JP2017186478A - エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物 - Google Patents

エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物 Download PDF

Info

Publication number
JP2017186478A
JP2017186478A JP2016077744A JP2016077744A JP2017186478A JP 2017186478 A JP2017186478 A JP 2017186478A JP 2016077744 A JP2016077744 A JP 2016077744A JP 2016077744 A JP2016077744 A JP 2016077744A JP 2017186478 A JP2017186478 A JP 2017186478A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epoxy resin
silicone
resin composition
group
modified epoxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016077744A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6671222B2 (ja
Inventor
直房 宮川
Naofusa Miyagawa
直房 宮川
智江 佐々木
Tomoe Sasaki
智江 佐々木
将輝 舘野
Masaki Tateno
将輝 舘野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Kayaku Co Ltd filed Critical Nippon Kayaku Co Ltd
Priority to JP2016077744A priority Critical patent/JP6671222B2/ja
Publication of JP2017186478A publication Critical patent/JP2017186478A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6671222B2 publication Critical patent/JP6671222B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Epoxy Resins (AREA)

Abstract

【課題】本発明によれば、グリシジルエステル基を有するシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物が、高い透明性および高い光取り出し効率と高い光束維持率を有するLEDを与えるため、高い透明性且つ高い光取り出し効率が求められる材料、特に光半導体用樹脂としてきわめて有用である。【解決手段】分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)とそれを含有するエポキシ樹脂組成物【選択図】図1

