JP2756699B2 - 速硬化、耐熱保持性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

速硬化、耐熱保持性エポキシ樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はFRP用エポキシ樹脂、特に速硬化、低粘度、
高耐熱保持性、エポキシ樹脂組成物に関する。
「従来の技術」 エポキシ樹脂は接着性、電気特性、耐熱性等に優れて
いることから電子部品、電気機器、自動車部品、スポー
ツ用品など広範囲に、しかも多量に使用されている。FR
P用、特に銅張り積層板(以下CCLと言う)と呼ばれる電
子回路基板用としては例えば東都化成(株)製臭素化エ
ポキシ樹脂YDB−500(エポキシ当量515g/eq臭素分21.8
% ゲルタイム360sec/160℃)が汎用品として用いられ
ている。しかしこの型の樹脂は現在の技術ニーズである
速硬化、高耐熱、高フロー性、特に速硬化性には限界が
あることが知られていた。これまで速硬化の手法として
エポキシ樹脂の純度アップ、例えばエポキシ樹脂中に含
まれる不純物である、加水分解性塩基成分(以下Hy−Cl
と言う)、α−ジオール成分、フリーフェノール成分等
を極限まで減少させる手法が知られている。このタイプ
の樹脂として例えば東都化成(株)製YDB−530(エポキ
シ当量530g/eq 臭素分21.8% ゲルタイム250sec/160
℃)があるが速硬化性には限界があり、また重合停止剤
的役割をはたしていた上記不純物成分の減少により必然
的に粘度アップの傾向が認められていた。
またCCLの耐熱性付与手法として、上記臭素化エポキ
シ樹脂にノボラックエポキシ樹脂、例えば東都化成
(株)製YDPN−638(エポキシ当量168g/eqフェノールノ
ボラックエポキシ樹脂)やYDCN−704(エポキシ当量218
g/eqクレゾールノボラックエポキシ樹脂)のブレンドが
行われているが異種のエポキシ樹脂である為反応性の差
による不均一硬化という問題がある。
「発明が解決しようとする課題」 本発明は上述のような分子内不純物の減少による速硬
化では限界のある手法にかわり分子内多官能化による手
法を用いて速硬化性で低粘度(又は低軟化点)、かつ高
耐熱保持性に優れたFRP用エポキシ樹脂組成物を提供し
ようとするものである。
「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決したもので、一分子中に2個
のエポキシ基を持つエポキシ樹脂と、一分子中に2.5個
以上のフェノール性水酸基を有するフェノール樹脂類と
を、エポキシ基とフェノール性水酸基との比が1/0.1〜1
/0.5(当量比)の割合で反応させて得られる多官能エポ
キシ樹脂と硬化剤よりなる速硬化、かつ高耐熱保持性を
有するエポキシ樹脂組成物である。本発明に使用するエ
ポキシ樹脂にはビスフェノールA型ジグリシジルエーテ
ル(BPADGEと言う、以下同じ)、ビスフェノールF型ジ
グリシジルエーテル(BPFDGE)、臭素化ビスフェノール
A型ジグリシジルエーテル(TBADGE)、臭素化ビスフェ
ノールF型ジグリシジルエーテル(TBFDGE)及び上記の
エポキシ樹脂とBPA、BPF、ビスフェノールS(BPS)、
臭素化ビスフェノールA(TBA)、臭素化ビスフェノー
ルF(TBF)の共重合物があげられる。
一分子中に2.5個以上のフェノール性水酸基を有する
フェノール樹脂類としてはフェノールやクレゾール、BP
A、BPF等で代表されるフェノール類より作られる2.5官
能以上のアルキルフェノールノボラック樹脂やポリパラ
ビニルフェノールに代表される2.5官能以上のフェノー
ル樹脂類及びそれらのハロゲン化物が上げられる。又反
応の際、BPA、BPF、BPS、TBA、TBF等のビスフェノール
