JP2012116936A - エポキシ樹脂 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ビ(ス)フェノール型エポキシ樹脂とビ(ス)フェノールとの反応によりえられる、エポキシ当量が5,000g/当量以上30,000g/当量以下であるエポキシ樹脂。ビ(ス)フェノールの結合基は、直接結合、または−CH2−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−O−、−S−から選ばれる2価の連結基である。
【選択図】なし
Description
一方、最近では、メソゲン骨格を導入することで、エポキシ樹脂自体の熱伝導性を改良しようとする発明がいくつか開示されている。例えば、非特許文献1には、種々のメソゲン骨格の導入によるエポキシ樹脂の熱伝導性の向上についての記載があるが、コスト面、プロセス、耐加水分解性や熱安定性を考慮すると実用的とは言えない。
[1]エポキシ当量が5,000g/当量以上30,000g/当量以下であり、下記式(1)で表されるエポキシ樹脂。
[2]前記式(2)におけるXが直接結合であり、かつR1〜R8が水素原子または炭素数が1〜4のアルキル基である[1]に記載のエポキシ樹脂
[3]重量平均分子量が3,0000以上200,000以下である[1]または[2]に記載のエポキシ樹脂。
[エポキシ樹脂]
本発明のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が5,000g/当量以上30,000g/当量以下であり、下記式(1)で表わされるものである。
(伸び性)
エポキシ樹脂をフィルム成形・塗布等のプロセスに適用する場合、十分な製膜性を確保し、膜が脆くならないようにするためには、伸びが大きいことが求められる。本明細書における「伸び性に優れる」または「伸びが大きい」とは、後述の実施例における評価において、伸び性の値が大きくなることを言う。本発明のエポキシ樹脂が伸び性に優れる理由の詳細は明らかではないが、引っ張りの応力がかかった際の延伸に耐えうるほどに長い分子鎖長を有し、さらにその応力を緩和するために、重なり合ったビフェニル骨格同士が「滑る」ことができるためであると推測される。また、この時、結晶性が高すぎると、脆く
、伸びずに破断してしまうため、適度にアモルファス部分を有していることが重要である。本発明のエポキシ樹脂では、後述のn数、エポキシ当量(数平均分子量)、重量平均分子量が所定の範囲であることが好ましく、前記式(2)のXが直接結合の場合にはR1〜R8において置換基を有すると、結晶性を適度に低下させることができ、伸び性を優れたものにすることができるものと考えられる。従って、伸び性の観点からは、前記式(2)におけるR1〜R8がすべて水素原子ではなく、1つ以上のR1〜R8が炭化水素基、またはハロゲン元素であることが好ましい。なお、伸び性は実施例の項に記載する方法によって評価することができる。
電気・電子分野では、絶縁注型、積層材料、封止材料等においてエポキシ樹脂を用いる場合、材料の熱伝導性の高いことが求められ、本発明のエポキシ樹脂は熱伝導が大きいことが好ましい。熱伝導はフォノンと伝導電子に支配され、金属のように自由電子を有する場合は伝導電子による寄与が大きいが、エポキシ樹脂は一般的に絶縁体であり、絶縁体においてはフォノンが熱伝導の主因子である。フォノンによる熱伝導は振動エネルギーの伝播であるので、振動が減衰しにくく、硬い材料であるほど熱伝導性に優れる。従って、全ての骨格がビフェニル骨格であること、即ち式(2)のXが直接結合であることが熱伝導性の観点においては好ましい。これはビフェニル構造の場合には自由度が少なく、振動エネルギーが減衰しにくくなること、ビフェニル骨格は平面性が高いため、分子間の重なりが良く、より分子運動を拘束できることによるものであると推定される。熱伝導性は例えば熱伝導率によって評価することができる。
電気・電子部品の絶縁材料等の分野でエポキシ樹脂を使用する場合、エポキシ樹脂が高温にさらされるため、耐熱性に優れることが好ましい。エポキシ樹脂は、結晶性がよい方が耐熱性に優れる傾向があり、同一構造のエポキシ樹脂であれば、樹脂の分子量、あるいはエポキシ当量が高い方が耐熱性に優れる傾向にある。本発明のエポキシ樹脂は、適度な結晶性とエポキシ当量の高さを有することにより耐熱性にも優れたものとすることができる。
前記式(1)中、nは繰り返し数であり、平均値である。その値の範囲は30以上100以下の範囲であるが、伸び性と樹脂の取り扱いの両面のバランスから、好ましくは36以上、より好ましくは41以上、更に好ましくは43以上であり、一方、好ましくは80
以下、より好ましくは70以下、特に好ましくは60以下、最も好ましいのは49.9以下である。式(1)のnが30より小さいと伸び性が低くなる傾向があり、一方、100より大きいとエポキシ樹脂の粘度が高くなり、取り扱いが困難となる傾向がある。n数はエポキシ樹脂の高分子量化反応の反応条件、使用する触媒などにより、制御することができる。特に、後述の好ましい態様で反応を行うことにより、n数を大きくすることができる。n数は後述の実施例で説明する方法により測定することができる。n数の測定に当たっては数平均分子量を測定するため、n数は数平均分子量と相関があり、本発明のエポキシ樹脂のn数は数平均分子量で言えば、10,000以上50,000以下である。
式(2)中のXは直接結合、または−CH2−、−C(CH3)2−、−C(CF3)2−、−O−、−S−から選ばれる2価の連結基であるが、直接結合であることが好ましい。Xが直接結合であると伸び性だけではなく、熱伝導性が非常に優れたものとなる。また、Xが直接結合である場合、そのビフェニル骨格は、2,2’−ビフェニル骨格、2,3’−ビフェニル骨格、2,4’−ビフェニル骨格、3,3−ビフェニル骨格、3,4’−ビフェニル骨格、4,4’−ビフェニル骨格のいずれでも良いが、好ましくは4,4’−ビフェニル骨格である。また、Xが直接結合であり、そのビフェニル骨格が4,4’−ビフェニル骨格であるものの中でも、R1〜R8としての水素原子が、2位および/または6位にあることが好ましく、3位および/または5位に炭化水素基があることが好ましい。最も好ましいのはXが直接結合であり、そのビフェニル骨格が4,4’−ビフェニル骨格であり、かつ3位および/または5位にメチル基のあるものである。
