JP2023000658A - Dihydroxy compound, epoxy resin, production method thereof, and epoxy resin composition and cured product that are based thereon - Google Patents

Dihydroxy compound, epoxy resin, production method thereof, and epoxy resin composition and cured product that are based thereon Download PDF

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Koichiro Ogami
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Abstract

To provide a dihydroxy compound and an epoxy resin thereof that are capable of forming a cured product meeting requirements for high heat resistance and high thermal conductance and also having excellent incombustibility and the like, and that are useful in applications such as lamination, molding, casting and bonding.SOLUTION: The invention provides: a dihydroxy compound represented by the general formula (1) in the figure, where n represents a number from 0 to 1; and an epoxy resin obtained by reacting the dihydroxy compound with epichlorohydrin.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、高熱伝導性に優れるとともに、耐熱性、耐湿性等にも優れた硬化物を与えるエポキシ樹脂、その前駆体であるジヒドロキシ化合物及びそれを用いたエポキシ樹脂組成物並びにその硬化物に関するものであり、プリント配線板、半導体封止等の電気電子分野の絶縁材料等に好適に使用される。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an epoxy resin that provides a cured product having excellent heat resistance, moisture resistance, etc., as well as excellent thermal conductivity, a dihydroxy compound that is a precursor thereof, an epoxy resin composition using the same, and a cured product thereof. It is suitably used as an insulating material in the electrical and electronic field such as printed wiring boards and semiconductor encapsulation.

近年、特に先端材料分野の進歩にともない、より高性能なベース樹脂の開発が求められている。例えば、パワーデバイスなどの素子を保護する目的で使用されるエポキシ樹脂は、素子が放出する多量の熱に対応するため、耐熱性に加えて、熱伝導率の向上が求められている。 In recent years, the development of higher-performance base resins has been demanded, especially with advances in the field of advanced materials. For example, epoxy resins, which are used to protect elements such as power devices, are required to have improved thermal conductivity in addition to heat resistance in order to cope with a large amount of heat emitted by the elements.

しかしながら、従来より知られているエポキシ樹脂には、これらの要求を十分に満足するものは未だ知られていない。例えば、特許文献1~3には、剛直なメソゲン基を有する液晶性のエポキシ樹脂およびそれを用いたエポキシ樹脂組成物が提案されているが、耐熱性および高熱伝導性の点で十分ではなかった。特許文献2,4および非特許文献1にはベンゼン骨格をベースとしたアゾメチン基を持つエポキシ樹脂および組成物が記載されているが、依然として、耐熱性および高熱伝導性に課題があった。 However, none of the conventionally known epoxy resins has been known to fully satisfy these requirements. For example, Patent Documents 1 to 3 propose a liquid crystalline epoxy resin having a rigid mesogenic group and an epoxy resin composition using the same, but the heat resistance and high thermal conductivity were not sufficient. . Patent Documents 2 and 4 and Non-Patent Document 1 describe epoxy resins and compositions having an azomethine group based on a benzene skeleton, but still have problems with heat resistance and high thermal conductivity.

特開平11-323162号公報JP-A-11-323162 特開2004-331811号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-331811 特開平9-118673号公報JP-A-9-118673 特開平8-73564号公報JP-A-8-73564

M. Ochi, H. Takashima, Polymer 42, 2379(2001)M. Ochi, H. Takashima, Polymer 42, 2379 (2001)

従って、本発明の目的は、近時の高熱伝導性、高耐熱性の要求に応え、難燃性等にも優れた硬化物を得ることができ、積層、成形、注型、接着等の用途に有用なエポキシ樹脂およびその前駆体であるジヒドロキシ化合物、更にはその製造方法並びにそれを用いたエポキシ樹脂組成物、更にはその硬化物を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to meet the recent demands for high thermal conductivity and high heat resistance, to obtain a cured product excellent in flame retardancy, etc., and to use it for lamination, molding, casting, adhesion, etc. The purpose of the present invention is to provide an epoxy resin useful for , a dihydroxy compound which is a precursor thereof, a method for producing the same, an epoxy resin composition using the same, and a cured product thereof.

すなわち、本発明は下記一般式(1)で表される新規ジヒドロキシ化合物である。

Figure 2023000658000001

(但し、nは0~1の数を示す。) That is, the present invention is a novel dihydroxy compound represented by the following general formula (1).
Figure 2023000658000001

(However, n indicates a number from 0 to 1.)

また、本発明は、下記一般式(2)で表される新規エポキシ樹脂である。

Figure 2023000658000002

(但し、nは0~1の数を示し、mは0~50の数を示す。) The present invention also provides a novel epoxy resin represented by the following general formula (2).
Figure 2023000658000002

(However, n indicates a number from 0 to 1, and m indicates a number from 0 to 50.)