類を添加してもよい。
エポキシ樹脂とフェノール性水酸基含有化合物との反
応は公知の方法によればよく、例えば金属酸化物、無機
塩基、有機塩基及びその塩類やいわゆるオニウム化合物
などを触媒とする方法等がある。本発明組成物の硬化剤
としては、酸無水物、ポリアミン系化合物、その他慣用
されている硬化剤のいずれでもよいが一般的にはジシア
ンジアミド(DICY)と硬化促進剤としての3級アミン又
はイミダゾール等の組み合わせで用いられる。
「作用」 エポキシ樹脂の速硬化性及び高耐熱保持性につき検討
した結果、一分子中に二個以下のエポキシ基を有する樹
脂では、ゲル化(三次元化)の速さは硬化の種類又は硬
化促進剤の量によると考えられる。従つてFRP用エポキ
シ樹脂を事前に一分子中に二個以上のエポキシ基を有す
る化合物にする事によつてゲル化をより速くする事が出
来、かつ架橋密度の増加により高耐熱保持性が向上する
と考えられる。
「実施例及び比較例」 次に実施例及び比較例をあげて本発明を具体的に説明
する。
実施例1 撹拌機、温度計、冷却管、窒素ガス導入装置をそなえ
た四口フラスコにYD−128{東都化成(株)製BPADGE、
エポキシ当量(以下EEWと言う)187g/eq}47部YDB−400
{東都化成(株)製TBADGE、EEW 400g/eq臭素分49%}4
3部を仕込み窒素ガスを流しながら約80℃まで加熱溶融
した後にフェノールノボラック樹脂{東都化成(株)製
一分子中のフェノール性水酸基数3.6 軟化点70℃}1
0部(エポキシ基/フェノール性水酸基=1/0.26以下E/P
と記す)を加え120℃に加熱し撹拌溶解した。この後、
反応触媒としてトリメチルベンジルアンモニウムクロラ
イド0.05部を加え160℃で4時間反応させEEW 393g/eq
臭素分21%のエポキシ樹脂Aを得た。
実施例2 YD−128 57部 YDB−400 33部 臭素化フェノールノ
ボラック樹脂{東都化成(株)製一分子中のフェノール
性水酸基数5.0 軟化点 100℃ 臭素分46%}10部(E/
P=1/0.14)を実施例1と同条件で反応しEEW 320g/eq
臭素分21%の樹脂Bを得た。
実施例3 YDF−170{東都化成(株)製BPFDGE、EEW 167g/eq}4
7部 YDB−400 43部 フェノールノボラック樹脂5部
BPA 5部(E/P=1/0.23)を実施例1と同条件で反応しEE
W 330g/eq 臭素分21%の樹脂Cを得た。
実施例4 YD−128 52部 YDB−400 43部 クレゾールノボラッ
ク樹脂{東都化成(株)製 一分子中のフェノール性水
酸基数7.0 軟化点90℃}5部(E/P=1/0.11)を実施例
1と同条件で反応しEEW 300g/eq 臭素分21%の樹脂D
を得た。
実施例5 YD−128 50部 YDB−400 42部 クレゾールノボラッ
ク樹脂8部(E/P=1/0.18)を実施例1と同条件で反応
しEEW 330g/eq臭素分21%の樹脂Eを得た。
実施例6 YD−127{東都化成(株)製BPADGE、EEW183g/eq}54
部 YDB−340{東都化成(株)製TBADGE、EEW 333g/eq
臭素分48.5%}31部 クレゾールノボラック樹脂5部
TBA 10部(E/P=1/0.20)を実施例1と同条件で反応
しEEW 325/eq 臭素分21%の樹脂Fを得た。
実施例7 YD−127 47部 YDB−340 43部 BPAノボラック樹脂
{東都化成(株)製 一分子中のフェノール性水酸基数
12 軟化点120℃}10部(E/P=1/0.22)を実施例1と同
条件で反応しEEW 335g/eq 臭素分21%の樹脂Gを得
た。
実施例8 YD−128 52部 YDB−400 43部 レジンM{丸善石油
化学(株)製 ポリパラビニルフェノール樹脂 分子量