Description

本発明は特に光半導体用途などの高い透明性、光取り出し効率が求められる部分に用いるのに好適な、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、それを硬化してなる硬化物に関する。
光半導体用途に用いる熱硬化性樹脂として、シリコーン樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物が多く用いられている。
光半導体、特にLED(Light Emitting Diode)の中でもSMD(Surface Mount Device)は機材に装着する際に、ハンダリフロー工程として二百数十度といった高温に数十秒曝される。
シリコーン樹脂組成物を熱硬化して得られるシリコーン樹脂は耐熱透明性に優れるものの、ガスバリア性に劣り、外部の腐食性ガスから光半導体に用いられている部材(銀メッキ、金ワイヤーなど)の腐食を防ぎきれない問題があった(特許文献1)。
一方、エポキシ樹脂組成物はガスバリア性に優れるものの、耐熱透明性に劣るために、光半導体装置に用いた場合、その信頼性に劣る問題があった。
LEDのチップから発せられる光は、封止材に吸収されたり、チップと封止材との界面や封止材と空気との界面での全反射によって失われている。近年の省エネルギーのさらなる要求の高まりや、スマートフォンに代表されるモバイル機器の長駆動時間の要求により、チップから発せられる光の効率的な取り出しの技術改良が盛んに行われている。
しかし、前述した、腐食や信頼性の問題解決との両立ができていないのが現状である。
特許第5678592号公報
本発明は、光半導体用途などの高い透明性、光取り出し効率が求められる部分に用いるのに好適な、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物、それを硬化してなる硬化物を提供することを目的とする。
本発明者らは前記したような実状に鑑み、鋭意検討した結果、エステル結合によってシロキサン骨格とエポキシ基を有する有機基をつないでいるシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物が上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、下記(1)〜(9)に関する。
(1)分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)。
(2)下記式(1)、(2)のいずれかで表される(1)に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂。
Figure 2017186478
(式(1)中、Rは炭素数1〜6の炭化水素基を、Xはエポキシ基含有の有機基または炭素数1〜6の炭化水素基を、mは1〜3の整数をそれぞれ表す。分子内に複数存在するR、Xは同一であっても異なっていても構わない。)
Figure 2017186478
(式(2)中、nは平均値で0〜100をそれぞれ表し、R、Xは前記と同じ意味を表す。分子内に複数存在するR、Xは同一であっても子なっていても構わない。)
(3)さらに、脂環式エポキシ樹脂を含有し、質量比において前記シリコーン変性エポキシ樹脂(A):脂環式エポキシ樹脂が5:95〜50:50である(1)又は(2)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
(4)(1)〜(3)のいずれか一項に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)または、エポキシ樹脂組成物と、エポキシ樹脂硬化剤(B)を含有するエポキシ樹脂組成物。
(5)(1)〜(4)のいずれか一項に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)または、エポキシ樹脂組成物と、硬化促進剤(C)を含有するエポキシ樹脂組成物。
(6)(4)又は(5)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
(7)(4)又は(5)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物が、光半導体用封止材であるエポキシ樹脂組成物。
(8)(6)に記載の硬化物を具備する光半導体装置。
(9)ハイドロジェンシロキサンとグリシジルメタアクリレートを、N−アルキルタイプのヒンダードアミンと白金触媒存在下、付加反応で得ることを特徴とする、分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の製造方法。
本発明によれば、グリシジルエステル基を有するシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物が、高い透明性および高い光取り出し効率と高い光束維持率を有するLEDを与えるため、高い透明性且つ高い光取り出し効率が求められる材料、特に光半導体用樹脂としてきわめて有用である。
本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)は分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂である。
グリシジルエステル構造とは下記式(3)で表される構造を示し、この構造を有するエポキシ基が全エポキシ基の20モル%以上占めることを特徴とする。
Figure 2017186478
(式(3)中、*の位置で結合していることを表す。)
式(3)中、Rは水素原子または炭素数1〜3のアルキル基を表す。式(3)中、複数存在するRは同一であっても異なっていても構わない。
本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂において、グリシジルエステル基は全エポキシ基の50モル%以上が好ましく、75モル%以上が特に好ましく、80モル%以上であることが特に好ましい。上記式(3)の基を多く有することで、架橋密度が上がり、より高い耐久性を実現することができるためである。
また、製造性の観点から、90モル%以下であることが好ましい。かかる範囲では、容易に反応を制御でき、かつ得られたシリコーン変性エポキシ樹脂は、十分目的とする作用を奏することができる架橋を実現できるためである。
本発明の分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)は下記式(1)、(2)で表されるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)であることが、硬化物の透明性、光取出し効率の観点から好ましい。
Figure 2017186478
(式(1)中、Rは炭素数1〜6の炭化水素基を、Xはエポキシ基含有の有機基または炭素数1〜6の炭化水素基を、mは1〜3の整数をそれぞれ表す。分子内に複数存在するR、Xは同一であっても異なっていても構わない。)
Figure 2017186478
(式(2)中、nは平均値で0〜100をそれぞれ表し、R、Xは前記と同じ意味を表す。分子内に複数存在するR、Xは同一であっても異なっていても構わない。)
本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂においては、上記式(1)又は式(2)に記載のエポキシ樹脂のエポキシ当量(JIS K7236に記載の方法で測定)は170〜350g/eqが好ましく、180〜250g/eqが特に好ましい。特に、上記式(2)記載のエポキシ樹脂である場合には、上記エポキシ当量を満たすことが好適である。
また、上記式(1)又は式(2)のエポキシ樹脂の粘度(25℃、E型粘度計)は、エポキシ樹脂組成物として扱う際の作業性の観点から50〜800mPa・sが好ましく、100〜600mPa・sがさらに好ましく、200〜500mPa・sが特に好ましい。
の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、フェニル基等が挙げられるが、硬化物の耐熱透明性の観点から、メチル基、フェニル基が好ましく、製造容易性の観点からメチル基が特に好ましい。
Xはエポキシ基含有の有機基または炭素数1〜6の炭化水素基を表す。
エポキシ基含有の有機基とは、その構造中にエポキシ基を含有する水素,炭素,窒素,酸素原子からなる有機基であり、耐熱性の観点から炭素原子総数が3〜20、酸素原子総数が1〜5であることが好ましい。下記式(4)〜(11)で表される有機基が好ましい具体例として例示され、硬化物の耐熱透明性の観点から、特に式(7)、(8)、(10)、(11)で表される化合物が好ましい。
Figure 2017186478
(式中、*の部分でSi原子と結合していることを表す。)
X中の炭素数1〜6の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、フェニル基等が挙げられるが、硬化物の耐熱透明性の観点から、メチル基、フェニル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
式(1)中のmは2が好ましく、式(2)中のnは0〜3が好ましい。
式(1)または式(2)で表される本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)は、ハイドロジェンシロキサン化合物と、分子内にエポキシ基と炭素−炭素二重結合を有する化合物とのハイドロシリレーション反応によって得ることができる。
式(1)で表される化合物は環状ハイドロジェンシロキサン化合物を原料とし、式(2)で表される化合物は直鎖ハイドロジェンシロキサン化合物を原料とする。
環状ハイドロジェンシロキサン化合物の具体例としては、トリメチルトリシクロシロキサン、トリフェニルトリシクロシロキサン、テトラメチルテトラシクロシロキサン、テトラフェニルテトラシクロシロキサン、ペンタメチルペンタシクロシロキサン、ペンタフェニルペンタシクロシロキサン等が挙げられ、製造の容易性からテトラメチルテトラシロキサンが好ましい。
直鎖ハイドロジェンシロキサン化合物の具体例としては、テトラメチルジシロキサン、ヘキサメチルトリシロキサン、オクタメチルテトラシロキサン、デカメチルペンタシロキサン、両末端ハイドロジェン変性ポリシロキサン等が挙げられ、硬化物のガスバリアの観点からテトラメチルジシロキサンが好ましい。
分子内にエポキシ基と炭素ー炭素二重結合を有する化合物は、同一分子内にエポキシ基と炭素ー炭素二重結合を有する、水素、炭素、窒素、酸素からなる化合物であれば良いが、耐熱性の観点から炭素原子総数が3〜20、酸素原子総数が1〜5であることが好ましい。具体例として、下記式(12)〜(19)で表される化合物が特に好ましい例として挙げられる。
Figure 2017186478
ハイドロシリレーション反応は、その触媒として例えば、ロジウム、パラジウム、白金などの公知の金属錯体を用いることができる。具体的には、トリストリフェニルホスフィンロジウムクロリド、ヘキサクロロ白金酸・6水和物、ジビニルテトラメチルジシロキサン白金コンプレックス、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン白金コンプレックス、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)白金コンプレックス、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金コンプレックス等の他、FibreCat4001、FibreCat4003(いずれも和光純薬工業製)等、市販されているポリエチレン等の溶剤不溶性の担持体に固定化された白金触媒が挙げられ、得られる本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の透明性、硬化物の透明性の観点からヘキサクロロ白金酸・6水和物、ジビニルテトラメチルジシロキサン白金コンプレックス、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン白金コンプレックス、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)白金コンプレックス、FibreCat4003が好ましい。
ハイドロシリレーション反応に用いる触媒は、溶媒に溶解して溶液にして用いることが、作業性の観点から好ましい。用いうる溶媒は、触媒を溶解する溶媒であれば用いることができるが、溶解性、作業性の観点から、テトラヒドロフラン、トルエンが好ましい。
溶液として用いる場合、触媒を0.005〜50質量%に調整して反応液に添加する。
ポリエチレン等に固定化された触媒を用いる場合は、そのまま反応液に添加する。
触媒の添加量は、触媒に用いられている金属量として、反応基質の0.1〜1000ppmの範囲で添加する。得られる本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の透明性、その硬化物の透明性の観点から、1〜100ppmが好ましく、2〜20ppmが特に好ましい。添加量が0.1ppmを下回ると付加反応が遅くなる懸念があり、1000ppmより大きいとシリコーン変性エポキシ樹脂の着色がひどくなる懸念がある。
本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)を製造する際の、ハイドロシリレーション反応には、重合禁止剤を用いることが好ましい。用いうる重合禁止剤としては、フェノール系、ヒンダードフェノール系、ニトロソ系、ヒンダードアミン系のいずれも用いることができるが、反応速度と、得られるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の透明性の観点からヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系が好ましい。ヒンダードフェノール系の中でも、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、チオジエチレン ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好ましく、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールが透明性の観点から特に好ましい。
ヒンダードアミン系はN−Hタイプ、N−アルキルタイプ、N−Oアルキルタイプに分類され、その中でもN−アルキルタイプが好ましく、さらにその中でも、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート、テトラキス(1,2,3,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ブタン−1,2,3,4−テトラカルボキシレートが好ましく、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレートが透明性の観点から特に好ましい。
重合禁止剤の添加量は反応基質の0.01〜5質量%添加することが好ましく、0.5〜3質量%が特に好ましい。0.01質量%を下回ると、エポキシ基と炭素ー炭素二重結合を有する化合物同士の重合が起きる懸念があり、5質量%より大きいとシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の着色の懸念がある。
反応に使用した重合禁止剤は後に示す精製を用いて除去することもできるが、本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂においては残しておくことが、硬化物の透明性の観点から好ましい。その残存量としては本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましく、0.5〜3質量部が特に好ましい。
ハイドロシリレーション反応の後は、水洗、蒸留、再結晶、カラムクロマトグラフィー、吸着(活性炭、シリカゲル、金属除去スカベンジャー、各種鉱物)など、公知の方法で精製することができる。
反応および/または精製に用いた溶媒は減圧蒸留等によって除去することができる。
本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量(JIS K7236に記載の方法で測定)は170〜400g/eqが好ましく、180〜250g/eqが特に好ましい。
本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の25℃における粘度は50〜10000mPa・sが好ましく、100〜8000mPa・sがさらに好ましく、200〜7000mPa・sが特に好ましい。
式(1)で表されるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の特に好ましい具体例として、下記式(1−1)〜(1−5)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2017186478
式(2)で表されるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の特に好ましい具体例として、下記式(2−1)〜(2−2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2017186478
上記化合物の中でも、硬化物の機械強度の観点からは式(1−1)〜(1−4)であらわされる化合物が好ましい。
上記のように、本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)を製造する際、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC){測定条件;カラム:SHODEX GPC LF−G(ガードカラム)、KF−603、KF−602.5、KF−602、KF−601(2本)、流速:0.4ml/min.カラム温度:40℃、使用溶剤:THF(テトラヒドロフラン)検出器:RI(示差屈折検出器)}において、本願式(1)または(2)で表される化合物のピークより早いリテンションタイムのピークの化合物が混在している。当該早いリテンションタイムのピーク(以下、ピークfと称す。)としては、リテンションタイムが本願式(1)または(2)の化合物のピークより1〜6分早い、例えば16〜21分の化合物がある。当該ピークfの化合物のGPCの面積%としては、1〜30面積%であることが機械的強度上昇の観点から好ましく1〜20面積%であることが特に好ましく、5〜18面積%が極めて好ましい。当該化合物は下記式(1−5)または(2−3)で表される多量体である。
Figure 2017186478
(式中、pは平均値で1〜10を表し、R、X、m、nは前記と同じ意味を表す。分子内に複数存在するR、X、m、nは同一であっても異なっていても構わない。)
次に、本発明のエポキシ樹脂組成物について説明する。本発明のエポキシ樹脂組成物は、シリコーン変性エポキシ樹脂(A)とエポキシ樹脂硬化剤(B)からなる。
エポキシ樹脂硬化剤(B)について説明する。
本発明のエポキシ樹脂硬化剤(B)は、公知のエポキシ樹脂硬化剤であればよく、例えば、カルボン酸無水物硬化剤、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤、多価カルボン酸樹脂が挙げられ、そのうち酸無水物系硬化剤、多価カルボン酸樹脂が好ましい。具体的には酸無水物系硬化剤としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸と4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸との混合物、テトラヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチルノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、2,4−ジエチルグルタル酸無水物などを挙げることができ、これらのうち、ヘキサヒドロ無水フタル酸及びその誘導体が好ましい。
次に、多価カルボン酸樹脂について説明する。
多価カルボン酸樹脂は少なくとも2つ以上のカルボキシル基を有し、脂肪族炭化水素基またはシロキサン骨格を主骨格とすることを特徴とする化合物である。本発明においては多価カルボン酸樹脂とは単一の構造を有する多価カルボン酸化合物だけでなく、置換基の位置が異なる、あるいは置換基の異なる複数の化合物の混合体、すなわち多価カルボン酸組成物も含包し、本発明においてはそれらをまとめて多価カルボン酸樹脂と称す。
多価カルボン酸樹脂としては、特に2〜6官能のカルボン酸が好ましく、(a);分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物と(b);分子内に1つ以上の酸無水物基を含有する化合物との反応により得られた化合物がより好ましい。ここで、上記(a)及び(b)の反応物においては、さらに別のアルコール化合物を反応してもよく、(a)または(b)成分に該当する化合物を2種類以上使用しても良い。
(a);分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物としては、分子内に2つ以上のアルコール性水酸基を有する化合物であれば特に限定されないがエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、2,4−ジエチルペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1.3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等のジオール類、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、トリメチロールブタン、2−ヒドロキシメチル−1,4−ブタンジオール等のトリオール類、ペンタエリスリトール、ジトリメチロールプロパン等のテトラオール類、ジペンタエリスリトールなどのヘキサオール等、末端アルコールポリエステル、末端アルコールポリカーボネート、末端アルコールポリエーテル、シロキサン構造を有する多価アルコール等が挙げられる。
