JP2016000801A - エポキシ樹脂用希釈剤、及びエポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
例えばLED等に使用される封止材にエポキシ樹脂が用いられている。封止材用のエポキシ樹脂としては、芳香族エポキシ樹脂よりも耐熱性や耐光性に優れた脂肪族エポキシ樹脂が一般的に使用されており、特に脂肪族環式エポキシ樹脂は、耐光性に優れ、かつ耐熱性に非常に優れた材料として知られている。
一方、エポキシ樹脂の中には粘度の高いものがあり、そのようなエポキシ樹脂を、成型や塗布といった方法で加工する際には、エポキシ樹脂の粘度を低減させ、加工性を向上させる目的で希釈剤が使用されている。一般的には、主材料となるエポキシ樹脂に対し、より粘度の低いエポキシ樹脂が希釈剤として用いられる。例えば水素化したビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いる方法が提案されている(特許文献1)。
すなわち、本発明の要旨は、
[1]下記一般式(1)及び(2)から選ばれる少なくとも一方で表される構造を有することを特徴とするエポキシ樹脂用希釈剤、
[2]前記式(1)、式(2)中のA及びBが水素原子である、上記[1]に記載のエポキシ樹脂用希釈剤、
[3]前記式(1)、式(2)中のL1及びL2が−(CH2)n−(但し、nは1〜14の整数を示す。)で表わされるアルキレン基である、上記[1]又は[2]に記載のエポキシ樹脂用希釈剤、
[4]前記nが1である、上記[3]に記載のエポキシ樹脂用希釈剤、
[5]前記希釈剤の理論エポキシ当量に対する前記希釈剤のエポキシ当量の比が1.0以上、1.2以下である、上記[1]から[4]のいずれかに記載のエポキシ樹脂用希釈剤、
[6]上記[1]〜[5]のいずれかに記載のエポキシ樹脂用希釈剤(a)と、該エポキシ樹脂用希釈剤(a)以外のエポキシ樹脂(b)とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物、
[7]さらに硬化剤を含む、上記[6]に記載のエポキシ樹脂組成物、
[8]さらに充填剤を含む、上記[6]または[7]に記載のエポキシ樹脂組成物、
[9]前記エポキシ樹脂用希釈剤(a)のL1及びL2が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜14の2価の脂肪族基であり、かつA及びBが、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜8の1価の脂肪族基である、上記[6]〜[8]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
[10]前記エポキシ樹脂(b)が、脂肪族型エポキシ樹脂である、上記[6]〜[9]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
[11]前記エポキシ樹脂(b)が、芳香族基を有するエポキシ樹脂であることを特徴とする上記[6]〜[9]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物、
[12]上記[6]〜[11]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いた光学材料用エポキシ樹脂組成物、
[13]上記[6]〜[10]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を用いたLED封止材用エポキシ樹脂組成物、
[14]上記[11]に記載のエポキシ樹脂組成物を用いた放熱材料用エポキシ樹脂組成物、
[15]上記[6]〜[14]のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物、
[16]上記[13]に記載のエポキシ樹脂組成物によりLEDチップが封止されているLED装置、
[17]上記[14]に記載のエポキシ樹脂組成物を用いた放熱材料、に存する。
なお本明細書において、「エポキシ樹脂」とは、その分子中にエポキシ基を2個以上有する化合物をいう。また本発明のエポキシ樹脂用希釈剤(a)によって希釈される、主材料となる(a)以外のエポキシ樹脂を「エポキシ樹脂(b)」、エポキシ樹脂用希釈剤(a)とエポキシ樹脂(b)を混合したものを「エポキシ樹脂組成物」、前記エポキシ樹脂組成物と硬化剤とを反応させて得られた樹脂を「硬化物」ということがある。
本発明のエポキシ樹脂用希釈剤は、下記一般式(1)及び(2)から選ばれる少なくとも一方で表される構造を有する。
まず本発明の希釈剤を構成する一般式(1)及び(2)で表される構造を有する化合物について述べる。
一般式(1)及び(2)において、L1及びL2は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい2価の有機基を表す。前記有機基としては、例えばアルキレン基、アリーレン基等の2価の炭化水素基、カルボニル基(−CO−)、オキシ基(−O−)、チオ基(−S−)、イミノ基(−NH−)、ホスフィンジイル基(−PH−)、シリレン基(−SiH2−)等が挙げられる。これら2価の有機基は1種を単独で用いてもよく、2種以上の有機基が適宜連結したものであってもよい。
