JP2015117325A - 光学用エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
1) 芳香族環と脂肪族環の両方を有するフェノール化合物とエピハロヒドリンとの縮合重合、2) 芳香族環、脂肪族環、またはその両方を有するエポキシ樹脂と、芳香族環、脂肪族環、またはその両方を有するフェノール化合物との付加重合(但し、エポキシ樹脂とフェノール化合物が、同時に芳香族環又は脂肪族環のみを有する場合を除く)、3) 芳香族環、脂肪族環、またはその両方を有する酸無水物と、芳香族環、脂肪族環、またはその両方を有するエポキシ樹脂の付加重合(但し、エポキシ樹脂と酸無水物が、同時に芳香族環又は脂肪族環のみを有する場合を除く)、4)芳香族環、脂肪族環、またはその両方を有する末端カルボキシル基のエステル化合物と芳香族環、脂肪族環、またはその両方を有するエポキシ樹脂の付加重合(但し、エポキシ樹脂とエステル化合物が、同時に芳香族環又は脂肪族環のみを有する場合を除く)。
しかし、これらの方法に限定されない。また、これらの方法を組み合わせて、エポキシ樹脂(a)を得ても良い。そして、いずれの場合も必ず脂肪族環と芳香族環を有する原料を使用する必要がある。原料の1つが脂肪族環と芳香族環を有してもよく、原料の1つが脂肪族環を有し、他の原料の1つが芳香族環を有してもよい。
ここで、芳香族プロトン(B)は、芳香族環構成炭素に結合するHを意味し、脂肪族プロトン(A)は、芳香族プロトン(B)以外のHを意味する。
脂肪族環を有する2価アルコールと酸無水物と付加反応、
2価アルコールと脂肪族環を有する酸無水物との付加反応、
脂肪族環を有する2価アルコールと脂肪族環を有する酸無水物との付加反応、
脂肪族環を有する2価アルコールとジカルボン酸と脱水縮合反応、
2価アルコールと脂肪族環を有するジカルボン酸との脱水縮合反応、
脂肪族環を有する2価アルコールと脂肪族環を有するジカルボン酸との脱水縮合反応等
これらの反応では、2価アルコールに対して、等モル以上の酸無水物及び/またはジカルボン酸が使用される。これらの反応では、酸無水物を完全に開環させ、未反応酸無水物として残存させないことが必要であり、さらに両末端が水酸基である化合物が単独で残らないことが必要である。なお、2価アルコールの具体例は、上記の脂肪族環を有する2価アルコールの他、エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール等の脂肪族グリコールが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、酸無水物、及びジカルボン酸は、上記の酸無水物、及びジカルボン酸が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。反応の簡便さから、脂肪族環を有する2価アルコールと酸無水物と付加反応、2価アルコールと脂肪族環を有する酸無水物との付加反応、または脂肪族環を有する2価アルコールと脂肪族環を有する酸無水物との付加反応が好ましい。
また、この他の反応機構で得られたエステル化合物であっても、末端カルボキシル基の脂肪族環を有するエステル化合物であれば構わない。これらのエステル化合物を単独あるいは2種以上の混合物として使うことができる。
なお、本発明の光学用エポキシ樹脂組成物中の不揮発分100質量%に対し、エポキシ樹脂と硬化剤の合計が50質量%以上が好ましい。少なすぎると本発明の効果が発現されない。
これらの成形法の内、(ロ)のキャスティング成形法が好ましい。本発明の光学用エポキシ樹脂組成物を、有機溶剤で希釈して液状のワニスを調製し、そのワニスを、支持体上にフローコート法、ロールコート法、グラビアロール法、ワイヤバー法、リップダイコート法等により塗工し、次いで、溶剤を乾燥することにより、任意の膜厚を有するシート状またはフィルム状の組成物を得ることができる。ワニスを塗布する支持体としては特に制限されないが、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリイミド系、フッ素系等のプラスチックフィルムや金属箔、金属板など一般公知のものを使用することができ、これら支持体は予め離型処理や静電処理などを施されていることが好ましい。ワニスの調製に際しては、各成分の配合後に溶剤で希釈することもできるし、または各成分の配合前に予め溶剤で希釈しておくこともできる。また、乾燥条件は特に制限はないが、50〜100℃で3〜15分が好ましい。
(2)軟化点:JISK−7234により測定した。
(3)屈折率:アッベ屈折計(ERMA社製、ER−7MW)を使用し、シクロヘキサノンに固形分30%となるように溶解し、20℃、波長589.3nmで測定を行い、計算により固形分100%の屈折率を求めた。
(4)ガラス転移温度(Tg):示差走査熱量測定装置(SII社製、EXTER DSC6200)を使用して、20℃から10℃/分の昇温速度により測定した。
(5)耐熱黄変性:測色色差計(東京電色社製、TC−1500MC−88)を使用して測定を行い、熱履歴をかける前のYI値をブランクとして、250℃で恒温を保っているオーブンに所定時間保管した後のYI値との差を示した。数値が小さいほど、耐熱黄変性が良いことを示す。
(6)耐紫外線変色性:測色色差計を使用して測定を行い、光照射前のYI値をブランクとして、照射強度400W/m2(ATLS社製サンテストXLS使用)で24時間照射後のYI値との差を示した。数値が小さいほど耐紫外線変色性が良いことを示す。
(7)透過度:分光光度計(日本分光株式会社製、V−650)を使用し、波長450nmでの透過率(%)を測定した。熱履歴や光照射を行う前の試験片の測定値を初期値とし、250℃で恒温を保っているオーブンに30分間保持した後の試験片と、照射強度400W/m2で24時間照射後の試験片もそれぞれ測定した。
(エポキシ樹脂)
