明の塗料は前記エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物をそのまま基材に塗布しても使用できるが、さらに、着色剤、増粘剤、防腐剤および乳化剤のいずれか少なくとも１種を含有することができる。これらの量は、エポキシ樹脂組成物１００重量部に対し、それぞれ１〜３０重量部が好ましい。

着色剤としては無機顔料および有機顔料とがあり、無機顔料としては二酸化チタン、酸化亜鉛、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩および硫酸塩などを、有機顔料としてはアゾ顔料および銅フタロシアニン顔料などを挙げることができる。増粘剤としてはメチルセルロースおよび炭酸カルシウムなどの高粘度を付与できるものが好適に挙げられる。防腐剤としては有機錫、銅、砒素および塩素化合物などが使用でき、具体的にはペンタクロロフェノール、ペンタクロロフェノールラウレート、銅−８−ヒドロキシキノリン、ビス（トリ−ｎ−ブチルチン）オキシドおよび第４級アンモニウム塩などが挙げられる。乳化剤としてはベントナイトおよび充填土などが挙げられる。

本発明の塗料には、さらに、必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。例えば、通常のエポキシ系塗料に使用される、可塑剤、チクソトロピー性付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、分散剤および溶剤等を配合することができ、具体的には特開２０００−１９８９０６号公報に記載のものが挙げられる。

本発明の塗料は、低粘度であり、金属やプラスチック等、種々の基材への濡れ性に優れる。また、光透過性が高く、耐光性に優れるため、透明コーティング剤や屋外用部品の塗料などに好適に使用される。

本発明の接着剤は前記エポキシ樹脂を含有する接着剤である。本発明の接着剤は、前記エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物をそのまま使用できるが、さらに、増粘剤および乳化剤のいずれか少なくとも１種を含有することができる。これらの量は、エポキシ樹脂組成物１００重量部に対し、それぞれ１〜３０重量部が好ましい。

接着剤には、さらに必要に応じて、各種の添加剤を配合することができる。例えば、可塑剤、チクソトロピー性付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、分散剤および溶剤等を配合することができる。本発明の接着剤は硬化後に、光透過性および耐クラック性に優れるため、液晶用シール剤や光学部品接着剤など、特に透明接着剤として好適に使用される。

本発明の成形体は前記エポキシ樹脂組成物を成形および硬化して得られる成形体である。成形体は、エポキシ樹脂の成形が可能な装置、例えばトランスファー成形装置、プレス成形装置、注型成形装置、射出成形装置、又は押出成形装置を用いて成形できる。また、本発明の成形体には、離型処理を行った平らなプラスチックや金属などの基板上にエポキシ樹脂組成物を塗布し、硬化後基板をとりはずしたシート状およびフィルム状のものも含まれる。

成形体用のエポキシ樹脂組成物としては、前記エポキシ樹脂組成物をそのまま使用してもかまわないが、さらに必要に応じて、各種の添加剤を配合することができる。例えば、可塑剤、チクソトロピー性付与剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、分散剤および溶剤等を配合することができる。

本発明のエポキシ樹脂を用いた成形体は、耐光性および耐クラック性に優れるため、熱環境の厳しい車載用の電子、電気周辺材料や屋外用成形体および発光素子用の封止剤として好適に使用される。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、％は重量％、部は重量部を示す。