本発明のエポキシ樹脂のエポキシ当量は特に制限されないが、エポキシ樹脂をフィルム成形したときの伸びを大きくする観点から、5,000g/当量以上であることが好ましく、より好ましくは6,500g/当量以上、更に好ましくは8,000g/当量以上であり、一方、30,000g/当量であることが好ましく、より好ましくは15,000g/当量以下、更に好ましくは10,000g/当量以下である。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、JIS K 7236に準じて測定することができる。エポキシ当量は、後述のエポキシ樹脂の製造方法の項において説明する反応条件、触媒の選択などによって制御することが可能である。
本発明のエポキシ樹脂の重量平均分子量Mwは、30,000以上200,000以下であることが好ましい。重量平均分子量が30,000以上とすることにより伸び性を特に優れたものとなる傾向にある。また、200,000より高いと樹脂の取り扱いが困難となる傾向にある。エポキシ樹脂の重量平均分子量および数平均分子量は、例えば、標準ポリスチレンとして、TSK Standard Polystyrene:F−128(Mw1,090,000、Mn1,030,000)、F−10(Mw106,000、Mn103,000)、F−4(Mw43,000、Mn42,700)、F−2(Mw17,200、Mn16,900)、A−5000(Mw6,400、Mn6,100)、A−2500(Mw2,800、Mn2,700)、A−300(Mw453、Mn387)を使用した検量線を作成し、重量平均分子量をポリスチレン換算値として測定することができる。
本発明のエポキシ樹脂は、例えば、2個のフェニル骨格を有する2官能エポキシ樹脂(X)とビ(ス)フェノール化合物(Y)を反応させる、二段法によって得ることができる。なお、本明細書において「ビ(ス)フェノール化合物」という表現を用いる場合、ビフェノール化合物とビスフェノール化合物の両方を含む表現として用いることとする。また、1種類または2種類以上のビ(ス)フェノール化合物(Y)とエピクロロヒドリンを直接反応させる、一段法によっても得られる。しかし、ビ(ス)フェノール化合物(Y)としてビフェノール化合物を用いる際は、溶剤溶解性が良くないため、一般的に一段法に用いられる溶剤が適用できない場合があるので、二段法を用いることが好ましい。
4’−ビフェノール等のビフェノール類、2,2’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,3’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン等のビス(ヒドロキシフェニル)メチレン類(ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン類の中にはメチレン基の水素が−CH3や−CF3で置換されたものも含む。)、2,2’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,3’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’− ビス(ヒドロキシフェ
ニル)エーテル等のビス(ヒドロキシフェニル)エーテル類、2,2’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,3’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,3’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,3’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド等のビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド類等が挙げられる。これらの中で好ましいものは、ビフェノール類であり、特に、好ましいものは4,4’−ビフェノール、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールである。エピハロヒドリンとの縮合反応を行う際には、これらのビ(ス)フェノール化合物は単独で用いてもよく、また複数種併用して用いてもよい。また、このようなビ(ス)フェノール化合物(Y)とエピハロヒドリンとを縮合させて得られた2官能エポキシ樹脂(X)を複数種併用することもできる。
記と同様、例えば、2,2’−ビフェノール、2,3’−ビフェノール、2,4’−ビフェノール、3,3’−ビフェノール、3,4’−ビフェノール、4,4’−ビフェノール、2−メチル−4,4’−ビフェノール、3−メチル−4,4’−ビフェノール、2,2’−ジメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビフェノール、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’−ビフェノール等のビフェノール類、2,2’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,3’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン等のビス(ヒドロキシフェニル)メチレン類(ビス(ヒドロキシフェニル)メチレン類の中にはメチレン基の水素が−CH3や−CF3で置換されたものも含む。)、2,2’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,3’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、3,3’−ジメチル−4,4’− ビス(ヒドロキシフェニル