さらに、本発明は上記一般式(1)で表されるジヒドロキシ化合物をエピクロルヒドリンと反応させることを特徴とする上記一般式(2)で表される新規エポキシ樹脂の製造方法である。 Further, the present invention is a method for producing a novel epoxy resin represented by the above general formula (2), characterized by reacting a dihydroxy compound represented by the above general formula (1) with epichlorohydrin.

さらにまた、本発明は上記のエポキシ樹脂をエポキシ樹脂成分の必須成分として配合してなるエポキシ樹脂組成物であり、また、このエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物である。 Furthermore, the present invention provides an epoxy resin composition obtained by blending the above epoxy resin as an essential component of the epoxy resin component, and a cured product obtained by curing this epoxy resin composition.

本発明のエポキシ樹脂を含有するエポキシ樹脂組成物を硬化して得られる硬化物は高熱伝導性、高耐熱性の要求を満たし、難燃性等にも優れた性能を有し、積層、成形、注型、接着等の用途に好適に使用することができる。 The cured product obtained by curing the epoxy resin composition containing the epoxy resin of the present invention satisfies the requirements of high thermal conductivity and high heat resistance, and has excellent performance such as flame retardancy. It can be suitably used for applications such as casting and adhesion.

実施例2で得られたエポキシ樹脂AのH-NMRスペクトルを示す。1 shows an H-NMR spectrum of epoxy resin A obtained in Example 2. FIG. 実施例2で得られたエポキシ樹脂AのIRスペクトルを示す。4 shows an IR spectrum of epoxy resin A obtained in Example 2. FIG.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のジヒドロキシ化合物は、上記一般式(1)で表される。

Figure 2023000658000003

ここで、nは0から1の数を表すが、好ましくは、0または1であり、特に好ましくは0である。 The present invention will be described in detail below.
The dihydroxy compound of the present invention is represented by the above general formula (1).
Figure 2023000658000003

Here, n represents a number from 0 to 1, preferably 0 or 1, particularly preferably 0.

本発明のジヒドロキシ化合物は、水酸基当量が好ましくは90~300g/eq、より好ましくは100~250g/eqである。
ナフタレン環やベンゼン環において、アゾメチン基(-CH=N-)と水酸基(OH)の位置関係は、限定されるものではないが、ナフタレン環において、アゾメチン基は、水酸基に対して、好ましくは2,6位に存在する。ベンゼン環において、アゾメチン基は、水酸基に対して、好ましくはp位に存在する。ナフタレン環の2,6位、ベンゼン環のp位となる構造が、50モル%以上であることが望ましい。
The dihydroxy compound of the present invention preferably has a hydroxyl equivalent of 90 to 300 g/eq, more preferably 100 to 250 g/eq.
In the naphthalene ring and benzene ring, the positional relationship between the azomethine group (-CH=N-) and the hydroxyl group (OH) is not limited, but in the naphthalene ring, the azomethine group is preferably 2 , is in 6th place. In the benzene ring, the azomethine group is preferably present at p-position relative to the hydroxyl group. It is desirable that the structures at the 2,6-positions of the naphthalene ring and the p-positions of the benzene ring account for 50 mol % or more.

本発明のジヒドロキシ化合物は、特に限定されるものではないが、好ましくは、ヒドロキシナフトアルデヒド類と、アミノフェノール類またはジアミノベンゼン類とを反応させることにより合成することができる。
ヒドロキシナフトアルデヒド類と、アミノフェノール類またはジアミノベンゼン類とは、アルデヒド基とアミノ基が、ほぼ等モルで使用することが望ましく、例えば、アミノフェノール類1モルに対してヒドロキシナフトアルデヒド類0.8~1.2モルの範囲であり、ジアミノベンゼン類1モルに対しては、ヒドロキシナフトアルデヒド類1.8~2.2モルの範囲である。
The dihydroxy compound of the present invention is not particularly limited, but preferably can be synthesized by reacting hydroxynaphthaldehydes with aminophenols or diaminobenzenes.
Hydroxynaphthaldehydes and aminophenols or diaminobenzenes are desirably used in approximately equimolar amounts of aldehyde groups and amino groups. 1.2 mol, and 1.8 to 2.2 mol of hydroxynaphthaldehyde per 1 mol of diaminobenzenes.

