JP2017105891A - フェノールアラルキル樹脂、その製造方法、エポキシ樹脂および熱硬化性成形材料 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)2以上のモノヒドロキシベンゼン環が、下記式(r1)または(r2)で表される基を介して結合した構造を有するフェノールアラルキル樹脂であって、
前記2以上のモノヒドロキシベンゼン環の少なくとも一部が、置換基としてメチル基を有し、前記メチル基の平均置換数が、前記2以上のモノヒドロキシベンゼン環1個あたり1.5〜3個であり、
ゲル浸透クロマトグラフィーから算出される、フェノールアラルキル樹脂全体に対する下記式(I)で表される化合物の割合が、65〜95面積%であるフェノールアラルキル樹脂。
下記式(m1)で表されるフェノール類(m1)と、下記式(s1)で表される化合物および下記式(s2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の架橋剤とを反応させてフェノールアラルキル樹脂を得る工程を有し、
前記フェノール類(m1)が、前記式(m1)中のnが2または3であるアルキルフェノール類を含み、
前記架橋剤/前記フェノール類(m1)のモル比が0.01〜0.99である、フェノールアラルキル樹脂の製造方法。
(4)前記(1)に記載のフェノールアラルキル樹脂と、エポキシ樹脂とを含有する熱硬化性成形材料。
(5)前記(1)に記載のフェノールアラルキル樹脂の水酸基の少なくとも一部がエポキシ化されたエポキシ樹脂。
(6)前記(5)に記載のエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤とを含有する熱硬化性成形材料。
(7)半導体封止材料である(4)または(6)に記載の熱硬化性成形材料。
本発明のフェノールアラルキル樹脂は、2以上のモノヒドロキシベンゼン環が、下記式(r1)または(r2)で表される基を介して結合した構造を有する。式(r1)または(r2)で表される基を介して結合していることで、フェノールアラルキル樹脂を用いた熱硬化性材料の硬化物が低吸水性、耐熱性等の物性に優れる。
式(r2)中、ベンゼン環における2つのメチレン基の結合位置はそれぞれ、特に限定されない。製造時に用いられる、この基を有する架橋剤が比較的安価であり、フェノール類との反応性が良好である点から、パラ位であることが好ましい。
フェノールアラルキル樹脂中、式(r1)または(r2)で表される基を介して結合したモノヒドロキシベンゼン環の数は、2〜30が好ましい。
1つのモノヒドロキシベンゼン環が置換基として有し得るメチル基の数は、最大3個である。
メチル基の平均置換数が上記下限値以上であれば、フェノールアラルキル樹脂の結晶性が低く、低粘度化のために分子量を低くした場合でも結晶化しにくい。また、ベンゼン環に結合したヒドロキシ基の反応性(たとえばエポキシ基との反応性)がメチル基によって阻害され、熱硬化性材料のゲルタイムが長くなり、スパイラルフローを伸ばすことができる。
フェノールアラルキル樹脂中の2以上のモノヒドロキシベンゼン環の合計のうち、置換基として2個または3個のメチル基を有するモノヒドロキシベンゼン環の割合は、50モル%以上であることが好ましく、100モル%であることが特に好ましい。
モノヒドロキシベンゼン環における式(r1)または(r2)で表される基の結合位置は、メチル基の結合していない位置であれば特に限定されない。
たとえば無置換のモノヒドロキシベンゼン環を有する場合、無置換のモノヒドロキシベンゼン環は、水酸基の結合した位置に対してオルト位の2箇所およびパラ位の1か所の反応性が高く、フェノールアラルキル樹脂の分岐点となり得る。
分岐を有さないフェノールアラルキル樹脂としては、たとえば下記式(L)で表されるものが挙げられる。
化合物(I)の割合が上記下限値以上であれば、フェノールアラルキル樹脂の溶融粘度が低く、また、ベンゼン環に結合した水酸基の反応性(たとえばエポキシ基との反応性)がメチル基によって阻害され、熱硬化性材料のゲルタイムが長くなり、スパイラルフローを伸ばすことができる。
化合物(I)の割合が上記上限値以下であれば、フェノールアラルキル樹脂の結晶性を抑えることができ、他の材料(エポキシ樹脂等)と溶融混合する際の相溶性に優れる。
フェノールアラルキル樹脂全体に対する化合物(I)の割合(面積%)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」ともいう。)から算出される。
化合物(I)として、R1が前記式(r1)で表される基である化合物およびR1が前記(r2)で表される基である化合物のいずれか一方を含んでもよく、両方を含んでもよい。
本発明のフェノールアラルキル樹脂の分散度(Mw/数平均分子量(Mn))は、1.00〜1.50が好ましい。
本発明において、MwおよびMnは、標準物質をポリスチレンとしたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される値である。
「軟化点」は、JIS K 6910:1999に従って測定される。
フェノールアラルキル樹脂の150℃における溶融粘度は、溶融粘度計(たとえばブルックフィールド社製のCAP2000 VISCOMETER)により測定される。
