JP2019001879A - 接着剤および積層体 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属製の被着体に対しても優れた密着性が得られる接着剤の提供。
【解決手段】エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含み、液状多価ヒドロキシ樹脂は、式(u1)で表される構成単位と、式(u2)で表される構成単位とを有し、式(m2)で表される化合物を含み、式(u2)で表される構成単位と式(m2)で表される化合物の含有量が70〜90質量%であり、Mwが800〜1600である接着剤。式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数10〜25の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、Xは水素原子または水酸基であり、mおよびnはそれぞれ独立に0または1であり、Yは水素原子またはメチル基である。
[化1]
【選択図】なし
【解決手段】エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含み、液状多価ヒドロキシ樹脂は、式(u1)で表される構成単位と、式(u2)で表される構成単位とを有し、式(m2)で表される化合物を含み、式(u2)で表される構成単位と式(m2)で表される化合物の含有量が70〜90質量%であり、Mwが800〜1600である接着剤。式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数10〜25の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、Xは水素原子または水酸基であり、mおよびnはそれぞれ独立に0または1であり、Yは水素原子またはメチル基である。
[化1]
【選択図】なし
Description
本発明は、接着剤および積層体に関する。
接着剤としては、たとえば、エポキシ樹脂および硬化剤を含有する接着剤が知られている。該接着剤は熱硬化性を有するため、たとえば電子部品の分野において、半導体チップや接続部材を種々の外部環境(温度、湿度、応力等)から保護する熱硬化性の封止材料として広く用いられている。
エポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂等のフェノール系硬化剤が知られている(特許文献1)。フェノール系硬化剤は、フェノール性水酸基の水素結合のため、固形または半固形を示すことが多い。しかし、このようなフェノール系硬化剤を用いると、金属、特に銅に対する密着性が低いことから、充分な信頼性を確保しにくい。たとえば、リードフレーム等との密着性が不充分であると、硬化物とリードフレーム等との界面で剥離が生じ、電気的特性不良の原因となる。リードフレーム等の材料は、電気特性および放熱特性に優れるうえ、安価であるために銅が主流となっており、特に銅に対する密着性が重要である。
フェノール系硬化剤としては、液状のものも知られている。たとえば、フェノール性水酸基のオルソ位にアリル基が導入されたフェノール樹脂(アリルフェノール樹脂)が知られている(たとえば特許文献2)。アリルフェノール樹脂は、アリル基によりフェノール性水酸基の水素結合が阻害され、常温で液状を呈しやすい。しかし、硬化剤としてアリルフェノール樹脂を用いる場合も、金属、特に銅に対する充分な密着性を得ることは困難である。
本発明は、金属製の被着体に対しても優れた密着性が得られる接着剤、および該接着剤を用いた積層体の提供を目的とする。
本発明は、以下の態様を有する。
[1]エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含み、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂は、下記式(u1)で表される構成単位と、下記式(u2)で表される構成単位とを有し、かつ下記式(m2)で表される化合物を含み、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂の総質量に対する前記式(u2)で表される構成単位と前記式(m2)で表される化合物との合計質量の割合が70〜90質量%であり、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が800〜1600である、接着剤。
[1]エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含み、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂は、下記式(u1)で表される構成単位と、下記式(u2)で表される構成単位とを有し、かつ下記式(m2)で表される化合物を含み、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂の総質量に対する前記式(u2)で表される構成単位と前記式(m2)で表される化合物との合計質量の割合が70〜90質量%であり、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が800〜1600である、接着剤。
[式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数10〜25の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、Xは水素原子または水酸基であり、mおよびnはそれぞれ独立に0または1であり、Yは水素原子またはメチル基である。]
[2]前記液状多価ヒドロキシ樹脂が下記式(u31)で表される構成単位を有さない、[1]に記載の接着剤。
[2]前記液状多価ヒドロキシ樹脂が下記式(u31)で表される構成単位を有さない、[1]に記載の接着剤。
[式中、R3はアリル基である。]
[3]前記硬化剤が、軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂をさらに含む、[1]または[2]に記載の接着剤。
[4]前記硬化剤の25℃における粘度が100Pa・s以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の接着剤。
[5]複数の被着体が接着剤層を介して積層され、
前記接着剤層が、[1]〜[4]のいずれかに記載の接着剤の硬化物からなる、積層体。
[6]複数の前記被着体の少なくとも1つが、金属板である、[5]に記載の積層体。
[3]前記硬化剤が、軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂をさらに含む、[1]または[2]に記載の接着剤。
[4]前記硬化剤の25℃における粘度が100Pa・s以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の接着剤。
[5]複数の被着体が接着剤層を介して積層され、
前記接着剤層が、[1]〜[4]のいずれかに記載の接着剤の硬化物からなる、積層体。
[6]複数の前記被着体の少なくとも1つが、金属板である、[5]に記載の積層体。
本発明の接着剤は、金属製の被着体に対しても優れた密着性が得られる。
本発明の積層体は、接着剤層と被着体との密着性に優れている。
本発明の積層体は、接着剤層と被着体との密着性に優れている。
<接着剤>
本発明の接着剤は、エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含む。本発明の接着剤は、必要に応じて、エポキシ樹脂および硬化剤以外の他の成分をさらに含んでもよい。
本発明の接着剤は、エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含む。本発明の接着剤は、必要に応じて、エポキシ樹脂および硬化剤以外の他の成分をさらに含んでもよい。
(硬化剤)
硬化剤は、液状多価ヒドロキシ樹脂を必須として含み、必要に応じて液状多価ヒドロキシ樹脂以外の他の硬化剤を含んでもよい。
硬化剤は、液状多価ヒドロキシ樹脂を必須として含み、必要に応じて液状多価ヒドロキシ樹脂以外の他の硬化剤を含んでもよい。
[液状多価ヒドロキシ樹脂]
液状多価ヒドロキシ樹脂は、下記式(u1)で表される構成単位(以下、構成単位(u1)ともいう。)と、下記式(u2)で表される構成単位(以下、構成単位(u2)ともいう。)とを有し、かつ下記式(m2)で表される化合物(以下、化合物(m2)ともいう。)を含む。すなわち、液状多価ヒドロキシ樹脂は、構成単位(u1)および構成単位(u2)を有する重合体と、該重合体の製造に用いる非重合体である化合物(m2)等の原料(フェノール類等)を含む組成物である。
なお、「構成単位」は、重合体を構成する単位を示す。
液状多価ヒドロキシ樹脂は、下記式(u1)で表される構成単位(以下、構成単位(u1)ともいう。)と、下記式(u2)で表される構成単位(以下、構成単位(u2)ともいう。)とを有し、かつ下記式(m2)で表される化合物(以下、化合物(m2)ともいう。)を含む。すなわち、液状多価ヒドロキシ樹脂は、構成単位(u1)および構成単位(u2)を有する重合体と、該重合体の製造に用いる非重合体である化合物(m2)等の原料(フェノール類等)を含む組成物である。
なお、「構成単位」は、重合体を構成する単位を示す。
液状多価ヒドロキシ樹脂は、典型的には、フェノールおよびメチルフェノールのいずれか一方または両方(後述する式(m1)で表される化合物)、および化合物(m2)を含むフェノール類をホルムアルデヒドで重縮合させたものである。化合物(m2)は沸点が高く、蒸留では除去できずに液状多価ヒドロキシ樹脂中に残存しやすい。
[式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数10〜25の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、Xは水素原子または水酸基であり、mおよびnはそれぞれ独立に0または1であり、Yは水素原子またはメチル基である。]
「−*」は結合手を示す。式(u1)中の3つの結合手のうち少なくとも1つは他の構成単位(別の構成単位(u1)、構成単位(u2)等)に結合し、式(u2)中の3つの結合手のうち少なくとも1つは他の構成単位(別の構成単位(u2)、構成単位(u1)等)に結合する。各式中の結合手のうち、他の構成単位に結合しない結合手は、水素原子に結合する。