ここで、ヒドロキシナフトアルデヒド類としては、1-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒド、4-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、5-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、5-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒド、8-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒド、2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒド、3-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒド、6-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒド、7-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒドが例示される。また、アミノフェノール類としては、2-アミノフェノール、3-アミノフェノール、4-アミノフェノールが例示され、ジアミノベンゼン類としては、1,2-ジアミノベンゼン、1,3-ジアミノベンゼン、1,4-ジアミノベンゼンを挙げることができる。これらのヒドロキシナフトアルデヒド類、アミノフェノール類またはジアミノベンゼン類は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。 Here, the hydroxynaphthaldehydes include 1-hydroxy-2-naphthaldehyde, 4-hydroxy-1-naphthaldehyde, 5-hydroxy-1-naphthaldehyde, 5-hydroxy-2-naphthaldehyde, 8-hydroxy- Examples include 2-naphthaldehyde, 2-hydroxy-1-naphthaldehyde, 3-hydroxy-2-naphthaldehyde, 6-hydroxy-2-naphthaldehyde and 7-hydroxy-2-naphthaldehyde. Examples of aminophenols include 2-aminophenol, 3-aminophenol and 4-aminophenol, and examples of diaminobenzenes include 1,2-diaminobenzene, 1,3-diaminobenzene, 1,4- Mention may be made of diaminobenzene. These hydroxynaphthaldehydes, aminophenols and diaminobenzenes may be used alone or in combination of two or more.

本発明のエポキシ樹脂は、上記式(2)で表されるアゾメチン基及びナフタレン構造を持つエポキシ樹脂である。

Figure 2023000658000004

本発明のエポキシ樹脂は、上述した式(1)で表されるジヒドロキシ化合物の二つの水酸基がグリシジルエーテル基となっており、それらのグリシジル基がさらにジヒドロキシ化合物の水酸基と反応した重合物であってもよい。 The epoxy resin of the present invention is an epoxy resin having an azomethine group represented by the above formula (2) and a naphthalene structure.
Figure 2023000658000004

The epoxy resin of the present invention is a polymer obtained by reacting two hydroxyl groups of the dihydroxy compound represented by the above formula (1) with glycidyl ether groups, and further reacting these glycidyl groups with the hydroxyl groups of the dihydroxy compound. good too.

ここで、nは式(1)と同じである。また、mは繰り返し数であり、0から50の数を表す。繰り返し数の異なる複数の化合物の混合物である場合は、mの平均値(Σm/Σ分子数)が0から50の範囲にあるものである。好ましいmの値又はその平均値は、適用する用途に応じて異なる。例えば、フィラーの高充填率化が要求される半導体封止材の用途には、低粘度であるものが望ましく、mの値又はその平均値は0~5、好ましくは0.1~2.0、さらに好ましくは、mが0のものが50wt%以上含まれ、mの平均値が0.1~1.0のものである。通常のエポキシ樹脂は、mが0の化合物が生成し、次にそれが重合してmが1の化合物が生成するというような逐次反応によって得られることが多いが、本発明においてもこのようなエポキシ樹脂を有利に使用することができる。これらの低分子量のエポキシ樹脂は、場合により結晶化され、常温で固体として使用される。また、プリント配線板等の用途には、高分子量のエポキシ樹脂が好適に使用され、この場合のmの値は、5~50、好ましくは10~40、更に好ましくは20~40である。 Here, n is the same as in formula (1). Also, m is the number of repetitions and represents a number from 0 to 50. In the case of a mixture of a plurality of compounds with different repeating numbers, the average value of m (Σm/Σnumber of molecules) is in the range of 0-50. The preferred value of m or its average value varies depending on the application. For example, for applications of semiconductor encapsulating materials that require a high filler filling rate, low viscosity is desirable, and the value of m or its average value is 0 to 5, preferably 0.1 to 2.0. More preferably, those having m of 0 are contained in 50 wt% or more, and the average value of m is from 0.1 to 1.0. Ordinary epoxy resins are often obtained by a sequential reaction in which a compound with m=0 is formed, which is then polymerized to form a compound with m=1. Epoxy resins can be used advantageously. These low molecular weight epoxy resins are optionally crystallized and used as solids at ambient temperature. In addition, high-molecular-weight epoxy resins are preferably used for applications such as printed wiring boards.

本発明のエポキシ樹脂の製法は、特に限定されるものではないが、上記式(1)で表されるジヒドロキシ化合物とエピクロルヒドリンを反応させることにより製造することができる。この反応は、通常のエポキシ化反応と同様に行うことができる。 The method for producing the epoxy resin of the present invention is not particularly limited, but it can be produced by reacting the dihydroxy compound represented by the above formula (1) with epichlorohydrin. This reaction can be carried out in the same manner as a normal epoxidation reaction.