実施例および比較例における物性等の測定方法は以下の通りである。
＜過酸化物価の測定方法＞
過酸化物価は、日本油化学協会編「基礎油脂分析試験法」に記載の方法に基づき、ヨウ化カリウムを加えた場合に遊離されたヨウ素の測定サンプル１ｋｇに対するミリ当量数を求めた。
＜１ヶ月後過酸化物価の測定方法＞
エポキシ樹脂１００ｇを密閉できる透明なガラス容器に入れ、室内の直射日光のあたる場所に１ヶ月静置後、上記過酸化物価を再度測定した。
＜金属含量の測定方法＞
エポキシ樹脂の１０％トルエン溶液を作製し、ＩＣＰ発光分析により分析した。装置はパーキンエルマー社のＯｐｔｉｍａ４３００ＤＶを用いた。定性分析で検出された金属種において、それぞれ市販の金属標準液を使用して作製した検量線を用い、定量分析を行った。定量した各種金属含量の合計から、エポキシ樹脂中の金属含量を求めた。
＜色数（ＡＰＨＡ）の測定方法＞
ＡＳＴＭ−Ｄ−１２０９に準拠して、ＡＰＨＡ標準液と目視比較することにより求めた。
＜硬化性の評価方法＞
硬化剤の種類による硬化性の評価は、それぞれ下記の硬化剤とエポキシ樹脂を当量になるよう合計１０ｇ秤量し、その中に硬化促進剤として２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ（四国化成社製）を１ｇ加え、混合後３ｃｍΦのシリコンカップに入れ、それぞれ下記条件で乾燥機に静置した。表面にタックがないものは○、一箇所でもタックがあるものは×とした。
酸無水物硬化剤；リカシッドＭＨ／メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化（株）製：酸無水物当量１６８ｇ／ｅｑ）、１２０℃３ｈｒ、１５０℃３ｈｒ。
アミン硬化剤；ラロミンＣ２６０（ＢＡＳＦ社製：活性水素当量５７ｇ／ｅｑ）、１１０℃４ｈｒ、１５０℃４ｈｒ。
フェノール硬化剤；レヂトップＰＳＭ−４３２４（群栄化学工業（株）製；水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ）、１６０℃１ｈｒ。
＜全光線透過率の測定方法＞
厚さ１ｍｍの硬化物片を用いて、ＪＩＳ Ｋ７３６１（１９９７）に準拠し、全光線透過率を測定した。
＜引張り強度の測定方法＞
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて測定した。
＜耐光試験後透過率保持率の評価方法＞
厚さ１ｍｍの硬化物片を、ピーク波長が３４０ｎｍの紫外蛍光ランプを光源とする岩崎電気（株）製の促進耐光試験機を用いて評価した。５５℃においてエポキシ樹脂片に紫外線を
３００時間照射した。照射後、ＪＩＳ Ｋ７３６１（１９９７）に準拠し、全光線透過率を測定した。紫外線照射後の透過率保持率を比較することで耐光性の評価を行った。
透過率保持率＝紫外線照射後の全光線透過率×１００／初期の全光線透過率（％）
＜耐クラック性の評価方法＞
３０±０．５ｍｍ直径のシリコーン容器に、内径３ｍｍ、外径１０ｍｍ、厚さ１ｍｍの真鍮製のワッシャーを入れ、本発明の樹脂組成物を厚さ３ｍｍになるように流し入れ、１２０℃×３時間、１５０℃×３時間で硬化させ気相式熱衝撃試験機ＷＩＮＴＥＣＨ（エタック社製）で−４０℃×１５分、１５０℃×１５分を５０サイクル繰り返し、１０サンプル中、クラックが入っているサンプル数で評価した。
＜耐光試験後引張り強度＞
ＪＩＳ Ｋ６９１１に準じて成形した試験片を作成した。ピーク波長が３４０ｎｍの紫外蛍光ランプを光源とする岩崎電気（株）製の促進耐光試験機を用いて、７０℃において試験
片に紫外線を１０００時間照射した。照射した試験片の引張り強度を測定した。

［製造例１］＜原料の不飽和化合物（Ｂ−１）の製造例１＞
撹拌装置、温度制御装置及びコンデンサーを設置した反応槽に、撹拌装置、温度制御装置及びコンデンサーを設置した反応槽に、エチレングリコールを６２部（１モル部）仕込み、３００ｒｐｍで撹拌しながら、６０℃に加熱した。５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン（サンペトロケミカル社製）を２４０部（２モル部）２時間かけて滴下した。滴下終了後、６０℃で３時間熟成後、１５０℃、１３０Ｐａで未反応物及びエチレングリコールを減圧除去し、エチレングリコール−ビス（５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン）エーテル（Ｂ−１）を３０２部得た。