ただし、構成単位(u1)中のベンゼン環と構成単位(u2)中のベンゼン環とはメチレン基を介して結合し、直接結合しない。また、同一分子中に2以上の構成単位(u1)を有し、構成単位(u1)同士が直接結合している場合、各構成単位(u1)中のベンゼン環はメチレン基を介して結合し、直接結合しない。同様に、同一分子中に2以上の構成単位(u2)を有し、構成単位(u2)同士が直接結合している場合、各構成単位(u2)中のベンゼン環はメチレン基を介して結合し、直接結合しない。
ただし、構成単位(u1)中のベンゼン環と構成単位(u2)中のベンゼン環とはメチレン基を介して結合し、直接結合しない。また、同一分子中に2以上の構成単位(u1)を有し、構成単位(u1)同士が直接結合している場合、各構成単位(u1)中のベンゼン環はメチレン基を介して結合し、直接結合しない。同様に、同一分子中に2以上の構成単位(u2)を有し、構成単位(u2)同士が直接結合している場合、各構成単位(u2)中のベンゼン環はメチレン基を介して結合し、直接結合しない。
つまり、式(u1)中のベンゼン環から伸びる結合手は、他の構成単位に結合するか、または水素原子に結合する。他の構成単位に結合する場合、該結合手は、該他の構成単位(別の構成単位(u1)、mおよびnの少なくとも一方が1である構成単位(u2)等)のメチレン基に結合する。
式(u1)中のメチレン基から伸びる結合手は、他の構成単位(構成単位(u2)、別の構成単位(u1)等)のベンゼン環に結合する。
式(u1)中のメチレン基から伸びる結合手は、他の構成単位(構成単位(u2)、別の構成単位(u1)等)のベンゼン環に結合する。
式(u2)中のベンゼン環から伸びる結合手は、他の構成単位に結合するか、または水素原子に結合する。他の構成単位に結合する場合、該結合手は、該他の構成単位(構成単位(u1)、mおよびnの少なくとも一方が1である別の構成単位(u2)等)のメチレン基に結合する。
式(u2)中のmが0(またはnが0)である場合、−(CH2)m−*(または−(CH2)n−*)は、前記ベンゼン環から伸びる結合手と同様の結合手(−*)を示す。すなわち、他の構成単位に結合するか、または水素原子に結合する。他の構成単位に結合する場合、該結合手は、前記ベンゼン環から伸びる結合手と同様に、他の構成単位のメチレン基に結合する。
式(u2)中のmが1(またはnが1)である場合、−(CH2)m−*(または−(CH2)n−*)はメチレン基であり、その結合手は、他の構成単位(構成単位(u1)、別の構成単位(u2))のベンゼン環に結合するか、または水素原子に結合してメチル基を形成する。ただし、mおよびnの両方が1である場合、−(CH2)m−*および−(CH2)n−*の少なくとも一方は他の構成単位のベンゼン環に結合する。つまり式(u2)中のベンゼン環にメチル基が2個結合することはない。
式(u2)中のmが0(またはnが0)である場合、−(CH2)m−*(または−(CH2)n−*)は、前記ベンゼン環から伸びる結合手と同様の結合手(−*)を示す。すなわち、他の構成単位に結合するか、または水素原子に結合する。他の構成単位に結合する場合、該結合手は、前記ベンゼン環から伸びる結合手と同様に、他の構成単位のメチレン基に結合する。
式(u2)中のmが1(またはnが1)である場合、−(CH2)m−*(または−(CH2)n−*)はメチレン基であり、その結合手は、他の構成単位(構成単位(u1)、別の構成単位(u2))のベンゼン環に結合するか、または水素原子に結合してメチル基を形成する。ただし、mおよびnの両方が1である場合、−(CH2)m−*および−(CH2)n−*の少なくとも一方は他の構成単位のベンゼン環に結合する。つまり式(u2)中のベンゼン環にメチル基が2個結合することはない。
式(u1)中、R1は水素原子またはメチル基である。構成単位(u1)を有することで、耐熱性の良好な硬化物を得やすい。
R1がメチル基である場合、式(u1)中、ベンゼン環におけるR1の結合位置は、安価である点、および合成した樹脂が容易に液状化する点で、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位(2位または6位)が好ましい。
ベンゼン環における単結合およびメチレン基の結合位置はそれぞれ、特に限定されない。典型的には、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位(2位または6位)およびパラ位(4位)のいずれかである。
R1がメチル基である場合、式(u1)中、ベンゼン環におけるR1の結合位置は、安価である点、および合成した樹脂が容易に液状化する点で、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位(2位または6位)が好ましい。
ベンゼン環における単結合およびメチレン基の結合位置はそれぞれ、特に限定されない。典型的には、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位(2位または6位)およびパラ位(4位)のいずれかである。
構成単位(u1)は、R1がメチル基である構成単位(以下、クレゾール単位ともいう。)のみからなるものであってもよく、R1が水素原子である構成単位(以下、フェノール単位ともいう。)のみからなるものであってもよく、クレゾール単位とフェノール単位とからなるものであってもよい。
構成単位(u1)中、クレゾール単位の割合が高いほど、液状多価ヒドロキシ樹脂の粘度が低く、ゲル化時間が長くなり、硬化物の弾性率が低く、ガラス転移温度が低くなる傾向がある。逆に、フェノール単位の割合が高いほど、液状多価ヒドロキシ樹脂の粘度が高く、ゲル化時間が短くなり、硬化物の弾性率が高く、ガラス転移温度が高くなる傾向がある。クレゾール単位とフェノール単位との比率は、これらの特性を考慮して適宜設定できる。
低粘度、低弾性率の観点から、構成単位(u1)は少なくともクレゾール単位を含むことが好ましい。
クレゾール単位の含有量は、構成単位(u1)の全量(100質量%)に対し、0〜100質量%が好ましく、30〜100質量%がより好ましい。
したがって、フェノール単位の含有量は、構成単位(u1)の全量に対し、0〜100質量%が好ましく、0〜70質量%がより好ましい。
または、フェノール単位の含有量は、構成単位(u2)に対し、10質量%以下が好ましい。
構成単位(u1)中、クレゾール単位の割合が高いほど、液状多価ヒドロキシ樹脂の粘度が低く、ゲル化時間が長くなり、硬化物の弾性率が低く、ガラス転移温度が低くなる傾向がある。逆に、フェノール単位の割合が高いほど、液状多価ヒドロキシ樹脂の粘度が高く、ゲル化時間が短くなり、硬化物の弾性率が高く、ガラス転移温度が高くなる傾向がある。クレゾール単位とフェノール単位との比率は、これらの特性を考慮して適宜設定できる。
低粘度、低弾性率の観点から、構成単位(u1)は少なくともクレゾール単位を含むことが好ましい。
クレゾール単位の含有量は、構成単位(u1)の全量(100質量%)に対し、0〜100質量%が好ましく、30〜100質量%がより好ましい。
したがって、フェノール単位の含有量は、構成単位(u1)の全量に対し、0〜100質量%が好ましく、0〜70質量%がより好ましい。
または、フェノール単位の含有量は、構成単位(u2)に対し、10質量%以下が好ましい。
式(u2)中、R2は炭素数10〜25の直鎖または分岐状の炭化水素基である。炭素数が10以上であることにより、液状多価ヒドロキシ樹脂の常温での粘度を低くしやすく、また低弾性率の硬化物を得やすい。炭素数が25以下であることにより、硬化物の耐熱性が良好である。
前記炭化水素基の炭素数は10〜25が好ましく、15〜20がより好ましい。
前記炭化水素基は、飽和炭化水素基でもよく、不飽和結合(炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合等)を有する不飽和炭化水素基でもよい。不飽和炭化水素基に含まれる不飽和結合の数は1つでも2つ以上でもよい。
前記炭化水素基の具体例としては、−(CH2)14CH3、−(CH2)7CH=CH(CH2)5CH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH=CHCH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2等が挙げられる。
式(u2)中、Xは、硬化物の吸水性が低い点で、水素原子であることが好ましい。
前記炭化水素基の炭素数は10〜25が好ましく、15〜20がより好ましい。
前記炭化水素基は、飽和炭化水素基でもよく、不飽和結合(炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合等)を有する不飽和炭化水素基でもよい。不飽和炭化水素基に含まれる不飽和結合の数は1つでも2つ以上でもよい。
前記炭化水素基の具体例としては、−(CH2)14CH3、−(CH2)7CH=CH(CH2)5CH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH=CHCH3、−(CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2等が挙げられる。
式(u2)中、Xは、硬化物の吸水性が低い点で、水素原子であることが好ましい。
式(u2)中、ベンゼン環におけるR2の結合位置は、ホルムアルデヒドとの反応性の点で、水酸基の結合した位置(1位)に対してメタ位(3位または5位)が好ましい。なお、Xが水酸基である場合、1位は、Xの結合位置ではなく、式中に「OH」として示される水酸基の結合位置を示すものとする。
ベンゼン環におけるX、Yそれぞれの結合位置は特に限定されない。Xが水酸基である場合、ホルムアルデヒドとの反応性の点で、式中に「OH」として示される水酸基の結合した位置(1位)に対してメタ位が好ましい。Yがメチル基である場合、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位が好ましい。
ベンゼン環における単結合、−(CH2)m−*および−(CH2)n−*の結合位置はそれぞれ特に限定されない。典型的には、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位(2位または6位)およびパラ位(4位)のいずれかである。
ベンゼン環におけるX、Yそれぞれの結合位置は特に限定されない。Xが水酸基である場合、ホルムアルデヒドとの反応性の点で、式中に「OH」として示される水酸基の結合した位置(1位)に対してメタ位が好ましい。Yがメチル基である場合、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位が好ましい。
ベンゼン環における単結合、−(CH2)m−*および−(CH2)n−*の結合位置はそれぞれ特に限定されない。典型的には、水酸基の結合した位置(1位)に対してオルソ位(2位または6位)およびパラ位(4位)のいずれかである。