特に好ましいアルコール類としては炭素数が5以上のアルコールであり、特に1,6-ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、2,4−ジエチルペンタンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等の化合物が挙げられ、中でも2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、2,4−ジエチルペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ノルボルネンジオール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等の化合物等の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類がより好ましい。高い耐硫化性を付与する観点から、2,4−ジエチルペンタンジオール、トリシクロデカンジメタノール、2,2’-ビス(4-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2−(1,1−ジメチル−2−ヒドロキシエチル)−5−エチル−5−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサン等の化合物が特に好ましい。中でも、特に分岐鎖状構造においては、分岐鎖を2つ以上有することが好ましく、特に分岐鎖が異なる炭素原子から伸びていることが好ましい。ここで、当該分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類は炭素数が5〜25であることが好ましく、5〜20であることが特に好ましい。
シロキサン構造を有する多価アルコールは特に限定されないが、例えば下記式で表されるシリコーンオイルを使用することができる。
Figure 2017186478
式(20)中、Aはエーテル結合を介しても良い炭素総数1〜10アルキレン基を表し、Aはメチル基又はフェニル基を表す。また、rは繰り返し数であり平均値を意味し、1〜100である。
前記した、(a);分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物は単独で使用しても良いし、2種以上混合して使用しても良い。
得られる多価カルボン酸樹脂を液状で使用し、高い耐硫化性を付与するため、前述したシロキサン構造を有する多価アルコールと、炭素数が5〜25の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類を混合して用いることが好ましい。
シロキサン構造を有する多価アルコールと炭素数が5〜25の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類を混合して用いる場合、その使用量は全アルコール化合物中(シロキサン構造を有する多価アルコール)/(炭素数が5〜25の分岐鎖状構造や環状構造を有するアルコール類)は1〜20が好ましく、硬化物の耐熱透明性、多価カルボン酸樹脂の適度な粘度の観点から5〜15が好ましく、6〜10が特に好ましい。
(b);分子内に1つ以上の酸無水物基を含有する化合物としては特にメチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、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、ブタンテトラカルボン酸無水物、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチルビシクロ[2,2,1]ヘプタン−2,3−ジカルボン酸無水物、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物、グルタル酸無水物、2,4−ジエチルグルタル酸無水物、コハク酸無水物等が好ましく、中でもメチルヘキサヒドロ無水フタル酸、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物、2,4−ジエチルグルタル酸無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物が好ましい。ここで、硬度を上げるためには、シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物が好ましく、照度保持率を上げるためにはメチルヘキサヒドロ無水フタル酸無水物が好ましく、多価カルボン酸樹脂の過度な粘度上昇を抑えるには2,4−ジエチルグルタル酸、グルタル酸が好ましい。
付加反応の条件としては特に指定はないが、具体的な反応条件の1つとしては酸無水物、多価アルコールを無触媒、無溶剤の条件下、40〜150℃で反応させ加熱し、反応終了後、そのまま取り出す。という手法である。ただし、本反応条件に限定されない。
このようにして得られる多価カルボン酸樹脂として特に下記式(21)で表される化合物が好ましい。
Figure 2017186478
式(21)中、複数存在するAは、水素原子、メチル基、カルボキシル基の少なくとも1種を表す。Aは分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物由来のシリコーン骨格又は炭素数2〜20の鎖状、環状の脂肪族基である。sは2〜4である。
前述したエポキシ樹脂硬化剤(B)は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
本発明のエポキシ樹脂組成物はシリコーン変性エポキシ樹脂(A)と、エポキシ樹脂硬化剤(B)を常温もしくは加温下で均一に混合することにより得られる。例えば、薬匙、押出機、ニーダー、三本ロール、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ビーズミル等を用いて均一になるまで充分に混合し、必要によりSUSメッシュ等によりろ過処理を行うことにより調製される。
調製する際、後述する他のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂硬化促進剤(C)、接着助剤、酸化防止剤、光安定剤等を一緒に混合してもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物をLED封止材として用いる場合、その粘度は25℃において、500〜10000mPa・sが好ましく、1000〜4000mPa・sがさらに好ましい。25℃における粘度が500mPa・s未満であると、特に白色LED封止材に混合して用いられる蛍光体が短時間で沈殿する事があり、一方、10000mPa・sよりも大きいと、特にサイズの小さいパッケージへの注型の際に作業性に問題がでる事がある。
エポキシ樹脂硬化剤(B)の配合量は、全エポキシ基の合計1モルに対して、エポキシ基と反応性を有する官能基(酸無水物系硬化剤の場合には−CO−O−CO−で表される酸無水物基)が0.3〜1.0モルとなる量、好ましくは0.4〜0.8モルとなる量である。エポキシ基と反応性を有する官能基が0.3モル以上であれば、硬化物の耐熱性、透明性が向上するため望ましく、1.0モル以下であれば硬化物の機械特性が向上するため、好ましい。ここで、「エポキシ基と反応性を有する官能基」とは、アミン系硬化剤が有するアミノ基、フェノール系硬化剤が有するフェノール性水酸基、酸無水物系硬化剤が有する酸無水物基、多価カルボン酸樹脂が有するカルボキシル基である。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、シリコーン変性エポキシ樹脂(A)の他にもエポキシ樹脂を用いることができる。他のエポキシ樹脂を用いる場合、シリコーン変性エポキシ樹脂(A)は全エポキシ樹脂中、5質量%以上含有することが光取り出し効率の観点から好ましく、15質量%以上がより好ましく、30質量%以上が特に好ましい。
他のエポキシ樹脂としては、フェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物とそれ以外の他の重合性不飽和化合物との共重合体、エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物、シリコーン変性エポキシ樹脂等が挙げられる。
前記フェノール類化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂としては、例えば2−[4−(2,3−エポキシプロポキシ)フェニル]−2−[4−[1,1−ビス[4−(2,3−ヒドロキシ)フェニル]エチル]フェニル]プロパン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4'−ビフェノール、テトラメチルビスフェノールA、ジメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、ジメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールS、ジメチルビスフェノールS、テトラメチル−4,4'−ビフェノール、ジメチル−4,4'−ビフェノール、1−(4−ヒドロキシフェニル)−2−[4−(1,1−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)エチル)フェニル]プロパン、2,2'−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4'−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリスヒドロキシフェニルメタン、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロガロール、フロログリシノール、ジイソプロピリデン骨格を有するフェノール類、1,1−ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノール類、フェノール化ポリブタジエン等のポリフェノール化合物のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂等が挙げられる。
前記各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物であるエポキシ樹脂としては、例えばフェノール、クレゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等のビスフェノール類、ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラック樹脂、キシリレン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ビフェニル骨格含有フェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格含有フェノールノボラック樹脂等の各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物等が挙げられる。
前記脂環式エポキシ樹脂としては、例えば3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−(3,4−エポキシ)シクロヘキシルカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート等の脂肪族環骨格を有する脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。
前記脂肪族系エポキシ樹脂としては、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等の多価アルコールのグリシジルエーテル類が挙げられる。
複素環式エポキシ樹脂としては、例えばイソシアヌル環、ヒダントイン環等の複素環を有する複素環式エポキシ樹脂が挙げられる。
前記グリシジルエステル系エポキシ樹脂としては、例えばヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等のカルボン酸エステル類からなるエポキシ樹脂が挙げられる。
グリシジルアミン系エポキシ樹脂としては、例えばアニリン、トルイジン等のアミン類をグリシジル化したエポキシ樹脂が挙げられる。
前記ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂としては、例えばブロム化ビスフェノールA、ブロム化ビスフェノールF、ブロム化ビスフェノールS、ブロム化フェノールノボラック、ブロム化クレゾールノボラック、クロル化ビスフェノールS、クロル化ビスフェノールA等のハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂が挙げられる。
本発明においては、本発明のエポキシ樹脂と脂環式エポキシ樹脂を併用することで、優れたリフロー試験の特性を示すことができることから好ましい。配合量としては、質量部において、本発明のエポキシ樹脂:脂環式エポキシ樹脂が5:95〜50:50であることが好ましく、10:90〜40:60であることが好ましく、15:85〜30:70が特に好ましい。
前記エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物とそれ以外の他の重合性不飽和化合物との共重合体としては、市場から入手可能な製品ではマープルーフG−0115S、同G−0130S、同G-0250S、同G−1010S、同G−0150M、同G−2050M (日油(株)製)等が挙げられ、エポキシ基を持つ重合性不飽和化合物としては、例えばアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、4−ビニル−1−シクロヘキセン−1,2−エポキシド等が挙げられる。また他の重合性不飽和化合物の共重合体としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、ビニルシクロヘキサンなどが挙げられる。
前記エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物とは、例えばエポキシ基をもつアルコキシシラン化合物とメチル基やフェニル基を持つアルコキシシランとの加水分解縮合物や、エポキシ基をもつアルコキシシラン化合物とシラノール基をもつポリジメチルシロキサン、シラノール基をもつポリジメチルジフェニルシロキサン、シラノール基をもつポリフェニルシロキサンとの縮合物、またはそれらを併用し得られた縮合化合物のことである。エポキシ基をもつアルコキシシラン化合物としては、例えば2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。メチル基やフェニル基をもつアルコキシシラン化合物としては、例えばメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン等が挙げられる。シラノール基をもつポリジメチルシロキサン、シラノール基をもつポリジメチルジフェニルシロキサンとしては、例えば市場から入手可能な製品では、X−21−5841、KF−9701(信越化学工業(株)製)BY16−873、PRX413(東レ・ダウコーニング(株)製)XC96−723、YF3804、YF3800、XF3905、YF3057(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)DMS−S12、DMS−S14、DMS−S15、DMS−S21、DMS−S27、DMS−S31、PDS−0338、PDS−1615(Gelest社製)等が挙げられる。
前記シリコーン変性エポキシ樹脂とは、分子内にシリコーン骨格(Si−O骨格)と、エポキシ基を2つ以上含有する樹脂である。
前記エポキシ樹脂の中でも下記式(22)で表されるシリコーン変性エポキシ樹脂が、硬化物の透明性に優れるため好ましい。
Figure 2017186478
式(22)中、R、mは前記と同じ意味を表し、Yは炭素数1〜6の炭化水素基又はエポキシ基含有の有機基(ただし、グリシジルエステル基を含有する有機基を除く)をそれぞれ表す。式(22)中、複数存在するR、Yはそれぞれ同一であっても異なっていても構わない。ただし、複数存在するY中、2つ以上はエポキシ基含有の有機基(ただし、グリシジルエステル基を含有する有機基を除く)である。
式(22)中、Yにおける有機基とは、水素、炭素、窒素、酸素原子からなる化合物を表し、エポキシ基含有の有機基(ただし、グリシジルエステル基含有の有機基を除く)の具体例としては、2,3−エポキシシクロヘキシルエチル基、3―グリシドキシプロピル基が挙げられ、硬化物の耐熱透明性の観点から2,3−エポキシシクロヘキシルエチル基が好ましい。ここで、有機基における炭素数は1〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましい。また、炭素数1〜5のアルキレン基を介在して2,3−エポキシシクロヘキシルエチル基、3―グリシドキシプロピル基が付加している基であることが好ましい。
Yにおける炭素数1〜6の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、フェニル基等が挙げられるが、硬化物の耐熱透明性の観点から、メチル基、フェニル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
前記したエポキシ樹脂は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
前記したエポキシ樹脂の中でも、透明性、耐熱透明性、耐光透明性の観点から、脂環式エポキシ樹脂、エポキシ基をもつケイ素化合物とそれ以外のケイ素化合物との縮合物、式(22)で表される環状シロキサン骨格を有するシリコーン変性エポキシ樹脂の併用は好ましい。その中でも、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い。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、さらにエポキシ樹脂硬化促進剤(C)を含有することが好ましい。
エポキシ樹脂硬化促進剤(C)としては本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)と、エポキシ樹脂硬化剤(B)の硬化反応を促進する能力のあるものは何れも使用可能であるが、使用できるエポキシ樹脂硬化促進剤(C)の例としては、アンモニウム塩系硬化促進剤、ホスホニウム塩系硬化促進剤、金属石鹸系硬化促進剤、イミダゾ−ル系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、ホスフィン系硬化促進剤、ホスファイト系硬化促進剤、ルイス酸系硬化促進剤等が挙げられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物においてエポキシ樹脂硬化促進剤(C)の配合比率は、エポキシ樹脂組成物100質量部に対して0.001〜15質量部の硬化促進剤を使用することが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物において、使用できるエポキシ樹脂硬化促進剤(C)の具体例としては、2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−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、2,4−ジアミノ−6(2'−メチルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2'−ウンデシルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2'−エチル,4−メチルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2'−メチルイミダゾール(1'))エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2-メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエトキシメチルイミダゾールの各種イミダゾール類、および、それらイミダゾール類とフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレンジカルボン酸、マレイン酸、蓚酸等の多価カルボン酸との塩類、ジシアンジアミド等のアミド類、1,8−ジアザ−ビシクロ(5.4.0)ウンデセン−7等のジアザ化合物およびそれらのテトラフェニルボレート、フェノールノボラック等の塩類、前記多価カルボン酸類、又はホスフィン酸類との塩類、テトラブチルアンモニュウムブロマイド、セチルトリメチルアンモニュウムブロマイド、トリオクチルメチルアンモニュウムブロマイド等のアンモニュウム塩、トリフェニルホスフィン、トリ(トルイル)ホスフィン、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等のホスフィン類やホスホニウム化合物、2,4,6−トリスアミノメチルフェノール等のフェノール類、アミンアダクト、オクチル酸スズ等の金属化合物等、およびこれら硬化促進剤をマイクロカプセルにしたマイクロカプセル型硬化促進剤等が挙げられる。これら硬化促進剤のどれを用いるかは、例えば透明性、硬化速度、作業条件といった得られる透明樹脂組成物に要求される特性によって適宜選択される。
これらの中でも、硬化物の透明性の観点から、金属石鹸硬化促進剤が優れ、金属石鹸硬化促進剤の中でもカルボン酸亜鉛化合物が硬化物の透明性の観点から特に好ましい。
金属石鹸系硬化促進剤としては、例えばオクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、オクチル酸亜鉛、オクチル酸マンガン、オクチル酸カルシウム、オクチル酸ナトリウム、オクチル酸カリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム、12−ヒドロキシリン酸カルシウム、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸マグネシウム、12−ヒドロキシステアリン酸アルミニウム、12−ヒドロキシステアリン酸バリウム、12−ヒドロキシステアリン酸リチウム、12−ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、モンタン酸カルシウム、モンタン酸亜鉛、モンタン酸マグネシウム、モンタン酸アルミニウム、モンタン酸リチウム、モンタン酸ナトリウム、ベヘン酸カルシウム、ベヘン酸亜鉛、ベヘン酸マグネシウム、ベヘン酸リチウム、ベヘン酸ナトリウム、ベヘン酸銀、ラウリン酸カルシウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸バリウム、ラウリン酸リチウム、ウンデシレン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛、リシノール酸バリウム、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛等が挙げられる。これら触媒は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