例えば、上記一般式(1)で表されるジヒドロキシ化合物を過剰のエピクロルヒドリンに溶解した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下に、50~150℃、好ましくは、60~120℃の範囲で1~10時間反応させる方法が挙げられる。この際、アルカリ金属水酸化物の使用量は、ジヒドロキシ化合物中の水酸基1モルに対して0.8~2モル、好ましくは0.9~1.2モルの範囲である。また、エピクロルヒドリンはジヒドロキシ化合物中の水酸基に対して過剰に用いられるが、通常、ジヒドロキシ化合物中の水酸基1モルに対して、1.5~15モル、好ましくは2~8モルの範囲である。また、反応の際、四級アンモニウム塩等を添加することができる。四級アンモニウム塩としては、たとえばテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド等があり、その添加量としては、ジヒドロキシ化合物に対して、0.1~2.0wt%の範囲が好ましい。これより少ないと四級アンモニウム塩添加の効果が小さく、これより多いと難加水分解性塩素の生成が多くなり、高純度化が困難になる。更には、ジメチルスルホキシド、ジグライム等の極性溶媒を用いても良く、その添加量は、ジヒドロキシ化合物に対して、10~200wt%の範囲が好ましい。これより少ないと添加の効果が小さく、これより多いと容積効率が低下し経済上好ましくない。反応終了後、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物をトルエン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解、濾過した後、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去することにより目的のエポキシ樹脂を得ることができる。 For example, after dissolving the dihydroxy compound represented by the above general formula (1) in excess epichlorohydrin, in the presence of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, the temperature is 50 to 150° C., preferably A method of reacting at a temperature in the range of 60 to 120° C. for 1 to 10 hours can be mentioned. In this case, the alkali metal hydroxide is used in an amount of 0.8 to 2 mol, preferably 0.9 to 1.2 mol, per 1 mol of hydroxyl group in the dihydroxy compound. Also, epichlorohydrin is used in an excess amount relative to the hydroxyl groups in the dihydroxy compound, usually in the range of 1.5 to 15 mol, preferably 2 to 8 mol, per 1 mol of the hydroxyl group in the dihydroxy compound. Moreover, a quaternary ammonium salt or the like can be added during the reaction. Quaternary ammonium salts include, for example, tetramethylammonium chloride, tetrabutylammonium chloride, benzyltriethylammonium chloride and the like, and the amount added is preferably in the range of 0.1 to 2.0 wt% with respect to the dihydroxy compound. . If the amount is less than this, the effect of adding the quaternary ammonium salt is small, and if it is more than this, the generation of hardly hydrolyzable chlorine increases, making it difficult to achieve high purity. Furthermore, polar solvents such as dimethylsulfoxide and diglyme may be used, and the amount added is preferably in the range of 10 to 200 wt% with respect to the dihydroxy compound. If the amount is less than this, the effect of addition is small, and if it is more than this, the volumetric efficiency is lowered, which is economically unfavorable. After completion of the reaction, excess epichlorohydrin is distilled off, the residue is dissolved in a solvent such as toluene or methyl isobutyl ketone, filtered, washed with water to remove inorganic salts, and the solvent is distilled off to obtain the desired epoxy. resin can be obtained.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂及び硬化剤よりなり、エポキシ樹脂成分として一般式(2)で表されるエポキシ樹脂を必須成分として配合したものである。エポキシ樹脂と硬化剤の配合比率は、例えば、エポキシ基と硬化剤中の官能基が当量比で0.5~1.5の範囲であることが好ましい。 The epoxy resin composition of the present invention comprises an epoxy resin and a curing agent, and contains an epoxy resin represented by the general formula (2) as an essential component of the epoxy resin component. The mixing ratio of the epoxy resin and the curing agent is preferably, for example, in the range of 0.5 to 1.5 in terms of equivalent ratio between the epoxy group and the functional group in the curing agent.