液状多価ヒドロキシ樹脂に含まれる重合体は、構成単位(u1)および構成単位(u2)に加えて、構成単位(u1)および構成単位(u2)以外の構成単位(以下、構成単位(u3)ともいう。)をさらに有していてもよい。
構成単位(u3)としては、たとえば、下記式(u31)で表される構成単位(以下、構成単位(u31)ともいう。)等が挙げられる。
構成単位(u3)としては、たとえば、下記式(u31)で表される構成単位(以下、構成単位(u31)ともいう。)等が挙げられる。
[式中、R3はアリル基である。]
式(u31)中のベンゼン環から伸びる結合手は、式(u1)中のベンゼン環から伸びる結合手と同様に、他の構成単位に結合するか、または水素原子に結合する。他の構成単位に結合する場合、該結合手は、該他の構成単位のメチレン基に結合する。また、メチレン基から伸びる結合手は、他の構成単位のベンゼン環に結合する。
液状多価ヒドロキシ樹脂の総質量に対する構成単位(u2)および化合物(m2)の合計質量の割合は、70〜90質量%であり、70〜85質量%が特に好ましい。
構成単位(u2)および化合物(m2)はいずれも、R2を有する。構成単位(u2)および化合物(m2)の割合が前記下限値以上であれば、アリル基が導入されていなくても(たとえば構成単位(u31)を有さなくても)、液状多価ヒドロキシ樹脂の常温での粘度が低い。また、低弾性率の硬化物が得られる。構成単位(u2)および化合物(m2)の割合が前記上限値以下であれば、硬化性および耐熱性が良好である。
構成単位(u2)および化合物(m2)の合計に対する構成単位(u2)の割合は、液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が800〜1600になる限り特に限定されない。
構成単位(u2)および化合物(m2)はいずれも、R2を有する。構成単位(u2)および化合物(m2)の割合が前記下限値以上であれば、アリル基が導入されていなくても(たとえば構成単位(u31)を有さなくても)、液状多価ヒドロキシ樹脂の常温での粘度が低い。また、低弾性率の硬化物が得られる。構成単位(u2)および化合物(m2)の割合が前記上限値以下であれば、硬化性および耐熱性が良好である。
構成単位(u2)および化合物(m2)の合計に対する構成単位(u2)の割合は、液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が800〜1600になる限り特に限定されない。
液状多価ヒドロキシ樹脂中の構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の割合は、液状多価ヒドロキシ樹脂の製造に使用したフェノール類の使用量から算出する方法や核磁気共鳴分光法等の公知の分析方法により確認できる。
液状多価ヒドロキシ樹脂中の構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の割合は、たとえば、後述する製造方法(i)により液状多価ヒドロキシ樹脂を製造する場合の化合物(m2)に対するホルムアルデヒドの比率、反応条件(触媒量・種、温度、時間)等により調整できる。
液状多価ヒドロキシ樹脂中の構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の割合は、たとえば、後述する製造方法(i)により液状多価ヒドロキシ樹脂を製造する場合の化合物(m2)に対するホルムアルデヒドの比率、反応条件(触媒量・種、温度、時間)等により調整できる。
液状多価ヒドロキシ樹脂は、環境面に優れ、エポキシ樹脂との硬化速度が速くなる点から、構成単位(u1)および構成単位(u2)を有する重合体、化合物(m2)以外のフェノール類およびホルムアルデヒドを含まないことが好ましい。
また、液状多価ヒドロキシ樹脂から構成単位(u2)および化合物(m2)を除いた残部は、構成単位(u1)であるか、または構成単位(u1)および構成単位(u3)からなることが好ましく、構成単位(u1)であることが特に好ましい。
また、液状多価ヒドロキシ樹脂から構成単位(u2)および化合物(m2)を除いた残部は、構成単位(u1)であるか、または構成単位(u1)および構成単位(u3)からなることが好ましく、構成単位(u1)であることが特に好ましい。
液状多価ヒドロキシ樹脂における構成単位(u3)の含有量は、エポキシ樹脂との硬化速度が速くなる点から、構成単位(u2)に対し、10質量%以下が好ましく、0質量%が特に好ましい。すなわち、液状多価ヒドロキシ樹脂は、構成単位(u3)を有さないことが特に好ましい。
液状多価ヒドロキシ樹脂における構成単位(u31)の含有量は、エポキシ樹脂との硬化速度が速くなる点から、構成単位(u2)に対し、10質量%以下が好ましく、0質量%が特に好ましい。すなわち、液状多価ヒドロキシ樹脂は、構成単位(u31)を有さないことが特に好ましい。
液状多価ヒドロキシ樹脂における構成単位(u31)の含有量は、エポキシ樹脂との硬化速度が速くなる点から、構成単位(u2)に対し、10質量%以下が好ましく、0質量%が特に好ましい。すなわち、液状多価ヒドロキシ樹脂は、構成単位(u31)を有さないことが特に好ましい。
液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量(Mw)は、800〜1600であり、900〜1600が好ましく、1000〜1600がより好ましい。Mwが小さいほど、液状多価ヒドロキシ樹脂の25℃における粘度が低くなる。Mwが前記上限値以下であれば、液状多価ヒドロキシ樹脂が常温で優れた流動性を示す。Mwが前記下限値以上であれば、エポキシ樹脂との反応性に優れ、硬化物の耐熱性が良好である。
液状多価ヒドロキシ樹脂の分散度(Mw/数平均分子量(Mn))は、1.4〜1.6が好ましい。
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。
液状多価ヒドロキシ樹脂の分散度(Mw/数平均分子量(Mn))は、1.4〜1.6が好ましい。
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。
液状多価ヒドロキシ樹脂の25℃における粘度は、100Pa・s以下が好ましく、50Pa・s以下がより好ましく、30Pa・s以下が特に好ましい。25℃における粘度が前記上限値以下であれば、流動性に優れる。液状多価ヒドロキシ樹脂の25℃における粘度は低いほど好ましく、粘度の下限は特に限定されない。
液状多価ヒドロキシ樹脂の25℃における粘度は、E型(コーンプレート型)粘度計により測定される。
液状多価ヒドロキシ樹脂の粘度は、液状多価ヒドロキシ樹脂のMw、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計質量の割合等により調整できる。
液状多価ヒドロキシ樹脂の25℃における粘度は、E型(コーンプレート型)粘度計により測定される。
液状多価ヒドロキシ樹脂の粘度は、液状多価ヒドロキシ樹脂のMw、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計質量の割合等により調整できる。
液状多価ヒドロキシ樹脂は、下記式(m1)で表される化合物(以下、化合物(m1)ともいう。)と、化合物(m2)と、ホルムアルデヒドとを反応させることにより製造できる。化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを反応させると、化合物(m1)または化合物(m2)に対するホルムアルデヒドの付加反応(メチロール化反応)と、生成したメチロール体と化合物(m1)または化合物(m2)との縮合反応が進行する。これにより、液状多価ヒドロキシ樹脂が生成する。
化合物(m1)、(m2)およびホルムアルデヒドとともに、化合物(m1)および化合物(m2)以外の他のフェノール類を反応させてもよい。
化合物(m1)、(m2)およびホルムアルデヒドとともに、化合物(m1)および化合物(m2)以外の他のフェノール類を反応させてもよい。
[式中、R1は水素原子またはメチル基であり、R2は炭素数10〜25の直鎖または分岐状の炭化水素基であり、Xは水素原子または水酸基であり、Yは水素原子またはメチル基である。]
式(m1)中のR1は、前記式(u1)中のR1と同じである。
反応に用いる化合物(m1)は、単一の化合物からなるものでも2種以上の混合物でもよく、たとえばフェノール、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。
化合物(m1)としては、安価である点および合成した樹脂が容易に液状化する点で、フェノール、オルソクレゾールまたはそれらの混合物が好ましく、オルソクレゾール、またはオルソクレゾールとフェノールとの混合物が特に好ましい。
反応に用いる化合物(m1)は、単一の化合物からなるものでも2種以上の混合物でもよく、たとえばフェノール、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。
化合物(m1)としては、安価である点および合成した樹脂が容易に液状化する点で、フェノール、オルソクレゾールまたはそれらの混合物が好ましく、オルソクレゾール、またはオルソクレゾールとフェノールとの混合物が特に好ましい。
式(m2)中のR2、Xはそれぞれ、前記式(u2)中のR2、Xと同じである。
反応に用いる化合物(m2)は、単一の化合物からなるものでも2種以上の混合物でもよく、たとえばカシューナットシェルリキッドおよびその精製物、カルダノール、カルドール(カードルともいう。)、2−メチルカルドール、アナカルド酸、ウルシオール等が挙げられる。
化合物(m2)としては、比較的安価であり、反応性の制御が容易であり、得られる樹脂が液状を呈しやすく、低弾性率の硬化物を得やすいことから、カシューナットシェルリキッドまたはその精製物が好ましい。カシューナットシェルリキッドには、カルダノールを含む複数の化合物(m2)が含まれることが多い。
カシューナットシェルリキッドまたはその精製物としては、カシューナットシェルリキッドまたはその精製物の全質量に対し、カルダノールの含有量が70〜100質量%、カルドールの含有量が0〜25質量%、メチルカルダノールの含有量が0〜5質量%であり、カルダノールとカルドールとメチルカルダノールとの合計量(有効成分量)が70質量%以上であるものが好ましい。
反応に用いる化合物(m2)は、単一の化合物からなるものでも2種以上の混合物でもよく、たとえばカシューナットシェルリキッドおよびその精製物、カルダノール、カルドール(カードルともいう。)、2−メチルカルドール、アナカルド酸、ウルシオール等が挙げられる。