)エーテル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’− ビス(ヒドロキシフェニ
ル)エーテル、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル等のビス(ヒドロキシフェニル)エーテル類、2,2’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,3’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,3’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3−メチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,2’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,3’−ジメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’− ビス(ヒドロキシフェニルエ
ーテル)スルフィド、2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタメチル−4,4’−ビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド等のビス(ヒドロキシフェニルエーテル)スルフィド類等が挙げられる。これらの中で好ましいものは、ビフェノール類であり、特に、好ましいものは4,4’−ビフェノール、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールである。これらのビフェノール化合物は複数種を併用することもできる。
好ましい。全てが無置換のフェニル骨格であると、得られるエポキシ樹脂の結晶性が高くなり、伸び性が悪くなる傾向にある。
本発明のエポキシ樹脂の合成には触媒を用いてもよく、その触媒としては、エポキシ基とフェノール性水酸基、アルコール性水酸基やカルボキシル基との反応を進めるような触媒能を持つ化合物であればどのようなものでもよい。例えば、アルカリ金属化合物、有機リン化合物、第3級アミン、第4級アンモニウム塩、環状アミン類、イミダゾール類等が挙げられる。
触媒として用いることのできる第4級アンモニウム塩の具体例としては、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、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、トリエチルメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムアイオダイド、テトラプロピルアンモニウムブロマイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムハイドロオキサイド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、フェニルトリメチルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。これらの中でもテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドが好ましい。
触媒として用いることのできるイミダゾール類の具体例としては、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾールなどが挙げられる。
触媒の使用量は反応固形分中、通常0.001〜1重量%であるが、アルカリ金属化合物を使用すると得られるエポキシ樹脂中にアルカリ金属分が残留し、それを使用したプリント配線板の絶縁特性を悪化させるおそれがあるため、エポキシ樹脂中のリチウム、ナトリウムおよびカリウムの原子含有量の合計が60ppm以下、好ましくは50ppm以下とする必要がある。
芳香族系溶媒の具体例としては、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。ケトン系溶媒の具体例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、ジオキサンなどが挙げられる。反応用のアミド系溶媒の具体例としては、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、2−ピロリドン、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。グリコールエーテル系溶媒の具体例としては、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−n−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、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モノエチルエーテルアセテート、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−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。以上に挙げた反応用の溶媒は1種のみで用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