6000 一分子中のフェノール性水酸基数50}5部(E/P
=1/0.11)を実施例1と同条件で反応しEEW 305g/eq臭
素分21%の樹脂Hを得た。
比較例1 YDB−500{東都化成(株)製 臭素化エポキシ樹脂}
EEW 515g/eq 軟化点75℃ 臭素分21.8% Hy−Cl 0.06
8% α−ジオール3.2meq/100g ゲルタイム360sec/160
℃ 比較例2 YDB−530{東都化成(株)製 臭素化エポキシ樹脂}
EEW 530g/eq 軟化点81℃ 臭素分21.8% Hy−Cl 0.01
8% α−ジオール1.4meq/100g ゲルタイム250sec/160
℃ 比較例3 YDB−500 85部 YDCN−704{東都化成(株)製 クレ
ゾールノボラックエポキシ樹脂 EEW 218g/eq 軟化点9
0℃}15部をブレンドしてEEW 428g/eq 軟化点78℃ 臭
素分18.6% Hy−Cl 0.060% α−ジオール2.6meq/100
g ゲルタイム260sec/160℃の樹脂Iを得た。
以下に実施例で得た樹脂の硬化速度(ゲルタイム)と
軟化点を比較例と共に示す。
以下に実施例1〜8で得た樹脂のCCLとしての特性を
実施例9〜16で示し、比較例1〜3の樹脂のCCLとして
の特性を比較例4〜6で示し本発明の効果を説明する。
CCL作成条件 各樹脂をメチルエチルケトンに溶解し、硬化剤ジシア
ンジアミド{日本カーバイド工業(株)製(DICY)}硬
化促進剤 2エチル4メチルイミダゾール{四国化成工
業(株)製 以下2E4MZ}のメチルセロソルブ溶液を下
記配合比で混合し、ガラスクロス{日東紡(株)製WE18
K−104BZ2}に含浸、150℃×6min.の乾燥を行いB−ス
テージ化した。
B−ステージ化したプリプレグ8プライに三井金属鉱
業(株)製 銅箔3EC(35μ)を重ね、170℃×2hr 20Kg
/cm2の硬化条件で、樹脂含有率約42%の片面CCLを作成
した。
※ ・・・B−ステージ樹脂の溶融粘度は、島津製作所
社製フローテスターCFT−500を使用して140℃で測定し
た。
※※・・・Tgは、デュポン社製粘弾性スペクトロメータ
ーDMA982にて2℃/minの昇温速度で測定tanδの値で示
した。
「発明の効果」 上記の様に本発明は分子内を多官能化する事によつて
速硬化性を有し樹脂の粘度(軟化点)のみならずB−ス
テージ化後の粘度も低下させる事が可能である。樹脂粘
度低下により使用する溶剤量を減少させる事も可能であ
り経済上のメリットがある。又積層板としての耐熱性
(Tg)も向上させる事ができかつ熱時曲げ強さ保持率、
熱時銅箔ピール強さ保持率も向上するものである。
フロントページの続き (72)発明者 土田 健次 東京都江戸川区東葛西3丁目17―14 東 都化成株式会社中央研究所内 (72)発明者 森 恵容子 東京都江戸川区東葛西3丁目17―14 東 都化成株式会社中央研究所内 (72)発明者 楫野 正義 東京都江戸川区東葛西3丁目17―14 東 都化成株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−24720(JP,A) 特開 昭62−74923(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一分子中に2個のエポキシ基を持つエポキ
    シ樹脂と、一分子中に2.5個以上のフェノール性水酸基
    を有するフェノール樹脂類とを、エポキシ基とフェノー
    ル性水酸基との比が1/0.1〜1/0.5(当量比)の割合で反
    応させて得られる多官能エポキシ樹脂と硬化剤よりなる
    速硬化、かつ耐熱保持性を有するエポキシ樹脂組成物。
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