一般式(2)で表されるエポキシ樹脂を必須成分とする場合の硬化剤としては、一般にエポキシ樹脂の硬化剤として知られているものはすべて使用できる。例えば、ジシアンジアミド、多価フェノール類、酸無水物類、芳香族及び脂肪族アミン類等がある。具体的に例示すれば、多価フェノール類としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、4,4’-ビフェノール、2,2’-ビフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール等の2価のフェノール類、あるいは、トリス-(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、フェノールノボラック、o-クレゾールノボラック、ナフトールノボラック、ポリビニルフェノール等に代表される3価以上のフェノール類、更にはフェノール類、ナフトール類又は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、4,4’-ビフェノール、2,2’-ビフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール等の2価のフェノール類のホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p-ヒドロキシベンズアルデヒド、p-キシリレングリコール等の縮合剤により合成される多価フェノール性化合物、等があり、酸無水物としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、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、メチル無水ハイミック酸、無水ナジック酸、無水トリメリット酸等がある。また、アミン類としては、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルプロパン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、m-フェニレンジアミン、p-キシリレンジアミン等の芳香族アミン類、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の脂肪族アミン類が挙げられ、本発明の一般式(1)で表される多価ヒドロキシ化合物を使用することもできる。本発明の樹脂組成物には、これら硬化剤の1種又は、2種以上を混合して用いることができる。本発明の一般式(1)で表される多価ヒドロキシ化合物を硬化剤として使用する場合、その配合量は、硬化剤全体中、好ましくは5~100wt%の範囲、より好ましくは50~100wt%の範囲である。 When the epoxy resin represented by the general formula (2) is used as an essential component, any curing agent generally known as a curing agent for epoxy resins can be used. Examples include dicyandiamide, polyhydric phenols, acid anhydrides, aromatic and aliphatic amines, and the like. Specific examples of polyhydric phenols include bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, 4,4′-biphenol, 2,2′-biphenol, hydroquinone, resorcinol, naphthalenediol, and the like. Dihydric phenols, or tris-(4-hydroxyphenyl)methane, 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane, phenol novolak, o-cresol novolak, naphthol novolak, polyvinylphenol, etc. Representative trihydric or higher phenols, further phenols, naphthols or bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, 4,4'-biphenol, 2,2'-biphenol, hydroquinone, resorcin, naphthalene diols and other divalent phenols such as formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, and polyhydric phenolic compounds synthesized with condensing agents such as p-xylylene glycol. Phthalic acid, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylhimic anhydride, nadic anhydride, trimellitic anhydride and the like. As amines, aromatic amines such as 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylpropane, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, m-phenylenediamine and p-xylylenediamine, Aliphatic amines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine and triethylenetetramine can be used, and the polyvalent hydroxy compound represented by the general formula (1) of the present invention can also be used. One or a mixture of two or more of these curing agents can be used in the resin composition of the present invention. When the polyhydric hydroxy compound represented by the general formula (1) of the present invention is used as a curing agent, the compounding amount thereof is preferably in the range of 5 to 100 wt%, more preferably 50 to 100 wt% of the total curing agent. is in the range.

本発明のエポキシ樹脂組成物には、一般式(2)で表されるエポキシ樹脂以外に、分子中にエポキシ基を2個以上有する通常のエポキシ樹脂はすべて使用できる。例を挙げれば、ビスフェノールA、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、4,4’-ビフェノール、2,2’-ビフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン等の2価のフェノール類、あるいは、トリス-(4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2-テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、フェノールノボラック、o-クレゾールノボラック等の3価以上のフェノール類、又は、テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類から誘導されるグルシジルエーテル化物、あるいは上記一般式(1)で表される多官能エポキシ樹脂等がある。これらのエポキシ樹脂は、1種又は、2種以上を混合して用いることができる。 この場合、本発明のエポキシ樹脂の配合量は、エポキシ樹脂全体中、好ましくは5~100wt%の範囲、より好ましくは50~100wt%の範囲である。 For the epoxy resin composition of the present invention, all ordinary epoxy resins having two or more epoxy groups in the molecule can be used in addition to the epoxy resin represented by the general formula (2). For example, bisphenol A, bisphenol S, fluorene bisphenol, 4,4'-biphenol, 2,2'-biphenol, hydroquinone, dihydric phenols such as resorcin, or tris-(4-hydroxyphenyl)methane , 1,1,2,2-tetrakis(4-hydroxyphenyl)ethane, phenol novolak, o-cresol novolak, and other trihydric or higher phenols, or halogenated bisphenols, such as tetrabromobisphenol A There are glycidyl etherified products, polyfunctional epoxy resins represented by the above general formula (1), and the like. These epoxy resins can be used singly or in combination of two or more. In this case, the compounding amount of the epoxy resin of the present invention is preferably in the range of 5 to 100 wt%, more preferably in the range of 50 to 100 wt%, based on the total epoxy resin.