化合物(m2)としては、比較的安価であり、反応性の制御が容易であり、得られる樹脂が液状を呈しやすく、低弾性率の硬化物を得やすいことから、カシューナットシェルリキッドまたはその精製物が好ましい。カシューナットシェルリキッドには、カルダノールを含む複数の化合物(m2)が含まれることが多い。
カシューナットシェルリキッドまたはその精製物としては、カシューナットシェルリキッドまたはその精製物の全質量に対し、カルダノールの含有量が70〜100質量%、カルドールの含有量が0〜25質量%、メチルカルダノールの含有量が0〜5質量%であり、カルダノールとカルドールとメチルカルダノールとの合計量(有効成分量)が70質量%以上であるものが好ましい。
他のフェノール類としては、たとえば、アリルフェノール等が挙げられる。他のフェノール類としてアリルフェノールを用いると、構成単位(u31)を有する液状多価ヒドロキシ樹脂が得られる。
液状多価ヒドロキシ樹脂の製造方法としては、以下の製造方法(i)が好ましい。
製造方法(i):化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、または化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、塩基性触媒の存在下で反応させ、その反応生成物と化合物(m1)とを酸性触媒の存在下で反応させて液状多価ヒドロキシ樹脂を得る方法。
製造方法(i):化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、または化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、塩基性触媒の存在下で反応させ、その反応生成物と化合物(m1)とを酸性触媒の存在下で反応させて液状多価ヒドロキシ樹脂を得る方法。
化合物(m1)と化合物(m2)とでは、化合物(m2)の方がホルムアルデヒドとの反応性が低い。そのため、これらを一括してホルムアルデヒドと反応させると、反応生成物中に未反応の化合物(m2)が残留しやすい。化合物(m2)が液状多価ヒドロキシ樹脂中に残留すると、硬化物性の低下を招く。また、化合物(m2)は高沸点であるため、残留した化合物(m2)は容易に除去できない。
そこで、まず、化合物(m1)を反応させる前に先に化合物(m2)を反応させる(化合物(m1)の不在下で反応させる)、または液状多価ヒドロキシ樹脂の製造に使用する全量のうちの一部の化合物(m1)の存在下で化合物(m2)を反応させる。
化合物(m2)とホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下で反応させると、化合物(m2)に1〜3分子のホルムアルデヒドが付加して下記式(3)で表されるメチロール体が生成する。化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下で反応させると、化合物(m1)、化合物(m2)それぞれに1〜3分子のホルムアルデヒドが付加して下記式(4)で表されるメチロール体、前記式(3)で表されるメチロール体が生成する。
このようにして生成したメチロール体に化合物(m1)を付加することで、液状多価ヒドロキシ樹脂中に化合物(m2)が残留することを抑制できる。
そこで、まず、化合物(m1)を反応させる前に先に化合物(m2)を反応させる(化合物(m1)の不在下で反応させる)、または液状多価ヒドロキシ樹脂の製造に使用する全量のうちの一部の化合物(m1)の存在下で化合物(m2)を反応させる。
化合物(m2)とホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下で反応させると、化合物(m2)に1〜3分子のホルムアルデヒドが付加して下記式(3)で表されるメチロール体が生成する。化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下で反応させると、化合物(m1)、化合物(m2)それぞれに1〜3分子のホルムアルデヒドが付加して下記式(4)で表されるメチロール体、前記式(3)で表されるメチロール体が生成する。
このようにして生成したメチロール体に化合物(m1)を付加することで、液状多価ヒドロキシ樹脂中に化合物(m2)が残留することを抑制できる。
[式中、R1、R2、XおよびYはそれぞれ前記と同様であり、kは1〜3の整数であり、hは1〜3の整数である。]
反応生成物と化合物(m1)との反応は、塩基性触媒の存在下でも進行するが、塩基性触媒の存在下では、1段目の反応で生成したメチロール体同士が反応して構成単位(u2)のみから構成される構造が生成する反応や、メチロール体が反応することで生成されるホルムアルデヒドにより、さらにメチロール体が生成される反応等の副反応が生じやすく、質量平均分子量が大きくなりやすい。
対して酸性触媒の存在下では、1段目の反応で生成したメチロール体と、過剰にある化合物(m1)との反応が優先的に進行しやすく、メチロール体の反応により生成されるホルムアルデヒドが過剰にある化合物(m1)と優先的に反応し、前記のような副反応が生じにくい。そのため質量平均分子量が前記上限値以下に制御された液状多価ヒドロキシ樹脂が得られやすい。
対して酸性触媒の存在下では、1段目の反応で生成したメチロール体と、過剰にある化合物(m1)との反応が優先的に進行しやすく、メチロール体の反応により生成されるホルムアルデヒドが過剰にある化合物(m1)と優先的に反応し、前記のような副反応が生じにくい。そのため質量平均分子量が前記上限値以下に制御された液状多価ヒドロキシ樹脂が得られやすい。
以下、製造方法(i)により液状多価ヒドロキシ樹脂を製造する場合について詳しく説明する。
製造方法(i)では、まず、化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、または化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、塩基性触媒の存在下で反応させる1段目の反応を行う。
化合物(m2)は、通常、液状多価ヒドロキシ樹脂の製造に使用される全量が1段目の反応に用いられる。
1段目の反応に用いられる化合物(m1)の量は、化合物(m2)に対し、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。前記上限値以下であれば、得られる多価ヒドロキシ樹脂の粘度がより低くなる傾向がある。この量の下限は特に限定されず、0質量%であってもよい。
化合物(m1)がフェノールを含む場合、フェノールの少なくとも一部を1段目で用いることで、フェノール単位をより確実に液状多価ヒドロキシ樹脂の構造中に導入できる。しかし、1段目の反応に用いられる化合物(m2)に対するフェノールの割合が多くなると、構成単位(u2)を有しない縮合体が増えたり、未反応のまま残存する化合物(m2)の量が増えたりして、硬化物性が低下するおそれがある。そのため、より優れた硬化物性を得る観点からは、1段目の反応に用いられるフェノールの量は、化合物(m2)の全量に対し、10質量%以下が好ましい。
ホルムアルデヒドは、固形のものを用いても水溶液を用いてもよい。安価であり、反応の制御が容易である点から、水溶液を用いることが好ましい。
製造方法(i)では、まず、化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、または化合物(m1)と化合物(m2)とホルムアルデヒドとを、塩基性触媒の存在下で反応させる1段目の反応を行う。
化合物(m2)は、通常、液状多価ヒドロキシ樹脂の製造に使用される全量が1段目の反応に用いられる。
1段目の反応に用いられる化合物(m1)の量は、化合物(m2)に対し、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。前記上限値以下であれば、得られる多価ヒドロキシ樹脂の粘度がより低くなる傾向がある。この量の下限は特に限定されず、0質量%であってもよい。
化合物(m1)がフェノールを含む場合、フェノールの少なくとも一部を1段目で用いることで、フェノール単位をより確実に液状多価ヒドロキシ樹脂の構造中に導入できる。しかし、1段目の反応に用いられる化合物(m2)に対するフェノールの割合が多くなると、構成単位(u2)を有しない縮合体が増えたり、未反応のまま残存する化合物(m2)の量が増えたりして、硬化物性が低下するおそれがある。そのため、より優れた硬化物性を得る観点からは、1段目の反応に用いられるフェノールの量は、化合物(m2)の全量に対し、10質量%以下が好ましい。
ホルムアルデヒドは、固形のものを用いても水溶液を用いてもよい。安価であり、反応の制御が容易である点から、水溶液を用いることが好ましい。
ホルムアルデヒドの塩基性触媒の存在下で反応させる量、つまり1段目の反応において、化合物(m2)、または化合物(m1)および化合物(m2)と反応させるホルムアルデヒドの量は、化合物(m2)に対して10〜80質量%が好ましく、20〜60質量%がより好ましい。
ホルムアルデヒドと化合物(m2)とのモル比(ホルムアルデヒド/化合物(m2))は、0.5〜4.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましい。
ホルムアルデヒドの量が前記範囲内で少ないほど、液状多価ヒドロキシ樹脂中の構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の含有量が多くなる傾向がある。ホルムアルデヒドの量が前記範囲内で多いほど、前記合計の含有量に対する化合物(m2)の割合が少なくなる傾向がある。
ホルムアルデヒドの量が少なすぎると、生成した液状多価ヒドロキシ樹脂中に未反応の化合物(m2)が多く残留し、ガラス転移温度や硬化速度等の硬化物性が低下するおそれがある。ホルムアルデヒドの量が多すぎると、生成した液状多価ヒドロキシ樹脂中に余剰のホルムアルデヒドが残留し、その除去が必要であり、コストアップに繋がり好ましくない。
なお、カシューナットシェルリキッドには化合物(m2)以外の成分が含まれることがある。カシューナットシェルリキッドを用いる場合、カシューナットシェルリキッドの有効成分の量(カルダノールとカルドールとメチルカルダノールとの合計量)が化合物(m2)の量である。
ホルムアルデヒドと化合物(m2)とのモル比(ホルムアルデヒド/化合物(m2))は、0.5〜4.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましい。
ホルムアルデヒドの量が前記範囲内で少ないほど、液状多価ヒドロキシ樹脂中の構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の含有量が多くなる傾向がある。ホルムアルデヒドの量が前記範囲内で多いほど、前記合計の含有量に対する化合物(m2)の割合が少なくなる傾向がある。