フェノールアラルキル樹脂の軟化点や溶融粘度は、前述のメチル基の平均置換数、化合物(I)の割合、質量平均分子量(Mw)等により調整できる。
本発明のフェノールアラルキル樹脂の製造方法としては、たとえば、以下の製造方法(P)が挙げられる。
製造方法(P):下記式(m1)で表されるフェノール類(m1)と、下記式(s1)で表される化合物および下記式(s2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の架橋剤とを反応させてフェノールアラルキル樹脂を得る工程を有し、
前記フェノール類(m1)が、前記式(m1)中のnが2または3であるアルキルフェノール類を含み、
前記架橋剤/前記フェノール類(m1)のモル比が0.01〜0.99である、フェノールアラルキル樹脂の製造方法。
フェノール類(m1)は、式(m1)中のnが2または3であるアルキルフェノール類を含む。
式(m1)中のnが2であるものはキシレノールであり、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,5−キシレノール等が挙げられる。
nが3であるものはトリメチルフェノールであり、2,3,4−トリメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール、2,4,5−トリフメチルフェノール、2,4,6−トリメチルフェノール等が挙げられる。
これらのアルキルフェノール類は1種単独で用いても2種以上を組合わせて用いてもよい。
アルキルフェノール類としては、上記のなかでも、比較的安価であり、架橋剤との反応性が良好である点から、2,6−キシレノール、2,4−キシレノールが好ましい。
式(m1)中のnが0であるものはフェノールである。
式(m1)中のnが1であるものはクレゾールであり、オルソクレゾール(2−メチルフェノール)、メタクレゾール(3−メチルフェノール)、パラクレゾール(4−メチルフェノール)等が挙げられる。
これらのフェノール類は1種単独で用いても2種以上を組合わせて用いてもよい。
前記式(s1)または(s2)中、Xのハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。
前記式(s1)で表される化合物(以下、「化合物(s1)」ともいう。)としては、4,4’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニル、2,2’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニル、2,4’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニル、4,4’−ビス(ハロゲン化メチル)ビフェニル、2,2’−ビス(ハロゲン化メチル)ビフェニル、2,4’−ビス(ハロゲン化メチル)ビフェニル等(ただし、アルコキシ基の炭素数は1〜4である。)が挙げられる。
前記式(s2)で表される化合物(以下、「化合物(s2)」ともいう。)としては、パラキシリレングリコールジアルキルエーテル、メタキシリレングリコールジアルキルエーテル、1,4−ビス(ハロゲン化メチル)ベンゼン等(ただし、アルキル基の炭素数は1〜4である。)が挙げられる。
これらの架橋剤は1種単独で用いても2種以上を組合わせて用いてもよい。
架橋剤としては、上記のなかでも、比較的安価であり、アルキルフェノール類との反応性が良好である点から、4,4’−ビス(アルコキシメチル)ビフェニル、4,4’−ビス(ハロゲン化メチル)ビフェニル、パラキシリレングリコールジアルキルエーテル、1,4−ビス(ハロゲン化メチル)ベンゼンが好ましい。
前記架橋剤/前記フェノール類(m1)のモル比は、0.01〜0.99であり、0.20〜0.60であることが好ましい。
フェノール類(m1)に対する架橋剤の比率が上記範囲内であれば、化合物(I)の割合が前記の範囲内となりやすい。架橋剤の比率が上記範囲内で低いほど、化合物(I)の割合が高くなる傾向がある。
また、架橋剤の比率が上記下限値以上であれば、反応後に残留するアルキルフェノール類が少なくなり、歩留まりが良好である。架橋剤の比率が上記上限値以下であれば、質量平均分子量が小さくなり、軟化点や溶融粘度が充分に低くなる。架橋剤の比率が低すぎると、歩留まりの低下につながり、架橋剤の比率が高すぎると、軟化点や溶融粘度が高くなるおそれがある。
架橋剤が有するXがハロゲン原子の場合は、酸性触媒を別途加えなくてもよい。Xがハロゲン原子の場合、反応させる際の熱によりハロゲン原子が脱離しHXとなる。このHXが酸性触媒として機能するため、酸性触媒を別途加えなくても反応速度が充分に速くなる。
酸性触媒媒の使用量が少なすぎると反応速度が遅く、使用量が多すぎると反応が急激に進み反応をコントロールすることが難しくなる。
反応の終了時、得られた反応生成物にアルカリを添加して酸性触媒を中和してもよい。
フェノール類(m1)と架橋剤との反応後、必要に応じて、反応生成物に対し、蒸留等による未反応の原料の除去、濃縮、精製(洗浄、カラムクロマトグラフィー、等)等の処理を行ってもよい。
本発明のフェノールアラルキル樹脂の用途は、特に限定されず、フェノール樹脂の用途として公知の各種の用途に用いることができる。