前記置換基を有してもよい2価の有機基の炭素数は、特に限定されないが、通常1〜14であり、耐熱性がより向上することから1〜6が好ましく、原料入手の容易さから1〜4がさらに好ましい。この炭素数は、当該有機基が更に置換基を有する場合、その置換基も含めた炭素数を意味する。
アリーレン基としてはフェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、トルイレン基等が挙げられる。
前記L1及びL2は希釈剤の用途に応じて、適宜選択可能であるが、光学材料等の透明性が必要な用途に用いる場合は、硬化物の透明性が高く、黄色劣化性が低くなる点で、アルキレン基、カルボニル基、オキシ基、チオ基、イミノ基、ホスフィンジイル基、シリレン基、またはこれらを2種以上連結したものが好ましく、中でも炭素数1〜14の直鎖アルキレン基、カルボニル基、オキシ基、またはこれらを2種類以上連結したものが、黄色劣化性がさらに低いことからより好ましく、製造の容易であることから炭素数1〜14の直鎖アルキレン基が更に好ましい。
い限りにおいて特に限定はされないが、例えば、アルキル基、アリール基、複素環基、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、エステル基、ハロゲン原子、チオール基、チオエーテル基、アルキルシリル基等が挙げられる。
前記L1及びL2が有していてもよい置換基は、希釈剤の用途に応じて、適宜選択可能であるが、光学材料等の透明性が必要な用途に用いる場合は、硬化物の透明性が高く、黄色劣化性が低くなる点で、脂肪族基が好ましく、具体的にはアルキル基、アルコキシ基、水酸基、アミノ基、エステル基、ハロゲン原子、チオール基、チオエーテル基、アルキルシリル基が挙げられる。一方、放熱材料等の透明性が要求されない用途の場合は、原料の入手が容易であるという観点からアルキル基、アリール基、水酸基が好ましく、より低粘度の希釈剤が得られる点からは、アルキル基、エステル基、ハロゲン原子、チオエーテル基が好ましい。また、これらの置換基は更に置換基を有していてもよく、この置換基としても上記のような置換基が挙げられる。
前記A及びBは、希釈剤の用途に応じて適宜選択可能であるが、特に本発明の希釈剤を光学材料向けに用いる場合は、硬化物の透明性が高く、黄色劣化性が低くなる点で、アルキル基、アルコキシ基、エステル基等の脂肪族基が好ましく、炭素数1〜8の脂肪族基がより好ましい。
具体的には、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基等の分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル基等の環状アルキル基;等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基、トルイル基等が挙げられる。アルコキシフェニル基としては、例えば、メトキシフェニル基等が挙げられる。複素環基としては、ピリジル基、チエニル基、フリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、ピラゾリル基、ピリミジル基、ピラジニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、トリアゾリル基等が挙げられる。アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェニルエチル基等が挙げられる。エステル基としては、例えば、エチルエステル基、ブチルエステル基等が挙げられる。
また、前記L1及びL2上の置換基は、それぞれ、前記A及びBと環を形成していてもよい。具体的には、例えば、一般式(1)において、アルキル基同士が連結した以下の構造式(3)及び(4)のような構造が挙げられる。
上記A及びBとして好ましいものは、原料入手の容易さから水素原子、炭素数1〜8の無置換アルキル基であり、中でも硬化剤との反応性が高いことから、水素原子が特に好ましい。
具体的には一般式(1)及び(2)としては以下の化合物が好ましい。
前記一般式(1)及び(2)で表わされるトリエポキシ化合物及び前記一般式(6)で表されるジエポキシ化合物は、それぞれの光学異性体を含んでいてもよく、ジアステレオマー、エナンチオマーなどの立体異性体を含んでいても良い。また、一般式(1)で表わされるトリエポキシ化合物と、一般式(2)で表わされるトリエポキシ化合物を混合していてもよく、前記一般式(6)で表されるジエポキシ化合物のうち2種類以上が混合していてもよい。さらには一般式(1)で表されるトリエポキシ化合物と一般式(6)で表されるジエポキシ化合物のうち1種類以上が混合していてもよく、一般式(2)で表されるトリエポキシ化合物と一般式(6)で表されるジエポキシ化合物のうち1種類以上が混合していてもよい。