ホルムアルデヒドの量が少なすぎると、生成した液状多価ヒドロキシ樹脂中に未反応の化合物(m2)が多く残留し、ガラス転移温度や硬化速度等の硬化物性が低下するおそれがある。ホルムアルデヒドの量が多すぎると、生成した液状多価ヒドロキシ樹脂中に余剰のホルムアルデヒドが残留し、その除去が必要であり、コストアップに繋がり好ましくない。
なお、カシューナットシェルリキッドには化合物(m2)以外の成分が含まれることがある。カシューナットシェルリキッドを用いる場合、カシューナットシェルリキッドの有効成分の量(カルダノールとカルドールとメチルカルダノールとの合計量)が化合物(m2)の量である。
塩基性触媒としては、反応が進行すれば特に制限はない。たとえばアルカリ金属の水酸化物(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)、アンモニア水、3級アミン(トリエチルアミン等)、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属の酸化物および水酸化物、炭酸ナトリウム等のアルカリ性物質が挙げられる。塩基性触媒は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
1段目の反応において、塩基性触媒の使用量は、化合物(m1)と化合物(m2)との合計(化合物(m1)を反応させない場合は化合物(m2)のみ)に対して1.3〜40質量%が好ましく、6.7〜20質量%がより好ましい。
塩基性触媒と、化合物(m1)と化合物(m2)との合計(化合物(m1)を反応させない場合は化合物(m2)のみ)とのモル比(塩基性触媒/{化合物(m1)+化合物(m2)})は、0.1〜3.0が好ましく、0.5〜1.5がより好ましい。
塩基性触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。
塩基性触媒と、化合物(m1)と化合物(m2)との合計(化合物(m1)を反応させない場合は化合物(m2)のみ)とのモル比(塩基性触媒/{化合物(m1)+化合物(m2)})は、0.1〜3.0が好ましく、0.5〜1.5がより好ましい。
塩基性触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。
1段目の反応は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の炭素数1〜4のアルコールの存在下で行うことが好ましい。これにより、1段目の反応中に化合物(m2)や反応生成物が凝集することを防止できる。
炭素数1〜4のアルコールは1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。炭素数1〜4のアルコールとしては、メタノールが特に好ましい。
炭素数1〜4のアルコールの使用量は、化合物(m1)と化合物(m2)との合計(化合物(m1)を反応させない場合は化合物(m2)のみ)に対して10〜100質量%が好ましい。
この後の酸性触媒下での化合物(m1)との反応(2段目の反応)において、反応系に残存する炭素数1〜4のアルコールはアルキル化剤としても機能する。1段目の反応でメチロール化された化合物(m2)(式(3)のメチロール体)のメチロール基(−CH2OH)が炭素数1〜4のアルコールのアルキル基(以下、Rと略記する。)でキャップされ、−CH2O−Rとなる(キャップ化メチロール体)。これにより、メチロール基がそのままの状態で存在している場合に比べて、2段目の反応の際に化合物(m2)のメチロール体同士が反応するような副反応が生じにくい。
一方、前記メチロール体およびキャップ化メチロール体は、過剰に存在する化合物(m1)とは容易に反応するため、目的の樹脂が得られやすい。
炭素数1〜4のアルコールは1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。炭素数1〜4のアルコールとしては、メタノールが特に好ましい。
炭素数1〜4のアルコールの使用量は、化合物(m1)と化合物(m2)との合計(化合物(m1)を反応させない場合は化合物(m2)のみ)に対して10〜100質量%が好ましい。
この後の酸性触媒下での化合物(m1)との反応(2段目の反応)において、反応系に残存する炭素数1〜4のアルコールはアルキル化剤としても機能する。1段目の反応でメチロール化された化合物(m2)(式(3)のメチロール体)のメチロール基(−CH2OH)が炭素数1〜4のアルコールのアルキル基(以下、Rと略記する。)でキャップされ、−CH2O−Rとなる(キャップ化メチロール体)。これにより、メチロール基がそのままの状態で存在している場合に比べて、2段目の反応の際に化合物(m2)のメチロール体同士が反応するような副反応が生じにくい。
一方、前記メチロール体およびキャップ化メチロール体は、過剰に存在する化合物(m1)とは容易に反応するため、目的の樹脂が得られやすい。
1段目の反応での反応温度は、0〜100℃が好ましく、30〜60℃がより好ましい。反応温度があまりに低いと反応は進まず、あまりに高すぎると反応をコントロールすることが難しくなり、目的の液状多価ヒドロキシ樹脂を安定的に得ることが難しくなる。
1段目の反応の終了時、1段目の反応で得られた反応生成物に酸を添加して塩基性触媒を中和してもよい。
1段目の反応の終了時、1段目の反応で得られた反応生成物に酸を添加して塩基性触媒を中和してもよい。
次に、1段目の反応で得られた反応生成物と化合物(m1)とを酸性触媒の存在下で反応させる2段目の反応を行う。
化合物(m1)の塩基性触媒の存在下で反応させる量および酸性触媒の存在下で反応させる量の合計量、つまり、1段目の反応における化合物(m1)の使用量と2段目の反応における化合物(m1)の使用量との合計量は、1段目の反応で使用した化合物(m2)に対して、72〜361質量%が好ましく、108〜324質量%がより好ましい。
1段目の反応における化合物(m1)の使用量と2段目の反応における化合物(m1)の使用量との合計量と、1段目の反応で使用した化合物(m2)とのモル比(化合物(m1)/化合物(m2))は、2.0〜10.0が好ましく、3.0〜9.0がより好ましい。
化合物(m1)の比率が低すぎると、液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が大きくなり、常温での粘度が高くなる。化合物(m1)の比率が高すぎると、歩留まり低下し、コストアップに繋がる。
1段目の反応における化合物(m1)の使用量と2段目の反応における化合物(m1)の使用量との合計量と、1段目の反応で使用した化合物(m2)とのモル比(化合物(m1)/化合物(m2))は、2.0〜10.0が好ましく、3.0〜9.0がより好ましい。
化合物(m1)の比率が低すぎると、液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が大きくなり、常温での粘度が高くなる。化合物(m1)の比率が高すぎると、歩留まり低下し、コストアップに繋がる。
酸性触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、p−トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、三フッ化ホウ素、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化亜鉛等が挙げられる。酸性触媒は1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記の内、比較的安価に入手できる点では、塩酸、硫酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸が好ましい。
前記の内、比較的安価に入手できる点では、塩酸、硫酸、シュウ酸、p−トルエンスルホン酸が好ましい。
2段目の反応において、酸性触媒の使用量は、1段目の反応で使用した化合物(m2)に対して0.04〜12.6質量%が好ましく、0.4〜4.2質量%がより好ましい。
酸性触媒と化合物(m2)とのモル比(酸性触媒/化合物(m2))は、0.001〜0.3が好ましく、0.01〜0.1がより好ましい。
酸性触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。
酸性触媒と化合物(m2)とのモル比(酸性触媒/化合物(m2))は、0.001〜0.3が好ましく、0.01〜0.1がより好ましい。
酸性触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。
2段目の反応での反応温度は、30〜150℃が好ましく、80〜120℃がより好ましい。反応温度があまりに低いと反応は進まず、あまりに高すぎると反応をコントロールすることが難しくなり、目的の液状多価ヒドロキシ樹脂を安定的に得ることが難しくなる。
2段目の反応により得られる反応生成物は、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の割合が70〜90質量%であり、質量平均分子量が800〜1600であれば、そのまま本発明の液状多価ヒドロキシ樹脂とすることができる。
2段目の反応の後、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。未反応のホルムアルデヒドおよび化合物(m1)は洗浄や蒸留等により除去することが好ましい。他のフェノール類を用いた場合は他のフェノール類も除去することが好ましい。
2段目の反応の後、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。未反応のホルムアルデヒドおよび化合物(m1)は洗浄や蒸留等により除去することが好ましい。他のフェノール類を用いた場合は他のフェノール類も除去することが好ましい。
製造方法(i)において、化合物(m1)、(m2)およびホルムアルデヒドとともに他のフェノール類を反応させる場合、他のフェノール類を反応させるタイミングは、ホルムアルデヒドとの反応性に応じて適宜設定できる。たとえば一段目の反応の際に反応させてもよく、二段目の反応の際に反応させてもよく、それらの両方の際に反応させてもよい。
他のフェノール類がアリルフェノールである場合、アリルフェノールは、化合物(m1)と同様、化合物(m2)よりもホルムアルデヒドとの反応性が高い。そのため、他のフェノール類がアリルフェノールである場合、化合物(m2)とホルムアルデヒドとを反応させた後、その反応生成物と反応させることが好ましい。つまり、化合物(m2)とホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下で反応させ、その反応生成物と化合物(m1)と他のフェノール類とを酸性触媒の存在下で反応させることが好ましい。