本発明のエポキシ樹脂組成物中には、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル、ポリウレタン、石油樹脂、インデンクマロン樹脂、フェノキシ樹脂等のオリゴマー又は高分子化合物を適宜配合してもよいし、無機充填剤、顔料、難然剤、揺変性付与剤、カップリング剤、流動性向上剤、等の添加剤を配合してもよい。無機充填剤としては、例えば、球状あるいは、破砕状の溶融シリカ、結晶シリカ等のシリカ粉末、アルミナ粉末、ガラス粉末、又はマイカ、タルク、炭酸カルシウム、アルミナ、水和アルミナ、等が挙げられ、顔料としては、有機系又は、無機系の体質顔料、鱗片状顔料等がある。揺変性付与剤としては、シリコン系、ヒマシ油系、脂肪族アマイドワックス、酸化ポリエチレンワックス、有機ベントナイト系、等を挙げることができる。
更に必要に応じて、従来より公知の硬化促進剤を用いることができる。例を挙げれば、アミン類、イミダゾール類、有機ホスフィン類、ルイス酸等がある。添加量としては、通常、エポキシ樹脂100重量部に対して、好ましくは0.2~5重量部の範囲、より好ましくは0.5~2.0重量部の範囲である。
また更に必要に応じて、本発明の樹脂組成物には、カルナバワックス、OPワックス等の離型剤、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、シリコンオイル等の低応力化剤、ステアリン酸カルシウム等の滑剤等を使用できる。
In the epoxy resin composition of the present invention, oligomers or polymer compounds such as polyesters, polyamides, polyimides, polyethers, polyurethanes, petroleum resins, indene cumarone resins, and phenoxy resins may be appropriately blended, or inorganic fillers may be added. Additives such as agents, pigments, flame retardants, thixotropic agents, coupling agents, fluidity improvers and the like may be added. Examples of inorganic fillers include spherical or crushed fused silica, silica powder such as crystalline silica, alumina powder, glass powder, mica, talc, calcium carbonate, alumina, hydrated alumina, and the like. Examples thereof include organic or inorganic extender pigments and scaly pigments. Examples of the thixotropic agent include silicon-based, castor oil-based, aliphatic amide wax, polyethylene oxide wax, organic bentonite-based, and the like.
Further, conventionally known curing accelerators can be used as necessary. Examples include amines, imidazoles, organic phosphines, Lewis acids and the like. The amount added is usually in the range of preferably 0.2 to 5 parts by weight, more preferably 0.5 to 2.0 parts by weight, per 100 parts by weight of the epoxy resin.
Further, if necessary, the resin composition of the present invention may contain a releasing agent such as carnauba wax or OP wax, a coupling agent such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, a coloring agent such as carbon black, Flame retardants such as antimony oxide, stress reducing agents such as silicone oil, and lubricants such as calcium stearate can be used.

本発明の硬化物は、上記エポキシ樹脂組成物を注型、圧縮成形、トランスファー成形等の方法により、成形加工して得ることができる。成形する際の温度は、通常、120~220℃の範囲である。 The cured product of the present invention can be obtained by molding the epoxy resin composition by methods such as casting, compression molding and transfer molding. The temperature during molding is usually in the range of 120-220°C.

以下、実施例及び比較例に基づき、本発明を具体的に説明する。
実施例1
(ジヒドロキシ化合物Aの製造)
4口セパラブルフラスコに4-アミノフェノール16.2g、6-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒド24.6g及びエタノール57gを仕込み、溶解した。これに塩化亜鉛0.03gを添加後70℃まで昇温し、4時間反応後、室温に冷却し、析出物をろ過により回収した。これを水0.5Lで2回水洗した後、乾燥させて、黄色結晶状の生成物35.1gを得た(ジヒドロキシ化合物A)。得られたジヒドロキシ化合物Aの融点は217.7℃であり、水酸基当量は108g/eq.であった。GPC測定による純度は、99.6%であった。
ここで、融点の測定は、日立ハイテクサイエンス製、DSC7020型示差走査熱量分析装置を用いて行い、昇温速度10℃/分で求めた吸熱のピーク温度を融点とした。水酸基当量は、塩化アセチル溶液中で、水酸化カリウムによる電位差滴定を行うことにより測定した。GPC測定は、装置:HLC-8320(東ソー(株)製)及びカラム:TSKgel SuperHZ2500×2本及びTSKgel SuperHZ2000×2本(何れも東ソー(株)製)を用い、溶媒:テトラヒドロフラン、流速:0.35ml/分、温度:40℃、検出器:RIの条件で行った。赤外吸収スペクトルは日本分光製、FT/IR-6100型赤外吸収分析計を用いてKBr錠剤法により測定した。1H-NMRの測定は、日本電子製、JNM-LA400型測定装置により行った。
The present invention will be specifically described below based on examples and comparative examples.
Example 1
(Production of dihydroxy compound A)
A four-necked separable flask was charged with 16.2 g of 4-aminophenol, 24.6 g of 6-hydroxy-2-naphthaldehyde and 57 g of ethanol and dissolved. After 0.03 g of zinc chloride was added thereto, the temperature was raised to 70° C. After reacting for 4 hours, the mixture was cooled to room temperature and the precipitate was collected by filtration. This was washed twice with 0.5 L of water and then dried to obtain 35.1 g of a yellow crystalline product (dihydroxy compound A). The obtained dihydroxy compound A had a melting point of 217.7° C. and a hydroxyl equivalent of 108 g/eq. Met. Purity by GPC measurement was 99.6%.
Here, the melting point was measured using a DSC7020 differential scanning calorimeter manufactured by Hitachi High-Tech Science, and the endothermic peak temperature obtained at a heating rate of 10° C./min was taken as the melting point. Hydroxyl equivalents were determined by potentiometric titration with potassium hydroxide in acetyl chloride solution. GPC measurement was carried out using an apparatus: HLC-8320 (manufactured by Tosoh Corporation) and columns: TSKgel SuperHZ2500 x 2 and TSKgel SuperHZ2000 x 2 (both manufactured by Tosoh Corporation), solvent: tetrahydrofuran, flow rate: 0.5. 35 ml/min, temperature: 40° C., detector: RI. The infrared absorption spectrum was measured by the KBr tablet method using an FT/IR-6100 type infrared absorption spectrometer manufactured by JASCO Corporation. The 1 H-NMR measurement was performed using a JNM-LA400 type measurement apparatus manufactured by JEOL.