なお本発明の希釈剤のエポキシ当量は、JIS法 K7236:2001に準じて測定することができる。
本発明の希釈剤を含むエポキシ樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物のTgは特に限定されず、主材料となるエポキシ樹脂の種類やそのエポキシ当量、混合比率、硬化剤の種類、及び硬化条件等により好ましい範囲が異なるが、通常は100℃以上、好ましくは1
10℃以上であり、通常200℃以下である。
本発明の希釈剤として用いられるエポキシ化合物は粘度が低い。よって、本発明の希釈剤を混合することにより、エポキシ樹脂(b)が粘度の高いエポキシ樹脂であっても、エポキシ樹脂組成物が十分に低粘度化して加工性を確保することができる。その粘度は限定されるものではないが、70℃における粘度で、通常1cP以上、30cP以下であり、好ましくは20cP以下、より好ましくは10cP以下、さらに好ましくは5cP以下である。
本発明の希釈剤の製造方法は特に限定されず、用いる基質や所望の物性に応じて適宜合成することができる。具体的には置換基を有していてもよいブテンジオールを出発原料とし、前記ブテンジオールの水酸基と炭素−炭素二重結合を有する有機基を連結して得られたトリオレフィン化合物を酸化する方法(以下、製法1)や、ブテンジオール、又はブテンジオールに水酸基を有する有機基を連結して得たアルコール化合物にエピクロロヒドリンを作用させ、得られたジエポキシ化合物をさらに酸化する方法(以下、製法2)等が挙げられる。
前記製法1による製造方法は、具体的には、特願2013−212891の明細書中に記載されており、これらに記載された方法、条件に基づき本発明に用いるトリエポキシ化合物を製造することができる。
(エポキシ樹脂(b))
本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明のエポキシ樹脂用希釈剤(a)と、(a)以外のエポキシ樹脂(b)とを含むものである。
また、本発明の硬化物は、前記エポキシ樹脂組成物を硬化して得られるものである。
前記エポキシ樹脂(b)は、大別して芳香族基を有するエポキシ樹脂と脂肪族型エポキシ樹脂に分けられる。
芳香族基を有するエポキシ樹脂とは、その単位構造中に芳香族基を有するエポキシ樹脂をいい、特に限定はされないが、具体的には、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂類、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂類等のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;芳香族アミン類やアミノフェノール類等から得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂;フタル酸型エポキシ樹脂等のグリシジルエステル型エポキシ樹脂;フェノールノボラックから得られるエポキシ樹脂、クレゾールノボラックから得られるエポキシ樹脂、ビスフェノールAのノボラックエポキシ樹脂、フェノール類とヒドロキシベンズアルデヒド類から得られるノボラックエポキシ樹脂等のノボラックエポキシ樹脂;一つの芳香環に複数のエポキシ基を有するビフェニル、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を光学材料用途に用いる場合、硬化物の黄色劣化を抑制することができる点で脂肪族型エポキシ樹脂が好ましく、脂環式エポキシ樹脂やシルセスキオキサン構造のエポキシ樹脂がさらに好ましい。特に脂環式エポキシ樹脂の場合、骨格にエポキシシクロヘキサン構造を有する化合物が好ましく、シクロヘキセン構造を有する化合物の酸化反応により得られるエポキシ樹脂が好ましい。
これら脂環式エポキシ樹脂の具体例としては、例えば、水添型ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ペンタエリスリトールグリシジルエーテル等のグリシジルエーテルを有する脂環式エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエンジエポキシド、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、2−ビス(ヒドロキ
シメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物等のグリシジルエーテルを持たない脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。
、耐熱性の観点から芳香族基を有するエポキシ樹脂が好ましく、1分子の中に3つ以上のエポキシ基を含むエポキシ樹脂がさらに好ましいが、特に高粘度のエポキシ樹脂であるほうが、本発明の希釈剤による低粘度化の効果を得られやすい。
