JP2665772B2 - 光重合性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

光重合性エポキシ樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光重合性エポキシ樹脂組成物に関するもので
ある。
〔従来技術〕
近年、省エネルギーや作業性に関連して、光によって
樹脂を硬化させるプロセスに感心がもたれている。その
中でもエポキシ樹脂を光分解性有機ケイ素化合物・金属
錯体からなる光触媒で光重合させることによって硬化さ
せるプロセスは応用範囲も広く重要であり、次のような
利点を有している。
(a)光重合による硬化性が良好で、しかも得られた硬
化物が電気的特性に優れている(日本化学会誌、1985,
(3),p328〜333) (b)光情報記録媒体材料として用いることにより、信
頼性が高い製品を短い硬化時間で生産性よく得ることが
できる。
(c)液晶等各種デバイスのすぐれた接着剤として使用
できる。
従来、光重合性エポキシ樹脂組成物としては種々のも
のが提案されているが、特開昭61−221号公報によれ
ば、p−クロロフェニル基と、置換基を有していてもよ
いo−ニトロベンジルオキシ基を有するケイ素化合物を
アルミニウム化合物と共にエポキシ樹脂に配合したもの
が開示されている。また、このようなエポキシ樹脂はと
りわけ光硬化速度が速いものと評価されている(「日本
化学会誌」1985,(3),p328〜333)。この組成物は、
電気特性にすぐれると共に、腐食性の少ない硬化物を与
えるが、しかし、低温下における光硬化速度は未だ低
く、製品生産性に劣るという欠点を有している。この光
重合性組成物の場合、光硬化温度を高くすることによ
り、その光硬化速度を高めることができるが、しかし、
この場合には、その組成物に接触する他の材料の温度も
高められることになることから、その材料によっては物
理的変化を生じてしまい、製品不良の原因となる。ま
た、前記組成物の場合、他の大きな欠点として、ポット
ライフが短いという欠点があり、そのため作業性に劣る
という問題も生じた。
〔目的〕
本発明は、前記した従来技術の欠点を克服し、低温下
においても高められた光硬化速度を有し、かつポットラ
イフの延長された光重合性エポキシ樹脂組成物を提供す
ることを目的とする。
〔構成〕
本発明者らは、前記目的を達成すべく種々研究を重ね
た結果、前記従来技術に用いられているケイ素化合物に
おいて、そのp−クロロフェニル基の代りに、フッ素原
子を少なくとも1個有するフェニル基を用いることによ
り、前記従来技術に見られる欠点の克服された組成物が
得られることを見出し、本発明を完成するに到った。
即ち、本発明によれば、エポキシ樹脂に光分解性有機
ケイ素化合物及びアルミニウム化合物を配合した組成物
において、該光分解性有機ケイ素化合物として、フッ素
原子を少なくとも1個有するフェニル基と、置換基を有
してもよいo−ニトロベンジルオキシ基をそれぞれ少な
くとも1個有するケイ素化合物を用いることを特徴とす
る光重合性エポキシ樹脂組成物が提供される。
また、本発明によれば、エポキシ樹脂に光分解性有機
ケイ素化合物及びアルミニウム化合物を配合した組成物
において、該光分解性有機ケイ素化合物として、(a)
フッ素原子を少なくとも1個有するフェニル基と、置換
基を有してもよいo−ニトロベンジルオキシ基をそれぞ
れ少なくとも1個有するケイ素化合物と、(b)置換基
を有しないフェニル基と、置換基を有してもよいo−ニ
トロベンジルオキシ基をそれぞれ少なくとも1個有する
ケイ素化合物との混合物を用いることを特徴とする光重
合性エポキシ樹脂組成物が提供される。
本発明における第1の必須成分であるエポキシ樹脂と
は、1分子中にエポキシ樹脂を2個以上有する化合物を
言い、大別して下記のように分類することができる。
(a)ビスフェノールA−エピクロールヒドリン型(エ