たとえば、本発明のフェノールアラルキル樹脂は、複数の水酸基を有することから、水酸基と反応する官能基(エポキシ基、カルボキシル基、イソシアネート基、ハロゲン化物等)を有する化合物の硬化剤(架橋剤)として用いることができる。本発明のフェノールアラルキル樹脂は、エポキシ樹脂用硬化剤として好適である。
また、本発明のフェノールアラルキル樹脂は、エポキシ樹脂を製造するための材料として用いることができる。例えばフェノールアラルキル樹脂の水酸基をエポキシ化することでエポキシ樹脂を得ることができる。
本発明のフェノールアラルキル樹脂にあっては、前記メチル基の平均置換数が、前記2以上のモノヒドロキシベンゼン環1個あたり1.5〜3個であり、前記化合物(I)の割合が、65〜95面積%であることで、150℃における溶融粘度が低い。また、本発明のフェノールアラルキル樹脂を用いることで、ゲルタイムが長い熱硬化性成形材料を得ることができる。また、この熱硬化性成形材料の硬化物は、フェノールアラルキル樹脂の2以上のモノヒドロキシベンゼン環を結合する基が前記式(r1)または(r2)で表される基であるため、低吸水性、耐熱性等の物性に優れる。
本発明のエポキシ樹脂は、本発明のフェノールアラルキル樹脂の水酸基の少なくとも一部がエポキシ化されたものである。
水酸基のエポキシ化は、公知の方法により実施できる。たとえばフェノールアラルキル樹脂とエピクロロヒドリンとを反応させることで、フェノールアラルキル樹脂の水酸基(モノヒドロキシベンゼン環の水酸基等)の一部又は全部が−OX(ここで、Xはグリシジル基である。)となった構造のエポキシ樹脂を得ることができる。
本発明の第一の態様の熱硬化性成形材料(以下、「熱硬化性成形材料(1)」ともいう。)は、エポキシ樹脂と、本発明のフェノールアラルキル樹脂とを含有する。
熱硬化性成形材料(1)は、必要に応じて、エポキシ樹脂および本発明のフェノールアラルキル樹脂以外の他の成分をさらに含んでもよい。
熱硬化性成形材料(1)は、必要に応じて、溶剤を含んでもよい。熱硬化性成形材料(1)を半導体封止材料として用いる場合は、溶剤を含まないことが好ましい。
エポキシ樹脂として、本発明のエポキシ樹脂(フェノールアラルキル樹脂の水酸基の少なくとも一部がエポキシ化されたエポキシ樹脂)を用いてもよい。
これらのエポキシ樹脂はいずれか1種を単独で用いてもよく2種以上を組合わせて用いてもよい。
他の硬化剤としては、エポキシ樹脂に用いられる硬化剤として従来公知のものを用いることができ、たとえばフェノールノボラック樹脂、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、キシリレン型フェノール樹脂、ビフェニレン型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂等のフェノール樹脂、酸無水物、アミン樹脂等が挙げられる。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂に対し、0.5〜5.0質量%が好ましい。
離型剤としては、たとえばカルナバワックス等の各種ワックス類等が挙げられる。
表面処理剤としては、公知のシランカップリング剤等が挙げられる。
着色剤としては、カーボンブラック等が挙げられる。
可撓性付与剤としては、シリコーン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリルゴム等が挙げられる。
熱硬化性成形材料(1)の硬化は、温度を80〜120℃に制御して行うことが好ましい。
硬化操作の一例としては、一旦前記の好適な温度で300秒間以上600秒間以下の溶融混合を行った後、さらに、150〜220℃で1〜5時間後硬化を行う方法が挙げられる。
本発明の第二の態様の熱硬化性成形材料(以下、「熱硬化性成形材料(2)」ともいう。)は、本発明のエポキシ樹脂(本発明のフェノールアラルキル樹脂の水酸基の少なくとも一部がエポキシ化されたもの)と、エポキシ樹脂用硬化剤とを含有する。
熱硬化性成形材料(2)は、必要に応じて、本発明のエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂用硬化剤以外の他の成分をさらに含んでもよい。
熱硬化性成形材料(2)は、必要に応じて、溶剤を含んでもよい。熱硬化性成形材料(2)を半導体封止材料として用いる場合は、溶剤を含まないことが好ましい。
エポキシ樹脂用硬化剤として、本発明のフェノールアラルキル樹脂を用いてもよい。
これらのエポキシ樹脂用硬化剤はいずれか1種を単独で用いてもよく2種以上を組合わせて用いてもよい。
他のエポキシ樹脂としては、熱硬化性成形材料(1)で挙げたエポキシ樹脂と同様のものが挙げられる。硬化促進剤、充填剤、離型剤、表面処理剤、着色剤、可撓性付与剤、溶剤もそれぞれ、熱硬化性成形材料(1)で挙げたものと同様のものが挙げられる。
熱硬化性成形材料(2)の硬化は、温度を80〜120℃に制御して行うことが好ましい。
硬化操作の一例としては、一旦前記の好適な温度で300秒間以上600秒間以下の溶融混合を行った後、さらに、150〜220℃で1〜5時間後硬化を行う方法が挙げられる。
以下の各例において「%」は、特に限定のない場合は「質量%」を示す。
以下の各例で用いた測定方法を以下に示す。
JIS K 6910:1999に従って軟化点を測定した。