本発明の希釈剤(a)と、エポキシ樹脂(b)の混合比は目的に応じて適宜設定可能であるが、通常希釈剤(a)の重量比がエポキシ樹脂組成物の50質量%以下であり、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、さらに硬化剤を含んでいてもよい。
本発明に用いられる硬化剤は、用いるエポキシ樹脂組成物を硬化することができる限りにおいて特に限定はされず、一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものを使用できる。例えば、フェノール系硬化剤、1級及び2級アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤などの付加重合型硬化剤;3級アミン系硬化剤、イミダゾール系硬化剤、有機ホスフィン系硬化剤、ホスホニウム塩系硬化剤などの触媒型硬化剤;等が挙げられる。
脂環式アミン類としては、イソホロンジアミン、メタセンジアミン、N−アミノエチルピペラジン、ビス(4−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、ノルボルネンジアミン等が挙げられる。芳香族アミン類としては、テトラクロロ−p−キシレンジアミン、m−キシレンジアミン、p−キシレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノアニソール、2,4−トルエンジアミン、2,4−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン、2,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、m−アミノフェノール、m−アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α−(3−アミノフェニル)エチルアミン、α−(4−アミノフェニル)エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−p−ジイソプロピルベンゼン等が挙げられる。
イミダゾール系硬化剤の具体例としては、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、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノ−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−(2−メチル−1−イミダゾリル)−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2−エチル−4−メチル−1−イミダゾリル)−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−(2−メチル−1−イミダゾリル)−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加体、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、およびエポキシ樹脂と上記イミダゾール類との付加体等が挙げられる。
ニウム・テトラブチルボレート等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物を光学材料向けに用いる場合、硬化剤としては、黄色劣化を抑制する点から酸無水物を使用するのが好ましく、特にLED封止材用途では無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒドロフタル酸を使用するのが好ましい。また、硬化性、耐熱性、耐湿性の観点から、有機ホスフィン系、有機ホスホニウム塩系もしくは第3級アミン等の前記触媒型硬化剤を硬化促進剤として併用するのが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物において、硬化剤の使用量は特に限定されないが、硬化剤が前記付加重合型硬化剤の場合は、本発明の希釈剤(a)とエポキシ樹脂(b)とを混合したエポキシ樹脂中のエポキシ基と、硬化剤中のエポキシ基と反応し架橋構造を形成する反応部位との当量比で、通常0.8以上、好ましくは0.9以上、通常1.5以下、好ましくは1.2以下となるように用いる。この範囲内であると未反応のエポキシ基や硬化剤の反応部位の残留が抑制され、所望の物性を容易に得られる。
硬化促進剤を用いる場合は、エポキシ樹脂(b)100質量部に対して、通常0.01以上10質量部以下である。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、樹脂硬化物の熱伝導率を向上させたり、熱膨張係数