［製造例２］＜原料の不飽和化合物（Ｂ−２）の製造例２＞
製造例１において、エチレングリコール６２部をプロピレングリコール７２部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、プロピレングリコール−ビス（５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン）エーテル（Ｂ−２）を３１６部得た。

［実施例１〜３］
攪拌装置、温度制御装置及び還流冷却器を設置した反応槽に、表１に記載した種類および量（部）のタングステン化合物（Ｄ）、過酸化水素（Ｃ）およびリン酸塩をこの順で仕込み、３００ｒｐｍで撹拌しながら、８０℃に温調した。 表１に記載した種類および量（部）の溶媒、不飽和化合物（Ｂ）および相間移動触媒（Ｅ）の混合溶液を上記の８０℃の温調液に２時間かけて滴下した。滴下終了後、温度を８０℃に保ちながら、４時間反応させた。室温まで冷却、静置後、２相に分離した反応混合物から生成物を含む上層（有機相）を分液した。得られた有機相は２回水洗後、有機相に対して約１０重量％の３０％水酸化ナトリウム水溶液を仕込み、約３０分撹拌した。静置後、上層（有機相）を取り出した。得られた有機相を、アルミナをしいたフィルターに通してそれぞれ目的のエポキシ樹脂（Ａ−１）３２８部、（Ａ−２）３４０部および（Ａ−３）３２７部を得た。エポキシ樹脂（Ａ−１）の¹Ｈ−ＮＭＲチャートを図１に、¹³Ｈ−ＮＭＲを図２に、およびＩＲチャートを図３に示す。

［実施例４］
撹拌装置、温度制御装置を設置した反応槽に、プロピレングリコール−ビス（５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン）エーテル（Ｂ−２）を加え、４０℃に温調した。２５．６％過酢酸の酢酸溶液を４５０部調整し、２時間かけて滴下後、６０℃に昇温後さらに２時間反応させた。８００部のエチルベンゼンを加え、低揮発成分を共沸により除去した。さらにこの蒸留残渣を９０℃、４０Ｐａでカラム蒸留を行い、得られた留分２００部に対して、還元剤としてチオ硫酸ナトリウムを２０部加えて４０℃で１時間攪拌して還元処理し、さらに活性炭素１０部を加え、６０℃で１時間攪拌した後、セライト５４５（昭和化学社製）をしきつめた濾紙を通してろ過した。酸化剤の還元−活性炭吸着−ろ過処理を５回繰り返して行い、目的のエポキシ樹脂（Ａ−４）を１９０部得た。

比較例に用いたエポキシ樹脂は以下の通りである。
［比較例１］
「セロキサイド２０２１Ｐ」：
３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート；脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業（株）製：エポキシ当量１３０ｇ／ｅｑ）

［比較例２］
攪拌装置、温度制御装置及び還流冷却器を設置した反応槽に、エチレングリコール−ビス（５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン）エーテル（Ｂ−１）を３０２部加え、４０℃に温調した。２５．６％過酢酸の酢酸溶液を４５０部調整し、２時間かけて滴下後、６０℃に昇温後さらに２時間反応させた。８００部のエチルベンゼンを加え、低揮発成分を共沸により除去した。さらにこの蒸留残渣を９０℃、４０Ｐａでカラム蒸留を行い、目的のエポキシ樹脂（Ａ−３’）を１８０部得た。
［比較例３］
比較例２において、エチレングリコール−ビス（５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン）エーテル（Ｂ−１）３０２部をプロピレングリコール−ビス（５−ビニルビシクロ［２，２，１］ヘプト−２−エン）エーテル３１６部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、目的のエポキシ樹脂（Ａ−４’）を得た。

実施例および比較例のエポキシ樹脂とその組成分析結果および液物性を表２に示す。

［実施例５〜８および比較例５〜７］
表３記載の配合成分を常温で配合し、遠心混練・脱泡機（あわとり練太郎）を用いて混練、脱泡し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物は、それぞれ前記の評価試験に必要な大きさの試験片が得られるように注型した。円型のものは必要直径を有するシリコーン容器に注型し、厚みを均一にするものは、ガラス板とスペーサーから構成される成形型に注型した。１２０℃×３時間、さらに１６０℃×５時間かけて加熱硬化させ、エポキシ樹脂硬化物からなる試験片を得た。