150℃に設定した溶融粘度計(ブルックフィールド社製CAP2000 VISCOMETER)により、150℃における溶融粘度を測定した。
下記のGPC装置及びカラムを使用し、標準物質をポリスチレンとして測定した。
GPC装置:東ソー社製のHLC8120GPC。
カラム:TSKgel G3000HXL+G2000H+G2000H。
上記のGPC装置及びカラムを使用してGPCを行い、得られたGPCチャートから、樹脂全体(100面積%)に対する化合物(I)のピーク面積比を求めた。
化合物(I)のピークであることは、核磁気共鳴分析(NMR)、質量分析(MS)により確認した。
熱硬化性成形材料を細かく粉砕した後、0.5g量りとり、175℃の熱板上で溶融し、撹拌しながらゲル化するまでの時間(秒)を測定した。
熱硬化性成形材料の流動性(スパイラルフロー)は、熱硬化性成型材料を175℃、120秒の条件で流れ測定用の金型にトランスファー成形し、熱硬化性成形材料(硬化前)が溶融してから硬化するまでに流れた流動長さ(cm)を指標としている。該流動長さが長いほど流動性が高く、成形しやすいことを意味する。
熱硬化性成形材料を175℃、120秒の条件でトランスファー成形して試験片(幅2mm×長さ30mm×厚さ1mm)を作製し、180℃、5時間の条件で後硬化させた。
後硬化させた試験片のガラス転移温度を、粘弾性スペクトロメーター(セイコーインスツルーメンツ製、DMS 110)を用いて10℃/分の昇温速度で30℃〜300℃の範囲で測定した。
熱硬化性成形材料を175℃、120秒の条件でトランスファー成形して試験片(幅2mm×長さ30mm×厚さ1mm)を作製し、180℃、5時間の条件で後硬化させた。
後硬化させた試験片の熱重量減量を、示差熱熱重量同時測定装置(セイコーインスツルメンツ社製 TG/DTA6300)により、エアー雰囲気下で測定し、5%熱分解温度(℃)を求めた。
熱硬化性成形材料を180℃、5時間の条件で硬化させて円板状の吸水率評価用の試験片(直径50mm、厚さ3mm)を作製した。作製した試験片と純水(20mL)をプレッシャークッカーに入れ、121℃のオーブンに20時間入れた。その後、試験片の質量を測定し、以下の式により吸水率を算出した。
吸水率=(オーブンに入れて20時間後の質量−オーブンに入れる前の質量)/オーブンに入れる前の質量×100
(2,6−キシレノールとビス(メトキシメチル)ビフェニルの反応(モル比=0.2))
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,6−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸1.2g(2,6−キシレノールに対して0.5質量%)を仕込み、150℃まで昇温し、ビス(メトキシメチル)ビフェニル96.8g(0.4モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後、中和、水洗を行い、残留2,6−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂の軟化点は63℃、150℃における溶融粘度は0.3Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は743、分散度(Mw/Mn)は1.21であり、化合物(I)の割合は80.1面積%であった。GPCチャートを図1に示す。
表1に、架橋剤/フェノール類のモル比、得られた樹脂の特性、取り出し時の結晶性(未反応モノマーの除去時の結晶化の有無)を示す(以下同様)。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
(2,6−キシレノールとビス(メトキシメチル)ビフェニルの反応(モル比=0.05))
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,6−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸1.2g(2,6−キシレノールに対して0.5質量%)を仕込み、150℃まで昇温し、ビス(メトキシメチル)ビフェニル24.2g(0.1モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後、中和、水洗を行い、残留2,6−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂の軟化点は56℃、150℃における溶融粘度は0.2Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は581、分散度(Mw/Mn)は1.04であり、化合物(I)の割合は93.5面積%であった。GPCチャートを図2に示す。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
(2,4−キシレノールとビス(メトキシメチル)ビフェニルの反応(モル比=0.2))