を低下させたりするなど、種々の特性の向上を目的として、必要に応じて充填剤を添加することができる。充填剤としては、特に限定はされないが、通常無機化合物が用いられ、例えば、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、窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、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。また導電性を付与する目的として、カーボン、アルミニウム、銅、金、炭化ケイ素等を添加してもよい。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。粒径や形状の異なるものを混合してもよい。
これら充填剤の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中において、特に限定されないが、通常1質量%以上、95質量%以下を占める量が用いられる。
本発明の多官能エポキシ樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明の希釈剤以外の希釈剤を含有していても良いが、本発明の多官能エポキシ樹脂組成物は、本発明の希釈剤を加えることにより粘度が下がり十分な加工性を有することから、本発明の希釈剤以外の希釈剤は使用しないのが好ましい。
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物には、その性能を損なわない範囲で、所望の物性を得るための各種添加剤を添加することができ、例えばリン含有化合物等の難燃剤;フェノール系、イオウ系、リン系等の酸化防止剤;ヒンダートアミン等の光安定剤;シランカップリング剤;ステアリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の離型剤;ブチラール系樹脂、アセタール系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ−ナイロン系樹脂、NBR−フェノール系樹脂、エポキシ−NBR系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコーン系樹脂等のバインダー樹脂;界面活性剤、染料、顔料、紫外線吸収剤等の種々の配合剤;等を添加することができる。
具体的にLED封止材に使用する場合、必要に応じて、蛍光体を添加することができる。蛍光体は、例えば、青色LED素子から発せられた青色光の一部を吸収し、波長変換された黄色光を発することにより、白色光を形成する作用を有するものである。蛍光体を、エポキシ樹脂組成物に予め分散させておいてから、光半導体を封止する。蛍光体としては特に制限がなく、従来公知の蛍光体を使用することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、容易にその硬化物とすることができる。
硬化に際しては、前記エポキシ樹脂(b)、本発明の希釈剤(a)に、必要により前記硬化剤、硬化促進剤、前記充填材、添加剤等とを混合したエポキシ樹脂組成物を得る。
前記エポキシ樹脂組成物の混合方法は特に限定されず、押出機、ニーダ、ロール等を用いることができる。
前記エポキシ樹脂組成物を均一になるまで充分に混合した後、その樹脂組成物を成型する。成型手段は特に限定されず、ポッティング、溶融後(液状の場合は溶融不要)注型、又はトランスファー成型機等を用いて成型することができる。
硬化時間は特に限定されないが、通常2〜10時間加熱することにより本発明の硬化物を得ることができる。
また本発明のエポキシ樹脂組成物を、必要に応じて、トルエン、キシレン、アセトン、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、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の溶剤に溶解させてワニスとし、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、紙等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。この際の溶剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物と該溶剤の混合物中で通常10質量%以上、好ましくは15質量%以上であって、通常70質量%以下を占める量を用いる。また液状組成物であれば、そのまま例えば、RTM(Resin Transfer Molding)成形により、カーボン繊維を含有するエポキシ樹脂硬化物を得ることもできる。
本発明の希釈剤のTgが高いため、得られる硬化物は、前記エポキシ樹脂(b)が有するTgを著しく低下させることがなく、耐熱性を保持することができる。
本発明の硬化物は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される一般の用途に用いることができ、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、FRP等を含む)、絶縁材料(プリント基板、電線被覆等を含む)、封止材の他、封止材、基板用のシアネート樹脂組成物、レジスト用硬化剤としてアクリル酸エステル系樹脂等、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。