エポキシ樹脂の製造において、2官能エポキシ樹脂(X)とビ(ス)フェノール化合物(Y)との重合反応は使用する触媒が分解しない程度の反応温度で実施される。反応温度が高すぎると生成するエポキシ樹脂が劣化するおそれがある。逆に温度が低すぎると十分に反応が進まないことがある。これらの理由から反応温度は、好ましくは50〜230℃、より好ましくは120〜200℃である。また、反応時間は通常1〜12時間、好ましくは3〜10時間である。アセトンやメチルエチルケトンのような低沸点溶剤を使用する
場合には、オートクレーブを使用して高圧下で反応を行うことで反応温度を確保することができる。
本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂成分として少なくとも上述の本発明のエポキシ樹脂と、硬化剤、無機充填剤などを適宜配合してエポキシ樹脂組成物とし、種々の機能を付与することができる。
(他のエポキシ樹脂)
本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物は、本発明のエポキシ樹脂以外のエポキシ樹脂(本明細書において「他のエポキシ樹脂」と称することがある)を含むことが出来る。他のエポキシ樹脂としては、分子内に2個以上のエポキシ基を有するものであることが好ましく、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等の、各種エポキシ樹脂を使用することができる。これらは1種のみでも2種以上の混合体としても使用することができる。
本発明のエポキシ樹脂に硬化剤を配合してエポキシ樹脂組成物とすることができる。本発明のエポキシ樹脂と共に用いることのできる硬化剤とは、エポキシ樹脂のエポキシ基間の架橋反応に寄与する物質を示す。
本発明に用いる硬化剤としては、特に制限はなく一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものはすべて使用できる。例えば、フェノール系硬化剤、脂肪族アミン、ポリエーテルアミン、脂環式アミン、芳香族アミンなどのアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミド系硬化剤、第3級アミン、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、ハロゲン化ホウ素アミン錯体、ポリメルカプタン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤等が挙げられる。
ロール、アリル化ピロガロール、ポリアリル化ピロガロール、1,2,4−ベンゼントリオール、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、1,7−ジヒドロキシナフタレン、1,8−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,4−ジヒドロキシナフタレン、2,5−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン、2,8−ジヒドロキシナフタレン、上記ジヒドロキシナフタレンのアリル化物またはポリアリル化物、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化フェノールノボラック、アリル化ピロガロール等が例示される。
硬化剤として使用可能な第3級アミンとしては、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等が例示される。
本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物には無機充填剤を含有していてもよい。無機充填剤を含むことにより、より一層の熱伝導性の向上を図ることができる。本発明で用いる無機充填剤は高い熱伝導性を有するものが好ましく、当該無機充填剤の熱伝導率として1W/m・K以上、好ましくは2W/m・K以上の高熱伝導性無機フィラーが好ましい。
SiO2が好ましい。これらの無機充填剤は、1種のみで用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。
本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物には、塗膜形成時の取り扱い時に、エポキシ樹脂組成物の粘度を適度に調整するために溶剤を配合してもよい。本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物が含み得る溶剤としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、メタノール、エタノール等のアルコール類、ヘキサン、シクロヘキサン等のアルカン類、トルエン、キシレン等の芳香族類などが挙げられる。
(その他の添加剤)
本発明のエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物には、その機能性の更なる向上を目的として、各種の添加剤を含んでいてもよい。このようなその他の添加剤としては、基材との接着性やマトリックス樹脂と無機充填剤との接着性を向上させるための添加成分として、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等のカップリング剤、保存安定性向上のための紫外線防止剤、酸化防止剤、可塑剤、はんだの酸化皮膜除去のためのフラックス、難燃剤、着色剤、分散剤、乳化剤、低弾性化剤、希釈剤、消泡剤、イオントラップ剤等が挙げられる。
トキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のビニルシラン、さらに、エポキシ系、アミノ系、ビニル系の高分子タイプのシラン等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂を硬化剤により硬化してなる硬化物は、熱伝導性、耐熱性、伸び性などのバランスに優れ、良好な硬化物性を示すものであり、以下に記載する各種用途に有用である。