ピ・ビス型と略記) (b)ノボラック型 (c)脂環構造を有するエポキシ樹脂1分子中に式 の脂環エポキシを有する化合物 (d)長鎖脂肪族型 (e)臭素化エポキシ樹脂 臭素化ビスフェノールAを原料とした樹脂 (f)グリシジルエステル型 (g)複素環式系 これはヒダントイン系およびTGIC系である。
上記エポキシ樹脂の代表例を市販商品のうちから選択
して挙げると次の通りである。
アラルダイトAY101、AZ102、AY103、AY105、AW106、AV1
21N、AV121B、AV123B、AV129、AW134、AW136H、AW136
N、AW1201、AV138、AY101、AY103、AT1、AZ15: GY250、260、6071、6099:ECN1280:CY208、8011、192、3
50、362(以下、チバガイガー社製): リクソンボンド1001A、1002A、1004A(以上、(株)チ
ツソ製): ディナコールEX−810、811、851、830、832、841、86
1、911、941、920、921、931、211、212、221、721:デ
イナコールEX−313、314、321、411、421、521、611、6
12、614、614B、622(以上、(株)長瀬産業製): エピコート152、828、1001(以上、(株)シェル製); ERL4221(ユニオンカーバイド社製):EHPE−3150(ダイ
セル化学工業社製)。なお、上記エポキシ系樹脂は単独
で用いてもよいしあるいは2種以上混合して用いてもよ
い。
特に、脂環構造を有するエポキシ化合物の例として
は、セロキサイド2021、2000、3000、EHPE−3150−1、
スピロエポキシ(以上、(株)ダイセル化学工業製);E
RL4206、4289、4299、4234(以上、(株)ユニオンカー
バイド社製):アラルダイトCY177、179(以上、(株)
チバガイギー社製)、ビニルシクロヘキセンエポキシ
ド、ビニルシクロヘキセンジエポキシサイドなどをあげ
ることができる。なお、これらの脂環構造を有するエポ
キシ化合物の構造例の代表例を以下にあげる。
ERL4234((株)チバガイギー社製のCY175と同じ) スピロエポキシ((株)ダイセル社製) また、上記の脂環構造を有するエポキシ化合物は単独
または2種以上混合して用いてもよいしあるいは脂環構
造を有しないエポキシ化合物、例えば、 (株)ダイセル社製のようなエポキシ樹脂や、エピコー
ト828(株)シェル社製のようなエピビス型エポキシ樹
脂と混合して用いてもよい。
本発明における接着剤の第2の必須成分であるアルミ
ニウム化合物の具体例としては、例えば、次の如きもの
を挙げることができる。
トリス(エトキシアセチルアセタト)アルミニウム、
トリス(オキシナト)アルミニウム、トリスメトキシア
ルミニウム、トリスエトキシアルミニウム、トリスイソ
プロポキシアルミニウム、トリスフェノキシアルミニウ
ム、イソプロポキシジエトキシアルミニウム、トリスブ
トキシアルミニウム、トリスアセトキシアルミニウム、
トリスステアラトアルミニウム、トリスブチラトアルミ
ニウム、トリスプロピオナトアルミニウム、トリスイソ
プロピオナトアルミニウム、トリスアセチルアセトナト
アルミニウム、トリストリフルオロアセチルアセトナト
アルミニウム、トリスペンタフルオロアセチルアセトナ
トアルミニウム、トリスエチルアセトアセタトアルミニ
ウム、トリスサリチルアルデヒダトアルミニウム、トリ
スジエチルマロラトアルミニウム、トリスプロピルアセ
トアセタトアルミニウム、トリスブチルアセトアセタト
アルミニウム、トリスジピバロイルメタナトアルミニウ
ム、ジアセチルアセトナトジピバロイルメタナトアルミ
ニウム、トリス(エチルアセトアセトナト)アルミニウ
ム、トリス(tert−ブチルアセトアセタト)アルミニウ
ム、トリス(iso−ブチルアセトアセタト)アルミニウ
ム、トリス(エチルサリチラト)アルミニウム、トリス
(フェニルサリチラト)アルミニウム、トリス(オルト
−アセチルフェノラト)アルミニウム、 これらのアルミニウム錯体化合物は、1種もしくは2
種以上の混合系で用いてもよく、その添加配合量は、エ
ポキシ樹脂に対し重量比で、0.01〜10%、好ましくは0.