実施例2
(エポキシ樹脂Aの合成)
実施例1で得たジヒドロキシ化合物A15gをエピクロルヒドリン160g及びN-メチルピロリドン40gに溶解し、減圧下(約100mmHg)、60℃にて48.8%水酸化ナトリウム水溶液9.3gを4時間かけて滴下した。この間、生成する水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、更に1時間反応を継続した。常温に冷却し、エピクロルヒドリンを減圧留去した後、蒸留水4Lに滴下した。析出物を濾過、水洗を行い、黄褐色結晶状のエポキシ樹脂20.8gを得た(エポキシ樹脂A)。得られたエポキシ樹脂Aの融点は123.0℃、エポキシ当量は188g/eq.、加水分解性塩素は260ppmであった。エポキシ樹脂AのH-NMRスペクトルを図1、赤外吸収スペクトルを図2に示す。H-NMR測定用溶媒としてテトラヒドロフラン(THF-d8)を使用した。
ここでエポキシ当量は、臭化テトラエチルアンモニウムの酢酸溶液中で、過塩素酸による電位差滴定を行うことにより測定した。加水分解性塩素は、樹脂試料0.5gを1,4-ジオキサン30mlに溶解させたものを1N-KOH/メタノール溶液5mlで30分間煮沸還流したものを、硝酸銀溶液で電位差滴定を行うことにより求めた。
Example 2
(Synthesis of epoxy resin A)
15 g of the dihydroxy compound A obtained in Example 1 was dissolved in 160 g of epichlorohydrin and 40 g of N-methylpyrrolidone, and under reduced pressure (about 100 mmHg), 9.3 g of a 48.8% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise at 60° C. over 4 hours. did. During this time, the generated water was removed from the system by azeotroping with epichlorohydrin, and the distilled epichlorohydrin was returned to the system. After the dropwise addition was completed, the reaction was further continued for 1 hour. After cooling to room temperature and distilling off epichlorohydrin under reduced pressure, it was added dropwise to 4 L of distilled water. The precipitate was filtered and washed with water to obtain 20.8 g of yellowish brown crystalline epoxy resin (epoxy resin A). The obtained epoxy resin A had a melting point of 123.0° C. and an epoxy equivalent of 188 g/eq. , hydrolyzable chlorine was 260 ppm. The H-NMR spectrum of epoxy resin A is shown in FIG. 1, and the infrared absorption spectrum is shown in FIG. Tetrahydrofuran (THF-d8) was used as a solvent for H-NMR measurement.
Here, the epoxy equivalent was measured by performing potentiometric titration with perchloric acid in an acetic acid solution of tetraethylammonium bromide. Hydrolyzable chlorine was obtained by dissolving 0.5 g of a resin sample in 30 ml of 1,4-dioxane, boiling under reflux for 30 minutes in 5 ml of a 1N-KOH/methanol solution, and performing potentiometric titration with a silver nitrate solution. rice field.

比較例1
(ジヒドロキシ化合物Bの合成)
4-アミノフェノール22.7g、4-ヒドロキシベンズアルデヒド24.4gを用いて、実施例1と同様に反応を行い、黄色結晶状の生成物40.2gを得た(ジヒドロキシ化合物B)。得られたジヒドロキシ化合物Bの融点は217.4℃であり、水酸基当量は88g/eq.であった。GPC測定による純度は、99.6%であった。
Comparative example 1
(Synthesis of dihydroxy compound B)
Using 22.7 g of 4-aminophenol and 24.4 g of 4-hydroxybenzaldehyde, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 40.2 g of a yellow crystalline product (dihydroxy compound B). The obtained dihydroxy compound B had a melting point of 217.4° C. and a hydroxyl equivalent of 88 g/eq. Met. Purity by GPC measurement was 99.6%.

比較例2(エポキシ樹脂Bの合成)
比較例1で得たジヒドロキシ化合物B15gを用いて、実施例2と同様に反応を行い、黄褐色結晶状のエポキシ樹脂21.6gを得た(エポキシ樹脂B)。得られたエポキシ樹脂Bの融点は129.2℃、エポキシ当量は163g/eq.、加水分解性塩素は320ppmであった。
Comparative Example 2 (synthesis of epoxy resin B)
Using 15 g of the dihydroxy compound B obtained in Comparative Example 1, the reaction was carried out in the same manner as in Example 2 to obtain 21.6 g of a yellowish brown crystalline epoxy resin (epoxy resin B). The obtained epoxy resin B had a melting point of 129.2° C. and an epoxy equivalent of 163 g/eq. , hydrolyzable chlorine was 320 ppm.