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,4−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸1.2g(2,4−キシレノールに対して0.5質量%)を仕込み、150℃まで昇温し、ビス(メトキシメチル)ビフェニル96.8g(0.4モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後、中和、水洗を行い、残留2,4−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂の軟化点は61℃、150℃における溶融粘度は0.3Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は702、分散度(Mw/Mn)は1.17であり、化合物(I)の割合は81.9面積%であった。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
(2,4−キシレノールとビス(メトキシメチル)ビフェニルの反応(モル比=0.05))
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,4−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸1.2g(2,4−キシレノールに対して0.5質量%)を仕込み、150℃まで昇温し、ビス(メトキシメチル)ビフェニル24.2g(0.1モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後、中和、水洗を行い、残留2,4−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂の軟化点は54℃、150℃における溶融粘度は0.2Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は564、分散度(Mw/Mn)は1.04であり、化合物(I)の割合は93.7面積%であった。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
(2,6−キシレノールとパラキシレングリコールジメチルエーテルの反応(モル比=0.2))
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,6−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸を1.2g(2,6−キシレノールに対して0.5質量%)を仕込み、150℃まで昇温し、パラキシレングリコールジメチルエーテル66.4g(0.4モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後、中和、水洗を行い、残留2,6−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂の軟化点は57℃、150℃における溶融粘度は0.3Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は701、分散度(Mw/Mn)は1.18であり、化合物(I)の割合は77.9面積%であった。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
(フェノールとビス(メトキシメチル)ビフェニルの反応)
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lのガラス製フラスコにフェノール564g(6.0モル)、ビス(メトキシメチル)ビフェニル242g(1.0モル)を入れ、この溶液にパラトルエンスルホン酸0.9g(フェノールに対して0.15質量%)添加し、150℃にて3時間反応させた。このとき発生するメタノールは系外へ除去した。反応終了後、中和、水洗し、未反応モノマー(フェノール)を蒸留で除去しフェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂は、取り出し工程で結晶化し軟化点、溶融粘度の測定ができなかった。そのため、熱硬化性成形材料の調製および評価は行わなかった。
(フェノールとパラキシレングリコールジメチルエーテルの反応)
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lのガラス製フラスコにフェノール211.5g(2.25モル)、パラキシレングリコールジメチルエーテル166g(1.0モル)を入れ、この溶液にパラトルエンスルホン酸0.4g添加し、150℃にて3時間反応させた。このとき発生するメタノールは系外へ除去した。反応終了後95℃まで冷却し、48%KOH水溶液で中和した。未反応モノマーを除去後、水洗し、フェノールアラルキル樹脂を得た。得られた樹脂の軟化点は71℃、溶融粘度は1.8Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は801、分散度(Mw/Mn)は1.53であった。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
(フェノールとビス(メトキシメチル)ビフェニルの反応)