他のフェノール類がアリルフェノールである場合、アリルフェノールは、化合物(m1)と同様、化合物(m2)よりもホルムアルデヒドとの反応性が高い。そのため、他のフェノール類がアリルフェノールである場合、化合物(m2)とホルムアルデヒドとを反応させた後、その反応生成物と反応させることが好ましい。つまり、化合物(m2)とホルムアルデヒドとを塩基性触媒の存在下で反応させ、その反応生成物と化合物(m1)と他のフェノール類とを酸性触媒の存在下で反応させることが好ましい。
硬化剤の総質量に対する液状多価ヒドロキシ樹脂の割合は、5〜100質量%が好ましく、10〜90質量%がより好ましく、20〜80質量%がさらに好ましい。液状多価ヒドロキシ樹脂の割合が前記下限値以上であれば、配合する他硬化剤の物性に被着体への密着性が付与される。液状多価ヒドロキシ樹脂の割合が前記上限値以下であれば、接着剤の硬化物の被着体への密着性に優れる。
[他の硬化剤]
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、軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂や、トリフェニルメタ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。
本発明の接着剤は、接着剤の硬化物の耐熱性に優れる点では、硬化剤が、液状多価ヒドロキシ樹脂に加えて軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂を含むことが好ましい。
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、軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂や、トリフェニルメタ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。
本発明の接着剤は、接着剤の硬化物の耐熱性に優れる点では、硬化剤が、液状多価ヒドロキシ樹脂に加えて軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂を含むことが好ましい。
フェノールノボラック樹脂としては、たとえば、ストレートフェノールノボラック樹脂、ビフェニル変性ノボラック樹脂、アラルキル変性ノボラック樹脂、ナフタレン変性ノボラック樹脂、トリスフェニルメタン型ノボラック樹脂等が挙げられる。フェノールノボラック樹脂としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
フェノールノボラック樹脂の軟化点は、60℃以上であり、70〜120℃が好ましく、80〜100℃がより好ましい。軟化点が前記下限値以上であれば、接着剤の硬化物の耐熱性および低弾性率に優れる。軟化点が前記上限値以下であれば、接着剤の硬化物の耐熱性に優れる。
フェノールノボラック樹脂のMwは、500〜5000が好ましく、600〜4000がより好ましい。フェノールノボラック樹脂のMwが前記下限値以上であれば、接着剤の硬化物の耐熱性および低弾性率に優れる。フェノールノボラック樹脂のMwが前記上限値以下であれば、接着剤の硬化物の耐熱性に優れる。
液状多価ヒドロキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂の合計を100質量%としたときのフェノールノボラック樹脂の割合は、0〜95質量%が好ましく、20〜80質量%がより好ましい。質量比が前記下限値以上であれば、接着剤の硬化物の被着体への密着性に優れる。質量比が前記上限値以下であれば、本来のフェノールノボラック樹脂の物性が発現しやすく、被着体への密着性も付与される。
硬化剤の25℃における粘度は、100Pa・s以下が好ましく、50Pa・s以下がより好ましく、30Pa・s以下が特に好ましい。硬化剤の25℃における粘度が前記上限値以下であれば、流動性に優れる。硬化剤の25℃における粘度は低いほど好ましく、粘度の下限は特に限定されない。
硬化剤の25℃における粘度は、E型(コーンプレート型)粘度計により測定される。
硬化剤の25℃における粘度は、E型(コーンプレート型)粘度計により測定される。
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂としては、特に限定されず、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、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、スチルベン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂、リン原子含有エポキシ樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、特に限定されず、たとえば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、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、スチルベン型エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂、リン原子含有エポキシ樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂として、液状多価ヒドロキシ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。水酸基のエポキシ化は、公知の方法により実施できる。たとえば液状多価ヒドロキシ樹脂とエピクロロヒドリンとを反応させることで、液状多価ヒドロキシ樹脂の水酸基の一部又は全部が−OZ(ここで、Z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。
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。
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。
接着剤中の硬化剤の水酸基当量に対するエポキシ樹脂のエポキシ基当量の当量比(エポキシ基/水酸基)は、0.7〜1.5が好ましく、0.9〜1.1がより好ましい。当量比が前記範囲内であれば、得られる硬化物がより低弾性率なものになる。
(他の成分)
接着剤は、エポキシ樹脂および硬化剤に加えて、エポキシ樹脂および硬化剤以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、たとえば、硬化促進剤、充填材(フィラー)、離型剤、表面処理剤、着色剤、可撓性付与剤、溶剤等が挙げられる。
接着剤は、エポキシ樹脂および硬化剤に加えて、エポキシ樹脂および硬化剤以外の他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、たとえば、硬化促進剤、充填材(フィラー)、離型剤、表面処理剤、着色剤、可撓性付与剤、溶剤等が挙げられる。
硬化促進剤としては、特に限定されず、公知の硬化促進剤であってよい。たとえばリン系化合物、第3級アミン、イミダゾール化合物、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。リン系化合物としては、トリフェニルホスフィン、トリス−2,6−ジメトキシフェニルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、亜リン酸トリフェニル等が挙げられる。第3級アミンとしては、2−ジメチルアミノメチルフェノール、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等が挙げられる。イミダゾール化合物としては、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−エチル−4−メチルイミダゾール等が挙げられる。これらの硬化促進剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硬化促進剤としては、硬化性、耐熱性、電気特性がより優れる点、耐湿信頼性が低下しにくい点で、リン系化合物(特にトリフェニルホスフィン)、イミダゾール化合物が好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂に対し、0.1〜5質量%が好ましい。
硬化促進剤としては、硬化性、耐熱性、電気特性がより優れる点、耐湿信頼性が低下しにくい点で、リン系化合物(特にトリフェニルホスフィン)、イミダゾール化合物が好ましい。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂に対し、0.1〜5質量%が好ましい。
充填材(フィラー)としては、結晶性シリカ粉、溶融性シリカ粉、石英ガラス粉、タルク、ケイ酸カルシウム粉、ケイ酸ジルコニウム粉、アルミナ粉、炭酸カルシウム粉等が挙げられ、結晶性シリカ粉、溶融性シリカ粉が好ましい。
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。
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。
溶剤としては、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤等を溶解するものであれば特に制限はなく、典型的には、極性溶剤が用いられる。極性溶剤としては、たとえばアセトン、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−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、エタノール、ブタノール、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブ、エチルジグリコールアセテート、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メチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
本発明の接着剤は、エポキシ樹脂と、硬化剤と、必要に応じて用いる他の成分とを混合することにより調製できる。各成分の混合は、常法により行うことができる。
本発明の接着剤の用途は、特に限定されず、金属、特に銅に対する密着性に優れることから、半導体チップ等の電子部品におけるアンダーフィル材等の封止材料として好適に使用できる。