また、本発明の希釈剤は透明性にも優れていることから光学材料向けエポキシ樹脂の希釈剤としての使用することもできる。ここで「光学材料」とは具体的には光学レンズ、光ディスク、フラットパネルディスプレイに用いられる導光板や各種フィルムであり、特に、本発明の希釈剤を含むエポキシ樹脂組成物の硬化物は主材料であるエポキシ樹脂(b)の耐熱性を損なうことが無いことから、光半導体部材向けの使用が好適である。また、LED封止材向けエポキシ樹脂として、低黄色劣化性の観点から一般に脂肪族エポキシ樹脂が使用されるが、本発明の希釈剤のうち、一般式(1)、(2)のL1、L2、A、Bが置換基を含めて全て脂肪族有機基である場合、希釈剤自体も脂肪族エポキシ樹脂となる。よってこれらはLED封止材向けエポキシ樹脂の希釈剤として使用するのがさらに好適であり、これを含むエポキシ樹脂組成物は、LED封止材向けエポキシ樹脂組成物として好適である。
前記LED発光素子としては特に限定されず、従来公知の発光素子を用いることができ、例えばGaN、InGaN等の窒化物系LEDを用いた発光素子等を用いることができる。
リード端子部、これらを装置内に固定するダイボンド部等を必要に応じて有することができる。
実施例中の資材は断りのない限り通常入手可能な市販試薬を用いた。また、実施例及び比較例における各種分析方法は以下の通りである。
装置 :BRUKER社製 AVANCE400、400MHz
溶媒 :0.03体積%テトラメチルシラン含有重クロロホルム
(以下、ガスクロマトグラフ(GC)分析条件1とする)
カラム :ZB−5(30m×0.25mmφ、0.25μm)
検出器 :水素炎イオン検出器(FID)
Inj温度:250℃
Det温度:280℃
昇温条件 :100℃から10℃/minで270℃まで昇温後、5分間保持した。
(以下、GC分析条件2)
カラム :ZB−1(30mx0.25mmφ、0.25μm、島津ジーエルシー製)検出器 :水素炎イオン検出器(FID)
Inj温度:250℃
Det温度:280℃
昇温条件 :100℃で5分間保持した後、10℃/minで250℃まで昇温し、さらに5分間保持した。
JIS K7236:2001に準じて測定し、固形分換算値として表記した。
分析装置:コーンプレート粘度計(東海八神株式会社製)
70℃に調整した粘度計の熱板の上に3mLのスポイトで吸引したエポキシ樹脂を1滴滴下して、回転速度750rpmで粘度を測定した。
エポキシ樹脂硬化物を厚さ約2mm、直径約7mmの円柱状試験片として測定を行なった。
分析装置(TMA):EXSTAR6000E(セイコーインスツルメント社製)
測定モード:圧縮モード
昇温速度 :5℃/minで2回、測定温度範囲: 0℃から250℃
2回目の測定におけるガラス転移温度を測定した。
樹脂硬化物を厚さ約2mm、一片約6cmの板状試験片として測定を行なった。
分析装置:日本電色工業株式会社 Color Meter ZE2000
厚さ約2mm、一片約6cmの四角柱状のエポキシ樹脂硬化物を、オーブン中に150
℃で96時間放置した後、オーブンから取り出し、エポキシ硬化物を室温に冷却した後、YIおよび光線透過率の測定に用いた。
厚さ約2mm、一片約6cmの四角柱状のエポキシ樹脂硬化物に、メタリイングバーチカルウェザーメーター(スガ試験機社製)を使用して、照射強度0.4kW/m2、ブラックパネル温度63℃の条件で96時間紫外線照射した後、メタリイングバーチカルウェザーメーターから取り出し、エポキシ硬化物を室温に冷却した後、YIおよび光線透過率の測定に用いた。
樹脂硬化物を厚さ約2mm、一片約6cmの板状試験片として測定を行った。
測定装置:日立 分光光度計 UV Solution U−2010(Spectro
photometer)
波長:400nm
(合成例1)3−ブテン−1,2−ジオールジアリルエーテルの合成
(合成例2)3,4−エポキシ−1,2−ブタンジオールジグリシジルエーテルの合成
(合成例3)3,4−エポキシ−1,2−ブタンジオールジグリシジルエーテルの合成
約65%のm−クロロ過安息香酸(東京化成工業社製)24.9g(約93.8mmol)を分割して加えた。内温40〜45℃に保ちながら8時間反応させた。GC分析により、トリエポキシ化合物が85.0%(Area%)、ジエポキシ化合物が15.0%(Area%)観測された。
(合成例4)cis−2−ブテン−1,4−ジオールジグリシジルエーテルの合成
[1H−NMR]δ=2.61ppm(2H,dd,J=2.5,4.8Hz)、2.80ppm(2H,dd,J=4.3,5.0Hz),3.13−3.18ppm(2H,m),3.38ppm(2H,dd,J=5.8,11.4Hz),3.75ppm(2H,dd,J=3.0,11.6Hz)、4.08−4.19ppm(4H,m)、5.