5〜5%の範囲である。
本発明においては、接着剤の第3の必須成分としてフ
ッ素原子を少なくとも1個有するフェニル基と、置換基
を有していてもよいo−ニトロベンジルオキシ基をそれ
ぞれ少なくとも1個有するケイ素化合物を用いる。この
ケイ素化合物は光分解性を有し、暗所では安定である
が、紫外線にあたるとすみやかに分解し、シラノールを
生成する。そして、このシラノールとアルミニウム化合
物との作用により、エポキシ化合物の重合が開始され
る。本発明によるケイ素化合物を用いる方が、前記従来
技術によるケイ素化合物を用いるよりも、低温下での光
硬化速度は大きいが、それは、塩素原子よりも、フッ素
原子の方が電気陰性度が大きいために、酸性度の強いシ
ラノールが生成することによるものと考えられる。
本発明で用いるケイ素化合物は、一般的には、次の式
で表わされるものが用いられる。
前記式中、R1はフッ素原子(−F)を表わし、lは1
〜5の整数を表わす。置換基R1の複数個がベンゼン核に
結合する場合、そのR1は同じ又は異なっていてもよい。
R2は低級アルキル基、低級不飽和アルキル基又は芳香族
基を表らし、R2の複数個がケイ素原子を結合する場合、
R2は同じ又は異なっていてもよい。R3,R4,R5及びR6は同
じ又は異っていてもよく、それぞれ、水素原子、ハロゲ
ン原子、アルキル基、アリール基、ニトロ基、シアノ
基、アルコキシ基等の有機基を表わす。mは0,1,2の整
数を表わし、nは1,2,3の整数を表わし、かつm+n≦
3である。
前記一般式(I)で表わされるケイ素化合物として
は、具体的には、以下に示すものを挙げることができ
る。
なお、本発明で用いるケイ素化合物は、特開昭58−17
4389号公報に記載の方法に従って、次の反応により得る
ことができる。
(前記式中、Xはハロゲン原子を示し、R1〜R6、m、n
及びlは前記と同じ意味を有する。) 前記反応は、トリエチルアミン等の塩基の存在下、テ
トラヒドロフラン溶媒中で、60〜70℃で0.5〜48時間程
度反応させることによって実施される。
本発明におけるケイ素化合物の配合量は、エポキシ樹
脂に対し、0.5〜15重量%、好ましくは1〜12wt重量%
の範囲である。
また、本発明のケイ素化合物(I)は、長いポットラ
イフを与えるところの、他のo−ニトロベンジルシリル
エーテル化合物、例えば(o−ニトロベンジルオキシ)
トリフェニルシラン、ビス(o−ニトロベンジルオキ
シ)ジフェニルシランなどと混合して用いてもよい。そ
の場合、該他のo−ニトロベンジルシリルエーテル化合
物は、本発明のケイ素化合物(I)に対して0.1〜1.5倍
量、好ましくは0.2〜1.0倍量の範囲で加えられる。
したがって、分解性有機ケイ素化合物の該混合物とし
ての配合量はエポキシ樹脂に対し0.55〜37.5重量%、好
ましくは0.60〜30重量%である。
該混合物を用いたときは、ポットライフはほとんど変
化なく、他のo−ニトロベンジルシリルエーテルが本発
明のケイ素化合物(I)に加えられた分だけ、硬化速度
は大きくなった。
本発明の光重合性組成物は、常温光硬化、加熱光硬
化、光硬化後のアフターキュアーなどの方法により、硬
化させて実用に供される。光硬化に必要な波長は、通常
200〜500nm、好ましくは300〜400nm;光照射時間は、エ
ポキシ樹脂の組成及び触媒の種類によって異なるが、通
常5秒〜150分、好ましくは15秒〜6分;加熱光硬化す
る場合の加熱温度は、エポキシ樹脂の組成および触媒の
種類によって異なるが、通常20〜200℃、好ましくは25
〜80℃である。光源としては、高圧水銀ランプ、カーボ
ンアークランプ、キセノンランプ、アルゴングロー放電
管等を使用できる。光硬化後のアフターキュアーは、エ
ポキシ樹脂の組成及び触媒の種類によって異なるが、通
常20〜180℃、好ましくは25〜120℃にて、通常、10時間
内好ましくは5時間内である。
〔効果〕
本発明の光重合性エポキシ樹脂組成物は、従来のもの
とは異なり、50℃以下の低温においてもすみやかに光硬
化させることができる上、ポットライフも延長された取
扱いの容易なものであり、作業性及び生産性の著しく改
善されたものである。
本発明の組成物から得られた硬化物は、すぐれた電気
特性を有することから、本発明組成物は、たとえば、電
気・電子部品用の光硬化性絶縁材料及びレジスト材料、
また光情報記録媒体の封止材料、また液晶等各種デバイ
スのすぐれた接着剤として用いることができる。なかで
も光情報記録媒体の封止材料として用いる場合、本発明
組成物は低温度で速やかに硬化させ得ることから、塗布
基板がポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等
の熱可塑性高分子材料で形成されたものであっても、そ
の熱による物理的変化、例えば、複屈折率の発生や面の
変形等を防止することができる。本発明の樹脂組成物
は、もちろん、従来の熱硬化性エポキシ樹脂の場合と同
様に各種の分野に応用することができる。
〔実施例〕
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1 次の成分組成の光重合性エポキシ樹脂組成物を調製し