[用途]
本発明のエポキシ樹脂およびそれを含むエポキシ樹脂組成物は、フィルム成形・塗布等のプロセスに適用するのに十分な伸び性を有し、かつ熱伝導性、耐熱性とのバランスに優れ、硬化物性にも優れるものであり、接着剤、塗料、土木建築用材料、電気・電子部品の絶縁材料等、様々な分野に適用可能であり、特に、電気・電子分野における絶縁注型、積層材料、封止材料等として有用である。本発明のエポキシ樹脂およびそれを含むエポキシ樹脂組成物の用途の一例としては、多層プリント配線基板、フィルム状接着剤、液状接着剤、半導体封止材料、アンダーフィル材料、3D−LSI用インターチップフィル、絶縁シート、プリプレグ、放熱基板等が挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
1)重量平均分子量および数平均分子量
東ソー(株)製「HLC−8120GPC装置」を使用し、以下の測定条件で、標準ポリスチレンとして、TSK Standard Polystyrene:F−128(Mw1,090,000、Mn1,030,000)、F−10(Mw106,000、Mn103,000)、F−4(Mw43,000、Mn42,700)、F−2(Mw17,200、Mn16,900)、A−5000(Mw6,400、Mn6,100)、A−2500(Mw2,800、Mn2,700)、A−300(Mw453、Mn387)を使用した検量線を作成し、重量平均分子量および数平均分子量をポリスチレン換算値として測定した。
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:0.6ml/min
検出:UV(波長254nm)
温度:40℃
試料濃度:0.1重量%
インジェクション量:10μl
2)n数
前記式(1)におけるnの値およびその平均値は、上記で求められた数平均分子量より算出した。
JIS K 7236に準じて測定し、固形分換算値として表記した。
4)伸び
エポキシ樹脂の溶液をセパレータ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み:100μm)にアプリケーターで塗布し、60℃で1時間、その後150℃で1時間、更に200℃で1時間乾燥させ、厚さ約50μmのエポキシ樹脂フィルムを得た。これを幅1cmに切り出し、オートグラフ(INSTRON 5582)を使用して5mm/minで3回測定した平均値を示した。
溶剤を乾燥除去したエポキシ樹脂で、SIIナノテクノロジー(株)製「DSC7020」を使用し、30〜200℃まで10℃/minで昇温して測定した。
6)熱伝導率
エポキシ樹脂の溶液を、セパレータ(シリコーン処理したポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み:100μm)にドクターブレードで塗布し、60℃で1時間、その後、150℃で1時間、更に200℃で1時間乾燥させ、厚さ約50μmのエポキシ樹脂のフィルムとし、このフィルムについて、以下の装置にて、熱拡散率、比重、比熱を測定し、この3つの測定値を乗じることで熱伝導率を求めた。
熱拡散率:(株)アイフェイズ「アイフェイズ・モバイル 1u」
比重:メトラー・トレド(株)「天秤 XS−204」(「固体比重測定キット」使用)比熱:セイコーインスツル(株)「DSC320/6200」
[エポキシ樹脂の製造と評価]
<実施例1、2および比較例1>
表−1に示した配合で化合物(X)、化合物(Y)、触媒および反応用溶剤を撹拌機付き耐圧反応容器に入れ、窒素ガス雰囲気下、180℃で5時間反応を行った後、希釈用溶剤を加えて固形分濃度を調整した。反応生成物から定法により溶剤を除去した後、得られた樹脂について分析を行った。結果を表−1に示す。なお、反応に用いた化合物、触媒および溶剤は以下の通りである。
(X−A):三菱化学(株)製 商品名「YL6121H」(4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂と3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール型エポキシ樹脂の1:1混合物、エポキシ当量171g/当量)
(X−B):三菱化学(株)製 商品名「YX4000」(3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノールジグリシジルエーテル、エポキシ当量186g/当量)
<化合物(Y)>
(Y−A):3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェノール(水酸基当量107g/当量
、本州化学(株)製)
(Y−B):3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ビフェノール(水酸基当量121g/当量)
<触媒>
(C−1):27重量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液
<溶剤>
(S−1):シクロヘキサノン
(S−2):メチルエチルケトン
(S−3):N,N’−ジメチルアセトアミド
実施例1および2は比較例1と比べて伸びが大きく、特に、実施例1は実施例2と比べても更に伸びが大きかった。また、実施例1および2は比較例1と比べてガラス転移温度Tgが高く、耐熱性に優れたものであった。耐熱性においては、実施例2は実施例1より
も優れていた。
Claims (3)
- 前記式(2)におけるXが直接結合であり、かつR1〜R8が水素原子または炭素数が1〜4のアルキル基である請求項1に記載のエポキシ樹脂
- 重量平均分子量が30,000以上200,000以下である請求項1または2に記載のエポキシ樹脂。
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