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lのガラス製フラスコにフェノール376g(4.0モル)、ビス(メトキシメチル)ビフェニル242g(1.0モル)を入れ、この溶液にパラトルエンスルホン酸0.6g添加し、150℃にて3時間反応させた。このとき発生するメタノールは系外へ除去した。反応終了後95℃まで冷却し、48%KOH水溶液で中和した。未反応モノマーを除去後、水洗しフェノールアラルキル樹脂を得た。得られた樹脂の軟化点は69℃、溶融粘度は0.9Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は616、分散度(Mw/Mn)は1.23であった。
得られた樹脂を硬化剤として用いて、表2に示す調合で熱硬化性成形材料を調製し、ゲルタイム、流動性(スパイラルフロー)、その成形物のガラス転移温度、5%熱分解温度および吸水率を測定した。結果を表2に示す。
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,6−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸を4.9g(2,6−キシレノールに対して2質量%)を仕込み、150℃まで昇温し、ビス(メトキシメチル)ビフェニル242g(1.0モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後の残留2,6−キシレノールは13%であった。その後、中和、水洗を行い、残留2,6−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。
得られた樹脂の軟化点は85℃、150℃における溶融粘度は2.7Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は1677、分散度(Mw/Mn)は1.59であり、化合物(I)の割合は58.8面積%であった。また、仕込んだ2,6−キシレノールに対する歩留まりは157%であった。溶融粘度が高かったため、熱硬化性成形材料の調製および評価は行わなかった。
温度計、攪拌機、冷却管を備えた内容量1Lの耐圧製反応容器に2,6−キシレノール244g(2.0モル)、パラトルエンスルホン酸を4.9g(2,6−キシレノールに対して2質量%)を仕込み150℃まで昇温し、パラキシレングリコールジメチルエーテル166g(1.0モル)を5時間かけて滴下した。その後、150℃で1時間エージングし、170℃まで昇温し1時間エージングを行った。反応で副生するメタノールは、系外へ除去した。反応終了後の残留2,6−キシレノールは15%であった。その後、中和、水洗を行い、未反応2,6−キシレノールを蒸留で除去し、フェノールアラルキル樹脂を得た。得られた樹脂の軟化点は80℃、150℃における溶融粘度は2.4Pであった。GPCによる質量平均分子量(Mw)は1561、分散度(Mw/Mn)は1.55であり、化合物(I)の割合は57.1面積%であった。また、仕込んだ2,6−キシレノールに対する歩留まりは127%であった。溶融粘度が高かったため、熱硬化性成形材料の調製および評価は行わなかった。
エポキシ樹脂は、フェノールビフェニレン型エポキシ樹脂(日本化薬製:NC3000H)を用いた。
球状シリカの配合量は、熱硬化性成形材料の全量に対する球状シリカの割合が83%になるように設定した。トリフェニルホスフィン(硬化促進剤)の配合量は、エポキシ樹脂に対して2%になるように設定した。カルナウバワックスの配合量は、熱硬化性成型材料の全質量に対して1%になるように設定した。
また、表2に示すように、実施例1〜5のフェノールアラルキル樹脂を用いた熱硬化性成形材料は、比較例2〜3よりもゲルタイムが長く、スパイラルフローが長かった。また、これらの熱硬化性成形材の成形物は、充分な耐熱性、低吸水性を有していた。
フェノールビフェニル樹脂を低粘度化するために比較例3よりも架橋剤の割合を減らした比較例1では、得られた樹脂が取り出し工程で結晶化してしまった。
化合物(I)の割合が65面積%未満の比較例4〜5のフェノールアラルキル樹脂は、150℃における溶融粘度が高かった。
Claims (7)
- 2以上のモノヒドロキシベンゼン環が、下記式(r1)または(r2)で表される基を介して結合した構造を有するフェノールアラルキル樹脂であって、
前記2以上のモノヒドロキシベンゼン環の少なくとも一部が、置換基としてメチル基を有し、前記メチル基の平均置換数が、前記2以上のモノヒドロキシベンゼン環1個あたり1.5〜3個であり、
ゲル浸透クロマトグラフィーから算出される、フェノールアラルキル樹脂全体に対する下記式(I)で表される化合物の割合が、65〜95面積%であるフェノールアラルキル樹脂。
- 前記フェノール類(m1)と前記架橋剤との反応が、酸性触媒の存在下で行われる、請求項2に記載のフェノールアラルキル樹脂の製造方法。
- エポキシ樹脂と、請求項1に記載のフェノールアラルキル樹脂とを含有する熱硬化性成形材料。
- 請求項1に記載のフェノールアラルキル樹脂の水酸基の少なくとも一部がエポキシ化されたエポキシ樹脂。
- 請求項5に記載のエポキシ樹脂と、エポキシ樹脂用硬化剤とを含有する熱硬化性成形材料。
- 半導体封止材料である請求項4または6に記載の熱硬化性成形材料。
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