透明性、耐硫化性に優れる硬化物を得るために、特にステアリン酸亜鉛、モンタン酸亜鉛、ベヘン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ウンデシレン酸亜鉛、リシノール酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛等の炭素数10〜30のカルボン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛等の水酸基を有する炭素数10〜30のモノカルボン酸化合物からなる亜鉛塩が好ましく使用できる。これらの中でも特に、ポットライフ、耐硫化性に優れる観点から、ステアリン酸亜鉛、ウンデシレン酸亜鉛等の炭素数10〜20のモノカルボン酸化合物からなる亜鉛塩、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛等の水酸基を有する炭素数15〜20のモノカルボン酸化合物からなる亜鉛塩が好ましく使用でき、さらに好ましくはステアリン酸亜鉛、ウンデシレン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛が使用でき、特に好ましくはステアリン酸亜鉛、12−ヒドロキシステアリン酸亜鉛が使用できる。
アンモニウム塩系硬化促進剤としては、例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルプロピルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルセチルアンモニウムヒドロキシド、トリオクチルメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムヨージド、テトラメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等が挙げられる。ホスホニウム塩系硬化促進剤としては、例えばエチルトリフェニルホスホニウムブロミド、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、メチルトリブチルホスホニウムジメチルホスフェート、メチルトリブチルホスホニウムジエチルホスフェート等が挙げられる。
その他の汎用用途には、上記アンモニウム塩系硬化促進剤、ホスホニウム塩系硬化促進剤、金属石鹸系硬化促進剤の他、イミダゾール系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、複素環化合物系硬化促進剤、ホスフィン系硬化促進剤、ホスファイト系硬化促進剤、ルイス酸系硬化促進剤等が使用できる。
前記したエポキシ樹脂硬化促進剤(C)は、室温(25℃)において固体の化合物でも液体の化合物でも使用することができる。本発明のエポキシ樹脂組成物を室温(25℃)にて液状であることが必要な用途に使用する場合で室温(25℃)にて固体の化合物を硬化促進剤として使用する場合、予め樹脂に溶解させて使用することもできる。また、室温(25℃)において固体の化合物を樹脂に分散させて使用することもできる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてカップリング剤を使用することで、組成物の粘度調整、硬化物の硬度を補完することが可能である。
使用できるカップリング剤としては、例えば3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、N−(2−(ビニルベンジルアミノ)エチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤;イソプロピル(N−エチルアミノエチルアミノ)チタネート、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、チタニウムジ(ジオクチルピロフォスフェート)オキシアセテート、テトライソプロピルジ(ジオクチルフォスファイト)チタネート、ネオアルコキシトリ(p−N−(β−アミノエチル)アミノフェニル)チタネート等のチタン系カップリング剤;Zr−アセチルアセトネート、Zr−メタクリレート、Zr−プロピオネート、ネオアルコキシジルコネート、ネオアルコキシトリスネオデカノイルジルコネート、ネオアルコキシトリス(ドデカノイル)ベンゼンスルフォニルジルコネート、ネオアルコキシトリス(エチレンジアミノエチル)ジルコネート、ネオアルコキシトリス(m−アミノフェニル)ジルコネート、アンモニウムジルコニウムカーボネート、Al−アセチルアセトネート、Al−メタクリレート、Al−プロピオネート等のジルコニウム、或いはアルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。
これらカップリング剤は1種又は2種以上を混合して用いても良い。
カップリング剤は、本発明のエポキシ樹脂組成物において通常0.05〜20重量部、好ましくは0.1〜10重量部が必要に応じて含有される。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてナノオーダーレベルの無機充填材を使用することで、透明性を阻害せずに機械強度などを補完することが可能である。ナノオーダーレベルとしての目安は、平均粒径が500nm以下、特に平均粒径が200nm以下の充填材を使用することが透明性の観点では好ましい。無機充填剤としては、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、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が、これらに限定されるものではない。これら充填材は、単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。これら無機充填剤の含有量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中において0〜95重量%を占める量が用いられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物に着色防止目的のため、光安定剤としてのアミン化合物又は、酸化防止材としてのリン系化合物およびフェノール系化合物を含有することができる。
前記アミン化合物としては、例えば、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(2,2,6,6−トトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシラート、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジノールおよび3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1−ウンデカンオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)カーボネート、2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジルメタクリレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−〔2−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル〕−4−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル−メタアクリレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)〔〔3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル〕メチル〕ブチルマロネート、デカン二酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−1(オクチルオキシ)−4−ピペリジニル)エステル,1,1−ジメチルエチルヒドロペルオキシドとオクタンの反応生成物、N,N’,N″,N″′−テトラキス−(4,6−ビス−(ブチル−(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)アミノ)−トリアジン−2−イル)−4,7−ジアザデカン−1,10−ジアミン、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、ポリ〔〔6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル〕〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕ヘキサメチレン〔(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ〕〕、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物、2,2,4,4−テトラメチル−20−(β−ラウリルオキシカルボニル)エチル−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ〔5・1・11・2〕ヘネイコサン−21−オン、β−アラニン,N,−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)−ドデシルエステル/テトラデシルエステル、N−アセチル−3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)ピロリジン−2,5−ジオン、2,2,4,4−テトラメチル−7−オキサ−3,20−ジアザジスピロ〔5,1,11,2〕ヘネイコサン−21−オン、2,2,4,4−テトラメチル−21−オキサ−3,20−ジアザジシクロ−〔5,1,11,2〕−ヘネイコサン−20−プロパン酸ドデシルエステル/テトラデシルエステル、プロパンジオイックアシッド,〔(4−メトキシフェニル)−メチレン〕−ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)エステル、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノールの高級脂肪酸エステル、1,3−ベンゼンジカルボキシアミド,N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)等のヒンダートアミン系、オクタベンゾン等のベンゾフェノン系化合物、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェノール、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(3,4,5,6−テトラヒドロフタルイミド−メチル)−5−メチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)ベンゾトリアゾール、メチル3−(3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートとポリエチレングリコールの反応生成物、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−ドデシル−4−メチルフェノール等のベンゾトリアゾール系化合物、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等のベンゾエート系、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−〔(ヘキシル)オキシ〕フェノール等のトリアジン系化合物等が挙げられるが、特に好ましくは、ヒンダートアミン系化合物である。
前記光安定材であるアミン化合物として、次に示す市販品を使用することができる。
市販されているアミン系化合物としては特に限定されず、例えば、チバスペシャリティケミカルズ製として、TINUVIN765、TINUVIN770DF、TINUVIN144、TINUVIN123、TINUVIN622LD、TINUVIN152、CHIMASSORB944、ADEKA製として、LA−52、LA−57、LA−62、LA−63P、LA−77Y、LA−81、LA−82、LA−87などが挙げられる。
前記リン系化合物としては特に限定されず、例えば、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−イソプロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2'−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2'−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2'−エチリデンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,3'−ビフェニレンジホスホナイト、テトラキス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3,3'−ビフェニレンジホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−n−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−4−フェニル−フェニルホスホナイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)−3−フェニル−フェニルホスホナイト、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチル−5−メチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスホナイト、トリブチルホスフェート、トリメチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクロルフェニルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート、ジフェニルモノオルソキセニルホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジオクチルホスフェート、ジイソプロピルホスフェートなどが挙げられる。
上記リン系化合物は、市販品を用いることもできる。市販されているリン系化合物としては特に限定されず、例えば、ADEKA製として、アデカスタブPEP−4C、アデカスタブPEP−8、アデカスタブPEP−24G、アデカスタブPEP−36、アデカスタブHP−10、アデカスタブ2112、アデカスタブ260、アデカスタブ522A、アデカスタブ1178、アデカスタブ1500、アデカスタブC、アデカスタブ135Aなどが挙げられる。
フェノール化合物としては特に限定はされず、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、2,4−ジ−tert−ブチル−6−メチルフェノール、1,6−ヘキサンジオール−ビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−イソシアヌレイト、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、ペンタエリスリチル−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス−〔2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)−プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル〕−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,2'−ブチリデンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2'−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、2−tert−ブチル−6−(3−tert−ブチル−2−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)−4−メチルフェノールアクリレート、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2−tert−ブチル−4−メチルフェノール、2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジ−tert−ペンチルフェノール、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス−[3,3−ビス−(4’−ヒドロキシ−3'−tert−ブチルフェニル)−ブタノイックアシッド]−グリコールエステル、2,4−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジ−tert−ペンチルフェノール、2−[1−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ペンチルフェニル)エチル]−4,6−ジ−tert−ペンチルフェニルアクリレート、ビス−[3,3−ビス−(4’−ヒドロキシ−3'−tert−ブチルフェニル)−ブタノイックアシッド]−グリコールエステル等が挙げられる。
上記フェノール系化合物は、市販品を用いることもできる。市販されているフェノール系化合物としては特に限定されず、例えば、チバスペシャリティケミカルズ製としてIRGANOX1010、IRGANOX1035、IRGANOX1076、IRGANOX1135、IRGANOX245、IRGANOX259、IRGANOX295、IRGANOX3114、IRGANOX1098、IRGANOX1520L、アデカ製としては、アデカスタブAO−20、アデカスタブAO−30、アデカスタブAO−40、アデカスタブAO−50、アデカスタブAO−60、アデカスタブAO−70、アデカスタブAO−80、アデカスタブAO−90、アデカスタブAO−330、住友化学工業製として、SumilizerGA−80、Sumilizer MDP−S、Sumilizer BBM−S、Sumilizer GM、Sumilizer GS(F)、Sumilizer GPなどが挙げられる。
このほか、樹脂の着色防止剤として市販されている添加材を使用することができる。例えば、チバスペシャリティケミカルズ製として、THINUVIN328、THINUVIN234、THINUVIN326、THINUVIN120、THINUVIN477、THINUVIN479、CHIMASSORB2020FDL、CHIMASSORB119FLなどが挙げられる。
上記リン系化合物、アミン化合物、フェノール系化合物の中から少なくとも1種以上を含有することが好ましく、その配合量としては特に限定されないが、本発明のエポキシ樹脂組成物の全重量に対して、0.005〜5.0重量%の範囲である。
さらに本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じてバインダー樹脂を配合することも出来る。バインダー樹脂としてはブチラール系樹脂、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、シリコーン系樹脂などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。バインダー樹脂の配合量は、硬化物の難燃性、耐熱性を損なわない範囲であることが好ましく、樹脂成分100重量部に対して通常0.05〜50重量部、好ましくは0.05〜20重量部が必要に応じて用いられる。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて無機充填剤を添加することができる。無機充填剤としては、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、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が、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。これら無機充填剤の含有量は、本発明の硬化性樹脂組成物中において0〜95重量%を占める量が用いられる。更に本発明の硬化性樹脂組成物には、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、顔料等の種々の配合剤、各種熱硬化性樹脂を添加することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は前記各成分を常温もしくは加温下で均一に混合することにより得られる。例えば、押出機、ニーダー、三本ロール、万能ミキサー、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー、ビーズミル等を用いて均一になるまで充分に混合し、必要によりSUSメッシュ等によりろ過処理を行うことにより調製される。
本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエン、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、シクロペンタノン、ジメチルホルムアミド、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、硬化性樹脂組成物ワニスとし、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、紙など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、本発明の硬化性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10〜70重量%、好ましくは15〜70重量%を占める量を用いる。また液状組成物のままRTM方式で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。