以上説明したように、本発明の接着剤は、エポキシ樹脂と、特定の条件を満たす液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含んでいるため、金属製の被着体に対しても密着性に優れている。優れた密着性が得られる要因としては、以下のように考えられる。硬化剤に構成単位(u1)および構成単位(u2)を有する液状多価ヒドロキシ樹脂を用いることで、構成単位(u2)のR2が水酸基の水素結合を阻害するため液状を呈し、硬化物中の構成単位(u2)のR2により接着剤の硬化物が低弾性率化し、また高靭性化する。そのため、接着剤の硬化物の被着体に対するアンカー効果が高まり、優れた密着性が得られると考えられる。
<積層体>
本発明の積層体は、複数の被着体が接着剤層を介して積層され、前記接着剤層が本発明の接着剤の硬化物からなる積層体である。
本発明の積層体の積層構成は、特に限定されず、たとえば、被着体/接着剤層/被着体の3層構成、被着体/接着剤層/被着体/接着剤層/被着体の5層構成が挙げられる。
本発明の積層体は、複数の被着体が接着剤層を介して積層され、前記接着剤層が本発明の接着剤の硬化物からなる積層体である。
本発明の積層体の積層構成は、特に限定されず、たとえば、被着体/接着剤層/被着体の3層構成、被着体/接着剤層/被着体/接着剤層/被着体の5層構成が挙げられる。
被着体の形状、サイズおよび厚みは、特に限定されず、適宜設定できる。
被着体を構成する材料としては、特に限定されず、たとえば、銅、アルミニウム、アルミニウム合金(銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケル等との合金)、ニッケル、銀、金等の金属、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル等の樹脂が挙げられる。被着体を構成する材料としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
被着体を構成する材料としては、特に限定されず、たとえば、銅、アルミニウム、アルミニウム合金(銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、ニッケル等との合金)、ニッケル、銀、金等の金属、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエステル等の樹脂が挙げられる。被着体を構成する材料としては、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明は、被着体が金属の場合でも接着剤層と被着体との密着性に優れるため、被着体を構成する材料が金属、特に銅、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルである場合に有効である。
本発明の積層体においては、複数の被着体の少なくとも1つが金属板であることが好ましく、銅板であることが特に好ましい。
本発明の積層体においては、複数の被着体の少なくとも1つが金属板であることが好ましく、銅板であることが特に好ましい。
本発明の積層体の製造方法は、特に限定されず、たとえば、被着体の表面に本発明の接着剤を塗布し、別の被着体を重ね合せた後に加熱して接着剤を硬化させる方法が挙げられる。
接着剤の硬化は、温度を100〜200℃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30秒間以上1時間以下の硬化を行った後、さらに、前記の好適な温度で1〜20時間の後硬化を行う方法が挙げられる。
接着剤の硬化は、温度を100〜200℃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30秒間以上1時間以下の硬化を行った後、さらに、前記の好適な温度で1〜20時間の後硬化を行う方法が挙げられる。
本発明の積層体は、本発明の接着剤の硬化物からなる接着剤層を介して被着体を積層しているため、接着剤層と被着体との密着性に優れている。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
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。
以下の各例において「%」は、特に限定のない場合は「質量%」を示す。
[質量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)]
質量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、下記の測定装置およびカラムを使用し、ゲル浸透クロマトグラフ分析(GPC)により、標準物質をポリスチレンとして測定した。
測定装置:東ソー社製 HLC8120GPC、
カラム:TSKgel G3000H+G2000H+G2000H。
質量平均分子量(Mw)および分散度(Mw/Mn)は、下記の測定装置およびカラムを使用し、ゲル浸透クロマトグラフ分析(GPC)により、標準物質をポリスチレンとして測定した。
測定装置:東ソー社製 HLC8120GPC、
カラム:TSKgel G3000H+G2000H+G2000H。
[水酸基当量]
自動滴定装置(平沼産業製COM−1700S)を用い、無水酢酸によるアセチル化法で水酸基当量を測定した。
自動滴定装置(平沼産業製COM−1700S)を用い、無水酢酸によるアセチル化法で水酸基当量を測定した。
[粘度]
25℃に設定したE型粘度計(TOKIMEC製)により粘度を測定した。
25℃に設定したE型粘度計(TOKIMEC製)により粘度を測定した。
[軟化点]
JIS K 6910に従って軟化点を測定した。
JIS K 6910に従って軟化点を測定した。
[ゲル化時間]
175℃にてJIS K 6910:2007に準じた方法によりゲル化時間を測定した。
175℃にてJIS K 6910:2007に準じた方法によりゲル化時間を測定した。
[曲げ弾性率]
接着剤をプラスチック製の型に投入し、120℃で1時間加熱して硬化させ、離形した後に150℃で1時間加熱して後硬化反応を実施し、幅10mm×長さ80mm×厚さ4mmの試料片を得た。
引張圧縮試験機(ストログラフV10−C、東洋精機製)を使用し、JIS K 6911−1995に準拠した方法により試料片の曲げ弾性率(GPa)を測定した。
接着剤をプラスチック製の型に投入し、120℃で1時間加熱して硬化させ、離形した後に150℃で1時間加熱して後硬化反応を実施し、幅10mm×長さ80mm×厚さ4mmの試料片を得た。
引張圧縮試験機(ストログラフV10−C、東洋精機製)を使用し、JIS K 6911−1995に準拠した方法により試料片の曲げ弾性率(GPa)を測定した。
[引張せん断強度]
2枚の無酸素銅板C1020P(幅10mm×長さ50mm×厚さ1mm)の長さ方向の端部同士を、互いの接着面が幅10mm×長さ10mmとなるように接着剤を介して重ね合わせ、180℃で5時間加熱して接着剤を硬化させて試験片を得た。接着剤の使用量は0.2gとした。
また、2枚の無酸素銅板の代わりに、2枚のアルミニウム合金板JIS H 4000 A2017P(幅10mm×長さ50mm×厚さ1mm)、または2枚の無電解ニッケルメッキ板JIS G 3141 SPCC−SB(幅10mm×長さ50mm×厚さ0.8mm)を用いる以外は同様にして試験片を得た。
引張圧縮試験機(ストログラフV10−C、東洋精機製)を使用し、室温(22〜25℃)、チャック間距離70mm、せん断速度5mm/分の条件で試験片を長さ方向に引っ張る引張試験を行い、試験片の破断時の荷重(N)と試験片の接着面積(mm2)から引張せん断強度(MPa)を算出した。
2枚の無酸素銅板C1020P(幅10mm×長さ50mm×厚さ1mm)の長さ方向の端部同士を、互いの接着面が幅10mm×長さ10mmとなるように接着剤を介して重ね合わせ、180℃で5時間加熱して接着剤を硬化させて試験片を得た。接着剤の使用量は0.2gとした。
また、2枚の無酸素銅板の代わりに、2枚のアルミニウム合金板JIS H 4000 A2017P(幅10mm×長さ50mm×厚さ1mm)、または2枚の無電解ニッケルメッキ板JIS G 3141 SPCC−SB(幅10mm×長さ50mm×厚さ0.8mm)を用いる以外は同様にして試験片を得た。
引張圧縮試験機(ストログラフV10−C、東洋精機製)を使用し、室温(22〜25℃)、チャック間距離70mm、せん断速度5mm/分の条件で試験片を長さ方向に引っ張る引張試験を行い、試験片の破断時の荷重(N)と試験片の接着面積(mm2)から引張せん断強度(MPa)を算出した。
<製造例1>
精製カシューナットシェルリキッド(精製CNSL)として、GOLDEN CASHEW PRODUCTS PVT社製、商品名:CARDANOLを用意した。この精製CNSLは、カルダノールの含有量が90.44%、カルドールの含有量が4.02%、メチルカルドールの含有量が1.04%で、それらの合計(有効成分量)が95.5%であった。
温度計、撹拌機、冷却管を備えた内容量3Lのガラス製フラスコに、精製CNSL300g、フェノール6g、メタノール150g、50%ホルムアルデヒド水溶液120g(2.0モル、精製CNSLに対し40%)を仕込み、その混合液に30%水酸化ナトリウム水溶液133gを35℃で2時間かけて滴下した。その後、35℃にて精製CNSLのメチロール化反応を6時間行った。次いで、オルソクレゾールを648g(6モル、精製CNSLに対し216%)添加し、30%酢酸220gを用いて中和した後、水洗を行い、中和塩を除去後、シュウ酸6.49gを添加して系内を酸性にし、100℃で4時間、オルソクレゾールの付加反応を行った。次いで、水洗を行い、その後、過剰のオルソクレゾールを留去し、液状多価ヒドロキシ樹脂Aを得た。
液状多価ヒドロキシ樹脂Aの25℃における粘度は25.1Pa・s、Mwは1380、Mw/Mnは1.492、水酸基当量は203g/eqであった。また、液状多価ヒドロキシ樹脂Aの全質量に対して、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計質量の割合は75.4%(残部が24.6%)、化合物(m2)の質量の割合は6.6%であった。これらの割合は、液状多価ヒドロキシ樹脂Aの質量、使用した精製CNSL量およびGPCにより求めた(以下、同様。)。
精製カシューナットシェルリキッド(精製CNSL)として、GOLDEN CASHEW PRODUCTS PVT社製、商品名:CARDANOLを用意した。この精製CNSLは、カルダノールの含有量が90.44%、カルドールの含有量が4.02%、メチルカルドールの含有量が1.04%で、それらの合計(有効成分量)が95.5%であった。