た。
エポキシ樹脂(ERL4299、UCC社製) 8 重量部 トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム 0.12重量部 トリス(4−フルオロフェニル)(オルトニトロベンジ
ルオキシ)シラン 0.55重量部 次に、この組成物を、ポリカーボネート板上に滴下
し、40℃において高圧水銀灯(ウシオ電機社製、UVL−2
000−OS)を用い、コールドミラー(赤外線透過・紫外
線反射)使用で、照射距離16cmで紫外線露光したとこ
ろ、60秒で硬化した。またこの組成物のポットライフを
常温放置で測定したところ、10日間は実質上何らの変質
を生じなかった。
比較例1 実施例1において、ケイ素化合物としてトリス(4−
クロロフェニル)(オルトニトロベンジルオキシ)シラ
ンを用いた以外は同様に組成物を調製し、その光硬化試
験を行ったところ、光硬化には75秒を要した。またその
ポットライフを常温放置で測定したところ、7日間も経
ないうちに変質を生じた。
実施例2 次の成分の光重合性エポキシ樹脂組成物を調製した。
エポキシ樹脂A(ERL4299、UCC社製) 3.6重量部 エポキシ樹脂B(EHPE−3150、ダイセル社製) 1.2重量部 エポキシ樹脂C(スピロエポキシ、ダイセル社製) 1.2重量部 トリス(エチルアセトアセタト)アルミニウム 0.1重量部 トリス(4−フルオロフェニル)(オルトニトロベンル
オキシ)シラン 0.5重量部 この組成物を45℃において実施例1と同様にして光硬
化試験及びポットライフ試験したところ、その光硬化時
間は75秒であり、またそのポットライフは42日間で、そ
れ以後は高粘度化が進行した。
比較例2 実施例2において、ケイ素化合物として、トリス(4
−クロロフェニル)(オルトニトロベンジルオキシ)シ
ラン0.55重量部を用いた以外は同様にして光硬化試験及
びポットライフ試験を行ったところ、その光硬化時間は
90秒であり、またそのポットライフは19日間であった。
実施例3 次の成分組成の光重合性エポキシ樹脂組成物を調製し
た。
エポキシ樹脂(D)(セロキサイト2021、ダイセル社
製) 3.6 重量部 エポキシ樹脂(A)(EHPE−3150、ダイセル社製) 1.2 重量部 エポキシ樹脂(C)(スピロエポキシ、ダイセル社製) 1.2 重量部 トリス(サリチルアルデヒダト)アルミニウム 0.11重量部 トリス(2,4,6−トリフルオロフェニル)(オルトニト
ロベンジルオキシ)シラン 0.55重量部 この組成物を45℃において実施例1と同様にして光硬
化試験及びポットライフ試験したところ、その光硬化時
間は85秒であり、またそのポットライフは20日間で、そ
れ以後は高粘度化が進行した。
比較例3 実施例3において、ケイ素化合物として、トリス(4
−クロロフェニル)(オルトニトロベンジルオキシ)シ
ラン0.60重量部を用いた以外は同様にして組成物を調製
し、光硬化試験及びポットライフ試験を行ったところ、
その光硬化時間は100秒であり、またそのポットライフ
は15日間であった。
実施例4〜5 次表に示す成分組成の光重合性エポキシ樹脂組成物を
調製した。
次に、上記実施例4および実施例5の各組成物を、ポ
リカーボネート板上に滴下し、40℃において高圧水銀灯
(ウシオ電機製、UVL−2000−OS)を用い、コールドミ
ラー(赤外線透過・紫外線反射)使用で、照射距離16cm
で紫外線露光したところ、それぞれ55秒、53秒で硬化し
た。また、この両組成物のポットライフを常温放置で測
定したところ、両者ともに9日間は実質上何らの変質を
生じなかった。
実施例4、実施例5の組成物ともに、実施例1の組成
物と比較すると、ポットライフにはほとんど変化がな
く、硬化速度はさらに向上した。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エポキシ樹脂に光分解性有機ケイ素化合物
    及びアルミニウム化合物を配合した組成物において、該
    光分解性有機ケイ素化合物として、フッ素原子を少なく
    とも1個有するフェニル基と、置換基を有してもよいo
    −ニトロベンジルオキシ基をそれぞれ少なくとも1個有
    するケイ素化合物を用いることを特徴とする光重合性エ
    ポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】エポキシ樹脂に光分解性有機ケイ素化合物
    及びアルミニウム化合物を配合した組成物において、 該光分解性有機ケイ素化合物として、 (a)フッ素原子を少なくとも1個有するフェニル基
    と、置換基を有してもよいo−ニトロベンジルオキシ基
    をそれぞれ少なくとも1個有するケイ素化合物と、 (b)置換基を有しないフェニル基と、置換基を有して
    もよいo−ニトロベンジルオキシ基をそれぞれ少なくと
    も1個有するケイ素化合物との混合物を用いることを特
    徴とする光重合性エポキシ樹脂組成物。
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