また本発明のエポキシ樹脂組成物をフィルム型組成物の改質剤としても使用できる。具体的にはB−ステージにおけるフレキ性等を向上させる場合に用いることができる。このようなフィルム型の樹脂組成物を得る場合は、本発明のエポキシ樹脂組成物を剥離フィルム上に前記ワニスを塗布し加熱下で溶剤を除去、Bステージ化を行うことによりシート状の接着剤を得る。このシート状接着剤は多層基板などにおける層間絶縁層として使用することが出来る。
更に、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が挙げられ、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や、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。
接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、BGA補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム(ACF)、異方性導電性ペースト(ACP)等の実装用接着剤等が挙げられる。
封止剤としては、コンデンサ、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、IC、LSIなど用のポッティング、ディッピング、トランスファーモールド封止、IC、LSI類のCOB、COF、TABなど用のといったポッティング封止、フリップチップなどの用のアンダーフィル、QFP、BGA、CSPなどのICパッケージ類実装時の封止(補強用アンダーフィルを含む)などを挙げることができる。
本発明で得られる硬化物は光学部品材料をはじめ各種用途に使用できる。光学用材料とは、可視光、赤外線、紫外線、X線、レーザーなどの光をその材料中を通過させる用途に用いる材料一般を示す。より具体的には、ランプタイプ、SMDタイプ等のLED用封止材の他、以下のようなものが挙げられる。液晶ディスプレイ分野における基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、偏光子保護フィルムなどの液晶用フィルムなどの液晶表示装置周辺材料である。また、次世代フラットパネルディスプレイとして期待されるカラーPDP(プラズマディスプレイ)の封止材、反射防止フィルム、光学補正フィルム、ハウジング材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またLED表示装置に使用されるLEDのモールド材、LEDの封止材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またプラズマアドレス液晶(PALC)ディスプレイにおける基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、偏光子保護フィルム、また有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイにおける前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、またフィールドエミッションディスプレイ(FED)における各種フィルム基板、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤である。光記録分野では、VD(ビデオディスク)、CD/CD−ROM、CD−R/RW、DVD−R/DVD−RAM、MO/MD、PD(相変化ディスク)、光カード用のディスク基板材料、ピックアップレンズ、保護フィルム、封止材、接着剤などである。
光学機器分野では、スチールカメラのレンズ用材料、ファインダプリズム、ターゲットプリズム、ファインダーカバー、受光センサー部である。また、ビデオカメラの撮影レンズ、ファインダーである。またプロジェクションテレビの投射レンズ、保護フィルム、封止材、接着剤などである。光センシング機器のレンズ用材料、封止材、接着剤、フィルムなどである。光部品分野では、光通信システムでの光スイッチ周辺のファイバー材料、レンズ、導波路、素子の封止材、接着剤などである。光コネクタ周辺の光ファイバー材料、フェルール、封止材、接着剤などである。光受動部品、光回路部品ではレンズ、導波路、LEDの封止材、CCDの封止材、接着剤などである。光電子集積回路(OEIC)周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止材、接着剤などである。光ファイバー分野では、装飾ディスプレイ用照明・ライトガイドなど、工業用途のセンサー類、表示・標識類など、また通信インフラ用および家庭内のデジタル機器接続用の光ファイバーである。半導体集積回路周辺材料では、LSI、超LSI材料用のマイクロリソグラフィー用のレジスト材料である。自動車・輸送機分野では、自動車用のランプリフレクタ、ベアリングリテーナー、ギア部分、耐蝕コート、スイッチ部分、ヘッドランプ、エンジン内部品、電装部品、各種内外装品、駆動エンジン、ブレーキオイルタンク、自動車用防錆鋼板、インテリアパネル、内装材、保護・結束用ワイヤーネス、燃料ホース、自動車ランプ、ガラス代替品である。また、鉄道車輌用の複層ガラスである。また、航空機の構造材の靭性付与剤、エンジン周辺部材、保護・結束用ワイヤーネス、耐蝕コートである。建築分野では、内装・加工用材料、電気カバー、シート、ガラス中間膜、ガラス代替品、太陽電池周辺材料である。農業用では、ハウス被覆用フィルムである。次世代の光・電子機能有機材料としては、有機EL素子周辺材料、有機フォトリフラクティブ素子、光−光変換デバイスである光増幅素子、光演算素子、有機太陽電池周辺の基板材料、ファイバー材料、素子の封止材、接着剤などである。
光学用材料の他の用途としては、硬化性樹脂組成物が使用される一般の用途が挙げられ、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)、封止剤の他、他樹脂等への添加剤等が挙げられる。接着剤としては、土木用、建築用、自動車用、一般事務用、医療用の接着剤の他、電子材料用の接着剤が挙げられる。これらのうち電子材料用の接着剤としては、ビルドアップ基板等の多層基板の層間接着剤、ダイボンディング剤、アンダーフィル等の半導体用接着剤、BGA補強用アンダーフィル、異方性導電性フィルム(ACF)、異方性導電性ペースト(ACP)等の実装用接着剤等が挙げられる。
高輝度白色LED等の光半導体素子は、一般的にサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO等の基板上に積層させたGaAs、GaP、GaAlAs,GaAsP、AlGa、InP、GaN、InN、AlN、InGaN等の半導体チップを、接着剤(ダイボンド材)を用いてリードフレームや放熱板、パッケージに接着させてなる。電流を流すために金ワイヤー等のワイヤーが接続されているタイプもある。その半導体チップを、熱や湿気から守り、かつレンズ機能の役割を果たすためにエポキシ樹脂等の封止材で封止されている。本発明のエポキシ樹脂組成物はこの封止材に用いることができる。
封止材の成形方式としては、光半導体素子が固定された基板を挿入した型枠内に封止材を注入した後に加熱硬化を行い成形する注入方式、金型上に封止材をあらかじめ注入し、そこに基板上に固定された光半導体素子を浸漬させて加熱硬化をした後に金型から離形する圧縮成形方式等が用いられている。
注入方法としては、ディスペンサー等が挙げられる。
加熱は、熱風循環式、赤外線、高周波等の方法が使用できる。加熱条件は例えば80〜230℃で1分〜24時間程度が好ましい。加熱硬化の際に発生する内部応力を低減する目的で、例えば80〜120℃、30分〜5時間予備硬化させた後に、120〜180℃、30分〜10時間の条件で後硬化させることができる。
本明細書において、比率、パーセント、部などは、特に断りのない限り、質量に基づくものである。本明細書において、「X〜Y」という表現は、XからYまでの範囲を示し、その範囲はX、Yを含む。
以下、本発明を合成例、実施例により更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら合成例、実施例に限定されるものではない。なお、合成例、実施例中の各物性値は以下の方法で測定した。ここで、部は特に断りのない限り質量部を表す。
○GPC:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)は下記条件にて測定した。
装置メーカー:ウォーターズ
カラム:SHODEX GPC LF−G(ガードカラム)、KF−603、KF−602.5、KF−602、KF−601(2本)
流速:0.4ml/min.
カラム温度:40℃
使用溶剤:THF(テトラヒドロフラン)
検出器:RI(示差屈折検出器)
○官能基当量:以下の方法により測定した。
多価カルボン酸組成物を約0.15g秤量し、メタノール(試薬特級)40mlで溶解したのち、20〜28℃で60分間撹拌し、測定サンプルとした。測定サンプルを、京都電子工業製滴定装置AT−610を使用し、0.1Nの水酸化ナトリウム溶液を用いて滴定し、酸価として得られた値を官能基当量として算出した。
○DSCを用いた融点:
JIS K7121に記載の方法で測定し、融解ピークの頂点を融点とした。
○粘度:東機産業株式会社製E型粘度計(TV−20)を用い、25℃で測定した。
○熱重量減少:島津製作所製TG/DTA6200を用い、30℃から20℃/minで昇温させ、120℃まで加熱し、120℃で60分保持した後の重量減少率(%)を測定した。測定中、200ml/minで空気を流した。
○LC−MS:液体クロマトグラフィー−マススペクトル(LC−MS)は測定サンプルの測定前処理をした後、下記条件にて測定した。
測定前処理:測定サンプル5mgをエタノール2mLに溶解させ、70℃で2時間加熱した。
装置メーカー:ウォーターズ
カラム:BEH Shield RP18
オーブン:40℃
移動相:5mM酢酸アンモニウム/アセトニトリル
流速:0.25ml/min.
検出器:PDA254nm,ESI±(Mass Range 50〜2000)
H−NMR:日本電子株式会社製 JNM−ECS400を用いて、重クロロホルム溶媒(0.03体積%テトラメチルシラン含有)で測定した。
○エポキシ当量:JIS K7236に記載の方法で測定した。
実施例1;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−1)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン24.1g(0.1モル)、トルエン88g、重合禁止剤としてチオジエチレン ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]0.82gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し80℃に加熱した。内温が75±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート62.6g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)48mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を75−80℃に保ち20時間撹拌した後、内温100℃で5時間撹拌した。さらに、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)48mgを追加し、内温100℃で8時間撹拌した。
1H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
反応後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)3.8gを加え、10〜25℃で4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、下記式(A−1)を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−1)77.7gを得た。
(A−1)成分のGPC面積%は81.4%、下記式(A−1−5)で表される成分のGPC面積%は18.6%、エポキシ当量は210g/eq、粘度は390mPa・s、外観は無色の液体であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−1に示し、GPCチャートを図−2に示す。
Figure 2017186478
(式A−1−5中、pは前記と同じ意味を表す。)
実施例2;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−2)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン12.03g(0.05モル)、トルエン44g、重合禁止剤として1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート0.9gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し80℃に加熱した。内温が75±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート35.6g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)22mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を75−80℃に保ち20時間撹拌の後、内温を85−95℃に昇温し、20時間撹拌、さらに内温を95−100℃に保ち20時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
反応後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.9gを加え、室温で4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−1)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−2)37.5gを得た。
前記式(A−1)で表される成分のGPC面積%は78.8%、前記式(A−1−5)で表される成分のGPC面積%は20.6%、エポキシ当量は215g/eq、粘度は400mPa・s、外観は無色の液体であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−3に示し、GPCチャートを図−4に示す。
実施例3;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−3)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤としてテトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ブタン-1,2,3,4−テトラカルボキシレート0.47gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し80℃に加熱した。内温が75±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を75−80℃に保ち25時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が91.0%であった。内温を85−95℃に昇温し、アリルグリシジルエーテル2.28g(0.02モル)を加えそのまま9時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.4gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、下記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−3)19.0gを得た。
下記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は85.9%、下記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は14.1%、エポキシ当量は201g/eq、粘度は370mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ中のグリシジルエステルの含有量は83.3%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−5に示し、GPCチャートを図−6に示す。
Figure 2017186478
(式中、Zは前記式(4)または(7)で表されるエポキシ基含有の有機基を表し、pは前記と同じ意味を表す。
実施例4;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−4)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤としてビス(1,2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート0.46gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し80℃に加熱した。内温が75±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を75−80℃に保ち25時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が90.9%であった。内温を85−95℃に昇温し、アリルグリシジルエーテル2.28g(0.02モル)を加えそのまま9時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.4gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−4)19.35gを得た。
前記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は84.5%、前記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は15.5%、エポキシ当量は201g/eq、粘度は370mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ中のグリシジルエステルの含有量は82.0%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−7に示し、GPCチャートを図−8に示す。
実施例5;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−5)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤としてチオジエチレン ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]0.46gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し80℃に加熱した。内温が75±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を75−80℃に保ち25時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が89.5%であった。内温を85−95℃に昇温し、アリルグリシジルエーテル2.28g(0.02モル)を加えそのまま9時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.4gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−5)18.95gを得た。
前記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は85.9%、前記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は14.1%、エポキシ当量は204g/eq、粘度は380mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ中のグリシジルエステルの含有量は84.7%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−9に示し、GPCチャートを図−10に示す。
実施例6;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−6)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤として1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート0.2gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し100℃に加熱した。内温が95±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を90−96℃に保ち18時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が90.2%であった。内温を90−96℃に保ち、アリルグリシジルエーテル2.28g(0.02モル)を加えそのまま8時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.3gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−6)17.73gを得た。