温度計、撹拌機、冷却管を備えた内容量3Lのガラス製フラスコに、精製CNSL300g、フェノール6g、メタノール150g、50%ホルムアルデヒド水溶液120g(2.0モル、精製CNSLに対し40%)を仕込み、その混合液に30%水酸化ナトリウム水溶液133gを35℃で2時間かけて滴下した。その後、35℃にて精製CNSLのメチロール化反応を6時間行った。次いで、オルソクレゾールを648g(6モル、精製CNSLに対し216%)添加し、30%酢酸220gを用いて中和した後、水洗を行い、中和塩を除去後、シュウ酸6.49gを添加して系内を酸性にし、100℃で4時間、オルソクレゾールの付加反応を行った。次いで、水洗を行い、その後、過剰のオルソクレゾールを留去し、液状多価ヒドロキシ樹脂Aを得た。
液状多価ヒドロキシ樹脂Aの25℃における粘度は25.1Pa・s、Mwは1380、Mw/Mnは1.492、水酸基当量は203g/eqであった。また、液状多価ヒドロキシ樹脂Aの全質量に対して、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計質量の割合は75.4%(残部が24.6%)、化合物(m2)の質量の割合は6.6%であった。これらの割合は、液状多価ヒドロキシ樹脂Aの質量、使用した精製CNSL量およびGPCにより求めた(以下、同様。)。
<製造例2>
温度計、撹拌機、冷却管を備えた内容量3Lのガラス製フラスコに、製造例1で用いたのと同じ精製CNSL300g、メタノール150g、50%ホルムアルデヒド水溶液120g(2.0モル、精製CNSLに対し40%)を仕込み、その混合液に30%水酸化ナトリウム水溶液133gを35℃で2時間かけて滴下した。その後、35℃にて精製CNSLのメチロール化反応を6時間行った。次いで、オルソクレゾールを648g(6モル、精製CNSLに対し216%)添加し、水洗を行い、中和塩を除去後、シュウ酸6.49gを添加して系内を酸性にし、100℃で4時間、オルソクレゾールの付加反応を行った。次いで、水洗を行い、その後、過剰のオルソクレゾールを留去し、液状多価ヒドロキシ樹脂Bを得た。
液状多価ヒドロキシ樹脂Bの25℃における粘度は24.4Pa・s、Mwは1374、Mw/Mnは1.489、水酸基当量は201g/eqであった。また、液状多価ヒドロキシ樹脂Bの全質量に対して、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の割合は75.5%(残部が24.5%)、化合物(m2)の割合は6.3%であった。
温度計、撹拌機、冷却管を備えた内容量3Lのガラス製フラスコに、製造例1で用いたのと同じ精製CNSL300g、メタノール150g、50%ホルムアルデヒド水溶液120g(2.0モル、精製CNSLに対し40%)を仕込み、その混合液に30%水酸化ナトリウム水溶液133gを35℃で2時間かけて滴下した。その後、35℃にて精製CNSLのメチロール化反応を6時間行った。次いで、オルソクレゾールを648g(6モル、精製CNSLに対し216%)添加し、水洗を行い、中和塩を除去後、シュウ酸6.49gを添加して系内を酸性にし、100℃で4時間、オルソクレゾールの付加反応を行った。次いで、水洗を行い、その後、過剰のオルソクレゾールを留去し、液状多価ヒドロキシ樹脂Bを得た。
液状多価ヒドロキシ樹脂Bの25℃における粘度は24.4Pa・s、Mwは1374、Mw/Mnは1.489、水酸基当量は201g/eqであった。また、液状多価ヒドロキシ樹脂Bの全質量に対して、構成単位(u2)および化合物(m2)の合計の割合は75.5%(残部が24.5%)、化合物(m2)の割合は6.3%であった。
<製造例3>
温度計、撹拌機、冷却管を備えた内容量2Lのガラス製フラスコに、フェノール941g(10.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液419g(6.97モル)、シュウ酸4.7g(0.037モル)を仕込み、100℃まで昇温し4時間還流反応を行った。次いで、水洗を行い、その後、過剰のフェノールを留去し、フェノールノボラック樹脂Cを得た。
フェノールノボラック樹脂Cの軟化点は95.5℃、Mwは2100、Mw/Mnは2.391、水酸基当量は103g/eqであった。
温度計、撹拌機、冷却管を備えた内容量2Lのガラス製フラスコに、フェノール941g(10.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液419g(6.97モル)、シュウ酸4.7g(0.037モル)を仕込み、100℃まで昇温し4時間還流反応を行った。次いで、水洗を行い、その後、過剰のフェノールを留去し、フェノールノボラック樹脂Cを得た。
フェノールノボラック樹脂Cの軟化点は95.5℃、Mwは2100、Mw/Mnは2.391、水酸基当量は103g/eqであった。
<実施例1>
硬化剤として製造例1で得た液状多価ヒドロキシ樹脂A、エポキシ樹脂としてビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(製品名「エピコート806」、三菱化学社製)、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン(和光純薬工業社製)を用い、表1に示す配合量でそれらを混合して接着剤を得た。接着剤における硬化剤中の水酸基当量に対するエポキシ樹脂中のエポキシ基当量の当量比は1とした。
硬化剤として製造例1で得た液状多価ヒドロキシ樹脂A、エポキシ樹脂としてビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(製品名「エピコート806」、三菱化学社製)、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン(和光純薬工業社製)を用い、表1に示す配合量でそれらを混合して接着剤を得た。接着剤における硬化剤中の水酸基当量に対するエポキシ樹脂中のエポキシ基当量の当量比は1とした。
<実施例2および比較例1>
硬化剤の種類、および各成分の配合量を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤を得た。
硬化剤の種類、および各成分の配合量を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤を得た。
<実施例3>
硬化剤として、液状多価ヒドロキシ樹脂Aとフェノールノボラック樹脂Cとを、これらの樹脂の合計を100質量%としたときに、それぞれ50質量%ずつとなるように用い、各成分の配合量を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤を得た。
硬化剤として、液状多価ヒドロキシ樹脂Aとフェノールノボラック樹脂Cとを、これらの樹脂の合計を100質量%としたときに、それぞれ50質量%ずつとなるように用い、各成分の配合量を表1に示すとおりに変更した以外は、実施例1と同様にして接着剤を得た。
各例で用いた硬化剤の粘度、各成分の配合量、並びに、接着剤のゲル化時間、曲げ弾性率および引張せん断強度の測定結果を表1に示す。なお、表1におけるA、Bは、製造例1、2で得た液状多価ヒドロキシ樹脂A、Bを示し、Cは製造例3で得たフェノールノボラック樹脂Cを示す。
表1に示すように、エポキシ樹脂と、本発明で規定する特定の液状多価ヒドロキシ樹脂を含む実施例1、2の接着剤は、曲げ弾性率が低く柔軟性に優れ、破断時荷重および引張せん断強度が高く銅板、アルミニウム合金板、ニッケル板に対する密着性に優れていた。また、硬化剤として液状多価ヒドロキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂を併用した実施例3でも、破断時荷重および引張せん断強度が高く銅板に対する密着性に優れていた。また、実施例1〜3におけるゲル化時間は充分に短かった。
一方、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂のみを使用した比較例1では、実施例1〜3に比べて破断時荷重および引張せん断強度が低く、銅板、アルミニウム合金板、ニッケルに対する密着性が劣っていた。
一方、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂のみを使用した比較例1では、実施例1〜3に比べて破断時荷重および引張せん断強度が低く、銅板、アルミニウム合金板、ニッケルに対する密着性が劣っていた。
Claims (6)
- エポキシ樹脂と、液状多価ヒドロキシ樹脂を含む硬化剤とを含み、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂は、下記式(u1)で表される構成単位と、下記式(u2)で表される構成単位とを有し、かつ下記式(m2)で表される化合物を含み、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂の総質量に対する前記式(u2)で表される構成単位と前記式(m2)で表される化合物との合計質量の割合が70〜90質量%であり、
前記液状多価ヒドロキシ樹脂の質量平均分子量が800〜1600である、接着剤。
- 前記硬化剤が、軟化点が60℃以上のフェノールノボラック樹脂をさらに含む、請求項1または2に記載の接着剤。
- 前記硬化剤の25℃における粘度が100Pa・s以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の接着剤。
- 複数の被着体が接着剤層を介して積層され、
前記接着剤層が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の接着剤の硬化物からなる、積層体。 - 複数の前記被着体の少なくとも1つが、金属板である、請求項5に記載の積層体。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP6948485B1 (ja) * | 2021-06-02 | 2021-10-13 | 大日精化工業株式会社 | 溶融押出ラミネート用アンカーコート剤及び積層体 |
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2017
- 2017-06-14 JP JP2017116614A patent/JP2019001879A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP6948485B1 (ja) * | 2021-06-02 | 2021-10-13 | 大日精化工業株式会社 | 溶融押出ラミネート用アンカーコート剤及び積層体 |
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