エポトートYD‐128;2,2‐ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのジグリシジルエーテル、エポキシ当量187g/eq、粘度13000mPs・s/25℃、新日鉄住金化学株式製
ESF‐300;9,9‐ビス(4−ヒドロキシフェニル)‐9H‐フルオレンのジグリシジルエーテル、エポキシ当量250g/eq、軟化点87℃、新日鉄住金化学株式製
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、エポキシ当量133g/eq、粘度240mPa・s/25℃、ダイセル化学工業株式会社製
エポトートZX‐1658GS;1,4‐シクロヘキサンジメタノールのジグリシジルエーテル、エポキシ当量134g/eq、粘度37mPs・s/25℃、新日鉄住金化学株式製
リカシッドHH;ヘキサヒドロ無水フタル酸、新日本理化株式会社製
リカシッドMH;4‐メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、新日本理化株式会社製
(2価アルコール)
リカビノールHB;水添ビスフェノールA、新日本理化株式会社製
SPG;スピログリコール、三菱ガス化学株式会社製
HDL;1,6‐ヘキサンジオール、宇部興産株式会社製
(2官能フェノール化合物)
BPF;9,9‐ビス(4‐ヒドロキシフェニル)‐9H‐フルオレン、水酸基当量=175g/eq、大阪ガスケミカル株式会社製
BPA;2,2‐ビス(4‐ヒドロキシフェニル)プロパン、水酸基当量=114g/eq、新日鉄住金化学株式製
ヒシコーリンBTPPBr;n‐ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、日本化学工業株式会社製
TPP;トリフェニルフォスフィン、北興化学株式会社製
キュアゾール2E4MZ;2‐エチル‐4‐メチルイミダゾール、四国化成株式会社製
撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、及び冷却管を備えた反応装置に、酸無水物としてリカシッドHHを121.5部と、2価アルコールとしてリカビノールHBを113.6部仕込み、その混合物を窒素ガス雰囲中で撹拌しながら130℃で2時間反応させて、末端カルボキシル基含有エステル化合物を得た後、次いでエポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を567.5部と、2官能フェノール化合物としてBPFを197.4部と、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.43部仕込み、150℃で4時間撹拌混合してエポキシ樹脂1を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを112.9部、2価アルコールとしてリカビノールHBを105.6部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を527.5部、2官能フェノール化合物としてBPFを254.0部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.47部、使用した以外は合成例1と同様にして、エポキシ樹脂2を得た。
撹拌機、温度計、窒素吹き込み管、及び冷却管を備えた反応装置に、エポキシ樹脂としてセロキサイド2021Pを621.8部と、2官能フェノール化合物としてBPFを131.2部とBPAを247.0部と、触媒としてTPPを0.38部仕込み、150℃で4時間撹拌混合してエポキシ樹脂樹脂3を得た。
酸無水物としてリカシッドMHを229.9部、2価アルコールとしてリカビノールHBを195.4部、エポキシ樹脂としてESF‐300を574.7部使用し、2官能フェノール化合物を使用せず、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.42部、使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂樹脂4を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを97.6部、2価アルコールとしてリカビノールHBを79.5部、エポキシ樹脂としてエポトートZX‐1658GSを502.9部、2官能フェノール化合物としてBPFを320.0部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.50部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂5を得た。
酸無水物として無水フタル酸を149.2部、2価アルコールとしてリカビノールHBを125.8部、エポキシ樹脂としてエポトートZX‐1658GSを493.2部、2官能フェノール化合物としてBPFを230.4部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.51部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂6を得た。
酸無水物として無水フタル酸を131.8部、2価アルコールとしてリカビノールHBを113.4部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を493.0部とセロキサイド2021Pを103.7部と、2官能フェノール化合物としてBPAを158.1部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.40部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂7を得た。