前記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は80.6%、前記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は19.4%、エポキシ当量は207g/eq、粘度は380mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ中のグリシジルエステルの含有量は85.5%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−11に示し、GPCチャートを図−12に示す。
実施例7;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−7)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤としてチオジエチレン ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]0.2gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し100℃に加熱した。内温が95±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を90−96℃に保ち6時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が91.4%であった。内温を90−96℃に保ち、アリルグリシジルエーテル2.28g(0.02モル)を加えそのまま3時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.5gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−7)19.13gを得た。
前記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は84.5%、前記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は15.5%、エポキシ当量は207g/eq、粘度は380mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ中のグリシジルエステルの含有量は85.5%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−13に示し、GPCチャートを図−14に示す。
実施例8;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−8)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤として1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート0.5gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し90℃に加熱した。内温が85±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を85−90℃に保ち2.5時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が52.8%であった。内温を85−90℃に保ち、アリルグリシジルエーテル6.84g(0.06モル)を加えそのまま12時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.5gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−8)17.73gを得た。
前記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は91.2%、前記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は8.8%、エポキシ当量は189g/eq、粘度は350mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ基中のグリシジルエステルの含有量は47.7モル%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−15に示し、GPCチャートを図−16に示す。
実施例9;シリコーン変性エポキシ樹脂(A−9)の製造
ガラス製300ml四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.01g(0.025モル)、トルエン22g、重合禁止剤としてチオジエチレン ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]0.2gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し90℃に加熱した。内温が85±5℃になったところで、グリシジルメタクリレート15.64g、ジビニルテトラメチルジシロキサン‐白金コンプレックスのキシレン溶液(白金含有量2質量%)11mgの溶液を120分かけて滴下した。
滴下後、内温を85−90℃に保ち2.5時間撹拌の後H−NMRを用いて分析したところ、1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサンのハイドロジェンシロキシ基の反応率が55.8%であった。内温を85−90℃に保ち、アリルグリシジルエーテル6.84g(0.06モル)を加えそのまま7時間撹拌した。
H−NMRを用いて分析したところ、Si−H由来のピークが消失していた。
室温(10〜25℃)まで放熱後、重金属スカベンジャー(富士シリシア化学社製 SH−Silica)0.5gを加え、そのまま4時間攪拌後、ろ過した。得られたろ液の有機溶剤を留去することで、前記式(A−3)で表される成分を主成分とするシリコーン変性エポキシ樹脂(A−9)17.46gを得た。
前記式(A−3)で表される成分のGPC面積%は90.3%、前記式(A−3−5)で表される成分のGPC面積%は9.6%、エポキシ当量は189g/eq、粘度は350mPa・s、外観は無色の液体、H−NMRの分析の結果、全エポキシ基中のグリシジルエステルの含有量は51.8モル%であった。得られた化合物のH−NMRスペクトルを図−17に示し、GPCチャートを図−18に示す。
実施例1〜9で製造した、本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂A−1〜A−9の物性とGPC面積比を表1に表す。
Figure 2017186478
表中、製造に使用した重合禁止剤は以下を表す。
a;チオジエチレン ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]
b;1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルメタクリレート
c;テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)ブタン-1,2,3,4−テトラカルボキシレート
d;ビス(1,2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート
合成例1;ハイドロシリレーション触媒に、白金固定化触媒であるFibrecat4003(和光純薬工業社製)を用いて、分子内に4つの脂環式エポキシ基を有する環状シロキサン化合物の製造例
ガラス製200ml四つ口フラスコに、4−ビニル−1,2−エポキシシクロヘキサン32.3g、Fibrecat4003(白金含有量3.4〜4.5%)を0.023g、トルエン50gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。オイルバスを加熱し、内温を80℃に保ち、そこに1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン12gを1時間かけて滴下し、そのまま10時間反応させた。反応液のH−NMR測定をしたところ、ハイドロジェンシロキサン由来のプロトンピークが消失していた。
反応液に、活性炭(味の素ファインテクノ社製)を加え、室温(20〜30℃)で3時間撹拌した後に、活性炭とFibrecat4003をろ過により除去し、得られたろ液に窒素ガスを吹き込みながら、60℃で減圧濃縮し、トルエンと過剰の4−ビニル−1,2−エポキシシクロヘキサンを除去することで、分子内に4つの脂環式エポキシ基を有する環状シロキサン化合物(E−1)36.7gを得た。得られた化合物のエポキシ当量は184.3g/eq、粘度は5601mPa・s、外観は無色透明液体であった。
合成例2;ハイドロシリレーション触媒に、1,1,2,2−テトラメチルジビニルジシロキサン白金コンプレックス キシレン溶液(Aldrich社製、白金含有量2%)を用いて、分子内に4つのグリシジルエーテル基を有する環状シロキサン化合物の製造例
ガラス製200ml四つ口フラスコに、アリルグリシジルエーテル12.56g、1,1,2,2−テトラメチルジビニルジシロキサン白金コンプレックス キシレン溶液を0.11mg、トルエン22gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。オイルバスを加熱し、内温を80℃に保ち、そこに1,3,5,7−テトラメチルテトラシクロシロキサン6.02gを1時間かけて滴下し、そのまま5時間反応させた。反応液のH−NMR測定をしたところ、ハイドロジェンシロキサン由来のプロトンピークが消失していた。
反応液に、活性炭(味の素ファインテクノ社製)を加え、室温(20〜30℃)で3時間撹拌した後に、活性炭をろ過により除去し、得られたろ液に窒素ガスを吹き込みながら、90℃で減圧濃縮し、トルエンと過剰のアリルグリシジルエーテルを除去することで、分子内に4つのグリシジルエーテル基を有する環状シロキサン化合物(E−2)17.5gを得た。得られた化合物のエポキシ当量は176g/eq、粘度は300mPa・s、外観は無色透明液体であった。
合成例2;(a)分子内に2つ以上の水酸基を含有する多価アルコール化合物として、前記式(20)で表されるシリコーンオイルとネオペンチルグリコールを、(b)分子内に1つ以上の酸無水物基を含有する化合物として、2,4−ジエチルグルタル酸を使用した多価カルボン酸樹脂の合成例
ガラス製400ml四つ口フラスコに、ネオペンチルグリコール23.4g、YH1120(三菱化学社製、2,4−ジエチルグルタル酸)102.1g、KF−6000(信越化学工業社製、両末端カルビノール変性シリコーンオイル、前記式(21)中Aがプロピルオキシエチレン基、Aがメチル基、rが7.5であるカルビノール末端シリコーンオイル)74.4gを仕込み、ジムロートコンデンサ、撹拌装置、温度計を設置し、オイルバスにフラスコを浸した。内温が95〜105℃になるように加熱し10時間反応させた。その後、内温115〜125℃で4時間反応させた。反応終了後、GPCで反応液を確認したところ、ネオペンチルグリコール、2,4−ジエチルグルタル酸のピークは消失していた。このようにして多価カルボン酸樹脂(B−1)193gが得られた。多価カルボン酸樹脂(B−1)の酸価は160.1mgKOH/g、粘度は2300mPa・s、外観は無色透明液体であった。
実施例10;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例1で得られたA−1、合成例1で得られたE−1、合成例3で得られたB−1、硬化促進剤(C)として、U−CAT5003(サンアプロ社製)、リン酸化防止剤として、イソデシルジフェニルフォスファイト(ADEKA社製、アデカスタブ135A)を下記表2に記載の量比でポリエチレン製容器に秤量し、薬さじでよく混合した後、真空撹拌脱泡装置にて2分間撹拌し、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
比較例1;比較のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
合成例1で得られたE−1、合成例2で得られたE−2、合成例3で得られたB−1、硬化促進剤(C)として、U−CAT5003(サンアプロ社製)、リン酸化防止剤として、イソデシルジフェニルフォスファイト(ADEKA社製、アデカスタブ135A)を下記表2に記載の量比でポリエチレン製容器に秤量し、薬さじでよく混合した後、真空撹拌脱泡装置にて2分間撹拌し、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例10、比較例1で得られたエポキシ樹脂組成物の配合比と、LEDパッケージでの初期照度、リフロー試験、点灯試験の結果を表2に示す。表2における試験は以下のように行った。
(1);初期照度
実施例10、比較例1で得られたエポキシ樹脂組成物を真空脱泡5分間実施後、シリンジに充填し精密吐出装置を使用して、底面に銀メッキを施した銅製電極を具備する0.45mm×2.3mm×1.2mmt(封止部0.4mmt)の表面実装型LEDパッケージに発光波長450nmを持つ発光素子を搭載した表面実装型LEDに、開口部が平面になるように注型した。120℃×1時間の予備硬化の後、150℃×3時間で硬化し、表面実装型LEDを封止した。
得られた表面実装型LEDパッケージを各サンプル8個ずつ下記条件にて放射束を測定した。
照度測定条件;
試験に用いる表面実装型LEDパッケージを25℃65%RH下で積分球(FOIS−1、オーシャンオプト社製)の壁面に設置し、20mAの定電流を流して光測定装置(Wavelength Calibration USB4000シリーズ、オプトシリウス社製)で放射束(W)を測定した。
(2);リフロー試験
(1);初期照度試験で作成したLEDパッケージを下記リフロー条件に9回通し、その後の照度を(1);初期照度試験のように測定し、リフロー前後の照度維持率を算出した。
<リフロー条件>
メーカー:株式会社タムラ製作所
機種:TNR15−225LH−M
雰囲気:大気中
温度プロファイル:
25℃の室温から180℃まで4℃/秒で昇温させ、180〜200℃で120秒保持し、その後260℃まで4℃/秒で昇温させ、260℃で10秒保持した後、室温(25℃)まで放冷した。
(3);点灯試験
(1);初期照度試験で作成したLEDパッケージを前記(2)のリフロー条件に3回通し、その後、100℃のオーブン中60mAの定電流を580時間流し、その後の照度を(1);初期照度試験のように測定し、点灯試験前後の照度維持率を算出した。
Figure 2017186478
表2から明らかなように、本発明のグリシジルエステル基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂を用いた実施例10は、初期放射束が高く、リフロー試験、点灯試験のいずれにおいても、エポキシ基がすべてグリシジルエーテル基であるE−2を用いた比較例1よりも優れた結果であった。このことから本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)は高い光取り出し効率や高い耐久性が求められる分野、特に光半導体の封止用として優れる。
実施例11;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例3で得られたA−3、合成例1で得られたE−1、合成例3で得られたB−1、硬化促進剤(C)として、U−CAT5003(サンアプロ社製)、リン酸化防止剤として、イソデシルジフェニルフォスファイト(ADEKA社製、アデカスタブ135A)を下記表3に記載の量比でポリエチレン製容器に秤量し、薬さじでよく混合した後、真空撹拌脱泡装置にて2分間撹拌し、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例12;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例11のA−3を、実施例4で得られたA−4に変えた他は実施例11と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例13;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例11のA−3を、実施例5で得られたA−5に変えた他は実施例11と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例14;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例11のA−3を、実施例6で得られたA−6に変えた他は実施例11と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例15;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例11のA−3を、実施例7で得られたA−7に変えた他は実施例11と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例16;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例11のA−3を、実施例8で得られたA−8に変えた他は実施例11と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例17;本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物の製造
実施例11のA−3を、実施例9で得られたA−9に変えた他は実施例11と同様に行い、本発明のエポキシ樹脂組成物を得た。
実施例11〜17で得られたエポキシ樹脂組成物の配合比と、LEDパッケージでの初期照度、リフロー試験、硬化物透過率の結果を表3に示す。表3における試験は以下のように行った。
(1);初期照度
前記記載の初期照度試験と同様に行った。
(2);リフロー試験
前記記載のリフロー試験と同様に行った。
(4);硬化物透過率
実施例11〜17で得られたエポキシ樹脂組成物を真空脱泡5分間実施後、30mm×20mm×高さ0.8mmになるように耐熱テープでダムを作成したガラス基板上に静かに注型した。その注型物を、120℃×1時間の予備硬化の後150℃×3時間で硬化させ、厚さ0.8mmの透過率用試験片を得た。得られた試験片を、ガラス基板から取り出し、下記条件にて400nmの光線透過率を測定した。
<分光光計測定条件>
メーカー:株式会社日立ハイテクノロジーズ
機種:U−3300
スリット幅:2.0nm
スキャン速度:120nm/分
(5);硬さ
JIS K−7215に記載の方法でデュロメータA硬さを測定した。
(6)Tg(ガラス転移温度)
実施例11〜17で得られたエポキシ樹脂組成物を真空脱泡5分間実施後、30mm×20mm×高さ0.8mmになるように耐熱テープでダムを作成したガラス基板上に静かに注型した。その注型物を、120℃×1時間の予備硬化の後150℃×3時間で硬化させ、厚さ0.8mmの透過率用試験片を得た。
得られた硬化物を幅5mm長さ25mmに成形し、下記条件にてDMA(Dynamic Mechanical Analysis)を測定し、Tg(ガラス転移温度)を読み取った。
<DMA測定条件>
メーカー:セイコーインスツル株式会社
機種:粘弾性スペクトロメータ EXSTAR DMS6100
測定温度:−50℃〜150℃
昇温速度:2℃/min
周波数:10Hz
測定モード:引張振動
DMA法により測定したガラス転移温度(Tg):
DMAを測定した際の、貯蔵弾性率(E´)と損失弾性率(E´´)の商で表される損失係数(tanδ=E´´/E´)の極大点の温度を読み取った。
Figure 2017186478
表3から明らかなように、本発明のグリシジルエステル基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂を用いた実施例11〜17は、初期放射束が高く、リフロー試験のいずれにおいても優れた結果であった。また、硬化物の透過率も高く、適度な硬さ、Tgを有する硬化物を与えることから本発明のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)は高い光取り出し効率や高い耐久性が求められる分野、特に光半導体の封止用として優れる。
実施例1で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例1で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例2で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例2で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例3で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例3で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例4で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例4で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例5で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例5で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例6で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例6で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例7で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例7で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例8で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例8で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。 実施例9で得られたエポキシ樹脂のH−NMRスペクトルである。 実施例9で得られたエポキシ樹脂のGPCチャートである。