実施例3、4及び比較例3~5
実施例2で合成したエポキシ樹脂A、比較例2で合成したエポキシ樹脂B、ビフェニル系エポキシ樹脂(エポキシ樹脂C:三菱化学製、YX-4000H、エポキシ当量193、融点105℃)、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル(硬化剤A)、フェノールノボラック(硬化剤B;アイカ工業製、BRG-557、水酸基当量104、軟化点83℃、150℃での溶融粘度0.3Pa・s)を用い、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンを用いて、表1に示す配合で樹脂組成物とした。
これを用いて成形(150℃、5分)した後、ポストキュア(175℃、4時間)を行って試験片を得て、種々の物性試験に供した。試験方法は、以下のとおり。結果を表1に示す。
Examples 3, 4 and Comparative Examples 3-5
Epoxy resin A synthesized in Example 2, epoxy resin B synthesized in Comparative Example 2, biphenyl epoxy resin (epoxy resin C: YX-4000H manufactured by Mitsubishi Chemical, epoxy equivalent 193, melting point 105° C.), 4,4′ - Dihydroxydiphenyl ether (curing agent A), phenol novolac (curing agent B; BRG-557 manufactured by Aica Kogyo Co., Ltd., hydroxyl equivalent 104, softening point 83 ° C., melt viscosity at 150 ° C. 0.3 Pa s) to accelerate curing Using triphenylphosphine as an agent, a resin composition having the composition shown in Table 1 was prepared.
After molding (150° C., 5 minutes) using this, post-curing (175° C., 4 hours) was performed to obtain test pieces, which were subjected to various physical property tests. The test method is as follows. Table 1 shows the results.

[評価]
(1)熱伝導率
NETZSCH製LFA447型熱伝導率計を用いて非定常熱線法により測定した。
(2)線膨張係数、ガラス転移温度
日立ハイテクサイエンス製TMA7100型熱機械測定装置を用いて、昇温速度10℃/分にて測定した。
(3)残炭率
日立ハイテクサイエンス製TG/DTA7300型熱重量測定装置により、窒素気流下、昇温速度10℃/分の条件にて700℃での残炭率を求めた。
(4)吸水率
直径50mm、厚さ3mmの円盤を成形し、ポストキュア後、85℃、相対湿度85%の条件で100時間吸湿させた後の重量変化率とした。
(5)難燃性
球状シリカを83wt%充填させた硬化物試験片を用いて、UL94試験を行い、5本の試験片の合計燃焼時間で評価した。
[evaluation]
(1) Thermal conductivity Measured by the unsteady hot wire method using a NETZSCH LFA447 thermal conductivity meter.
(2) Linear expansion coefficient and glass transition temperature Measured at a heating rate of 10°C/min using a TMA7100 type thermomechanical measurement device manufactured by Hitachi High-Tech Science.
(3) Remaining coal rate Using a TG/DTA7300 type thermogravimetric analyzer manufactured by Hitachi High-Tech Science, the residual coal rate was determined at 700°C under a nitrogen stream at a heating rate of 10°C/min.
(4) Water Absorption A disk having a diameter of 50 mm and a thickness of 3 mm was molded, and after post-curing, it was subjected to moisture absorption for 100 hours under the conditions of 85° C. and 85% relative humidity, and the weight change rate was obtained.
(5) Flame Retardancy UL94 test was performed using a cured product test piece filled with 83 wt % of spherical silica, and the total burning time of five test pieces was evaluated.

Figure 2023000658000005
Figure 2023000658000005

Claims (5)

下記一般式(1)、
Figure 2023000658000006

(但し、nは0~1の数を示す。)で表されることを特徴とするジヒドロキシ化合物。
the following general formula (1),
Figure 2023000658000006

(However, n represents a number from 0 to 1.).
下記一般式(2)、
Figure 2023000658000007

(但し、nは0~1、mは0~50の数を示す。)で表されることを特徴とするエポキシ樹脂。
the following general formula (2),
Figure 2023000658000007

(However, n represents a number from 0 to 1 and m represents a number from 0 to 50.).
請求項1に記載のジヒドロキシ化合物とエピクロルヒドリンを反応させることを特徴とする請求項2に記載のエポキシ樹脂の製造方法。 3. The method for producing an epoxy resin according to claim 2, wherein the dihydroxy compound according to claim 1 and epichlorohydrin are reacted. エポキシ樹脂及び硬化剤よりなるエポキシ樹脂組成物において、請求項2に記載のエポキシ樹脂を配合してなるエポキシ樹脂組成物。 An epoxy resin composition comprising an epoxy resin and a curing agent, wherein the epoxy resin composition according to claim 2 is blended. 請求項4に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
A cured product obtained by curing the epoxy resin composition according to claim 4 .
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