エポキシ樹脂としてESF‐300を334.5部とセロキサイド2021Pを353.3部と、2官能フェノール化合物としてBPAを312.2部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.31部使用した以外は合成例3と同様にしてエポキシ樹脂8を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを95.9部、2価アルコールとしてSPGを106.5部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を569.3部、2官能フェノール化合物としてBPFを228.3部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.43部、使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂9を得た。
エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を698.0部と2官能フェノール化合物としてBPAを302.0部、触媒としてキュアゾール2E4MZを0.03部、使用した以外は合成例3と同様にしてエポキシ樹脂10を得た。
エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を641.0部と2官能フェノール化合物としてBPFを386.0部、触媒としてTPPを0.39部、使用した以外は合成例3と同様にしてエポキシ樹脂11を得た。
酸無水物として無水フタル酸を189.6部、2価アルコールとしてHDLを369.6部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を440.8部使用し、2官能フェノール化合物を使用せず、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.56部、使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂12を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを64.0部、2価アルコールとしてリカビノールHBを59.7部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を594.8部、2官能フェノール化合物としてBPFを281.5部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.41部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂13を得た。
エポキシ樹脂としてセロキサイド2021Pを508.9部と2官能フェノール化合物としてBPFを491.1部、触媒としてTPPを0.49部使用した以外は合成例3と同様にしてエポキシ樹脂14を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを220.2部、2価アルコールとしてリカビノールHBを205.4部、エポキシ樹脂としてセロキサイド2021Pを464.4部、2官能フェノール化合物としてBPAを110.0部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.54部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂15を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを302.7部、2価アルコールとしてリカビノールHBを282.4部、エポキシ樹脂としてセロキサイド2021Pを414.9部使用し、2官能フェノール化合物を使用せず、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.59部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂16を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを275.0部、2価アルコールとしてリカビノールHBを256.2部、エポキシ樹脂としてエポトートZX‐1658GSを468.8部使用し、2官能フェノール化合物を使用せず、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.53部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂17を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを248.0部、2価アルコールとしてリカビノールHBを229.0部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を523.0部、2官能フェノール化合物を使用せず、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.48部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂18を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを140.0部、2価アルコールとしてリカビノールHBを120.0部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を195.0部とESF−300を545.0部、2官能フェノール化合物を使用せず、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.30部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂19を得た。