Claims (9)

  1. 分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)。
  2. 下記式(1)、(2)のいずれかで表される請求項1に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂。
    Figure 2017186478
    (式(1)中、Rは炭素数1〜6の炭化水素基を、Xはエポキシ基含有の有機基または炭素数1〜6の炭化水素基を、mは1〜3の整数をそれぞれ表す。分子内に複数存在するR、Xは同一であっても異なっていても構わない。)
    Figure 2017186478
    (式(2)中、nは平均値で0〜100をそれぞれ表し、R、Xは前記と同じ意味を表す。分子内に複数存在するR、Xは同一であっても子なっていても構わない。)
  3. さらに、脂環式エポキシ樹脂を含有し、質量比において前記シリコーン変性エポキシ樹脂(A):脂環式エポキシ樹脂が5:95〜50:50である請求項1又は2のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)または、エポキシ樹脂組成物と、エポキシ樹脂硬化剤(B)を含有するエポキシ樹脂組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のシリコーン変性エポキシ樹脂(A)または、エポキシ樹脂組成物と、硬化促進剤(C)を含有するエポキシ樹脂組成物。
  6. 請求項4又は5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
  7. 請求項4又は5のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物が、光半導体用封止材であるエポキシ樹脂組成物。
  8. 請求項6に記載の硬化物を具備する光半導体装置。
  9. ハイドロジェンシロキサンとグリシジルメタアクリレートを、N−アルキルタイプのヒンダードアミンと白金触媒存在下、付加反応で得ることを特徴とする、分子内に2つ以上のエポキシ基を含有するシリコーン変性エポキシ樹脂であって、エポキシ基の20モル%以上がグリシジルエステル構造であるシリコーン変性エポキシ樹脂(A)の製造方法。
JP2016077744A 2016-04-08 2016-04-08 エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物 Active JP6671222B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016077744A JP6671222B2 (ja) 2016-04-08 2016-04-08 エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016077744A JP6671222B2 (ja) 2016-04-08 2016-04-08 エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017186478A true JP2017186478A (ja) 2017-10-12
JP6671222B2 JP6671222B2 (ja) 2020-03-25