表３中の商品名は以下の通りである。
＜硬化剤＞
リカシッドＭＨ ：酸無水物系硬化剤（新日本理化社製）
＜硬化促進剤＞
Ｕ−ＣＡＴ １８Ｘ：アミン系硬化促進剤（サンアプロ社製）

得られた硬化物の物性および試験結果を表４に示す。

実施例１〜４のエポキシ樹脂は、表２のように、過酸化物価および金属含量の量がいずれも低い。従来の比較例のエポキシ樹脂はこれらのいずれかの不純物含量が高い。なお、実施例１〜４のうち、実施例１〜３のエポキシ樹脂は特に好ましい製造方法で得られたものであるので、着色が少なく、かつ製造直後の過酸化物価が低く、１ヶ月経過後の過酸化物価も低い。また、実施例１〜４のエポキシ樹脂は、比較例１と違い、代表的な硬化剤系すべてにおいて反応できる点において優れている。また、実施例１〜４のエポキシ樹脂は、比較例２および３のエポキシ樹脂に比べ、色数が低い。さらに、表４からわかるように、実施例５〜８の硬化物は全ての評価項目において優れているが、比較例５〜７の硬化物は少なくとも１つ若しくはそれ以上の評価項目において実施例の硬化物よりも劣っている。例えば、比較例５は耐光試験後透過率維持率、引張り強度と耐クラック性で劣り、比較例６および７は全光線透過率、耐光試験後引張り強度で劣っている。

本発明のエポキシ樹脂は、着色が少なく、硬化性に優れたエポキシ樹脂であり、光線透過率、耐光性、耐クラック性が優れており、さらに、過酸化物および金属等の不純物が少ないことから、光学素子用封止剤、クリヤー塗料、光学部品接着剤、半導体封止剤、アンダーフィル剤、電子、電気部品用接着剤、液晶用シール剤、光ファイバー、コーティング
剤および光造形用などの樹脂原料などに有用である。

Claims (11)

1. 一般式（１）で表され、過酸化物価が３０ｍｅｑ／ｋｇ以下であるエポキシ樹脂（Ａ）。
   

   

   ［式中、Ｒ¹は炭素数１〜２０の直鎖または分岐アルキレン基を表す。］
2. 金属含量が２０ｐｐｍ以下である請求項１記載のエポキシ樹脂。
3. ハーゼン色数（ＡＰＨＡ）が５０以下である請求項１または２記載のエポキシ樹脂。
4. タングステン化合物（Ｄ）と相間移動触媒（Ｅ）の存在下で、一般式（２）で表される不飽和化合物（Ｂ）を過酸化水素（Ｃ）で酸化反応させて得られる請求項１〜３のいずれか記載のエポキシ樹脂。
   

   

   ［式中、Ｒ¹は炭素数１〜２０の直鎖または分岐アルキレン基を表す。］
5. 前記酸化反応の後、アルカリ水溶液で水洗した後、分液し、有機相の不純物を吸着剤で吸着してろ過して得られる請求項４記載のエポキシ樹脂。
6. 請求項１〜５のいずれか記載のエポキシ樹脂（Ａ）、並びに硬化剤（Ｈ１）および／または硬化触媒（Ｈ２）を含有するエポキシ樹脂組成物。
7. 請求項６記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させて得られるエポキシ樹脂硬化物。
8. 全光線透過率が８０％以上である請求項７記載のエポキシ樹脂硬化物。
9. 請求項１〜５のいずれか記載のエポキシ樹脂を含有する塗料。
10. 請求項１〜５のいずれか記載のエポキシ樹脂を含有する接着剤。
11. 請求項６記載のエポキシ樹脂組成物を成形および硬化して得られる成形体。

Images