70−5.79ppm(2H,m)
(合成例5)cis−2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルの合成
(合成例6)trans−2−ブテン−1,4−ジオールジグリシジルエーテルの合成
した水層を酢酸エチル15mLで再抽出した。これらの有機層を合わせて更に飽和塩化ナトリウム水溶液15mLで2回洗浄後、分液した水層を酢酸エチル15mLで再抽出した。これらの有機層を合わせて溶媒を留去した後、trans−2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルを含む薄黄色液体(以下、粗trans−2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルという)を得た。これを、カラムクロマトグラフィー(関東化学社製 シリカゲルN60 150g、展開溶媒:n−ヘキサン/酢酸エチル=1/1→1/2、粗trans−2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルにトリエチルアミン1mLを添加して展開)にて精製し、ジアステレオマー混合物として2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル9.86g(45.6mmol)を白色ろう状固体として得た。(GC分析条件1)で分析したところ、混合物としてのGC純度は93%(Area%)、収率は61%だった。1H−NMRの測定結果は以下の通りであった。
また、得られたtrans−2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルの粘度は70℃で2cPであり、エポキシ当量は82g/当量であった。また得られたtrans−2,3−エポキシ−1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルのエポキシ当量/トリエポキシ化合物の理論エポキシ当量は1.1であった。
(樹脂Y)水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製 YX8000)
(樹脂Z)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(ダイセル社製 セロキサイド2021P)
下記表1に示す配合比で、エポキシ樹脂(希釈剤(a)及びエポキシ樹脂(b))と、硬化剤として4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸/ヘキサヒドロ無水フタル酸=70/30(MH−700 商品名、新日本理化社製 酸無水物当量165g/当量)を、40℃で均一になるまで混合し、続いて硬化促進剤としてメチルトリブチルホスホニウムジメチルホスフェート(日本化学工業社製 ヒシコーリン(登録商標)PX−4MP)を添加し、攪拌、溶解してエポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を減圧下で脱泡した後、各評価試験の試験片作製用の型の中に流し込み、オーブン中にて100℃で3時間、次いで140℃で3時間硬化させ透明な硬化物を得た。
表1に、エポキシ樹脂及びその硬化物の物性評価結果を示した。
実施例1〜4と比較例1を対比すると、本発明の希釈剤は、従来の希釈剤と同等の低粘度性を有しながらも、硬化物が極めて高いTgを示すことが分かった。これは本発明の希釈剤となるエポキシ樹脂が、分子量が小さく低粘度でありながら、その小さい一分子内に3つのエポキシ基を有し、またエポキシ当量が小さいために、硬化により密なネットワークが形成されるためだと考えられる。このことから、本発明の希釈剤を使用すると、従来の希釈剤を使用した場合より、硬化物のTgの高く維持できると考えられる。
また、実施例3及び4と比べると、実施例1及び2のTgが高いことが分かった。これは、各エポキシ樹脂が有するエポキシ基が、実施例1及び2は末端に2つと内部に1つあるのに対し、実施例3では3つとも末端に位置していることから、より硬化時の反応性が高いことが一因と考えられる。
以上の結果から、本発明の希釈剤をエポキシ樹脂の希釈剤として用いれば、得られるエポキシ樹脂組成物の硬化物は、耐熱性を損なうことなく、粘度を低くすることが可能となり得る。よって本発明のエポキシ樹脂組成物は、成型加工性が求められる半導体用途として好適である。
その結果、実施例2の硬化物は、Tgより高い温度領域(α2)での線膨張係数が低く、従来のエポキシ樹脂と比較しても低いことが分かった。
、本希釈剤は脂肪族エポキシ樹脂でもあるため黄色劣化性が低く、特にLEDの封止剤に代表される光学材料用途にも好適である。
Claims (17)
- 前記式(1)、式(2)中のA及びBが水素原子である、請求項1に記載のエポキシ樹脂用希釈剤。
- 前記式(1)、式(2)中のL1及びL2が−(CH2)n−(但し、nは1〜14の整数を示す。)で表わされるアルキレン基である、請求項1または2に記載のエポキシ樹脂用希釈剤。
- 前記nが1である、請求項3に記載のエポキシ樹脂用希釈剤。
- 前記希釈剤の理論エポキシ当量に対する前記希釈剤のエポキシ当量の比が1.0以上、1.2以下である、請求項1から4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂用希釈剤。
- 請求項1から5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂用希釈剤(a)と、該エポキシ樹脂用希釈剤(a)以外のエポキシ樹脂(b)とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
- さらに硬化剤を含む、請求項6に記載のエポキシ樹脂組成物。
- さらに充填剤を含む、請求項6または7に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂用希釈剤(a)のL1及びL2が、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜14の2価の脂肪族基であり、かつA及びBが、それぞれ独立に、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜8の1価の脂肪族基である、請求項6から8のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂(b)が、脂肪族型エポキシ樹脂である、請求項6から9のいずれか
1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 前記エポキシ樹脂(b)が、芳香族基を有するエポキシ樹脂である、請求項6から9のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項6から11のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を用いた光学材料用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項6から10のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を用いたLED封止材用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項11に記載のエポキシ樹脂組成物を用いた放熱材料用エポキシ樹脂組成物。
- 請求項6から14のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
- 請求項13に記載のエポキシ樹脂組成物によりLEDチップが封止されているLED装置。
- 請求項14に記載のエポキシ樹脂組成物を用いた放熱材料。
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