Family

ID=60045466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016077744A Active JP6671222B2 (ja) 2016-04-08 2016-04-08 エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6671222B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111116985A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 山东振曦新材料科技有限公司 一种新型氯代脂肪酸甲酯复合稳定剂及其制备方法
CN111393710A (zh) * 2020-04-13 2020-07-10 山东振曦新材料科技有限公司 一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法
CN112341755A (zh) * 2019-08-07 2021-02-09 北京科化新材料科技有限公司 耐黄变透明环氧树脂封装材料及其制备方法和应用
JP2021161281A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 京セラ株式会社 異方導電性樹脂組成物、及びマイクロledディスプレイ装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196629A (ja) * 1987-02-06 1988-08-15 テーハー ゴルトシユミツト アクチエンゲゼルシヤフト ポリシロキサンの製造方法
US5086192A (en) * 1990-12-14 1992-02-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Photopolymerizable compositions and photoinitiators therefor
JPH04359023A (ja) * 1991-06-05 1992-12-11 Nippon Unicar Co Ltd シリコーン系ブロック共重合体および成形用エポキシ樹脂組成物
US5188903A (en) * 1991-07-30 1993-02-23 The Dow Chemical Company Siloxane-containing glycidyl esters, curable compositions and cured products
JP2006241320A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Kyocera Chemical Corp エポキシ樹脂組成物および光半導体装置
CN101591421A (zh) * 2009-06-30 2009-12-02 中南民族大学 硅骨架超支化环氧树脂及制备方法和以其组成的耐高温无溶剂绝缘漆
CN102585663A (zh) * 2012-02-06 2012-07-18 吴江市太湖绝缘材料有限公司 一种电机用无卤阻燃耐高温绝缘漆
JP2012241118A (ja) * 2011-05-20 2012-12-10 Showa Denko Kk 熱硬化性樹脂組成物及び光学部材
JP2014081625A (ja) * 2012-09-27 2014-05-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法
JP2014145073A (ja) * 2013-01-07 2014-08-14 Nippon Kayaku Co Ltd 硬化性樹脂組成物およびその硬化物

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196629A (ja) * 1987-02-06 1988-08-15 テーハー ゴルトシユミツト アクチエンゲゼルシヤフト ポリシロキサンの製造方法
US5086192A (en) * 1990-12-14 1992-02-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Photopolymerizable compositions and photoinitiators therefor
JPH04359023A (ja) * 1991-06-05 1992-12-11 Nippon Unicar Co Ltd シリコーン系ブロック共重合体および成形用エポキシ樹脂組成物
US5188903A (en) * 1991-07-30 1993-02-23 The Dow Chemical Company Siloxane-containing glycidyl esters, curable compositions and cured products
JP2006241320A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Kyocera Chemical Corp エポキシ樹脂組成物および光半導体装置
CN101591421A (zh) * 2009-06-30 2009-12-02 中南民族大学 硅骨架超支化环氧树脂及制备方法和以其组成的耐高温无溶剂绝缘漆
JP2012241118A (ja) * 2011-05-20 2012-12-10 Showa Denko Kk 熱硬化性樹脂組成物及び光学部材
CN102585663A (zh) * 2012-02-06 2012-07-18 吴江市太湖绝缘材料有限公司 一种电机用无卤阻燃耐高温绝缘漆
JP2014081625A (ja) * 2012-09-27 2014-05-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 化学増幅ポジ型レジスト材料及びパターン形成方法
JP2014145073A (ja) * 2013-01-07 2014-08-14 Nippon Kayaku Co Ltd 硬化性樹脂組成物およびその硬化物

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NUTTAPOL RISANGUD ET AL.: "Hydrosilylation as an efficient tool for polymer synthesis and modification with methacrylates", RSC ADVANCES, vol. 5, JPN7019002486, 12 December 2014 (2014-12-12), GB, pages 5879 - 5885, ISSN: 0004089288 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112341755A (zh) * 2019-08-07 2021-02-09 北京科化新材料科技有限公司 耐黄变透明环氧树脂封装材料及其制备方法和应用
CN112341755B (zh) * 2019-08-07 2023-01-17 北京科化新材料科技有限公司 耐黄变透明环氧树脂封装材料及其制备方法和应用
CN111116985A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 山东振曦新材料科技有限公司 一种新型氯代脂肪酸甲酯复合稳定剂及其制备方法
CN111116985B (zh) * 2019-12-31 2022-09-09 山东振曦新材料科技有限公司 一种氯代脂肪酸甲酯复合稳定剂及其制备方法
JP2021161281A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 京セラ株式会社 異方導電性樹脂組成物、及びマイクロledディスプレイ装置
JP7390236B2 (ja) 2020-03-31 2023-12-01 京セラ株式会社 異方導電性樹脂組成物、及びマイクロledディスプレイ装置
CN111393710A (zh) * 2020-04-13 2020-07-10 山东振曦新材料科技有限公司 一种有机硅改性的氯代产品专用复合稳定剂及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6671222B2 (ja) 2020-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6595329B2 (ja) 多価カルボン酸およびそれを含有する多価カルボン酸組成物、エポキシ樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物、それらの硬化物並びに光半導体装置
JP5878862B2 (ja) 硬化性樹脂組成物、及びその硬化物
JP5574447B2 (ja) 多価カルボン酸組成物およびその製造方法、ならびに該多価カルボン酸組成物を含有してなる硬化性樹脂組成物
JP5730852B2 (ja) オルガノポリシロキサンの製造方法、該製造方法により得られるオルガノポリシロキサン、該オルガノポリシロキサンを含有する組成物
JP5948317B2 (ja) 多価カルボン酸樹脂およびその組成物
JP6143359B2 (ja) シリコーン変性エポキシ樹脂およびその組成物
JP5698453B2 (ja) エポキシ樹脂組成物
WO2011155613A1 (ja) 硬化性樹脂組成物およびその硬化物
WO2011155583A1 (ja) 硬化性樹脂組成物およびその硬化物
WO2015056723A1 (ja) 硬化性樹脂組成物およびその硬化物
KR20120114237A (ko) 경화성 수지 조성물 및 그 경화물
JP6671222B2 (ja) エポキシ樹脂、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物
JP6501359B2 (ja) 硫黄系酸化防止剤を含有する硬化性樹脂組成物およびエポキシ樹脂組成物とその硬化物
JP6377445B2 (ja) エポキシ樹脂組成物およびその硬化物
JP6884192B2 (ja) エポキシ樹脂硬化剤組成物、それを含有するエポキシ樹脂組成物、その硬化物
JP6602170B2 (ja) 多価カルボン酸樹脂およびそれを含有する多価カルボン酸樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、熱硬化性樹脂組成物、それらの硬化物並びに半導体装置
JP2017082073A (ja) エポキシ樹脂硬化剤組成物、それを含有するエポキシ樹脂組成物、その硬化物
JP2014225685A (ja) 硬化性樹脂組成物およびその硬化物
JP6376692B2 (ja) カルボン酸無水物基含有環状シロキサン化合物、それを含有するエポキシ樹脂組成物とその硬化物
JP6478808B2 (ja) 多価カルボン酸およびそれを含有する多価カルボン酸組成物、エポキシ樹脂組成物
JP6767816B2 (ja) 多価カルボン酸およびそれを含有する多価カルボン酸組成物、エポキシ樹脂組成物、それらの硬化物並びに光半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181011

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190805

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190918

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200303

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6671222

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250