酸無水物としてリカシッドHHを127.9部、2価アルコールとしてリカビノールHBを100.6部、エポキシ樹脂としてエポトートYD‐128を527.5部、2官能フェノール化合物としてBPFを254.0部、触媒としてヒシコーリンBTPPBrを0.47部使用した以外は合成例1と同様にしてエポキシ樹脂20を得た。
得られたエポキシ樹脂1〜20の性状を表1〜2に示した。
エポキシ樹脂として合成例1で得られたエポキシ樹脂1を100部と、硬化剤としてリカシッドHHを15部とを、溶剤としてのテトラヒドロフランを75部に溶解した後、硬化促進剤としてヒシコーリンPX‐4ET(有機ホスホニウム塩化合物、日本化学工業株式会社製)0.25部を混合して液状組成物とした。
0.2mm厚のガラス板に乾燥後フィルムとして100μmとなるように液状組成物を塗布し、100℃の熱風循環オーブンに2時間により乾燥させた後に、140℃の熱風循環オーブンで10時間硬化させ、ガラス板付きの試験片を得た。得られたガラス板付きの試験片をそのまま利用して耐熱黄変性と耐紫外線変色性と透過度を測定した。
エポキシ樹脂として合成例2〜9で得られたエポキシ樹脂2〜9を100部と、表3に示す硬化剤を使用して、実施例1と同様にして試験片を作成し、評価を行った。
エポキシ樹脂、硬化剤の種類と、硬化剤の使用量を表3に示す。評価結果を表5に示す。表3において、HHはリカシッドHHであり、PAは無水フタル酸である。
エポキシ樹脂として合成例10〜20で得られた樹脂10〜20を100部と、表4に示す硬化剤を使用して、実施例1と同様にして試験片を作成し、評価を行った。
エポキシ樹脂、硬化剤の種類と、硬化剤の使用量を表4に示す。評価結果を表6に示す。
Claims (16)
- エポキシ樹脂(a)と硬化剤(b)を含む光学用エポキシ樹脂組成物において、該エポキシ樹脂(a)は、エポキシ当量が500〜2000g/eqで、軟化点が80〜150℃で、20℃、波長589.3nmでの屈折率(nD 20)が1.55〜1.63であり、芳香族環と脂肪族環とを同時に分子構造中に有し、かつ、1H-NMRスペクトルにおける脂肪族プロトン(A)と芳香族プロトン(B)の強度比(B/A)が0.3〜0.7であることを特徴とする光学用エポキシ樹脂組成物。
- エポキシ樹脂(a)が、末端カルボキシル基の脂肪族環含有エステル化合物(c)と2官能芳香族エポキシ樹脂(e1)との反応から得られるエポキシ樹脂、または2価フェノール化合物(d)と2官能の脂肪族環含有エポキシ樹脂(e2)との反応から得られるエポキシ樹脂である請求項1に記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- 末端カルボキシル基の脂肪族環含有エステル化合物(c)が、脂肪族環含有2価アルコールと酸無水物、2価アルコールと脂肪族環含有酸無水物、または脂肪族環含有2価アルコールと脂肪族環含有酸無水物との反応から得られた末端カルボキシル基の脂肪族環含有エステル化合物である請求項2に記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- 2価フェノール化合物(d)が、フルオレン環含有フェノール化合物である請求項2に記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- 2官能芳香族エポキシ樹脂(e1)が、フルオレン環含有2官能芳香族エポキシ樹脂である請求項2に記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- 2官能の脂肪族環含有エポキシ樹脂(e2)が、2官能の脂環式エポキシ樹脂である請求項2に記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- エポキシ樹脂(a)のエポキシ基1モルに対し、硬化剤(b)の活性水素基が0.4〜1.2モルの範囲である請求項1〜6のいずれかに記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- フィルム状接着剤用エポキシ樹脂組成物である請求項1〜7のいずれかに記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- カラーフィルター保護膜用エポキシ樹脂組成物である請求項1〜7のいずれかに記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- 光半導体基板用表面保護膜用エポキシ樹脂組成物である請求項1〜7のいずれかに記載の光学用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光学用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。
- 請求項8に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて得られるフィルム状接着剤。
- 請求項9に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて得られるカラーフィルター用保護膜。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光学用エポキシ樹脂組成物を用いて得られる光半導体用封止材。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の光学用エポキシ樹脂組成物を用いて得られる光半導体用基板。
- 請求項10に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて得られる光半導体基板用表面保護膜。
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